Wszystkie komórki ludzkiego ciała wykorzystują reakcje biochemiczne zwane oddychaniem komórkowym, aby wytworzyć energię, której potrzebują do funkcjonowania i życia. Glukoza cukrowa służy jako podstawowe paliwo do oddychania komórkowego człowieka. Komórki mogą rozkładać glukozę w celu wytworzenia energii za pomocą oddychania tlenowego zależnego od tlenu lub oddychania beztlenowego, które nie wymaga tlenu. Podczas gdy oddychanie tlenowe generuje energię bardziej efektywnie, ludzkie komórki mięśniowe mogą wykorzystywać oddychanie beztlenowe, gdy brakuje im wystarczającej ilości tlenu lub wymagają szybkiego wyrzutu energii.
Rola w ćwiczeniach
Oddychanie beztlenowe u ludzi występuje głównie w komórkach mięśniowych podczas ćwiczeń o wysokiej intensywności. Może się to zdarzyć, jeśli przekraczasz granice podczas ćwiczeń aerobowych, takich jak spinning lub trening cardio, a dopływ tlenu do mięśni jest niewystarczający, aby utrzymać oddychanie wyłącznie tlenowe. Oddychanie beztlenowe występuje również podczas czynności wymagających krótkich, intensywnych skoków siły mięśni, takich jak sprint lub podnoszenie siły.
Wszystkie mięśnie zawierają dwa rodzaje włókien mięśniowych zwanych szybkimi i wolnokurczliwymi włóknami. Proporcje różnią się w różnych mięśniach. Wolnokurczliwe włókna są ukierunkowane na podtrzymanie aktywności i zwykle polegają głównie na oddychaniu tlenowym, chociaż w razie potrzeby mogą zastosować oddychanie beztlenowe. Szybkokurczliwe włókna mięśniowe są funkcjonalnie ukierunkowane na oddychanie beztlenowe, ponieważ generuje energię znacznie szybciej - nawet 100 razy szybciej - niż oddychanie tlenowe. Ponieważ jednak oddychanie beztlenowe jest mniej wydajne niż oddychanie tlenowe, szybko kurczące się włókna mięśniowe stosunkowo szybko.
Glikoliza
Glikoliza jest pierwszym procesem biochemicznym w oddychaniu tlenowym i beztlenowym. Ten wieloetapowy proces wykorzystuje kilka enzymów do rozkładu glukozy. Każda cząsteczka rozkładanej glukozy daje ostatecznie 2 cząsteczki pirogronianu i 2 cząsteczki trifosforanu adenozyny (ATP). ATP przechowuje energię potrzebną do zasilania funkcji komórkowych. Przy oddychaniu tlenowym pirogronian powstały w wyniku glikolizy przechodzi dodatkową serię reakcji biochemicznych w celu wygenerowania większej ilości ATP. Nie dzieje się tak przy oddychaniu beztlenowym.
Fermentacja kwasu mlekowego
Przy oddychaniu beztlenowym u ludzi cząsteczki pirogronianu wytwarzane podczas glikolizy są przekształcane w mleczan. Proces ten, zwany fermentacją kwasu mlekowego, nie wytwarza więcej energii. Jednak uzupełnia niektóre kofaktory potrzebne do utrzymania procesu glikolizy podczas oddychania beztlenowego.
Mleczan wytwarzany podczas fermentacji nie ma dalszego zastosowania dla komórek pod względem wytwarzania energii. Dlatego jest transportowany z komórek i przenoszony we krwi do wątroby. Tam przekształca się z powrotem w pirogronian, który można następnie wykorzystać do wytworzenia większej ilości glukozy do wykorzystania w przyszłości w celu wygenerowania większej ilości energii. Ta biochemiczna forma recyklingu nazywa się cyklem Cori.
Wcześniej uważano, że podstawową przyczyną zmęczenia mięśni podczas ćwiczeń jest nagromadzenie kwasu mlekowego, a później opóźniona bolesność. Jednak nowsze dane obalają pogląd, że kwas mlekowy jest odpowiedzialny za opóźnioną bolesność mięśni. Jego możliwa rola w zmęczeniu mięśni pozostaje obszarem aktywnych badań.
Recenzja i poprawka: Tina M. St. John, MD
