ריצה ישראל

הפיזיולוגיה של ספורטאי הסבולת – כיצד זה עובד?
מאת: אלון גלעד

כל פעולה שאנו מבצעים מצריכה אנרגיה, כל נקיפת אצבע כל כיווץ שריר וכל מחשבה. האנרגיה לביצוע כל פעולה מגיעה כשהגוף מפרק תרכובת אורגנית המכונה בשם בעלי המקצוע ATP (adenosine tri-phosphat). ATP – מולקולה המורכבת מעמוד שדרה של אדנוזין ושלושה יחידות של פוספטים.

כל פעולה שאנו מבצעים מצריכה אנרגיה ברמה מסוימת. צילום: MAX DIGITAL

אז מהן אותן מערכות שמניעות את הגוף לפעולה?

מערכת ראשונית – פוספוגנית

ATP – מטבע האנרגיה של הגוף

כל פעולה שאנו עושים דורשת אנרגיה ברמה מסויימת. בשביל לספק את האנרגיה הזו אנו משתמשים במטבע האנרגיה שלנו. מייד לאחר השימוש במטבע האנרגיה, הגוף מתחיל תהליך מזורז לייצר מטבע נוסף מאותו הסוג.

מאגר המטבעות בגוף קבוע ואינו משתנה, אולם הגוף מסוגל "להדפיס כסף" ולייצר עוד מאותו מטבע ברגע שהשתמשנו באחד המטבעות שלו.

כיצד מתרחש התהליך?

התהליך מתרחש ע"י פירוק של מולקולת ה ATP  בכך שנלקח ממנה אחד הרכיבים שלה – נלקח פוספט אחד ובתהליך הפירוק נוצרת האנרגיה הזמינה לגוף שתסייע בביצוע הפעולה שאותה הוא ביקש לעשות. מייד כשנלקח מהמטבע אחד הרכיבים שלו, הגוף משלים רכיב זה ממאגר אחר שקיים אצלו (Creatin phosphate). כך בסופו של יום אנחנו מקבלים תרכובת אורגנית חדשה בעלת אותה צורה כפי שהייתה בתחילת התהליך ומוכנה לפירוק מחדש לשם הפקת אנרגיה.

מערכת האנרגיה הראשונה מתארת את התהליך המפורט עד כאן ומכונה מערכת ATP-CP בשל המחזוריות של פירוק מולקולת ה ATP (שימוש במטבע). כשאנו משתמשים בפוספט אחד ממולקולה של אדנוזין ושלושה פוספטים אנו מקבלים מולקולה של אדנוזין ושתי פוספטים. בשלב הזה הגוף מתחיל "להדפיס כסף" מחדש או לייצר מולקולת ATP חדשה ע"י השלמת הפוספט שאבד ממאגר ה Creatin Phosphat.

התחלנו לדווש על האופניים – הפעלנו את מערכת ה – ATP-CP, התחלנו ריצה בספרינט – הפעלנו את מערכת ATP-CP. זוהי יכולת לייצור אנרגיה שייצרנו עבור ביצוע כלל הפעולות המיידיות.

כעבור מס' שניות מהרגע שהתחלנו לבצע פעולה כמו ריצה, שחייה או אופניים, הגוף אשר השתמש במאגר ה ATP הזמין והפעיל את המערכת להשלמת המטבעות בגוף (השלמת הפוספטים החסרים לATP  המשומשים).

זה בדיוק כמו ארנק שיש בו סכום קבוע ומוגבל של מטבעות. ברגע שבעל הארנק יוציא ממנו מטבעות כדי לשלם לשליח פיצה הוא משתמש במאגר הזמין הקיים שיש לו. למחרת הולך בעל הארנק לבנק ומושך כספים נוספים לארנקו האישי. הארנק שוב מלא ובעל הארנק יכול להזמין ולשלם לפיצות נוספות – בעל הארנק יוכל להמשיך כך עד אשר יתרוקן חשבונו בבנק ובעל הארנק לא יוכל להמשיך ולשלם לשליחי הפיצה.

מערכת מס' 2 – אנאירובית גליקוליטית (או גליקוליזה א-אווירנית)

התחלה של כל פעילות תהיה תוך שימוש במטבעות האנרגיה שיש כרגע בגוף (כ-40 גר' ATP בכל רגע נתון בממוצע לאדם בוגר) אולם עד מהרה נגמר המאגר הזמין של הקריאטין-פוספט (Creatin Phosphat) – מתרוקן חשבון הבנק והגוף נאלץ להתחיל לייצר את מטבעות האנרגיה שלו (ATP) בצורה אחרת. במילים אחרות להתחיל לעבוד. בשלב הזה המערכת המיידית הראשונה שהוא פונה אליה, בהנחה שהדרישה לאנרגיה גבוהה, היא המערכת האנאירובית. תפקידה של המערכת האנאירובית היא לאפשר לגוף לבצע פעולות הדורשות ייצור מהיר של מטבעות אנרגיה כמו ריצה בספרינט למשל ללא עירוב של חמצן בתהליך, מדענים נועצים את הסיבה בכדי שהאדם הקדמון יוכל לברוח מסכנה מיידית בג'ונגל כמו לברוח מחתול בר ושהאדם המודרני יוכל לרדוף אחרי האוטובוס שבורח לו מהתחנה.

כיצד פועל הגוף במערכת האנאירובית?

במערכת האנאירובית הגוף מבין שעליו לפעול ללא תלות בחמצן ולוקח גלוקוז (גלוקוז=חד סוכר, יחידת הפחמימה הנפוצה והחשובה ביותר לייצור האנרגיה בעולם החי) שנמצא בדם ומכניס אותו לתא, ברגע שהגלוקוז נכנס לתא הוא עובר תהליך כימי שבסופו אנו מייצרים 2 מולקולות ATP (בפועל אנו מייצרים 4 ATP אך אנו גם משקיעים 2 בביצוע התהליך), תוצר הלוואי של התהליך הכימי הנ"ל הוא ייצור חומצה פירובית (המכונה בפי רובנו בשם חומצת חלב).

עד כאן – הגוף מנצל ראשית את מאגר ה ATP הזמין לו (משתמש במה שיש בארנק) כשנגמרים המטבעות בארנק הגוף הולך למאגר שלו בכדי להשלים מטבעות – משלים ATP בגניבה של פוספט ממאגר הקריאטין פוספט לטובת השלמת הפוספט החסר ל ATP (מושך מהבנק) וכשנגמר מאגר הקריאטין פוספט (Creatin Phosphat) הזמין הוא חייב להתחיל לייצר מטבעות אנרגיה משל עצמו. הוא לוקח גלוקוז, מכניס אותו לתא ומשקיע בו עבודה כלשהי בשביל לקצור את פירות ייצור שתי ה ATP הנוספים.

התהליך הכימי של פירוק הגלוקוז בתא וייצור ATP נוספים ללא חמצן מותנה בפעילות יעילה של אנזים מסויים (PFK) בתוך התא שאחראי לפירוק הגלוקוז בתא. ככל שרמת חומצת החלב בתוך התא עולה כך רמת היעילות של האנזים PFK יורדת. המשמעות היא שאם אנו דורשים מהגוף הרבה אנרגיה ומהר (נותנים ספרינט) הגוף הולך אוטומטית לייצר ATP בתהליך הנ"ל ללא חמצן – כאשר הוא מייצר ATP ללא חמצן אנו משאירים פסולת בתא שהיא חומצת חלב. האנזים שאחרי על הפעולה היעילה מתקשה יותר ויותר לעבוד ככל שעולה רמת חומצת החלב בתא ובשל כך המערכת אשר מייצרת ATP ללא חמצן מגבילה אותנו לפרק זמן קצר ומוגבל של בערך 90 שניות אצל האדם הממוצע.

הגבלת הזמן המחמירה של המערכת מחייבת את הגוף להפסיק ולדרוש כמות גדולה מאוד ומהירה מאוד של אנרגיה, שכן ברגע הגבלת הזמן ישנה הרבה חומצת חלב בתוך התא והתא לא מסוגל להמשיך ולייצר ATP – הגוף אומר לנו להאט. בפעם הבאה שאתה רואה אוטובוס עומד לצאת מהתחנה או חתול בר ביער תחכה עד שהנהג סוגר את הדלת או שחתול הבר מבחין בך והתחל לרוץ בספרינט, שים לב שלאחר סדר גודל של 90 שניות אתה נאלץ להאט את הספרינט שלך משמעותית, נק' זו היא הנק' בה תאי השריר שלך מלאים בחומצת חלב והגוף צריך להאט, לייצר אנרגיה בדרכים אחרות ולבדוק על מתי האוטובוס הבא.

במערכת האנאירובית הגוף מבין שעליו לפעול ללא תלות בחמצן ולוקח גלוקוז. צילום: MAX DIGITAL

לתא יש את היכולת להוציא פסולת ממנו החוצה – הכוונה כמובן היא הוצאת חומצת החלב מהתא בכדי להמשיך ולייצר ATP נוספים בצורה יעילה והוא עושה זאת בשלוש דרכים: האחת הוא מפגיש את חומצת החלב עם חומר שנצא בדם המכונה סודיום בי קרבונט אשר מעכל את חומצת החלב, השנייה הוא מעביר את חומצת החלב לכבד ושם מיוצר גלוקוז מאותה חומצת חלב (התהליך מכונה "מעגל קורי"), השלישית היא פיזור חומצת חלב בשרירים אחרים בגוף שאינם פעילים תוך כדי המאמץ (וזאת הסיבה שלעיתים 'נתפסת' לנו הכתף כשבסה"כ רצנו).

היכולת להוציא ולפזר את חומצת החלב בתא מוגבלת בקצב הוצאת חומצת החלב מהתא. אם אנחנו מייצרים יותר חומצת חלב ממה שאנו מסוגלים להוציא אנחנו לא יעילים אנרגטית ונאלץ בשלב זה או אחר להאט ולהוריד את הדרישה האנרגטית, אם אנחנו מוציאים פחות ממה שמייצרים אנו מסוגלים להמשיך ולרוץ בדרישה אנרגטית גבוהה.

נק' האיזון מכונה סף ח"ח והיא נק' חשובה ביותר אצל ספורטאים שכן אם אנו רוצים לרוץ מהר/לרכב מהר/לשחות מהר/לחתור מהר עלינו לשמור על עצמנו כל הזמן מתחת לסף ח"ח שלנו – מתחת לסף יעיל/מעל לסף לא יעיל, לא יעיל משמעו שיש צורך להאט בקצב. החדשות הטובות הן שניתן להתאמן על סף חומצת החלב ולדחות אותו גבוה יותר כך שהיכולת של הגוף לעמוד בדרישה אנרגטית גבוהה לאורך זמן משתפרת.

במערכת האנאירובית גליקוליטית בעל הארנק לוקח מהבנק הלוואה אנרגטית בכמות מוגבלת ומדודה. כאשר החשבון שלו מרוקן הוא יכול לקחת הלוואה זו רק פעם אחת. היא מספקת לו כמות גדולה של מטבעות אנרגיה אך מאלצת אותו להתמודד עם חוב לבנק בסיום התהליך (ועליו להוריד את דרישתו האנרגטית ולהפנות לייצר מטבעות אנרגיה בדרכים אחרות) – חוב זה נקרא חוב חמצן.

מערכת מספר 3 – אירובית גליקוליטית

האטנו או שמראש לא התחלנו בדרישה אנרגטית גבוהה: הגוף הולך לייצר מטבעות אנרגיה בתהליך שיאפשר לו לייצר כמות גדולה יחסית של מטבעות (36 יחידות של ATP) אולם מצריך אותו להאט את הדרישה לאנרגיה זמינה, אנו משתמשים במערכת זו בעיקר כאשר הדרישה האנרגטית נמוכה יותר. בהשוואה למשל הבנק, על בעל הארנק לעבוד תקופה כדי להפקיד מטבעות בחשבונו. התהליך מכונה "מעגל קרבס" ובשביל קיומו חייבת להיות נכוחות של חמצן, הגוף לוקח מולקולת גלוקוז מהדם ומכניס לתא.

גלוקוז בדם נמצא ברמה כזאת או אחרת בכל עת, רמת הגלוקוז בדם יכולה להיות גבוהה (אנו נמצאים בהיפר-גלוקוזה בדם ולרוב מרגישים HIGH, ריכוז ומלאים באנרגיה) ויכולה להיות נמוכה (אנו נמצאים בהיפו-גלוקוזה בדם ומרגישים חלשים, לא מפוקסים וחלשים) הגלוקוז מגיע לדם בשני דרכים עיקריות.

כשאנו אוכלים פחמימות על כל סוגיהן השונות אנו אוגרים אותם בצורה מסויימת בשרירים ובכבד, צורת האגירה מכונה גליקוגן. הגוף מכניס את הפחמימות בצורת גליקוגן למחסני האגירה שלו בשרירים ובכבד ובעת מאמץ או דרישה כזאת או אחרת לגלוקוז בדם הוא משחרר הורמון לדם (גלוקגון) שמפריש את הגליקוגן לדם בצורת גלוקוז.

הדרך השנייה היא כאשר אנו תוך כדי מאמץ מכניסים פחמימות פשוטות למערכת העיכול. הגוף מפרק את הפחמימות ומפריש אותו מיידית לדם כגלוקוז.

ברוב המאמצים האירוביים שלנו למשך יותר מ 90 שניות, בהם אנו צורכים חמצן, אנו מאפשרים לגוף לייצר אנרגיה בתהליך זה. כלומר הגוף באופן קבוע מפריש גלוקוז לדם ממאגרי הגליקוגן שלו > מכניס אותו לתאים > בתהליך הדורש חמצן (מעגל קרבס) מפיק ממנו 36 מטבעות אנרגיה (ATP).

כמות מאגרי הגליקוגן בגוף מוגבלת לסדר גודל של 400 גר' גליקוגן בגוף – קיימים בערך 300 גר' גליקוגן בשרירים ו-100 גר' גליקוגן בכבד. מאגר הגליקוגן בכבד הינו מאגר חרום וכאשר הגוף נאלץ לפנות למאגר זה אנו על זמן שאול מבחינת המשך הפעילות הגופנית אותה אנו מבצעים. כשהגוף מגיע לרמות הנמוכות של מאגרי הגליקוגן בגוף הוא לא שואל אותנו, הוא פשוט מפסיק את הפעילות. אנו פוגשים זאת בעייפות כללית, נוטים יותר ללכת מאשר לרוץ עד אשר הולכים לגמרי. אם ממשיכים בפעילות, בשלב כלשהו המוח מכבה את הגוף לגמרי ואומר לו להחזיר את המפתחות.

זהו מנגנון הגנה של הגוף כלפי עצמו. המוח מתקיים על גלוקוז ובשביל להגן על חיוניות המוח הגוף מפסיק את הפעילות הגופנית אותה אנו מבצעים.

כאשר הגוף מייצר ATP ללא חמצן אנו נשארת בתא חומצת החלב.

לסיכום – טיפ מעניין למקצוענים

סוד המעשה ("לעקוף" את לקיחת הגוף גלוקוז ממאגרי הגליקוגן שלו) הוא לשמור על זרם קבוע ומסודר של גלוקוז לדם – אם רמת הגלוקוז בדם היא מספקת לגוף בשביל לבצע את הפעילות האנרגטית אותה הוא מבצע הוא לא ייקח ממארגי הגליקוגן שלו אלא ייקח מהדם. האומנות היא לשלוט בכמה גלוקוז אנו מכניסים לדם – יותר מדי = עומס על מערכת העיכול במאמץ והקאה, פחות מדי = הגוף לוקח ברמה כזו או אחרת מהמאגרים שלו.

מאגרי הגליקוגן של הגוף מספיקים לסדר גודל של שעתיים פעילות בדרישה של 70% מהצח"מ.

אלון גלעד
אלון גלעד

אולטרה מרתוניסט, אקסטרימיסט ומאמן. אי שם בקצה גבול היכולת אני אוהב לפגוש מדי פעם את האדם שעומד שם. אחד שחי ללא גבולות, אחד שלא מפחד לנסות, אחד שמכיר בכך שהקושי האמיתי שם רק בכדי להזכיר לנו שאנחנו חיים.

22 במאי 2012
בואו להיות חברים שלנו בפייסבוק!
  1. אליק

    תודה רבה על הכתבה.

הוסף תגובה