Biyoenerjiler



Biyoenerjiler, kas hareketi için enerji kaynakları ile ilgili olmaktadır. Aerobik (oksijen ile güç üretimi) ve anaerobik (oksijene hemen ihtiyaç olmaksızın güç üretme) antrenman gibi bu terimler atletler, koçlar ve fittness heveslileri için popüler olmaktadır. Anaerobik enerjiyi üretmek için 2 büyük kaynak (fosfokreatin sistem ve anaerobik glikoliz) ve aerob enerji üretmek için ise bir kaynak (oksidatif fosforilazyon) bulunmaktadır. Bu enerji kaynaklarını ve birbirleriyle olan etkileşimi anlama, belirli bir spor ya da aktivite için bir bireye optimal olarak kondisyon sağlayacak olan başarılı bir şekilde direnç antrenman programını planlamayı gerektirmektedir. Her bir spor aktivitesi farklı bir enerji isteklerine ve profiline sahip olacaktır.
 
ATP, Enerji molekülü
 
Kas aktivasyonu için enerji kaynağı adenozintrifosfat molekülü ya da ATP’dir. ATP’nin ana işlevsel bileşenleri su molekülü olarak adlandırılan adenozin ve 3 fosfat grubudur. ATP, adenezindifosfat (ADP, 2 fosfat) ve serbest bir fosfat molekülüne ayrıldığında enerji serbest bırakılmaktadır. Bu enerji kasın kasılması için myozin liflerinin karşısından aktin liflerinin çekilmesi gibi çapraz köprü hareketi için sağlanan enerjinin içine katılarak vücut içinde çok farklı işlevler için kullanılmaktadır. ATP kassal hareketler için acil enerji kaynağıdır. Yine de 3 enerji kaynağının hepsi farklı yollar içinde ATP sağlamaktadır.
  
Fosfokreatin Kaynağı
 
Kaslara enerji sağlamak için hemen kullanılmak üzere hazır halde bulunan ve kas içinde depolanan ATP ve fosfokreatin (PC) mevcut enerjinin hızlı bir şekilde kullanılması için olanak sağlayan kimyasal olarak çalışan iki bileşendir. PC, ATP’ye benzemekte ve yüksek bir enerji bağı ve bir fostat grubuna sahiptir. Fosfokreatin içindeki fosfat grubu bir kreatin molekülüne bağlanmaktadır. PC, ATP konsantrasyonlarının sürdürülmesine yardımcı olmak için uygun bir mekanizma sağlamaktadır. ATP, ADP ve P’ye ayrıştığı ya da dönüştüğü zaman enerji açığa çıkmaktadır. Bu enerji kassal hareketleri üretmek için kullanılmaktadır. Bununla birlikte PC, kreatin ve fosfat’a dönüştüğü zaman, bunun sonucunda açığa çıkan enerji ADP ve P ve sonra tekrar ATP’ye dönüşümünde kullanılmaktadır. Yenilenen ATP tekrar ADP ve P’ye dönüştüğü zaman açığa çıkan enerji daha yüksek performanstaki kassal hareketlerde kullanılmaktadır. PC’nin dönüşümünden açığa çıkan enerji, çapraz köprü üstünde fosfokreatinin uygun olmamasından dolayı kas kısalmasına sebep olmasında kullanılmamaktadır.
 
ATP ve PC kas içinde depo edilmektedir. Yinede ATP ve PC’nin limitlendirilmiş kas içi depoları vardır ve bu limitler ATP–PC kaynağının ürettiği enerji miktarıdır. Gerçekten, tüm egzersiz dönemi dışında ATP–PC’den sağlanan enerji kaynakları 30 saniye ya da daha az bir sürede tükenmektedir. Bazı kas lifleri içindeki kas içi ATP–PC’nin tüketimi doğru yapılan bir tekrarlı maksimum ağırlık çalışması ile iki tekrarlı yapılması için yetersizliğe neden olmaktadır. Enerjinin kullanılması için hemen mevcut olması bu enerji kaynağının bir avantajıdır. ATP ve PC kaynağının büyük bir enerji kapasitesine sahip olması ikinci bir avantajdır.

ATP–PC enerji kaynağının özelliklerinden dolayı  kısa süreli ve yüksek enerji gerektiren faaliyetler için ilk enerji kaynağıdır. Yüksek atlama, yüksek sıçrama, atma (gülle vs.) ve 40-yd vurma gibi bazı aktiviteler için enerjinin büyük bir bölümü ATP–PC kaynağından sağlanmaktadır. ATP–PC enerji kaynağı daha sonra tekrar kullanılacaksa ATP ve PC’nin kassal depoları aerobik olarak yenilenmelidir ve şiddetli bir kısa süreli egzersiz döneminin tamamlanmasından sonra ağır nefes alış verişinin devam etmesi için sebeplerden biridir. Patlayıcı ve fırlatma gibi tekrarlı yapılan aktiviteleri geliştirmek için kreatin ilave etme başarısı bu enerji kaynağının önemini vurgulamaktadır.

Aneorobik Glikolizler ve Laktik Asit Enerji Kaynağı
 
Laktatın artmasından dolayı setler arasında sadece bir dakikalık dinlenme ile 10RM’lik bir squatın birkaç setinden sonra çok büyük yorgunluk ve mide bulantısı hissedilmektedir. Laktat kas içinde laktik aside dönüşmekte ve kan ve kas içinde artan bu bileşenlere neden olan hidrojen iyonlarıyla ilişkilendirilmektedir. Laktik asit bozulumu yani dönüşümü vücutta ki kaslar da laktik asit seviyesinin gelişmesine ve PH‘ın düşmesine sebep olmaktadır. Şiddetli egzersizler ile kan pH, 7.4’lük bir dinlenme seviyesinden 6.6’ya kadar düşmektedir. Hidrojen iyonları içindeki bu artış ve pH seviyesinde bu düşüşlere yorgunluğun büyük katkısı olduğu düşünülmektedir.
 
Kaslar içinde glikojen, (karbonhidrat) depolanmaktadır. Glikojen, glikoz moleküllerinin uzun bir zinciridir. Enerji salınımı ve iki pirüvik molekülün sağlanması için glikojen moleküllerinin bölünmesi yoluyla elde edilen ATP yapımında enerji gerekmektedir. Her bir glikoz molekülünün bölünmesinden salınan enerji iki ATP’lik net bir kazanım sağlamaktadır. Pirüvik daha sonra laktik aside dönüşmektedir. Bu olayın olması için oksijen gerekmemektedir ve bundan dolayı bu enerji sistemi anaerobiktir.
 
Kas ve kan içindeki laktatın artması birkaç yan etkiye sahiptir. Laktat ve hidrojen iyonu konsantrasyonları acıya neden olup sinir sonlarını yeteri kadar etkilediğinde bu etkilerden biri meydana gelmektedir. Laktat artışının konsantrasyonu gibi, kas hücrelerinin içi daha asidik olmaktadır. Bu daha fazla ATP’nin üretilmesini içeren hücrelerin kimyasal süreçleri ve geçirgen zar iyonlarının (sodyum ve potasyum) değişmesi ile engellenebilmektedir. Troponine kalsiyumun bağlanması ve enzim işlevinin allosteric düzenlemesi içinde glikolizlere engel olan hiperpolarizasyon içinde sonuçlanarak dönmektedir. Laktik asit kaynağından elde edilen enerji miktarı laktat, hidrojen iyonları ve pH’ın azalmasından dolayı sınırlıdır.
 
Laktat dönüşümünün yan etkilerinden dolayı bu enerji kaynakları ATP-PC enerji kaynağından daha fazla enerji üretebilmektedirler. Yinede anaerobik glikolizler, fosfokreatin kadar daha fazla enerjiyi kaslara sağlayamaz ve kasları güçlendiremezler.
 
Laktik asit enerji kaynağı yaklaşık olarak 1-3 dakikada sonlanan bütün egzersizler içinde ATP’nin büyük bir sağlayıcısıdır. 400 metre koşusu, çok kısa dinlenme periyotları (30-60 saniye) ile 10-12RM’deki yüksek yoğunluktaki setlerini böyle egzersiz dönemleri içermektedir. Egzersiz dönemlerinin bu tipleri tamamlandıktan sonra ağır nefes alış verme devam etmektedir. Bu vücuttan laktik yığılmasını uzaklaştırmak için gerekli olan yeterli kısım içindedir.

Oksijen Enerji Kaynağı
 
Oksijen enerji kaynağı bir çok yıl boyunca çok dikkatli bir şekilde araştırılmıştır. Koşma, yüzme ve aerobik dansın en büyük amacı, oksidatif fosforilazyonu sağlamak için analiz olan kardiyovasküler uygunluğu geliştirmektedir. Bu enerji kaynağı ATP’nin üretiminde kullanılan enerjidir ve bundan dolayı aerobik bir enerji kaynağıdır.
 
Oksidatif fosforilasyon sistemi, karbonhidratları (şeker) ve yağları metabolize edebilmektedir. Proteinin önemli ölçüdeki miktarları normal bir şekilde metabolize olmazlar. Yine de uzun bir açlık ve uzun antrenman dönemleri boyunca enerji üretimi için metabolize olabilen proteinin (%10’un yukarısında) önemli ölçüdeki miktarıdır. Normal olarak vücut dinlenirken yağlardan 3’de 2’sini ve karbonhidratların metabolizma edilmesinden gerekli olan ATP’nin 3’de 1’ini elde etmektedir. Fiziksel egzersiz esnasında kademeleri olarak egzersiz artışlarının yoğunluğu olarak daha az yağlar ve daha fazla karbonhidratlar metabolize edilerek değişmektedir. Maksimal fiziksel antrenman esnasında kas yeterli karbonhidrat var ise karbonhidratların hemen hemen %100’ünü metabolize etmektedir.
 
Karbonhidrat glikojenin aerobik metabolizması, anaerobik glikoz sisteminde ki gibi aynı şekilde başlamaktadır. Yinede burada yeterli oksijenin bulunmasından dolayı pirüvik laktik asite dönüşmemekte ama krebs siklüsü ve eloktron taşıma olarak adlandırılan iki uzun kimyasal rekasiyon serisi içine girmektedir. Bu reaksiyon serileri özellikle su ve akciğer içinde vermekle karbondioksit üretmektedir. Su, akciğerden geçerek vücut içine alınan oksijen ile hidrojen moleküllerinin kombinasyonu yoluyla üretilmektedir. ATP’nin 38 molekülü bir glikoz molekülünün aerobik olarak metabolize edilmesi yoluyla üretilebilmektedir. Yağların aerobik metabolizması glikolizler ile başlamamaktadır. Yağlar beta oksidasyonu diye adlandırılan bir reaksiyon sırasından geçmekte ve direk olarak krebs siklüsü içine girmektedir.
 
Aerobik metabolizma yolu ile üretilebilen enerjinin maksimal miktarı vücudun ne kadar oksijeni kullanabileceğine ve sağlayabileceğine bağlıdır. Maksimal aerobik güç (en yüksek VO2), zamanın her bir bölümünde vücut tarafından kullanılan ve bulunan maksimal oksijen miktarıdır. İki anaerobik enerji üreten sistemler karşılaştırıldığında oksidatif fosforilasyon kaynağı daha az enerji meydana getirmektedir.
 
Aerobik enerji kaynağı 40 metrelik bir sprint yada 1RM’lik bir kaldırma gibi maksimal yoğunluktaki egzersiz performansına olanak sağlaması için her saniyede yeteri kadar ATP üretemezler. Başka bir ifadeyle performansı engelleyebilen ürünlere göre üretim yetersizliği, yağ ve glikojenin çokluğundan dolayı aerobik enerji kaynağı uzun bir zaman periyodu üzerine aslında ATP’nini sınırsız bir miktarını sağlayabilirler. Bununla birlikte, uzun mesafe koşuları (örneğin, maraton yada ultra maraton koşuları) ve düşük bir yoğunluktaki egzersizin çok uzun setlerinden yapılan aktivitelerin gibi uzun süre devam eden, düşük yoğunluktaki aktiviteler için baskın enerji kaynağıdır. Başka bir ifadeyle bu enerji kaynağı, güreş ve interval koşu antrenmanı gibi yaklaşık 25 saniyeden daha uzun sürede sonlanan yüksek yoğunluktaki aktiviteler ya da dinlenme periyotları ile yapılan yüksek yoğunluktaki çalışmayı içeren aktiviteler esnasında ATP’nin yüksek yüzdesi için bir ortalamaya katkıda bulunmaktadır. Bu aktiviteler 15-22 mmol L-1 çok yüksek kan laktat seviyesi içinde neden olmaktadır. Bu aktivitelerin performansı enerjinin önemli bir miktarına katkıda bulunan hem oksijen hem de laktat enerji kaynaklarından karşılanmaktadır. Bir çok aktivite esnasında gerekli olan enerjinin çoğunu sağlamakta ama gerekli olan enerjinin bazısına bütün enerji kaynakları katkıda bulunmaktadır.
 
Anaerobik Enerji Kaynağının Geri Ödemesi
 
Şiddetli bir egzersiz döneminden sonra, anaerobik enerji kaynakların daha sonra yeniden kullanılabilmesi için yeniden doldurulması gerekmektedir. Anaerobik enerji kaynakları aerobik enerji kaynakları tarafından yeniden doldurulmalıdır. Anaerobik bir aktivitenin durdurulmasından sonra fiziksel aktivite kısa olsa bile yüksek nefes alış veriş bir zaman periyodu boyunca devam etmektedir.
 
Dinlenme değeri yukarısında oksijen vücuda alınmakta ve iki anaerobik enerji kaynağının yenilenmesinde kullanılmaktadır. Bu fazladan alınan oksijen bir ‘’oksijen borcu’’ yada daha sonraları ‘’egzersizden sonra aşırı oksijen tüketimi’’ ya da ‘’OPEC’’ olarak adlandırılmıştır. Aerobik uygunluğun anaerobik enerji kaynaklarının yeniden ödenmesini hedeflediği araştırmada ileri sürülmüştür. Bu yüzden anaerobik çalışma dönemleri arasında toparlanmanın hedeflenmesi için ağırlık kaldırıcıların ve anaerobik tipte spor yapan atletlerin en azından ortalama aerobik uygunluğu için tedbir alabilirler ve böylece bazı sporlarda bulunan kısa dinlenme periyotları tarafından bölünen tekrarlı sprintler gibi performanların tekrarlanması ve antrenman dönemlerinin kalitesinin sürdürülmesi hedeflenebilmektedir.
 
ATP-PC Enerji Kaynağının Yenilenmesi
 
Şiddetli bir egzersiz döneminden hemen sonra çok ağır ve hızlı nefes alış verişin olduğu birkaç dakikalık bir periyot olmaktadır. Normal dinlenme durumundaki oksijen tüketiminin yukarısında vücut içine alınan oksijen ATP’nin aerobik olarak üretilmesinde kullanılmaktadır. Bu aşırı ATP bölümü hemen ADP ve PC‘ye dönüşmekte ve serbest bırakılan enerji PC içine geri gelen kreatin ve P’nin kombinasyonunda kullanılmaktadır. Bu aşırı ATP bölümü intramuscular ATP olarak depolanmaktadır. ATP ve PC deposunun tekrar yenilenmesi birkaç dakika içinde tamamlanmaktadır. EPOC’un bu kısmı oksijen borcunun alaktasid bölümü olarak adlandırılmaktadır.

Oksijen borcunun alaktasid bölümünün half-life’ı yaklaşık olarak 20 saniye olduğu tahmin edilmektedir. Half-life’ın anlamı alaktasid borcun yarısı ya da %50 zaman periyodu içinde geri ödenmesidir. Böylece tüketilen ATP ve PC’nin %50’si 20-48 saniye içinde, %75’i 40-96 saniye içinde ve %87’si ise 60-144 saniye içinde tekrar yenilenmektedir. Bundan dolayı tüketilen ATP ve PC intramuscular depolarının çoğu yaklaşık olarak 3-4 dakika içinde yeniden doldurulmaktadır.
 
Oksijen borcunun alaktasid bölümünde aktivite yapılırsa ATP ve PC’nin intramuskular depolarının yenilenmesi uzun bir zaman alacaktır. Çünkü ATP’nin bu bölümü aktivitenin yapılması için enerji sağlamak için kullanılması gereken aerobik kaynağı yolu ile oluşturulmaktadır. Oksijen borcunun hem alaktasid bölümünün hem de ATP-PC enerji kaynağının yenilenmesini anlamak bir egzersizin ağır setleri gibi kısa süreli, yüksek yoğunluktaki çalışmayı içeren bir antrenman programının tasarlanmasında önemlidir. ATP-PC enerji kaynağı çok etkili bir enerji kaynağıdır ve bu nedenle ağır setler ve maksimal kaldırma için enerjinin büyük kaynağıdır. ATP ve PC intramuskular depolarının yenilenmesi için maksimal kaldırmalar ve ağır setler arasında birkaç dakikalık dinlenmeye izin verilmelidir. Aksi taktirde, sonraki ağır set içinde kullanmak için yeterlilikleri olmayacaklardır. Maksimal kaldırmalar ya da ağır setler arasında yeterli toparlanma zamanına izin verilmezse setlerin her ikisinde de tekrarların istenilen sayıları için tamamlanma olmayacak ve teknik ya da istenilen hız ile tamamlanmayacaktır.
 
PC yenilenmesi iki farklı dinlenme evresinde incelenmektedir. Birincisi, üzerinde çalışılan kaslarda normal kan dolaşımı varken, ikincisi ise kaslarda aşırı kan dolaşımı varken. Normal kan basıncı varken PC yenilenmesinin büyük çoğunluğu ilk 4 dakika içerisinde gerçekleşir. Kan dolaşımı çok yoğunken PC yenilenmesi olmaz. Bunun nedeni işlem için oksijene ihtiyaç duyulmasıdır. Genel olarak bakılırsa ATP-PC’nin büyük bir kısmının dinlenmenin ilk birkaç dakikalık evresinde yenilendiği görülmektedir.
 
Laktik Asit Enerji Kaynağının Yenilenmesi
 
Anaerobik enerji kaynağı vücutta biriken laktatın temizlenmesi için de sorumludur. Yine de bu olay içinde, dinlenme değerlerinin yukarısında alınan oksijen aktivite esnasındabiriken laktatın aerobik olarak metabolizma edilmesi kısmında kullanılmaktadır. Bu dokular tarafından gerekli olan enerji üretmektedir ve oksijen borcunun laktasid bölümü olarak adlandırılmaktadır.
 
Oksijen borcunun laktasid bölümü ve laktat çıkartma arasındaki ilişki sorulandırılmıştır. Yine de, vücudun birçok dokusu latkatı aerobik olarak metabolize edebilmektedir. Bir egzersiz dönemi esnasındaki iskelet kas aktivitesi, bir egzersiz dönemi esnasındaki iskelet kas hareketsizliği, kardiak kası, böbrekler, karaciğer ve beyin laktatın hepsini metabolize edebilirler. %60 yukarısında biriken laktat aerobik olarak metabolize edilmektedir. Kalan %40’lık bölümler glikoz ve proteine dönüştürülmekte ve küçük bir bölüm ise idrar ve ter yolu ile çıkartılmaktadır. Oksijen borcu laktasid bölümünün yarı ömrü (half-life) yaklaşık 25 dakikadır. Buna rağmen laktik asit birikiminin yaklaşık %95’i 1 saat 15 dakika içinde kandan çıkartılmaktadır.
 
Bir antrenmandan sonra hafif aktiviteler yapılırsa (yürüyüş, yavaş koşu), biriken laktat antrenmanın peşine dinlenme olmasına göre daha hızlı bir şekilde vücuttan atılmaktadır. Aktiviteden sonra hafif bir aktivite yapılırsa biriken laktatın bir bölümü hafif aktivite yapabilmek için gerekli olan ATP’yi sağlamak için aerobik olarak metabolize edilmektedir. Laktat birikiminin egzersiz dönemi esnasında kas hareketi tarafından hafif aktivite yapılırsa daha hızlı bir şekilde kandan çıkarıldığını göstermektedir. Hafif aktivite bireyin laktik asit eğişi aşağısında ya da kan laktatın meydana geldiği önemli bir artış olan çalışma yoğunluğunun aşağısında olmalıdır. Aerobik olarak antrenman yaptırılmamış bireylerin laktik asit eşiği yaklaşık olarak maksimal oksijen tüketiminin %50-60’ı kadardır. Aerobik durumdaki artışlar, laktik asit eşiğidir.
 
Bir ağırlık antrenmanı esnasında setler arasındaki hafif aktivitelerin yararlı olduğu gösterilmektedir. 6 setlik squat (10RM’nin %85’i) setler arasında 4 dakikalık dinlenme periyotları ile yaptırılmıştır. Kaldırıcıların dinlenme periyotları esnasında sessizce oturdular ya da maksimal oksijen tüketiminin %25 ya da %50’de bir bisiklet pedalı çevirdiler. Kan laktatının diğer iki dinlenme periyot tipi ile karşılaştırıldığında maksimal oksijen tüketimi %25’inde bir bisiklet pedalı çevrildiğinde önemli bir oranda daha düşük olduğu gösterilmiştir. Buna ek olarak, maksimal oksijen %25 şiddetteki bir bisiklet sürülmesi esnasında yapılan antrenman sonunda, dinlenme periyotlarının diğer tipleri ile karşılaştırılan antrenman sonunda iradeye dayanan yorgunluk için bir set içinde daha fazla tekrar yapılmıştır. Bu yüzden dinlenme periyotları yeterli uzunluktaysa, bir ağırlık antrenmanı içinde hafif dinlenme hedeflenebilir. Bundan dolayı laktat birikiminin meydana geldiği setler arasındaki dinlenme periyodunun tam dinlenmeye göre aktivite esnasında kullanılan kasların hafif aktivitesinin daha çok tercih edilmesi gerektiği tavsiye edilmektedir.
 
Enerji Kaynaklarının Etkileşimi
 
Bir enerji kaynağının özel bir hareket (örneğin, maksimal bir ağırlık kaldırmak için ATP-PC, bir maraton koşusu için aerobik) için baskın enerji kaynağı olabilmesine rağmen, üç kaynağın hepsi de zamanın bütününde vücut tarafından gerekli olan ATP’nin bir bölümünü sağlamaktadır. Bu nedenle ATP-PC enerji kaynağı vücut dinlenmede olduğunda bile çalışmakta ve aerobik enerji kaynağı ise maksimal bir ağırlık kaldırma esnasında çalışmaktadır. Laktatın bazıları dinlenme durumunda bile kan içine kaslar tarafından salınmış olmaktadır. Bir maraton esnasında enerjinin çoğu oksijen enerji kaynağı tarafından sağlanmış olmasına rağmen, gerekli olan enerjinini küçük bir yüzdesi ATP-PC ve laktik asit enerji kaynakları tarafından saplanmaktadır.
 
Bu üç enerji kaynağının hepsi aktivite değişikliğinin yoğunluğu ve süresi gibi her türlü aktivite için gerekli olan ATP’nin bazı bölümünü sağlamasına rağmen, yaygın enerji kaynağı değişmektedir. ATP-PC enerji kaynağı, maksimal bir kaldırma, gülle atma ve 40-yd sprint (36.7metre) gibi hareketler için enerjinin çoğunu sağlarmaktadır. Laktik asit enerji kaynağı, 20-25 tekrarla oluşan setler, 200 metre sprintler ve 1 dakika dinlenme periyotları ile 10RM’nin 3 seti gibi hareketler için enerji gereksinimin çoğunu sağlamaktadır. Aerobik enerji kaynağı, 5 mil koşuları ve son derece uzun setler için gerekli olan ATP’nin çoğunu sağlamaktadır. Yine de, üç enerji kaynağının hepsi de bütün zamanlarda bazı enerjiyi hala üretmektedir.
 

 
Yrd. Doç. Dr. Hamit CİHAN 2007 ©. Email: info@antrenmanbilimleri.com
Powered By Gülnet İnternet Hizmetleri - E-Akademisyen Paketi ® - E-Akademisyen ™
Kapat
Kapat
Kapat