Tämän postauksen tarkoituksena on auttaa hahmottamaan liikunnan aikaisia energiantuottotapoja. Energiantuottotapojen ymmärtäminen auttaa paremmin suunnittelemaan omia tavoitteitasi tukevaa ravitsemusta.
Energiantuottotavat
Elimistön kolme keskeistä energiantuottotapaa ovat fosfokreatiinin hydrolyysi, glykolyysi ja oksidatiivinen fosforylaatio. Näiden energiantuottotapojen tarkoituksena on ATP:n (adenosiinitrifosfaatti) uudelleenmuodostus. ATP on kaikkien solujen ainoa suora energianlähde. Koska ATP:tä ei varastoida merkittäviä määriä, tulee elimistön uudelleen muodostaa sitä jatkuvasti lisää, jotta liikettä voidaan ylläpitää. Intensiivisten urheilusuoritusten, kuten sprinttien aikana ATP:n uudelleenmuodostus voi jopa 100-kertaistua verrattuna lepotilaan.
Energiantuottotapaan vaikuttaa merkittävimmin liikunnan intensiteetti sekä kesto. Esimerkiksi maksimaalisella teholla tehdyn 10 sekunnin sprintin aikana energiaa tuotetaan arviolta 53% fosfokreatiinista, kun taas 30 sekunnin sprintin aikana glykolyysin määrä on 44% ja fosfokreatiinin määrä enää 23%. Liikuttaessa matalalla teholla (<30% Vo2max), elimistö käyttää energiaravintoaineena pääosin rasvaa. Tehon noustessa 40–65% Vo2max, käytetään energianlähteenä hiilihydraatteja sekä rasvaa lähes yhtä paljon. Siirryttäessä yli 70% VO2max teholle hiilihydraattien käyttö kasvaa ja suhteessa rasvan käyttö vähenee.
Fosfokreatiinin hydrolyysi
Fosfokreatiinin hydrolyysi toimii anaerobisena energiantuottotapana, eikä vaadi happea. Sen avulla energiaa saadaan tuotettua välittömästi, mutta määrällisesti hyvin vähän. Fosfokreatiinivarastot palautuvat noin 5 minuutissa suorituksen jälkeen. Lyhyissä räjähtävissä suorituksissa fosfokreatiinin hydrolyysi on merkittävin energianlähde. Sekunteja kestävät intensiiviset suoritukset, kuten 100–400 metrin juoksut, heitot ja hypyt toteutetaan pääosin fosfokreatiinivarastoilla. Pidemmissä kestävyyssuorituksissa fosfokreatiinin hydrolyysi voi mahdollisesti olla pienessä roolissa mm. kirin aikana tai muutamia sekunteja kilpailun alussa. Usean tunnin kestävyyssuorituksessa sen rooli on kuitenkin hyvin pieni ja sen sijaan energiaa hapetetaan rasvoista sekä hiilihydraateista. Yli 30 sekunnin maksimaalisissa suorituksissa fosfokreatiinin hydrolyysi toimii merkittävimpänä energianlähteenä noin 10 sekuntia suorituksen alusta, jonka jälkeen elimistön tulee turvautua hiilihydraattien hapetukseen eli glykolyysiin.
Glykolyysi
Glykolyysin aikana elimistö käyttää energianlähteenä veren glukoosia sekä lihasten glykogeenivarastoja. Lihasten lisäksi myös maksa varastoi glukoosia glykogeeniksi. Suurin osa tästä glukoosista saadaan ravinnosta, mutta elimistö muuntaa sitä myös laktaatista, jota glykolyysin aikana muodostetaan. Fosfokreatiinin hydrolyysin tavoin glykolyysikaan ei vaadi happea. Glykolyysi on fosfokreatiinin hydrolyysiin verrattuna hitaampi energiantuottotapa, mutta kuitenkin huomattavasti nopeampi kuin oksidatiivinen fosforylaatio. Glykolyysin rooli energianlähteenä korostuu teho- ja kestävyyslajeissa, jolloin hiilihydraattien hapettaminen on välttämätöntä, jotta suoritusteho voidaan pitää riittävällä tasolla mahdollisimman pitkään.
Oksidatiivinen fosforylaatio
Oksidatiivisella fosforylaatiolla tarkooitetaan aerobista energiantuottoa, jossa hyödynnetään sekä lihasten sisäisiä glykogeenia- ja rasvavarastoja, että verenkierron glukoosia sekä rasvahappoja. Oksidatiivinen fosforylaatio on fosfokreatiinin hydrolyysiin ja gykolyysiin verrattuna hidas tapa tuottaa energiaa, mutta sen avulla sitä pystytään kuitenkin tuottamaan huomattavasti enemmän, sillä elimistön rasvavarastot ovat käytännössä loputtomat.
Energiaa hapetetaan mitokondrioissa, jotka toimivat ikään kuin solujen voimalaitoksina. Kestävyyskunnon parantamisella voidaan vaikuttaa lihassolujen mitokondrioiden määrään ja runsaampi mitokondrioiden määrä mahdollistaa suuremman soluhengityksen, joka käytännössä näkyy parempana aerobisena energiantuottona. Oksidatiivisen fosforylaation rooli korostuu pitkissä kestävyyssuorituksissa.
Yhteenveto
Yksinkertaistettuna fosfokreatiinin hydrolyysin aikana käytetään lihasten sisäisiä kreatiinifosfaattivarastoja, jotka riittävät maksimaalisella teholla noin 10 sekunniksi. Varastojen kokoon voi vaikuttaa kreatiinilisän avulla. Karkeasti glykolyysilla tarkoitaan hiilihydraattien hapetusta ja oksidatiivisella fosgorylaatiolla rasvan hapetusta. Kun ymmärtää nämä jutut, on myös helppo ymmärtää miksi mm. hiilihydraattien rooli on niin merkittävä kestävyys- ja teholajeissa. Ilman hiilihydraatteja kovatehoista suoritustehoa on mahdoton ylläpitää, koska rasvojen hapetus on siihen liian hidasta.
Vaikka lajissasi kilpailusuoritus tehtäisiin pääosin fosfokreatiinivarastoilla, tulee kuitenkin huomioida riittävä hiilihydraattien saanti harjoitusmäärään suhteutettuna. Kyseisissä lajeissa harjoitellaan usein runsaita määriä kovalla teholla, joten niukka hiilihydraattien saanti todennäköisesti heikentää harjoitusten laatua.
Lähteet
Ball D. 2015 Metabolic and endocrine response to exercise: sympathoadrenal integration with skeletal muscle.
Baker ym. 2010. Interaction among Skeletal Muscle Metabolic Energy Systems during Intense Exercise. Review Article.
Hargreaves M. Spriet L. 2020 Skeletal muscle energy metabolism during exercise
Hawley J.A, Hargreaves M, Joyner M.J, Zierath J.R. 2014 Integrative Biology of Exercise.
Hietavala E. Soveltava urheilu- ja urheiluravitsemusfysiologia. Energia-aineenvaihdunnan säätely liikunnassa. Itä-Suomen yliopisto 2024.
Rabinowitz J.D. 2020 Enerbäck S Lactate: the ugly duckling of energy metabolism.