1. rész: Energiarendszerek

Mint a bevezetőben is leírtam, néhány alapvető dolgot tisztázni kell, mielőtt rátérnénk a blog valódi témájára. Nem lesz hiábavaló befektetés, bár lehet, hogy kicsit igénybe fogom venni az olvasó türelmét. Esetleg egy kávé segíthet.

 Izommunka és keringés. Mindkettő létfontosságú az állóképességi terhelésnél. Először akkor nézzük meg közelebbről a vázizom szerkezetét!

A hozzávalóink hosszú láncokba tekeredett fehérjekötegek: aktin és miozin. Az ezer és ezer miozin és aktin szál rostokba, a rostok motoros egységekbe rendeződnek. Minden motoros egységhez egy mozgatóideg közvetíti a parancsot az összehúzódásra, a rostokat tartalmazó izomsejteket apró erek, kapillárisok hálózzák be. Belátható, hogy nem mindig van szükség izmaink teljes erejére, ez borzasztó pazarlás lenne! Az idegrendszer szerencsére képes eldönteni, hogy éppen mennyi és milyen típusú motoros egységet kénytelen toborozni egy adott feladat elvégzésére. Az izomrost típusokról még később lesz szó Az alábbi ábra mutatja, hogy a fésűszerűen összecsúszó elrendeződés teszi lehetővé a megrövidülést – és persze a visszanyúlást. 

Ha jobban ráközelítünk a képre, láthatjuk, hogy a miozin mozgékony „lábai” képesek a vele párhuzamosan futó aktinszálon lépegetni, mint valami létrán. Egy tisztességes összehúzódás pedig sok-sok ilyen lépésből áll.

Szó sincs róla azonban, hogy mindezt ingyen tenné! Minden egyes lépés egyes kémiai kapcsolatok felszakadása, és mások létrejötte árán valósul meg, amihez viszont energia kell, méghozzá könnyen hozzáférhető formában. Valójában ezt célszerű egy másik kémiai kötés felbomlásából származó energiából fedezni. Ez a bizonyos kötés pedig itt található:

A molekulánk neve adenozin-trifoszfát, vagyis ATP, és ha a fent jelölt kötés felszakad, marad adenozin-difoszfát és inorganikus vagy szervetlen foszfát, P_i. A bomlás során felszabaduló energia egy része (sajnos) hőként távozik, de a maradék már a mechanikai munkára fordítódik az izmokban (később az ATP regenerálható ADP-ből, természetesen energia fejében, ahogy ezt később látjuk majd). Rengeteg ATP kell egy kiadós mozgás során, úgyhogy nem árt tudni, honnan jön.

A logikus válasz, hogy a felvett tápanyagokból, vagyis szénhidrátból, zsírból és fehérjéből. Az utóbbiról itt hallgatunk, és talán most az is elegendő, ha tudjuk, hogy sejtszinten melyek az elérhető tápanyag raktárak. Teljességre nem törekedhetünk, még egy áttekintő bepillantás is szédítő tud lenni egyetlen sejt belső világáról. Megbocsátható talán, ha sok részlet fog hiányozni a következő ábrákból, még a reakciókat katalizáló enzimek sem lesznek feltűntetve. Figyeljük meg akkor ezt a leegyszerűsített folyamatábrát (a pirossal csíkozott sáv a véráramot jelképezi):

Nos, annyit biztosan láthatunk, hogy glukózhoz az izomsejt kétféleképpen juthat hozzá:

• Közvetlenül a véráramból. Ezzel nyilván csökken a vércukor, de ekkor a hasnyálmirigyben termelődő inzulin glukózleadásra serkenti a raktárakat, ezzel visszabillentve az egyensúlyt. Ez az útvonal 2 ATP-t termel glukóz molekulánként.
• Glikogén bontásából. A glikogén, más néven „állati keményítő” egy glukóz-polimer, a szénhidrátok jól raktározható, de rosszul szállítható formája. Glikogént az izomszövet és a máj raktároz nagyobb mennyiségben. Ez az útvonal eggyel több, azaz 3 ATP-t termel.

Mindkét esetben tehát a folyamat végterméke a piruvát (a piroszőlősav anionja). Ha megnézzük, mindehhez nem volt szükség oxigénre, emiatt néha anaerob szakasznak is hívják, bár manapság inkább a pontosabb glikolitikus szakasz elnevezés a használatosabb. És itt meg kell állunk egy pillanatra, mivel ezen a ponton következik olyan elágazás a folyamatban, aminek óriási jelentősége van:

A piruvátnak lehetősége van átalakulni laktáttá a sejt belső folyadékterében, a citoszolban. Figyeljük meg a kétirányú nyilat a reakcióban, ez azt jelöli, hogy a reakció iránya a két anyag koncentrációjától függ, és dinamikus egyensúlyra törekszik a folyamat. Ebből következik, hogy a laktát képes lehajtani a parkolópályáról és visszaalakulni piruváttá, hogy azután a következő útvonalon haladjon tovább. Némi laktát képes ugyan felhalmozódni a sejtben, de szerencsére egy transzport csatornán át be tud lépni a véráramba (ezzel növelve a vér laktát szintjét), hogy aztán máshol kerüljön felhasználásra. Itt ez még nem is feltűnő, de ez a jelenség az állóképességi edzés egyik sarokköve, így a témával egy későbbi részben részletesebben is foglalkozunk.

A mitokondrium azonban az igazi ATP nagyüzem. Ez a sejtszerv tartalmazza azokat az enzimeket, melyek a bontás aerob, vagyis oxigén jelenlétéhez kötött lépéseit végzik:

Az oxidatív szakasz végeredményeképpen átlagosan harmincnégy ATP-t hoznak a konyhára glükóz molekulánként, ami sokkal több, mint amit korábban, a glikolitikus szakasznál láttunk. A zsírsavak lebontása is ezen a közös szakaszon fejeződik be, miután azokat a citoszol enzimjei egyre rövidebb szénláncú molekulákká szabdalták.

Szót kell még ejtenünk egy harmadik folyamatról, ami fontos szerepet játszik a sejt ATP-szintjének alakításában. Az úgynevezett kreatin-ATP rendszer képes egy gyorsan hozzáférhető, ámde kisebb kapacitású ATP raktárként funkcionálni. A foszfokreatin (PCr) és kreatin (Cr) oda-vissza alakulását leíró egyenlet:

Kicsit olyan ez, mint a különbség a kamrapolc és a pince közötti . A polcról gyorsan le tudjuk venni a lisztet/cukrot/akármit, de kevés a hely – a pincébe külön le kell battyogni, előbányászni, (mire visszaérünk talán oda is égett minden) de mindenképp több élelmet halmozhatunk ott fel. A szabadon rendelkezésre álló ATP és a kreatin-ATP által alkotott energiarendszereket együttesen szokás foszfagén rendszernek is hívni.
Összességében tehát egyelőre ennyit tudunk:

A folytatásban a keringési rendszerről és a légzésről lesz szó, azután pedig kíméletlenül letesztelünk egy futót!

Forrás és javasolt irodalom:
Stryer-Tymoczko-Berg: Biochemistry (7th ed.)