Mięśnie podczas wysiłku wykonują prace, której wypadkową jest m.in. Siła wykorzystywana do skurczu mięśnia, pokonania oporu i wykonania ruchu. Praca ta bierze się z energii, która jest niezbędna do tego by dana czynność ruchowa została wykonana. Energia dla pracujących mięśni pochodzi z pożywienia, które na poziomie komórkowym zostaje przekształcone do super paliwa, którym jest ATP (adenozyno trójfosforan). To super paliwo, czyli ATP jest gromadzone w mięśniach i w skutek jego rozpadu do ADP +P (adenozyno dwufosforan + nieorganiczna grupa fosforanowa) powstaje energia, która jest niezbędna by mógł nastąpić skurcz mięśnia i powstać ruch. Ilość ATP w mięśniach jest ograniczona i wystarcza go na ok 5sek maksymalnej pracy mięśni, stąd kluczowa jest jego odbudowa by wysiłek fizyczny mógł być kontynuowany. Do odbudowy zasobów ATP dla pracujących mięśni służą trzy systemy energetyczne: fosfagenowy, glikolityczny i tlenowy. Jak się okazuje sprawność ich funkcjonowania bywa kluczowa w walce sportowej i często decyduje o końcowym sukcesie sportowym. Poniżej przedstawiam charakterystykę, każdego systemu.

System fosfagenowy (ATP-PCr)

Jest pierwszym z dwóch systemów, które odtwarzają ATP bez udziału tlenu. W tym systemie zachodzą 3 następujące po sobie reakcje biochemiczne:

• Rozpad ATP do adenozyno dwufosforanu (ADP) i cząsteczki P
• Rozpad ADP i fosfokreatyny (PCr)
• Rozpad ADP do adenozyno monofosforanu (AMP) i cząsteczki P

System ten charakteryzuje się uzyskaniem wysokiego poziomu mocy, 800 W/kg masy mięśniowej. Z kolei pozostałe systemy wypadają dużo słabiej w tej charakterystyce. System glikolityczny 325 W/kg, a system tlenowy 200 W/kg. Pokazuje to, że system fosfagenowy jest podstawowym, źródłem energii w wysiłkach o maksymalnej intensywności i krótkim czasie trwania jak np. sprint do piłki, wyskok do zbiórki pod koszem czy serwis tenisowy.

Skuteczność systemu fosfagenowego w odtwarzaniu ATP maleje w drastycznym tempie i już po 10 sekundach maksymalnego wysiłku jego możliwości obniżają się o 50% a po 30 sekundach spadają do zera. Odtworzenie zasobów w systemie fosfagenowym jest szybkie. Już po 30 sekundach ATP zostaję odbudowane w 70% a po ok 4min następuje jego całkowite uzupełnienie. Nieco dłużej trawa odtworzenie fosfokreatyny, bo około 8 minut zajmuje jej stuprocentowe odbudowanie, za sprawą dwóch pozostałych systemów – glikolitycznego i tlenowego.

System glikolityczny

To drugi z systemów odtwarzania ATP bez udziału tlenu. Głównym paliwem biorącym udział z resyntezie ATP w tym systemie jest glukoza oraz zawarty w mięśniach i wątrobie glikogen. System glikolityczny stanowi główne źródło energii w wysiłkach o wysokiej intensywności trwających od 20 sekund do 2 minut. W systemie tym wyróżnia się dwa szlaki metaboliczne:

• Szybka glikoliza – która zachodzi pomiędzy 20 a 60 sekundą trwania bardzo intensywnego wysiłku, skutkiem czego jest powstanie kwasu mlekowego, który po przerobieniu na mleczany zostaję wykorzystany jako źródło energii. Niestety zdolność organizmu do jego przekształcania słabnie wraz z wydłużaniem czasu trwania intensywnego wysiłku, w wyniku czego jego nagromadzenie uniemożliwia kontunuowanie wysiłku.
• Wolna glikoliza – zachodzi w skutek obniżenia intensywności wysiłku i poprawy możliwości organizmu do buforowania kwasu mlekowego, który po z metabolizowaniu do mleczanu bierze udział w wytworzeniu kwasu pirogronowego. Ten ostatni zostaje wykorzystany w metabolizmie tlenowym resyntezy ATP.

Wolna glikoliza – zachodzi w skutek obniżenia intensywności wysiłku i poprawy możliwości organizmu do buforowania kwasu mlekowego, który po z metabolizowaniu do mleczanu bierze udział w wytworzeniu kwasu pirogronowego. Ten ostatni zostaje wykorzystany w metabolizmie tlenowym resyntezy ATP.

System tlenowy

Trzeci system wykorzystuje tlen do resyntezy ATP. System tlenowy podobnie jak glikolityczny ma możliwość wykorzystywania glikogenu do produkcji ATP z tą różnicą, że w systemie glikolitycznym reakcje enzymatyczne zachodzą bez obecności tlenu. W porównaniu z szybką glikolizą, w systemie tlenowym kwas mlekowy nie jest wytwarzany. Dodatkowo, system tlenowy wykorzystuje makroskładniki takie jak białka i tłuszcze do resyntezy ATP. System tlenowy jest głównym resyntezatorem ATP w wysiłkach trwających od 2 minut do 3 godzin.

System ten jest z jednej strony najsłabszym systemem wytwarzającym moc maksymalną, a z drugiej strony najbardziej wydolnym w odbudowaniu ATP ze względu na możliwość wykorzystania do jego resyntezy węglowodanów, tłuszczy i białek. W tym zestawieniu system fosfagenowy ma pojemność 400 J/kg aktywnej masy mięśniowej, system glikolityczny 1000 J/kg a system tlenowy ma tą pojemność bez limitu.

Współdziałanie systemów energetycznych

W dostarczaniu energii dla pracujących mięśni stale uczestniczą wszystkie systemy. Charakterystyka ćwiczeń obejmująca ich intensywność, czas trwania i przerwy pomiędzy nimi określa, który z tym systemów staje się dominujący. Dla przykładu w piłce nożnej, sprint do piłki z minięciem obrońcy i oddaniem strzału na bramkę, jest wysiłkiem krótkim o maksymalnej intensywności wykorzystujący beztlenowy system fosfagenowy. Natomiast w koszykówce rozegranie akcji zakończonej niecelnym rzutem na kosz i nieudaną zbiórką w ataku po której następuje szybki powrót do obrony głównym systemem będzie system beztlenowy wykorzystujący szybką glikolizę, powodujący zakwaszenie.

Kluczowe staje się zrozumienie potrzeb zawodnika i charakterystyki wysiłków w jego dyscyplinie tak by właściwie zaplanować trening systemów energetycznych, inaczej mówiąc trening wytrzymałości. Wiedząc, który system jest dominujący i najbardziej obciążony w danej dyscyplinie, można odpowiednio przygotować organizm zawodnika poprzez trening. W większości gier zespołowych m.in. W piłce nożne, koszykówce, ale również sportach indywidualnych takich jak tenis ziemny czy squash najbardziej obciążony jest system fosfagenowy (70-80%). Jak wiemy jest to system charakteryzujący się wysoką skutecznością, jeżeli chodzi o generowanie mocy, czyli wysiłków o maksymalnej intensywności, lecz pojemność/wydolność jego jest bardzo niska, dlatego potrzebuję on wsparcia pozostałych systemów.

Glikogen mięśniowy zaraz po fosfokreatynie jest najszybszym substratem energetycznym obudowującym ATP, stąd jego ilość w mięśniach bywa kluczowa, by wpierać przeciążony system fosfagenowy. Na ilość zamagazynowanego glikogenu w mięśniach, możemy wpłynąć odpowiednim treningiem, który będzie wpływał na jego zwiększone magazynowanie. Jak wykazało jedno z badań, gdzie zastosowano 6 tygodniowy interwałowy trening tlenowy (10 x 4 min biegu na poziomie 90% VO2max z 2 minutową przerwą pomiędzy seriami) poziom zmagazynowanego glikogenu w mięśniach wzrósł o 59%. Taki trening powoduje również efekt oszczędzania glikogenu przy wysiłkach o umiarkowanej intensywności, powodując większe spalanie tłuszczu w celu dostarczenia energii. Kolejnym narzędziem do budowania pojemności glikolitycznej mięśni może być trening HIIT (high intensity interval training), gdzie stosowane są sprinty z maksymalną prędkością biegu. W tego typu treningu znaczenie będzie mieć czas trwania biegu i odpoczynku. Dłuższe sprinty (20-25 sek) z krótką przerwą odpoczynkową (50-60 sek) będą budować pojemość glikolityczną.

Jak pokazało przytoczone powyżej badanie system tlenowy jest wsparciem w dużej mierze dla systemu glikolitycznego. Wydajność systemu tlenowego jest zależna od poziomu VO2max, czyli maksymalnego poboru tlenu. Na wartość VO2max możemy wpłynąć treningiem o odpowiedniej intensywności i objętości. Badanie przeprowadzone przez Helgeruda i kolegów na grupie piłkarzy nożnych, wykazało, że najlepszą metodą budowania pojemności tlenowej jest zastosowanie protokołu treningowego, który wykorzystuje interwałowy trening tlenowy 4 x 4 minuty biegu na poziomie 90-95% HRmax (180-190 ud/min) z aktywną przerwą biegową trwającą 3 minuty na poziomie 70% HRmax. Zastosowanie tego protokołu treningowego 2 razy w tygodniu przez kolejnych 8 tygodni wykazało wzrost wartości VO2max o 7,3%, co przełożyło się na wzrost pokonywanego dystansu podczas meczu o 20%, wzrostem posiadania piłki o 23% oraz wzrostem liczby wykonanych sprintów o 100%.

Kształtowanie systemów energetycznych.

Kształtowanie systemów energetycznych w danej dyscyplinie należy zacząć od jej dokładnej analizy. Poznanie charakterystyki wysiłków, czasu ich trwania, czas przerw wypoczynkowych oraz ram czasowych rywalizacji, daje informacje jakie środki treningowe powinny być stosowane w treningu by odpowiednio przygotować zawodnika do rywalizacji. Dla przykładu w tenisie ziemnym punkty są zdobywane między 5-20 sekundą od wykonania serwisu – średnio ok 10 sekundy. Sam serwis jest wysiłkiem mocy maksymalnej, angażujący system fosfagenowy. Przerwy odpoczynkowe pomiędzy punktami w meczach na najwyższym poziomie kształtują się w przedziale 1:2 do 1:5. Wiedząc, ile czasu potrzebuje system fosfagenowy, żeby w pełni odbudować poziom ATP wiemy, że jego możliwości będą słaby z każdą minutą meczu, kluczowe zatem jest by w czasie przerwy system tlenowy zdążył maksymalnie zregenerować zasoby ATP. Jednymi z najskuteczniejszych środków treningowy do kształtowania systemu fosfagenowego w tenisie ziemnym jest trening siłowy (trening siły ukierunkowany na rozwój mocy maksymalnej i mocy szybkościowej) oraz trening HIIT (np. krótkie sprinty ze zmianą kierunku biegu na odcinku 7-10m).

Kształtowanie danego systemu polega na właściwym doborze środka treningowego – uwzględniającego specyfikę dyscypliny m.in. Formę lokomocji, ilość zmian kierunku, czas przerw odpoczynkowych, możliwość zmian zawodnika – oraz na odpowiednim manipulowaniu czasem pracy i czasem odpoczynku (work:rest/ratio).

Poniżej zestawienie interwałów czasowych dla każdego z systemów:

• System fosfagenowy 1:12-1:20 (praca:odpoczynek)
• System glikolityczny 1:3-1:5
• System tlenowy 1:1-1:3

Bibliografia:

1. Periodization: Theory and Methodology of Training – Sixth Edition – T. Bompa, C. Buzzichelli
2. Strength training and conditioning – Nicolas Ratamess – ACSM’s
3. Strenght and conditioning a biomechanical Approach – Gavin L. Moir
4. Essentials of Strength Training and Conditioning – G. Haff
5. Tennis Training – Mark Kovacs