مقاله فیزیولوژی ورزش و مکانیسم تولید انرژی در بدن

بررسی فیزیولوژی ورزش و سیستم های تولید انرژی هوازی و بی هوازی در بدن، نقش عضلات، قلب و خستگی در عملکرد ورزشی و انواع تمرین های ایستایی و حرکتی

فیزیولوژی ورزش

در فیزیولوژی ورزش، عضلات اسکلتی به عنوان موتور اصلی حرکت نقش کلیدی دارند. این عضلات بیشتر در اندام هایی مانند دست ها، پاها، کمربند شانه ای و لگنی قرار گرفته اند و برای فعالیت، نیازمند تامین انرژی هستند. همان طور که حرکت هر ماشینی مستلزم مصرف سوخت است، بدن نیز برای راه اندازی سیستم عضلانی خود نیاز به منابع انرژی دارد.

درست مانند موتوری که با سوخت و جرقه به حرکت درمی آید، عضلات بدن نیز با اکسیژن و مواد مغذی تغذیه می شوند. اکسیژن از طریق سیستم تنفسی و سوخت از راه سیستم گوارشی تامین شده و به واسطه جریان خون به عضلات منتقل می شوند. این انتقال دائمی مواد، توسط سلول های خونی انجام می گیرد که به صورت شبانه روزی در شبکه ی عروقی در حال رفت و آمد هستند. قلب به عنوان پمپ مرکزی، وظیفه تامین نیروی لازم برای حرکت این سلول ها را بر عهده دارد.

این چرخه ی حیاتی نشان می دهد که عملکرد موثر قلب و عضلات به شدت به یکدیگر وابسته است. هرچه قلب قوی تر عمل کند، خون رسانی بهتر انجام می شود و در نتیجه عضلات توان حرکتی بیشتری خواهند داشت. از سوی دیگر، فعالیت های ورزشی مداوم باعث بهبود عملکرد قلب و افزایش نظم و قدرت پمپاژ آن می شود. بنابراین، فیزیولوژی ورزش نه تنها به نقش عضلات و انرژی اشاره دارد، بلکه ارتباط تنگاتنگ سیستم های قلبی، تنفسی، گوارشی و گردش خون را در فرآیند حرکت انسان بررسی می کند.

فرایند تولید انرژی هوازی و بی هوازی

برای سوختن مواد اولیه در عضله، همواره اکسیژن لازم نیست، بلکه این مواد در موارد اضطراری بدون وجود اکسیژن نیز به مصرف می رسند و انرژی لازم برای حرکت فراهم می شود. میزان انرژی حاصل شده از این نحوه سوختن البته کمتر است. بنابراین سیستم تولید انرژی در عضلات بر دو گونه است:

الف ـ سیستم هوازی:

در این روش قندها یا چربیها با اکسیژن ترکیب می شوند و به طور کامل می سوزند و حداکثر مقدار انرژی شیمیایی خود را آزاد می کنند. این سیستم، سیستم اصلی، رایج و با صرفه تولید انرژی است.

ب ـ سیستم بی هوازی:

سیستم درجه دو و اضطراری و غیر اقتصادی است که در آن بدون حضور اکسیژن، قندها و چربیها طی یک سلسله واکنشهای شیمیایی به شکل ناقص می سوزند و تولید انرژی می کنند اما به مقدار کمتر. لذا مواد زائدی مانند اسید لاکتیک از خود بر جای می گذارند. البته شکل دیگری از سیستم بی هوازی نیز وجود دارد که در چند ثانیه اول شروع به فعالیت در سلول اتفاق می افتد و به صورت مصرف ذخایر انرژی(ATP یا آدنوزین تری فسفات) از قبل مانده می باشد که می توان به آن سیستم تولید انرژی ذخیره ای گفت. این سیستم می تواند حداکثر تا حدود ۳۰ ثانیه انرژی عضلات را تامین کند یعنی تا زمانی که سایر سیستمها( هوازی، بی هوازی) به کمک آن بیایند. نام علمی این فرایندATP-PC می باشد که طی آن با مصرف فسفوکراتین(PC) انرژی ATP ایجاد می شود.
در انواع مختلف ورزش، برحسب مدت زمان ورزش، ترکیب بکارگیری این سیستمها فرق می کند. سوختن بی هوازی بیشتر در ورزشهای سرعتی و تحت فشار که زمان کافی برای تامین اکسیژن نیست روی می دهد، در حالی که در ورزش ملایم و ممتد که زمان کافی برای تامین اکسیژن وجود دارد، سوخت و ساز هوازی ادامه می یابد. جدول زیر نحوه سوختن مواد در عضله را در حالات مختلف ورزشی نشان می دهد:

جدول ۱ـ مکانیسم تولید انرژی در ورزش های مختلف

مفهوم خستگی

یکی از پرسش های اصلی در فیزیولوژی فعالیت های بدنی این است که چرا پس از مدتی ورزش دچار افت انرژی می شویم و ادامه تمرین برایمان دشوار می گردد. مفهوم خستگی دقیقاً به همین فرآیند اشاره دارد؛ جایی که منابع انرژی عضله کاهش یافته و عملکرد آن دچار اختلال می شود.

خستگی در واقع زمانی رخ می دهد که ذخایر گلیکوژن در عضله تخلیه شده و بدن برای تامین انرژی به مصرف چربی ها روی می آورد. اما این سوخت و ساز چربی ها نیاز به اکسیژن بیشتری دارد و در صورت ناکافی بودن اکسیژن، بدن وارد مسیر بی هوازی می شود. نتیجه این مسیر، تجمع اسید لاکتیک در عضله است که احساس سنگینی، درد و کاهش توان حرکتی را به همراه دارد.

خستگی نوعی هشدار طبیعی است که بدن از طریق آن اعلام می کند منابع سوخت عضلانی رو به پایان هستند و به استراحت نیاز دارد. اما می توان با راهکارهایی، زمان رسیدن به این مرحله را به تعویق انداخت. اگر عضله ها بتوانند گلیکوژن بیشتری ذخیره کنند و سیستم انتقال اکسیژن به عضله ها بهبود یابد، فرد مدت بیشتری می تواند بدون احساس خستگی ورزش را ادامه دهد.

تمرینات منظم و تدریجی یکی از بهترین راه ها برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی گلیکوژن و تقویت اکسیژن رسانی است. در نتیجه، فرد دیرتر دچار خستگی می شود و عملکرد ورزشی بهتری خواهد داشت. درک علمی مفهوم خستگی می تواند به طراحی تمرین های موثرتر و پیشگیری از آسیب های ناشی از فشار بیش از حد کمک کند.

اندامهای اصلی مرتبط با ورزش

به عنوان نتیجه گیری از این فصل می توان گفت اندامهای اصلی بدن که در طی فعالیت ورزشی بیشترین فشار را متحمل می شوند و در نتیجه تقویت می
گردند. عبارت اند از:

• عضلات اسکلتی: که با انجام منظم ورزش می توان به تقویت و افزایش ظرفیت ذخیره سازی گلیکوژن آنها پرداخت.
• ششها: که اندام اصلی گرفتن اکسیژن هستند و باید آنها را از آلودگیهای شهر و دود سیگار دور نگاه داشت تا قدرت جذب اکسیژن آنها به حداکثر برسد.
• دستگاه گوارش: که تامین کننده اصلی سوخت بدن است و با جذب انواع مواد غذایی و انبار کردن آنها در کبد، نقش آشپزخانه بدن را بازی می کند.
• قلب: پمپ اصلی به گردش درآورنده مواد است و با به جریان انداختن گردش خون نقش رابط را بین همه این اعضاء بازی می کند.

انواع ورزش

بدون شک ما انواع گوناگون و متنوعی از فعالیتهای ورزشی داریم که با تصور هر کدام بلافاصله یک شرایط بدنی خاص تداعی می گردد. حتی اگر آن ورزش را انجام نداده باشیم. همچنین احساس می کنیم که چه فشارهایی بیشتر بر روی چه دستگاههایی از بدن وارد می شود. پس بدون شک انواع مختلف ورزش آثار متفاوتی بر روی بدن ما دارند. دویدن، شنا، برداشتن وزنه های سنگین، ژیمناستیک، دوچرخه سواری، کوهنوردی، راهپیمایی و… انواع متنوع ورزشها می باشند که هر کدام به شکلی بر روی بدن تاثیر می گذارند و ما برای بیان تاثیرات آنها مجبور به تقسیم بندی آنها در گروههای بزرگتر هستیم.
دانشمندان علوم تربیت بدنی، کلیه فعالیتهای ورزشی را به ۲ گروه عمده تقسیم می کنند:

الف ـ ورزش های حرکتی (دینامیک یا ایزوتونیک)
ورزشهای حرکتی خود به دو دسته عمده تقسیم می شوند:

1. ورزش های حرکتی ـ استقامتی
2. ورزش های حرکتی ـ سرعتی

ب ـ ورزشهای ایستایی (استاتیک)
ورزش های ایستایی به فعالیت هایی گفته می شود که طی آن عضلات بدن با وجود صرف انرژی، تغییر طولی پیدا نمی کنند و حرکتی در مفاصل ایجاد نمی شود. در این نوع تمرینات، عضله ها تحت فشار باقی می مانند اما انقباض آن ها بدون جابه جایی قابل مشاهده ای اتفاق می افتد.

به عنوان مثال، زمانی که فردی یک وزنه سنگین را برای چند ثانیه بدون حرکت بالای سر نگه می دارد یا با تمام قدرت به یک دیوار فشار وارد می کند، با وجود مصرف بالای انرژی، هیچ حرکت بیرونی اتفاق نمی افتد. این شکل از فعالیت، نمونه ای کلاسیک از تمرین ایزومتریک یا همان ایستایی است.

نکته ی مهم این است که در اغلب ورزش ها، ترکیبی از تمرین های ایستایی و پویا (دینامیک) وجود دارد. اما زمانی که فشار ایستایی غالب باشد، آن ورزش در دسته ی ایستایی قرار می گیرد. برای نمونه، زمانی که وزنه برداری ابتدا شامل حرکت (بلند کردن وزنه) و سپس حفظ وضعیت (نگه داشتن در بالای سر) می شود، بخش دوم آن ایستایی است و تاثیر زیادی بر افزایش قدرت عضلانی بدون تغییر در طول عضله دارد.

این نوع تمرینات نقش مهمی در تقویت استقامت عضلات، ثبات مفاصل و توانایی حفظ وضعیت های خاص دارند. به ویژه برای ورزشکارانی که نیازمند حفظ تعادل یا کنترل وضعیت بدنی هستند، ورزش های ایستایی بخش مهمی از برنامه تمرینی به شمار می روند.