اتاحة الطاقة - ويكيبيديا

في علم وظائف الأعضاء، يشير توفير الطاقة (أيضًا استقلاب الطاقة أو التمثيل الغذائي ) ^[1] إلى تعبئة ونقل وتكسير الركائز الغنية بالطاقة من أجل إنتاج ATP (إعادة التركيب) في الخلايا العضلية للحيوانات. ولذلك يتم استخدامه للقيام بالأعمال العضلية . هناك أنواع مختلفة من توفير الطاقة، تختلف وفقًا لمصدر الطاقة ( فوسفات الكرياتين ، الكربوهيدرات ، الدهون أو البروتينات ) والمسار الأيضي (بدون اللاكتات). تسمى العمليات الأيضية التي تحدث في الميتوكوندريا بالترابط ب الأكسجين الآتي من التنفس بأنها هوائية. من ناحية أخرى، يحدث التمثيل الغذائي اللاهوائي خارج الميتوكوندريا في السيتوبلازم . إذا حدث هذا مع زيادة إنتاج اللاكتات، فيشار إليه بتوفير طاقة حمض اللاكتيك، وإلا فإنه يسمى استقلاب حمض اللبنيك. ^[1]

لكي تقوم العضلة بعمل الانقباض ، فإنها تحتاج إلى الطاقة التي تأتي من التفاعلات الكيميائية المولدة للحرارة . تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية . وبالتالي فإن احتياجات الجسم من الطاقة تزداد أثناء العمل البدني. يتم توفير الطاقة اللازمة لتقلص العضلات إلى حد كبير عن طريق التحلل المائي من أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) إلى ثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP) والفوسفات (P _i ). وبالتالي فإن ATP هو مورد الطاقة المباشر للعضلات. ومع ذلك، نظرًا لأن إمداده محدود جدًا ، فهو يستهلك خلال الثلاث ثواني الأولى ، فيتعين على العضلات (إعادة) إنتاج ATP أثناء النشاط الرياضي، على سبيل المثال، حتى تتمكن من الحفاظ على النشاط. يتم الحصول على الطاقة اللازمة لإعادة بناء ( إعادة تركيب ) ATP بدورها من ADP خلال الأكسدة التدريجية للعناصر الغذائية مثل السكر (الكربوهيدرات)، والدهون أو الأحماض الدهنية والبروتينات ( الأحماض الأمينية ). ^[1] هناك ثلاث آليات مختلفة بشكل أساسي متاحة . هناك مصدر الطاقة اللاهوائي-الألكتاسيد ، وهو لاهوائي (بدون استخدام الأكسجين) والألكتاسيد، أي بدون إنتاج حمض اللاكتيك تقريبا (أي يكون انتاج اللاكتات قليلا). المسار الثاني لإعادة التركيب هو حمض اللاكتات اللاهوائي ، وهو أيضًا لاهوائي ولكنه يرتبط بإنتاج اللاكتات بكميات وفيرة . في المقابل، عند توفير الطاقة الهوائية، يتم إطلاق الطاقة أثناء استهلاك الأكسجين.

في وقت مبكر من عام 1841، لاحظ بيرسيليوس ودو بوا ريموند في عام 1877 أن هناك علاقة وثيقة بين تقلص العضلات والتمثيل الغذائي وأظهروا أن تكوين اللاكتات يرتبط بعمل تقلص الخلية العضلية. في عام 1914، قادت هذه الملاحظات بارناس وفاغنر إلى رؤية تكوين اللاكتات الكامن وراء انهيار مستودع الجليكوجين في العضلات كمصدر مباشر للطاقة لعملية تقلص العضلات. تم دعم هذا البيان من خلال حقيقة أن تكوين اللاكتات من الجليكوجين يرتبط بإطلاق الطاقة. ومع ذلك، شككت تجارب هويت وماركس في عام 1926 في اعتماد عملية انكماش اعضلات على تكوين اللاكتات، وأثبت كلارك وإيجليتون في عام 1932 أن تكوين اللاكتات، الذي يتجاوز بشكل كبير استخدام اللاكتات، يحدث فقط مع عمل العضلات لفترات طويلة (نظرًا لأن استخدام اللاكتات لا يحدث). تم أخذ حدوثه بشكل خاص لفترة طويلة في الاعتبار، وكان من المفترض في ذلك الوقت أن اللاكتات تتكون فقط بعد عمل العضلات لفترة طويلة).

بعد اكتشاف مادة فوسفات الكرياتين في العضلات، تم التوصل إلى ارتباط بين استقلاب فوسفات الكرياتين وعمليات الانقباض في الخلية العضلية، حيث لوحظ انخفاض في فوسفات الكرياتين أثناء عملية الانقباض وارتفاع مرة أخرى في مرحلة التعافي. في حين أن هذه النتائج وغيرها أثارت الشكوك حول اعتماد عملية الانكماش وتكوين اللاكتات وكشفت عن دور مهم لفوسفات الكرياتين، فقد وضّح لوندجارد بوضوح نظرية اللاكتات لتقلص العضلات في عام 1931. من خلال تجربة مناسبة باستخدام عضلة تم تسميمها بركيزة خاصة تمنع تكوين اللاكتات، ولكنها كانت لا تزال قادرة على الانكماش وكان العمل المنجز متناسبًا مع انهيار فوسفات الكرياتين، أوقف نظرية اللاكتات بشكل لا رجعة فيه. كان يُنظر إلى تكوين اللاكتات على أنه مسار لإعادة التركيب اللاهوائي لفوسفات الكرياتين. علاوة على ذلك، فقد وجد أنه في الظروف الهوائية لا يحدث تكوين اللاكتات ويتم إعادة تركيب فوسفات الكرياتين من خلال التفاعلات المؤكسدة .