ATP چیست؟
یکی از مسئله های که دانستن آن برای هر فرد بدنساز لازم و ضروریست اصل تامین انرژیست که در طول تمرین هزینه میشود از کجا و چگونه تامین میشود.
زمانیکه این انرژی رو به تمام است بدن انرژی لازم را از چه منبعی تامین خواهد کرد؟
منبع انرژی عضلات و کلیه سلولهای بدن atp می‌باشد یا آدنوزین تری فسفات یک ترکیب بیوشیمیایی در بدن است که وظیفه ذخیره انرژی در بدن را برعهده دارد .
ATP معمولاً به عنوان "واحد پول انرژي" سلول شناخته مي شود، زيرا انرژي قابل تخليه را در پيوند بين گروه هاي دوم و سوم فسفات تأمين مي كند.
علاوه بر تأمین انرژی، تجزیه ATP از طریق هیدرولیز طیف وسیعی از عملکردها را از جمله سیگنالینگ و سنتز DNA / RNA در سلول انجام می دهد.
[caption id="attachment_2533" align="aligncenter" width="1080"]
atp چیست[/caption]
بدن یک ارگانیسم پیچیده است و به همین ترتیب برای حفظ عملکرد مناسب انرژی لازم است.
آدنوزین تری فسفات (ATP) منبع انرژی برای استفاده و ذخیره سازی در سطح سلولی است.
ساختار ATP نوعی نوکلئوزید تری فسفات است که متشکل از یک پایه نیتروژنی (آدنین)، یک قند ریبوز و سه گروه فسفات پیوندی سری است.
سنتز ATP از انرژی به دست آمده از مکانیسم های کاتابولیک متعدد، از جمله تنفس سلولی، اکسیداسیون بتا و کتوز استفاده می کند.
اکثر سنتز ATP در تنفس سلولی درون ماتریس میتوکندری رخ می دهد.
تولید تقریباً سی و دو مولکول ATP در هر مولکول گلوکز که اکسید شده ATP برای انرژی در فرآیندهایی از جمله حمل و نقل یون، انقباض عضله، انتشار تکانه های عصبی، فسفوریلاسیون بستر و سنتز شیمیایی مصرف می شود.
این فرایندها و همچنین فرآیندهای دیگر، تقاضای زیادی برای ATP ایجاد می کنند.
[caption id="attachment_2530" align="aligncenter" width="1080"]
atp چیست[/caption]
Atp مخفف چیست؟
Atp یا آدنوزین تری فسفات در هر سلول زنده بدن وجود دارد.
همچنین به عنوان مکمل غذایی موجود است.
آدنوزین و معادله ATP آدنوزین یک مولکول سیگنالینگ خارج سلول است که عملکردهای اساسی در زیست شناسی و فیزیولوژی انسان را تسهیل می کند.
از تأمین ستون فقرات برای انتقال انرژی اساسی تا نقش آن در سیگنالینگ سلول،
آدنوزین اثرات گسترده ای مانند القا اتساع عروق، تنظیم فعالیت در سیستم عصبی سمپاتیک و کاهش فشار خون و ضربان قلب دارد.
چنین خواصی برخی از دلایل اجرای آدنوزین و مشتقات آن در بسیاری از مناطق درمانی است.
آدنوزین از تجزیه آدنوزین تری فسفات (ATP)، منبع انرژی اولیه سلول ها تشکیل می شود
از نظر شیمیایی، ATP نوکلئوتید آدنین است که به سه فسفات متصل است.
فراوانی انرژی پتانسیل در پیوند بین گروه های دوم و سوم فسفات ذخیره می شود.این انرژی را می توان برای سوخت رسانی به واکنش های شیمیایی مهار کرد.
هنگامی که یک سلول به انرژی نیاز دارد، این پیوند را می شکند و تشکیل آدنوزین دی فسفات (ADP) و یک مولکول فسفات آزاد می دهد.
در بعضی موارد، گروه دوم فسفات نیز می تواند بیشتر تجزیه شود و باعث تشکیل آدنوزین مونوفسفات (AMP) شود.
هنگامی که یک سلول انرژی اضافی داشته باشد ، با تشکیل ATP از ADP و فسفات این انرژی را ذخیره می کند.
ATP باعث چه واکنش هایی در بدن ورزشکاران می شود؟
بیان واکنشهای دقیق و مرحله به مرحله تبدیل مواد غذایی به atp و تبدیل atp به انرژی رایج بدن و عضلات اندکی مشکل است و نیاز به داشتن پیش زمینه‌ای در ارتباط با بیوشیمی دارد،
اما به هر حال می‌توان این تبدیل را به صورت زیر خلاصه نمود.
به صورت شیمیایی atp یک مولکول آدنین می‌باشد که سه پیوند فسفات دارد.
روی هر کدام از این پیوندها فسفاتی انرژی زیادی ذخیره شده است.
هنگامی که یک سلول نیاز به انرژی دارد انرژی ذخیره در atp با آزاد کردن یک پیوند انرژی سلول را تأمین می‌کند و خود به صورت adp یعنی مولکول با دو پیوند فسفر در می‌آید.
برای همه واکنشهای بیوشیمیایی عضلات ضروری و واجب است ( از جمله این واکنش‌ها می‌توان به انقباض عضلات اشاره نمود.)
هنگامی که کار عضلات زیاد میشود و به عبارت دیگر ما از عضلاتمان انرژی بیشتری را طلب می‌کنیم،بدن مابرای تأمین انرژی خود به سراغ سیستم‌های انرژی دیگر می‌رود.
جالب است بدانید بر اساس نوع تمریناتی که ما انجام می‌دهیم و مدت زمانی که این تمرینات دارد سیستم‌های انرژی ما نیز تغییر می‌کند.
[caption id="attachment_1348" align="aligncenter" width="1950"]
ATP چیست؟[/caption]
Atp چگونه ساخته می شود؟
ATP نوکلئوتیدی است که از سه ساختار اصلی تشکیل شده است: پایه نیتروژن، آدنین. شکر، ریبوز و یک زنجیره از سه گروه فسفات متصل به ریبوز.
دنباله فسفات ATP منبع واقعی انرژی است که سلول از آن استفاده می کنند.
انرژی موجود در پیوندهای بین فسفات ها وجود دارد و با شکستن آن ها آزاد می شود که از طریق افزودن مولکول آب (فرآیندی به نام هیدرولیز) اتفاق می افتد.
معمولاً فقط فسفات خارجی برای تولید انرژی از ATP خارج می شود.
وقتی این اتفاق می افتد ATP به آدنوزین دی فسفات (ADP) تبدیل می شود که فرم نوکلئوتید فقط دو فسفات دارد.
از سه نوع سیستم بیوشیمیایی مختلف در بدن ما تأمین میشود که این سیستم‌ها عبارتند از :
- سیستم فسفاژن
- سیستم گلیکوژن – اسید لاکتیک
- سیستم هوازی
تاثیرات سیستم فسفاژن بر روی ATP
یک سلول در اطراف خود مقداری atp راذخیره می‌کند که می‌تواند در موقع لزوم این atp ذخیره شده را به سرعت مصرف کند.
میزان atp ذخیره شده زیاد نمی‌باشد و تنها برای حدوداً 3 ثانیه است و برای پر کردن مجدد این atp سلولهای عضلانی از یک ترکیب متفاوت پر انرژی به نام کراتین فسفات استفاده می‌کنند .
فسفات موجود در ترکیب کراتین فسفات توسط آنزیمی به اسم کراتین کیناس جدا شده و به مولکول adp می‌چسبد ( adp یک مولکول آدنوزین با دو فسفات است ) در نتیجه مجدداً adp به atp ( آدنوزین تری فسفات ) یا همان انرژی رایج عضلات ما تبدیل میشود. اما ادامه روند تبدیل و مصرف کراتین فسفات ذخیره شده باعث میشود تا این ذخایر نیز کاهش یابند .
این روش تأمین انرژی atp و کراتین فسفات را سیستم فسفاژن می‌نامند.
سیستم فسفاژن می‌تواند انرژی رایج عضلات را تا حداکثر 10 ثانیه تأمین کند مثلاً دونده‌های دو سرعت ( 100 متر ) از این سیستم استفاده می‌کنند اما یک دونده دو ماراتن هرگز نمی‌تواند به این سیستم تکیه کند.
تاثیرات سیستم گلیکوژن – اسیدلاکتیک بر روی ATP
از طرف دیگر عضلات یک منبع دیگر به نام گلیکوژن نیز دارند که از کربوهیدرات‌ها تأمین میشود.
در حقیقت گلیکوژن شاخه‌ای از مولکول‌های گلوکز می‌باشد .
یک سلول در تمرینات بی‌هوازی از این منبع انرژی استفاده کرده و برای ساختن atp و یک محصول جدیدی به نام اسید لاکتیک از گلوکز وارد عمل میشود .
در حدود 12 فعالیت و واکنش شیمیایی انجام میشود تا از این روش atp تولید شود .
بنابراین تأمین انرژی در این سیستم کندتر از سیستم فسفاژن می‌باشد و این سیستم می‌تواند انرژی و atp مورد نیازعضلات را تا یک و نیم دقیقه تأمین نماید .
از آنجا که این روش برای تأمین انرژی بدن نیازی به وجود اکسیژن ندارد آن را سیستم تأمین انرژی بی‌هوازی نیز می‌نامند.
اما تولید بیش از حد اسید لاکتیک در بدن باعث کم کردن تنفس عضلات ، صدمه زدن به آن‌ها و احساس خستگی و دردناکی در عضله می‌گردد ( یک دونده دو 400 متر از این روش تضمین انرژی استفاده می‌کند .)
[caption id="attachment_1349" align="aligncenter" width="1950"]
ATP چیست؟[/caption]
سیستم هوازی چگونه بر ATP تاثیر می گذارد؟
سیستم هوازی یا سیستم تنفس هوازی برای تمرینات بیش از دو دقیقه می‌باشد و انرژی خود را به کمک اکسیژن تأمین می‌کند.
هنگامی که اکسیژن وجود دارد گلوکز می‌تواند به طور کامل شکسته شده و به دی اکسید کربن و آب تبدیل گردد و در حین این تبدیل انرژی مناسبی را نیز آزاد کند.
گلوکزی که برای تأمین انرژی عضلات مصرف می‌گردد از سه جای مختلف و به سه روش مختلف تأمین میشود :
- از گلیکوژن ذخیره شده در عضلات که هنوز باقی مانده‌اند.
- از شکسته شدن گلیکوژن ذخیره شده در کبد و تبدیل آن به گلوکز که این گلوکز در خون آزاد شده و در اختیار عضلات ما قرار می‌گیرند.
- از طریق جذب گلوکز از غذاها که کمک می‌کند این گلوکز از طریق جذب روده‌ای وارد سیستم جریان خون ما شده و در اختیار عضلات قرار می‌گیرد .
این سیستم انرژی می‌تواند به جای گلوکز اسیدهای چربی که از منابع چربی بدست می‌آیند را نیز به عنوان منبع تأمین انرژی استفاده نماید .
همچنین پروتئین و منابع آن می‌توانند به اسیدهای آمینه تبدیل شده و در تولید atp شرکت کنند ( ما به طور کلی سیستم تأمین انرژی هوازی ابتدا از منابع کربوهیدراتی ، سپس از متابع چربی و درآخر از منابع پروتئینی جهت تأمین انرژی همچون دوهای 25 دقیقه‌ای استفاده می‌کنیم)
. از این روش ابتدا تا 13 یا 14 دقیقه اول کربوهیدرات ذخیره شده در بدن ( گلیکوژن ) استفاده شده و پس از آن از 15 تا 25 دقیقه چربی ها به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار گرفته و می‌سوزند.
بهترین نوشیدنی حین ورزش
تاثیر atp بر بدن ورزشکار چیست؟
ورزشکارانی که فرآیندهای متابولیکی آن ها باید هر روز در سطح مطلوبی انجام شود، به رژیم غذایی نیاز دارند که شامل ویتامین ها، مواد معدنی، مواد مغذی کمیاب و پروتئین های با کیفیت بالا باشد.
مواد غذایی در حالت طبیعی و فرآوری نشده خود را می توان به مواد مغذی بسیار قابل دسترس و بلوک های ساختمانی تقسیم کرد.
از آنجا که ATP برای واکنشهای بیوشیمیایی درگیر در هرگونه انقباض عضله مورد نیاز است، مقادیر بیشتری ATP در دورههایی با نیازهای عضلانی زیاد، مانند ورزش شدید، مصرف می شود و برای حرکت عضلات باید جایگزین شود.
برای تسهیل این روند، آدنوزین با تحریک سنتز پروستاگلاندین و اکسید نیتریک به تنظیم جریان خون عضله اسکلتی کمک می کند.با تأثیر بر تنظیم آنژیوژنز (فرآیند فیزیولوژیکی که از طریق آن رگهای خونی جدید از عروق قبلی تشکیل می شود).
آدنوزین ممکن است تأثیر مهمی در پاسخ سازگاری بدن به ورزش داشته باشد.
روش های مختلف آموزشی رایج ، مانند دوچرخه سواری و تمرین با فاصله، ممکن است سطح آدنوزین را افزایش دهد و در نتیجه ممکن است پاسخ مکانیسم های سازگار تحت تأثیر آدنوزین را افزایش دهد.
به نظر می رسد آموزش دوره ای بیشترین فرصت را برای افزایش آدنوزین دارد.
تولید آدنوزین به میزان انرژی و استرس و میزان آن بستگی داردکه از ATP استفاده می شود.
از آنجا که این پدیده در طی دوره های تمرینی متناوب رخ می دهد، چنین سازگاری های ناشی از آدنوزین با گذشت زمان ممکن است عملکرد ورزشی را افزایش دهند.
منبع انرژی سلول چیست؟
در بیشتر سلولهای حیوانی، آدنوزین تری فسفات (ATP)، ترکیبی با انرژی پتانسیل بالا، به عنوان حامل اصلی انرژی شیمیایی عمل می کند.
به طور کلی، انرژی برای سنتز مولکول های ATP باید از مولکول های سوخت پیچیده به دست آید.
بدن انسان از سه نوع مولکول برای تأمین انرژی لازم برای تولید سنتز ATP استفاده می کند: چربی ها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها.
میتوکندری ها محل اصلی سنتز ATP در پستانداران هستند.
اگرچه برخی از ATP ها نیز در سیتوپلاسم سنتز می شوند. لیپیدها به اسیدهای چرب، پروتئین ها به اسیدهای آمینه و کربوهیدرات ها به گلوکز تجزیه می شوند.
از طریق مجموعه ای از واکنش های کاهش اکسیداسیون، میتوکندری اسیدهای چرب، اسیدهای آمینه و پیروات (محصول نهایی تخریب گلوکز در سیتوپلاسم) را به چندین ترکیب متوسط تبدیل می کند.
همچنین کوآنزیم های حامل الکترون کاهش یافته NADH و FADH2 واسطه ها وارد چرخه تریکاربوکسیلیک اسید (TCA) می شوند و باعث ایجاد NADH و FADH2 می شوند.
این الکترونها را کاهش می دهد.
حامل ها از طریق زنجیره انتقال الکترون با مصرف همزمان اکسیژن و سنتز ATP اکسید می شوند.این فرآیند فسفوریلاسیون اکسیداتیو نامیده می شود.
بیش از صد مولکول ATP از اکسیداسیون کامل یک مولکول اسید چرب سنتز می شود و تقریباً چهل مولکول ATP از اسید آمینه و اکسیداسیون پیروات حاصل می شود.
از طریق تبدیل مولکول های گلوکز به پیروات، دو مولکول ATP در سیتوپلاسم سنتز می شوند.
هم دستگاه (آنزیم ها) و هم محیط فیزیکی لازم برای اکسیداسیون این مولکول ها در میتوکندری ها موجود است.
هیدرولیز ATP چیست؟
ATP به دلیل وجود گروه های فسفات که از طریق پیوندهای فسفودیستر به هم پیوند می خورند، یک مولکول ذخیره انرژی عالی است که به عنوان "ارز" استفاده می شود.
این پیوندها به دلیل وجود بارهای الکتریکی منفی مرتبط با ایجاد فشار دفع بین گروههای فسفات، انرژی بالایی دارند.
مقدار قابل توجهی انرژی در پیوندهای فسفات-فسفات ذخیره می شود.
از طریق فرآیندهای متابولیکی، ATP به ADP یا بیشتر به AMP و به گروههای فسفات معدنی آزاد هیدرولیز می شود.
روند هیدرولیز ATP به ADP از لحاظ انرژی مطلوب است و انرژی آزاد گیبس 3/7-کالوس بر مول را به وجود می آورد. ATP باید به طور مداوم مورد استفاده مجدد قرار گیرد تا سلول همیشه کار کند.
غلظت معمول داخل سلولی ATP 1 تا 10 میلی آمپر است.
بسیاری از مکانیسم های بازخورد برای اطمینان از حفظ سطح سازگار ATP در سلول در دسترس هستند.
افزایش یا مهار ATP سنتاز یک مکانیسم تنظیم کننده رایج است.
به عنوان مثال، ATP فسفوفروکتوکیناز -1 (PFK1) و پیروات کیناز را مهار می کند.
