De 3 energiesystemen op een rijtje; de chemie van supersnel tot onuitputtelijk

13-04-2014 ABN-AMRO Marathon Rotterdam Nederland Atletiek foto: Kees Nouws

Door: Marjolein Stegeman

In artikelen over training wordt vaak gesproken over ‘aëroob’, maar om iets meer te weten over dit energiesysteem en waarom dit energiesysteem steeds beter kan worden door training is een korte uitleg van dat begrip wel zo handig. Een korte duik in de ingewikkelde chemie en biologie van cellen en energiesystemen.

Om te kunnen sprinten of een marathon te kunnen uitlopen heb je energie nodig. Energielevering in spierweefsel vindt plaats door splitsing van de aanwezige ATP (fosfaatverbinding). De soort energiebron die daarvoor gebruikt wordt is afhankelijk van de tijdsduur en de intensiteit van de ‘arbeid’. Zo zijn er verschillende systemen die energie kunnen leveren:

1. ATP + CrP systeem
2. Anaëroob systeem
3. Aëroob systeem

Deze energiesystemen zijn in een continu proces om nieuwe ATP te maken, afhankelijk van de ATP-behoefte. Het lichaam probeert hiermee in evenwicht te blijven, homeostase. De drie systemen worden hieronder verder toegelicht.

Energie systemen & Movement marjolein Stegeman

De energierijke fosfaatverbindingen ATP + CrP voorraad die in de spieren is opgeslagen: energie die enorm snel voorradig is, maar een systeem dat slechts voor korte duur (0-10 seconden) energie kan leveren.

Daarnaast is er een anaëroob systeem met voldoende energievoorraad voor 10 seconden tot drie minuten. In dit systeem worden glycolyse en glucose (‘suikers’) in het sarcoplasma teruggevormd tot ATP. Het sarcoplasma is de vloeistof in spiervezels. Het anaërobe systeem heeft als bijproduct van de omzetting naar energie ook melkzuurvorming (anaëroob lactisch) tot gevolg en een te hoog zuurgehalte (lage pH) van het bloed door afgifte van H+-ionen (‘metabole acidose’).

Voor onze ruststofwisseling en ook voor lange duuractiviteiten (>3 minuten) met matige intensiteit zal het aërobe systeem energie leveren. We hebben een haast onuitputtelijke hoeveelheid energie voorradig in ons lichaam. Aëroob betekent ‘met zuurstof’. Binnen het sarcoplasma bevinden zich vele duizenden mitochondriën, dit is simpel gezegd een energiecentrale van de cel. In die mitochondriën vinden stofwisselingsprocessen plaats met behulp van zuurstof (O2). Hierbij wordt nieuwe ATP gevormd door omzetting van vetzuren, pyrodruivensuiker (van glycolyse) en aminozuren. Deze stoffen worden via het bloed aangevoerd. Om aëroob glucose te kunnen verwerken wordt het glucose in de glycolyse eerst verwerkt tot pyruvaat en daarna in de mitochondriën verwerkt tot acetylCoA. Ook vetzuren worden in de beta-oxidatie verder afgebroken tot acetylCoA, maar vetverbranding levert echter wel minder snel energie op dan de aërobe productie van ATP uit glucose. Bij een duurintensiteit van ongeveer 65% VO2max zorgt de vetzuuroxidatie voor een groot gedeelte voor de geleverde energie. Naarmate de intensiteit van de duurinspanning stijgt neemt het percentage energie dat door vetverbranding wordt geleverd af. Omdat voor verbranding O2 nodig is, is adequate bloedvoorziening naar de spieren belangrijk, hoe meer O2 per minuut kan worden aangevoerd hoe meer energie er kan worden geleverd. Zuurstof wordt vervoerd via het bloed en moet via diffusie van de rode bloedcellen in de capillairen (haarvaten) naar de mitochondriën in de spiervezels terechtkomen.

muscle-cell-biology energie systemen marjolein Stegeman

Samenvattend zijn de energiesystemen in een continu proces om weer nieuwe ATP aan te maken, afhankelijk van de ATP-behoefte. Het anaërobe en aërobe systeem handhaven onder nagenoeg alle omstandigheden een constante ATP-spiegel in spierweefsel, met uitzondering van extreem zware duurinspanningen.

Bronvermelding
Wilmore JH, Costill DL, Kenney WL (2008). Physiology of sports and exercise, fourth edition, Human Kinetics, Champaign.
Mc Ardle, Katch & Katch (2007). Exercise physiology. Human Kinetics.
Plaatje Energiesystemen in relatie tot loopafstand – bron http://sprintscience.com
Plaatje Anatomie van een spiercel: bron http://www.aokainc.com

Beantwoord

Het is toegestaan de volgende HTML tags en attributes te gebruiken: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

  • Een paar kanttekeningen.
    – Glycolyse is geen stof, maar de benaming voor de anaerobe afbraak van glucose.
    – Glucose wordt niet terug gevormd tot ATP, de energie die vrijkomt bij de afbraak van glucose wordt gebruikt om ATP aan te maken (vanuit ADP en Pi).
    – Melkzuur wordt helemaal niet gevormd in het lichaam. Glucose wordt afgebroken tot lactaat en dat is wat anders dan melkzuur.

    Het lijkt mij dat als experts een stukje schrijven, dat het wel moet kloppen…

  • Wordt bij anaerobe verbranding niet bedoeld dat GLYCOGEEN worden “teruggevormd” tot ATP? Dus het woord glycogeen ipv glycolyse, dat zoals Daniel al opmerkte een metabool pathway is. Terugvormen is sowiezo al een vreemde woordkeuze, aangezien het nooit ATP geweest is. Hoogstens kan je zeggen dat glycogeen ooit glucose is geweest en eerst weer wordt afgebroken tot glycose voordat het in de glycolyse weer wordt omgezet tot o.a. lactaat en ATP.

  • Johan Neve

    Het anaerobe systeem zou tot maar drie minuten energievoorraad hebben. dat is pertinent onjuist.
    Het anaerobe systeem gebruikt immers hetzelfde pyruvaat (onstaan na glycolyse) als het aerobe systeem, alleen vindt de omzetting plaats in het sarcoplasma en zonder zuurstof. de proces verloopt 100 keer sneller dan de omzetting van pyruvaat met zuurstof, ( dus ideaal bij sprintjes, tempowisseling en eindsprints) De aerobe omzetting vind plaats in de mitochondriën weliswaar verloopt dit proces langzamer het levert wel veel meer energie.(32 ipv 2 atp) bij matige inspanning gebruikt de spier vooral het aerobe proces, echter bij een hoge intensiteit, en niet alleen bij sprints ook bijv bij 10k. levert ook het anaerobe proces een substantieel aandeel aan de energieproductie.. Goedgetrainde atleten hebben meer en grotere mitochondriën en zijn dus in staat meer energie via de aerobe weg te leveren, Maar ook zij produceren atp via het anaerobe proces. Het anaerobe proces levert als bijproduct lactaat, en h+ ion. Het lactaat word deels hergebruikt en deels afgestaan aan het bloed waarna het door onder andere hart en hersenen gebruikt wordt als energiebron. De H= ion maken de cel zuur. als onze buffercapaciteit tekort schiet daalt de ph dusdanig dat de energiehuishouding ernstig verstoort wordt. veel enzymen en co-regulators, transport eiwitten ed. werken niet goed in een te zuur milieu dus dan zijn we verzuurd en moeten we de intensiteit fors verlagen.. Het gaat echter niet over de lactaatdrempel ik wilde alleen even aangeven dat gedurende de gehele snelle 10km, er ook gebruik gemaakt wordt van anaerobe opgewekte energie.