تستخدم جميع خلايا الجسم البشري تفاعلات كيميائية حيوية تُعرف باسم التنفس الخلوي لإنتاج الطاقة التي يحتاجونها للتشغيل والبقاء على قيد الحياة. يعمل جلوكوز السكر كوقود أولي للتنفس الخلوي البشري. يمكن للخلايا أن تكسر الجلوكوز لتوليد الطاقة باستخدام التنفس الهوائي المعتمد على الأوكسجين أو التنفس اللاهوائي ، الذي لا يتطلب أكسجين. في حين أن التنفس الهوائي يولد طاقة أكثر كفاءة ، يمكن لخلايا العضلات البشرية أن تستفيد من التنفس اللاهوائي عندما تنقصها كمية كافية من الأكسجين أو تتطلب طاقة سريعة.
دور في التمرين
يحدث التنفس اللاهوائي لدى البشر في المقام الأول في الخلايا العضلية خلال تمرين عالي الكثافة. قد يحدث هذا إذا كنت تدفع حدودك أثناء النشاط الهوائي ، مثل الدوران أو تمرين القلب ، وإمداد الأوكسجين إلى عضلاتك غير كافي للحفاظ على التنفس الهوائي فقط. يحدث التنفس اللاهوائي أيضا مع الأنشطة التي تتطلب رشقات قصيرة وقوية من القوة العضلية ، مثل الركض أو رفع الطاقة.
تحتوي جميع العضلات على نوعين من الألياف العضلية تُسمى نشل سريع وألياف بطيئة النبض. النسب تختلف في مختلف العضلات. تميل الألياف البطيئة إلى النشاط المستدام وتعتمد بشكل أساسي على التنفس الهوائي ، على الرغم من أنها يمكن أن تستخدم التنفس اللاهوائي إذا لزم الأمر. تعمل الألياف العضلية سريعة التوهج وظيفيا نحو التنفس اللاهوائي لأنها تولد طاقة أسرع بكثير - حتى 100 مرة أسرع - من التنفس الهوائي. ومع ذلك ، بما أن التنفس اللاهوائي أقل كفاءة من التنفس الهوائي ، فإن التعب السريع للألياف العضلية سريعًا.
تحلل
التحلل هو أول عملية بيوكيميائية في التنفس الهوائية واللاهوائية. تستخدم هذه العملية متعددة الخطوات العديد من الإنزيمات لتفكيك الجلوكوز. كل جزيء من الجلوكوز ينهار ينتج في النهاية جزيئين من البيروفات وجزيئين من ثلاثي الأدينوسين (ATP). يخزن ATP الطاقة اللازمة لتشغيل الوظائف الخلوية. مع التنفس الهوائي ، يمر البيروفت الناتج عن التحلل السكري بسلسلة إضافية من التفاعلات البيوكيميائية لتوليد المزيد من ATP. هذا لا يحدث مع التنفس اللاهوائي.
تخمر حمض اللاكتيك
مع التنفس اللاهوائي في البشر ، يتم تحويل جزيئات البيروفات المتولدة أثناء التحلل إلى لاكتات. هذه العملية ، التي تسمى تخمر حمض اللبنيك ، لا تولد المزيد من الطاقة. ومع ذلك ، هل تجديد بعض العوامل المساعدة اللازمة للحفاظ على عملية glycolysis أثناء التنفس اللاهوائي.
لا تنتج اللاكتات أثناء التخمر عن الخلايا من حيث توليد الطاقة. لذلك ، يتم نقله من الخلايا وينقل في الدم إلى الكبد. هناك يتم تحويلها مرة أخرى إلى البيروفات ، والتي يمكن استخدامها لإنتاج المزيد من الجلوكوز لاستخدامها في المستقبل لتوليد المزيد من الطاقة. يسمى هذا الشكل البيوكيميائي لإعادة التدوير بدورة كوري.
كان يعتقد سابقا أن تراكم حمض اللاكتيك هو السبب الرئيسي لتعب العضلات أثناء التمرين وتأخر الألم بعد ذلك. ومع ذلك ، فإن البيانات الحديثة تدحض فكرة أن حمض اللبنيك هو المسؤول عن تأخر العضلات. دوره المحتمل في تعب العضلات لا يزال مجال البحث النشط.
تمت المراجعة والمراجعة بواسطة: Tina M. St. John، M.D.
