Con đường vận chuyển năng lượng trong cơ thể

Con người cần thức ăn và nước để duy trì sự sống, tuy nhiên các thực phẩm chúng ta ăn vào lại không trực tiếp sản sinh ra năng lượng mà cần qua các quá trình trao đổi và vận chuyển năng lượng trong cơ thể. Vậy cơ thể sản sinh ra năng lượng như thế nào và con đường vận chuyển năng lượng trong cơ thể là gì?

1. Cơ thể sinh ra năng lượng như thế nào?

Mọi loài động vật trên trái đất đều cần năng lượng trong cơ thể tức thì và dự trữ để có thể duy trì sự sống. Vậy có bao giờ bạn thắc mắc một vận động viên điền kinh lấy năng lượng từ đâu trong cơ thể để hoàn thành một cú chạy nước rút để đời hay chưa? 

Năng lượng trong cơ thể giúp chúng ta chuyển động được cung cấp từ thực phẩm mà chúng ta tiêu thụ. Tuy nhiên, cơ thể không thể sử dụng năng lượng trực tiếp từ thực phẩm mà trước tiên phải chuyển hóa thành adenosine triphosphate (ATP), một dạng năng lượng hóa học có thể sử dụng ngay lập tức để thực hiện mọi chức năng tế bào. Lượng ATP lưu trữ trong cơ bắp là rất nhỏ, vì vậy phần lớn ATP cần thiết cho vận chuyển năng lượng trong cơ thể được tổng hợp từ thực phẩm.

Thực phẩm mà chúng ta ăn chứa carbohydrate, chất béo, và protein, những chất dinh dưỡng này được phân hủy thành các dạng đơn giản nhất (glucose, axit béo và axit amin) trong quá trình tiêu hóa. Sau khi các chất dinh dưỡng này bị phân hủy, chúng được vận chuyển qua máu để sử dụng trong quá trình trao đổi chất hoặc được lưu trữ để sử dụng sau.

Vì cơ thể không thể lưu trữ một lượng lớn ATP và cần nguồn cung cấp liên tục, nên ATP phải được tái tổng hợp thường xuyên. Quá trình này xảy ra theo một số cách thông qua ba hệ thống vận chuyển năng lượng trong cơ thể đến các tế bào, bao gồm:

• Phosphagen (Creatine Phosphate )
• Hệ thống axit lactic (chậm hơn, sử dụng carbohydrate)
• Hệ thống hiếu khí (chậm, sử dụng carbohydrate hoặc chất béo)

2. Con đường vận chuyển năng lượng trong cơ thể 

Như đã đề cập đến phần trên, chúng ta sản sinh và vận chuyển năng lượng trong cơ thể qua ba con đường với ba cơ chế khác nhau là Phosphagen, hệ thống axit lactic và hệ thống hiếu khí. Đây là ba còn đường tổng hợp năng lượng trong cơ thể với các cơ chế sử dụng nguyên liệu vô cùng riêng biệt. 

2.1 Con đường phosphagen

Đây là hệ thống tổng hợp và vận chuyển năng lượng trong cơ thể cơ bản nhất. Hệ thống này sử dụng creatine phosphate (CP) có khả năng sản xuất ATP với tốc độ cực nhanh. Khi ATP bị phân hủy để giải phóng năng lượng, creatine phosphate sẽ tái tạo ATP ngay lập tức. Tuy nhiên, lượng CP và ATP được lưu trữ trong cơ bắp là rất ít, nên năng lượng có sẵn để hỗ trợ sự co cơ cũng bị giới hạn. 

Mặc dù vậy, nguồn năng lượng này có sẵn ngay lập tức và đóng vai trò quan trọng trong việc bắt đầu các hoạt động, đặc biệt là trong những hoạt động có cường độ cao và kéo dài ngắn, thường chỉ khoảng 1 đến 30 giây, như chạy nước rút, nâng tạ hoặc ném bóng.

2.2 Hệ thống axit lactic

Hệ thống axit lactic là hệ thống năng lượng chính cho các hoạt động kéo dài từ 10 giây đến vài phút. Dù con đường này vẫn đóng vai trò cung cấp năng lượng trong một cuộc chạy marathon, nhưng với tốc độ chậm hơn đáng kể. Hệ thống này tạo ra năng lượng từ glycogen trong cơ bắp (dạng dự trữ của glucose). 

Quá trình đường phân có thể diễn ra cả khi có hoặc không có oxy. Khi oxy không đủ, một loạt các phản ứng chuyển đổi glucose thành ATP sẽ diễn ra, dẫn đến việc sản xuất axit lactic nhằm tạo ra nhiều ATP hơn. Sự tích tụ axit lactic này có thể gây ra cảm giác mệt mỏi và nóng rát trong cơ bắp.

Quá trình đường phân kỵ khí không cần oxy và sử dụng năng lượng từ glucose để tạo ra ATP năng lượng trong cơ thể. Con đường vận chuyển năng lượng trong cơ thể này diễn ra trong tế bào chất và chuyển đổi glucose thành pyruvate, một dạng đơn giản hơn. Là một con đường trung gian giữa hệ thống phosphagen và hệ thống hiếu khí, đường phân kỵ khí có khả năng tạo ra ATP khá nhanh, thích hợp cho các hoạt động yêu cầu năng lượng lớn trong thời gian dài hơn một chút, kéo dài từ 30 giây đến ba phút.

2.3 Hệ thống hiếu khí

Một trong những con đường tổng hợp và vận chuyển năng lượng trong cơ thể đó là hệ thống hiếu khí. Con đường này phụ thuộc vào oxy để tạo ra ATP, vì carbohydrate và chất béo chỉ có thể được chuyển hóa khi có oxy. 

Quá trình này diễn ra trong ty thể của tế bào và thích hợp cho các hoạt động yêu cầu cung cấp năng lượng liên tục. Đường phân hiếu khí sản xuất ATP với tốc độ chậm hơn và thường được sử dụng trong các hoạt động có cường độ thấp nhưng kéo dài, sau khi hệ thống phosphagen và hệ thống kỵ khí đã bị cạn kiệt.

Hệ thống năng lượng hiếu khí là hệ thống phức tạp nhất trong ba hệ thống năng lượng và phụ thuộc rất nhiều vào hệ tuần hoàn để cung cấp oxy. Do đó, hệ thống này hoạt động chậm hơn so với hai hệ thống còn lại và chủ yếu hoạt động ở cường độ rất thấp. 

Mặc dù tốc độ sản xuất năng lượng rất chậm (phụ thuộc vào lượng oxy bạn hấp thụ và sử dụng trong mỗi lần thở), nhưng hệ thống này có khả năng cung cấp một lượng lớn năng lượng liên tục trong thời gian dài. 

Hệ thống năng lượng hiếu khí thích hợp cho các hoạt động đòi hỏi thời gian kéo dài hơn vài phút, như các bài tập dài hoặc hoạt động bền bỉ. Khi chạy các cự ly dài hơn 400m, việc ưu tiên hệ thống này là rất quan trọng, vì đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp năng lượng trong cơ thể.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận chuyển năng lượng cơ thể

Mỗi người trong số chúng ta đều có nhu cầu vận động và sinh hoạt khác nhau về cường độ, tốc độ và loại vận động, các yếu tố này có thể ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển năng lượng trong cơ thể đến tế bào. 

• Thói quen tập luyện thể thao
• Cường độ tập luyện
• Chế độ tập luyện (thiên về sức mạnh hoặc sức bền) 
• Chế độ ăn uống, sinh hoạt và các yếu tố cơ địa (bệnh lý, cân nặng, giới tính,…)

Sự vận chuyển năng lượng trong cơ thể diễn ra theo nhiều cách khác nhau, và cách tốt nhất để đáp ứng sự cung cấp năng lượng cho cơ thể đó chính là ăn uống đủ chất dinh dưỡng, tránh các hoạt động quá sức.

Nguồn: canada.ca – acefitness.org