Dit is het derde en laatste deel van de artikelenreeks die de energiesystemen van het lichaam beschrijft. Het laatste systeem is het Aerobe systeem. Dit is het meest complexe en uitgebreide energiesysteem van het lichaam.
Nog even in het kort de drie verschillende energiesystemen:
1. ATP-CP systeem / fosfatensysteem
2. Het Anaerobe systeem / melkzuursysteem
3. Het Aerobe systeem
Het ATP-CP systeem is de gemakkelijkste en snelste manier om ATP te genereren. Dit gebeurt in afwezigheid van zuurstof (anaeroob). CP staat voor creatinefosfaat (Engels: “creatine phosphate”) dat is opgeslagen in de skeletspieren. Creatinefosfaat zorgt ervoor dat ATP aangemaakt kan worden. Dit energiesysteem is vooral actief tijdens erg intensieve vormen van trainen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan korte sprint-activiteiten (100m), powerlifting, maar ook aan hoog- en verspringen. Op deze manier kan slechts 10 tot 15 seconden energie worden geleverd aan spieren, waarna uitputting plaatsvindt.
Via het Anaerobe / melkzuursysteem wordt ATP geproduceerd door middel van het afbreken van glucose in afwezigheid van zuurstof. Voordat glucose of glycogeen (opgeslagen vorm van glucose in spier- en levercellen) energie kan leveren, moeten het eerst worden afgebroken tot glucose-6 fosfaat. Het eindproduct van deze reactie is melkzuur. Dit systeem is in staat om meer energie te leveren dan het fosfatensysteem (ATP-CP systeem), maar is nog steeds gelimiteerd op 30-50 seconden aan energie. De typische 8-12 herhalingen waar veel mensen tijdens krachttraining voor kiezen, maakt vooral gebruik van dit energiesysteem. Een ander voorbeeld is een 400m sprint.
Het Aerobe systeem
Het Aerobe systeem is, zoals de naam al beschrijft, het enige systeem dat afhankelijk is van zuurstof (aeroob). ATP wordt op deze manier langzamer geproduceerd dan bij de overige twee systemen. Daardoor kan het niet dezelfde explosieve kracht leveren als het ATP-CP en melkzuursysteem. Het kan echter wel voor een veel langere tijd energie leveren.
Het Aerobe systeem zelf kan ook weer verdeeld worden in drie verschillende zuurstofsystemen:
1. Aerobe glycolyse
2. De Krebscyclus / citroenzuurcycles
3. Oxidatieve fosforylering (oxfos) of elektronentransportketen
Het Aerobe systeem gebruikt zowel glucose, glycogeen en vet als brandstof om ATP te genereren in de Mitochondriën (“energiecentrale”) van spiercellen.
In het Anaerobe energiesysteem worden glucose en glycogeen afgebroken in afwezigheid van zuurstof, het eindproduct van die reactie is melkzuur (lactic acid). In het aerobe energiesysteem is het proces hetzelfde, alleen is er wel zuurstof aanwezig, wat leidt tot een ander eindproduct genaamd pyrodruivenzuur (pyruvic acid). Dit eindproduct is belangrijk voor het tweede proces van het aerobe systeem genaamd de Krebscyclus.
Pyrodruivenzuur wordt omgezet tot het molecuul acetyl coenzyme A. De complete oxidatie (verbranding m.b.v. zuurstof) van dit molecuul produceert twee eenheden ATP met de bijproducten kooldioxide en waterstof. Deze waterstofionen verbinden zich weer met andere enzymen en uiteindelijk leveren die energie voor de elektronentransportketen.
De complete stofwisseling van 1 glucose molecuul kan op deze manier ongeveer tussen de 35 en 40 ATP genereren. Dat is 18 keer meer dan via het Anaerobe systeem.
Vet kan ook worden verbrand in de aanwezigheid van zuurstof. Triglyceriden moeten eerst worden omgezet in vrije vetzuren. Deze worden dan omgezet in acyl-Coa moleculen die op hun beurt de Krebscyclus ingaan. Triglyceriden kunnen op deze manier wel 129 ATP moleculen produceren en dat is meer dan bij koolhydraten. Aan de andere kant heeft het verbranden van vet meer zuurstof nodig om ATP te genereren. Hierdoor is de energielevering uit vetten minder efficiënt (het vereist meer energie om energie op te wekken). Daardoor blijven koolhydraten de favoriete en aangewezen brandstof voor de productie van ATP.
Het Aerobe systeem is niet snel in het produceren van ATP, maar heeft wel de capaciteit om energie te produceren voor een veel langere periode. Er kan namelijk een grotere vetvoorraad aangelegd kan worden dan glycogeen uit koolhydraten. Die laatste voorraad kan namelijk slechts energie voor 30 tot 40 minuten aan maximale inspanning leveren. Een “overschot” aan koolhydraten in de bloedsomloop wordt dan ook met behulp van insuline omgezet in lichaamsvet als reserve brandstof.
Eiwitten, en de aminozuren waaruit deze zijn opgebouwd, genieten niet de voorkeur als energieleverancier voor het lichaam. Toch zijn er soms situaties waarin aminozuren wel worden gebruikt om te helpen in de energieproductie. Vooral wanneer er sprake is van een negatieve energiebalans. Dit betekent dat je minder calorieën consumeert (voeding) dan dat je verbruikt (stofwisseling in rust en verbruik door activiteit), wat resulteert in gewichtsverlies. Bij een proces genaamd “gluconeogenese” wordt glucose uit niet koolhydraten, maar andere bronnen gemaakt zoals aminozuren, glycerol (vetten) en pyrodruivenzuur. Aminozuren uit de voeding kunnen worden gebruikt, maar bij onvoldoende voedsel kan het ook worden afgebroken uit het spierweefsel. Dit betekent dan ook dat spiermassa afneemt. Deze situatie komt helaas nog wel eens voor wanneer men gebruik maakt van strenge diëten. Deze zorgen namelijk voor een grote negatieve energiebalans. Hierin ligt dan ook de grootste uitdaging voor bodybuilders die én veel spiermassa willen hebben én een laag vetpercentage. Ze hebben aan de ene kant een calorieoverschot nodig om in spiermassa aan te komen (“bulkfase”) en vervolgens een calorietekort om hun vetpercentage te verlagen, waarbij ze proberen zo min mogelijk spiermassa kwijt te raken (“cutfase”). Vandaar het relatief hoge aandeel aan proteïne in het dieet van bodybuilders om ervoor te zorgen dat het lichaam continu over genoeg aminozuren geschikt om spiergroei te stimuleren en spierafbraak te beperken.
Trainen en het Aerobe systeem
Het Aerobe systeem is vooral actief bij lange inspanningen met een gematigde intensiteit. Joggen, fietsen, wandelen, baantjes trekken etc. Teamsporten zoals voetbal, hockey en basketbal vallen hier echter ook onder.
Het grootste verbruik van energie door het lichaam, waarin vooral het aerobe systeem actief is, dat is echter in rust. Het grootste deel van je dagelijkse glucoseverbruik is om je organen draaiende te houden. Je hersens vormen daarbij een groot verbruiker van energie.
Met de gematigde intensiteit van duursport zal vaak na 90 minuten sporten de grootste voorraad aan glycogeen in het lichaam op zijn. Door zowel training als een hoge koolhydraat inname is het mogelijk meer glycogeen in het lichaam op te slaan door beter gebruik te maken van de maximale opslagcapaciteit. Veel duursporters maken hier gebruik van. “Koolhydraten laden” heeft dus een gunstig effect op het duurvermogen. Men gaat er niet sneller van lopen, maar kan wel langer een bepaald tempo volhouden.
Samenvatting
Het lichaam kan op verschillende manieren energie leveren. Het fosfatensysteem/ATP-CP systeem, het anaerobe systeem/melkzuur systeem en het aerobe systeem/zuurstofsysteem. Belangrijk om te weten, is dat alle drie de systemen altijd samen actief zijn. De duur en de inspanning bepalen welk systeem het meest actief is. Het Aerobe systeem is het meest complexe systeem en kan de grootste hoeveelheid energie leveren. Vooral omdat in dit systeem vetten worden verbrand, die men over het algemeen genoeg voorhanden heeft.
Referenties
NASM Essentials of Personal Fitness Training
The Three Metabolic Energy Systems by Jason Karp PhD
All About your Metabolic Energy Systems by Andrew Heffernan
