Als je de sportschool induikt om je favoriete workout te doen, heb je energie nodig. Elke inspanning kost namelijk energie. Of dit nu een kortdurende krachtsinspanning is of het rennen van een marathon op de loopband. Om jou voor deze inspanningen van energie te voorzien, gebruikt je lichaam een aantal energiesystemen.
Wat is ATP?
ATP staat voor adenosinetrifosfaat. Dit is de belangrijkste ‘energiedrager’ die je lichaam bezit. Oftewel; ATP is bruikbare energie.
ATP ontstaat uit voeding. In voeding zitten de macronutriënten koolhydraten, vetten en eiwitten. Als je een maaltijd nuttigt, worden deze macronutriënten – voornamelijk de koolhydraten en vetten – in deeltjes van cellen in je lichaam omgezet in ATP. Deze deeltjes heten mitochondriën. In normale mensentaal worden mitochondriën ook wel eens de energiefabriekjes van het lichaam genoemd.
Mitochondriën zorgen ervoor dat ATP gesplitst wordt in adenosinedifosfaat (ADP) en fosfaat (P). Hierdoor komt bruikbare energie vrij.
Je lichaam heeft maar een beperkte hoeveelheid ATP beschikbaar, namelijk 3,4 gram per kilo lichaamsgewicht. Omdat deze hoeveelheid enkel genoeg is voor kortdurende inspanningen, moet ATP constant ‘gerecycled’ worden. Het genereren van ATP is dus een voortdurend proces.
Je lichaam heeft drie energiesystemen beschikbaar die ervoor zorgen dat je energie beschikbaar krijgt. Dit zijn het creatinefosfaatsysteem, het anaerobe lactische systeem en het aerobe systeem.
Creatinefosfaatsysteem
Bij de start van een inspanning treedt er een verandering op in de spier en in de energie die deze spier vraagt. Op dit moment wordt je creatinefosfaatsysteem aangesproken. Dit systeem is een snel energiesysteem welke geen (tussenkomst van) zuurstof nodig heeft om je van energie te voorzien. Wanneer een energiesysteem geen zuurstof nodig heeft, wordt dit ook wel ‘anaeroob’ genoemd.
Het creatinefosfaatsysteem zorgt ervoor dat ATP gevormd wordt, doordat creatinefosfaat gekoppeld wordt aan ADP.
Het creatinefosfaatsysteem kan energie leveren voor ongeveer 20 tot 30 seconden maximale inspanning en 10 seconden aan lichtere inspanning.
Je kunt je bedenken dat dit systeem ideaal is voor kortdurende (kracht)inspanningen. Het is dan ook niet voor niets dat het nemen van creatine als supplement populair is bij krachtsporters. Creatine vult namelijk de voorraad in het creatinefosfaatsysteem aan. Je lichaam maakt echter ook zelf creatine aan. Daarnaast haalt je lichaam creatine uit voedingsmiddelen, met name uit vlees en vis.
Anaerobe lactische systeem
Zoals je eerder hebt kunnen lezen, betekent anaeroob ‘zonder zuurstof’. Net als het creatinefosfaatsysteem heeft je anaerobe lactische systeem ook geen zuurstof nodig voor het genereren van ATP.
Het anaerobe lactische systeem heeft echter wel een andere energiebron nodig, namelijk glucose. Glucose is een monosacharide, ofwel de simpelste vorm van koolhydraten en komt terecht in het bloed. Je lichaam heeft niet alle glucose direct nodig. Daarom wordt glucose die niet direct nodig is opgeslagen in je lever en spieren. We spreken dan van glycogeen.
In het anaerobe lactische systeem verbrandt je lichaam dus koolhydraten om je te voorzien van energie.
Het anaerobe lactische systeem kan energie leveren voor maximaal twee minuten. Dit komt doordat glycogeen weer naar glucose omgezet moet worden. Dit kost ook ATP en kan het systeem slechts beperkt ‘bijhouden’.
Een nadeel van dit systeem is dat het zorgt voor het afvalproduct melkzuur (ook wel lactaat genoemd). Melkzuur zorgt ervoor dat je spieren verzuren. Deze verzuring ontstaat bij korte intensieve inspanningen doordat er geen zuurstof aangevoerd wordt bij de verbranding van glucose. Melkzuur kan wel weer omgezet worden in glucose, maar dit gebeurt enkel wanneer de inspanning weer afneemt.
Aerobe systeem
Je hebt het inmiddels wel door; aeroob houdt in dat er zuurstof nodig is om energie te genereren. Omdat er zuurstof nodig is kan het aerobe systeem niet heel snel energie vrijmaken, wat maakt dat het systeem wat trager is dan de andere energiesystemen. Ook draagt het feit dat er veel stappen plaatsvinden voordat er daadwerkelijk energie wordt vrijgemaakt niet bij aan de snelheid van dit systeem.
Het aerobe systeem kan ATP vrijmaken uit koolhydraten (glucose), vetten en zelfs uit eiwitten.
Bij een aerobe omzetting van koolhydraten, zal glucose eerst omgezet worden in pyruvaat. Pyruvaat wordt met behulp van zuurstof omgezet in het molecuul Acetyl-CoA, wat de citroenzuurcyclus ingaat. In deze citroenzuurcyclus – die plaatsvindt in de mitochondriën – vinden een aantal kettingreacties plaats, waaruit het eindproduct ATP komt.
Bij de aerobe omzetting van vetten naar ATP zijn de eindstappen in de productie hetzelfde als bij de aerobe omzetting van koolhydraten. Het verschil is dat vetten op een andere manier afgebroken dienen te worden, namelijk tot glycerol. Glycerol kan uiteindelijk worden omgezet in pyruvaat, zodat dit de citroenzuurcyclus in kan.
Eiwitten gaan als aminozuren (de bouwstenen van eiwitten) de citroenzuurcyclus in en doorlopen vervolgens dezelfde stappen. Het vrijmaken van ATP uit eiwitten is niet ideaal. Dit gebeurt dan ook alleen als er geen koolhydraten en vetten beschikbaar zijn.
Wanneer eiwitten als energiebron gebruikt worden kan het zijn dat er spierweefsel wordt afgebroken. Vaak zie je dit gebeuren in een crashdieet waarbij men erg weinig koolhydraten en vetten binnenkrijgt. Zorg daarom voor een uitgebalanceerd voedingsplan!
Omdat je lichaam beschikt over een veel grotere voorraad aan vetten dan aan koolhydraten, wil je lichaam bij inspanningen met een lage intensiteit vooral vetten gebruiken om je van energie te voorzien. Wordt de intensiteit hoger, dan zal je lichaam hiervoor koolhydraten gaan gebruiken.
Het omzetten van vetten in ATP kost meer tijd dan het omzetten van koolhydraten. Dit heeft te maken met het aantal atomen waaruit vetzuren en koolhydraten zijn opgebouwd: vetzuren bestaan namelijk uit 10 C-atomen, glucose uit zes. Hierdoor kan vet tot wel drieënhalf keer meer ATP vrijmaken. Echter zorgt dit er ook voor dat het vrijmaken van ATP uit vet meer tijd kost. Hierdoor kan het zijn dat – als er geen koolhydraten beschikbaar zijn – een (duur)inspanning op een lagere intensiteit uitgevoerd zal moeten worden.
In theorie heeft het aerobe systeem een capaciteit die oneindig lijkt te zijn. Dit komt doordat het lichaam een grote vetvoorraad heeft waarmee je vaak weken vooruit kan. Door deze oneindige capaciteit is het aerobe systeem perfect voor duurinspanningen.
In de praktijk
Als voorbeeld nemen we Merijn. Hij besluit een half uur te gaan rennen op de loopband. Aan de start zal hij – door de plotselinge verandering in zijn spieren – direct zijn creatinefosfaatsysteem aanspreken. Zoals je weet, is dit systeem goed voor 20 tot 30 seconden aan maximale inspanning. Omdat Merijn hard van start gaat, schakelt hij na 20 seconden over op zijn anaerobe lactische systeem. Merijn heeft een koolhydraatrijke maaltijd gegeten ruim voordat hij vertrok, welke hij tijdens deze inspanning goed kan gebruiken om in energie om te zetten.
Na een minuut beginnen zijn spieren te verzuren doordat er melkzuur vrijkomt. Merijn mindert zijn tempo en schakelt na ongeveer twee minuten over naar het aerobe systeem. Omdat er nu zuurstof aan te pas komt, wordt het melkzuur gerecycled en hij kan verder rennen zonder verzuring.
Het is niet zo dat het creatinefosfaatsysteem en het anaerobe lactische systeem nu leeg zijn. Het lichaam kan als het nodig is ‘terugschakelen’ naar deze systemen.
Als Merijn op één tempo door blijft rennen zal hij zijn aerobe systeem blijven gebruiken. Als hij echter besluit er na een half uur nog een sprint uit te gooien, kan hij hiervoor zijn creatinefosfaatsysteem weer aanspreken.
Referenties:
- William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia
- https://www.fitness-science.nl/encyclopedie/anaeroob-systeem/
- https://www.gezondheidsnet.nl/hardlopen/atp-de-brandstof-voor-de-spieren
- https://www.nlbewustgezond.nl/gezonde-voeding/creatinefosfaten/
- https://wetenschap.infonu.nl/diversen/144546-inspanningsfysiologie-anaerobe-energiesystemen.html
