Energie
Tijdens bewegen gebruiken we energie. Een deel gebruiken we voor verplaatsen: we leveren
mechanische arbeid. Maar een groot deel komt vrij als warmte.
Mechanische arbeid staat in de fysica voor de kracht die nodig is voor het verplaatsen van een
gewicht vermenigvuldigd met de afstand van de verplaatsing.
Arbeid
Arbeid (W) wordt uitgedrukt in Newton x meter (Nm) of joule (J).
Gewicht van 1kg in hand vereist een opwaartse kracht van 10 newton om het op zijn plaats te
houden.
De arbeid die nodig is om het gewicht 1 meter op te tillen is 10 joule.
Een oude maar nog veel gebruikte maat voor energie is de calorie. Verbruik van energie tijdens
arbeid wordt nog vaak in kilocalorieen kcal uitgedrukt om een koppeling te maken met energie uit
voeding.
Vermogen
Snelheid van de verplaatsing. Vermogen (P van power) wordt uigedrukt in de eenheid watt (W)
P= arbeid gedeeld door tijd
Rustig fietsen kost ongeveer 100 watt
Capaciteit
De capaciteit heeft te maken met de omvang van de beschikbare energie voor een prestatie.
Een constant gelopen marathon kost 3000kcal.
500gram suiker in spieren = ongeveer 2000kcal.
Niet genoeg voor een marathon dus.
Gelukkig kunnen we ook vet verbranden en onderweg energiedrank drinken.
Onder aerobe capaciteit verstaan we de totale energie die door middel van de aerobe stofwisseling
kan worden vrijgemaakt. Bij iemand met 15kg vetweefsel is dit een forse vetreserve van circa
130.000kcal.
Energiebronnen en energievoorraden
Bij rustige activiteiten gebruiken we met name vetten als energiebron. Vetten leveren de meeste
energie op.
Ook verbranding van suikers is efficiënt maar hebben we minder van voorradig. Verbranding van
suikers (koolhydraten) levert glucose op. Daarom spreken we van glucose verderop.
Vetten worden uit vetweefsels afgegeven in de vorm van vrije vetzuren: vetzuren en glycerol: een
relatief traag proces. Snel de trap oplopen of een sprintje trekken of 25kg optillen doen we dus niet
mbv vetzuren maar met glucose.
Dit ligt in de lever en spieren opgeslagen.
Bij arbeid met een hoog vermogen en bij vrijwel maximale prestaties van enkele minuten tot een half
uur is de koolhydraatvoorraad de meest geschikte brandstof.
Als iemand rustig fietst en ineens krachtig aanzet is tot het moment van de krachtexplosie
vetverbranding de energieleverancier. Het duurt echter te lang om de glucoseverbranding meteen de
behoefte te laten dekken.
Daarvoor hebben we onmiddellijke energie nodig: in de vorm van energierijke fosfaten:
ATP: adenosinetrifosfaat
CP: creatinefosfaat
,Drijvende kracht achter het grootste deel van de celprocessen. De voorraad in de spieren is
toereikend van enkele seconden tot een halve minuut. Wordt voordurend gerecycled. Dat
terugvormen van ATP en CP kost energie. Glucose en vetverbranding leveren de brandstof daarvoor.
ATP
ATP levert direct bruikbare chemische energie waarmee een spiervezel kan samentrekken, het hart
kan pompen en een zenuwcel prikkels kan geleiden.
Splitsing ATP: ATP ADP + Pi + energie
ATP moet continu worden gerecycled worden want ATP hebben we slechts voor kortdurende arbeid:
Een persoon met 20kg spiermassa: net genoeg om 1 minuut in leven te blijven: 120mmol aanwezig
(60 gram).
Bij maximale inspanning is het ATP verbruik 10mmol per seconde. Dan zou je dus na 12 seconden
neervallen.
10km hartlopen kost ongeveer 20kg atp, daarom moet ATP continu worden gerecycled uit
splitsingproducten ADP en Pi. De energie daarvoor komt uit verbranding van glucose en vetten.
CP
Naast ATP bevatten cellen een tweede snel inzetbare energiebron: creatinefosfaat: CP. Kleiner dan
ATP en kan sneller diffunderen tussen mitochondriën en het celplasma. CP draag zijn fosfaat met
hoge snelheid over aan ADP. CP vult dus de ATP voorraad aan en is zodoende een snelle
energieshuttle.
3 energiesystemen in literatuur
1. Het fosfaatsysteem
2. Anaerobe glycolyse: energievrijmaking uit glucose zonder zuurstof
3. Aerobe metabolisme met citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering (zie fun met
fysiologiesheets)
Belangrijke noot: fosfaatsysteem is geen apart energiesysteem. Genereert zelf geen energie maar is
afhankelijk van toelevering van energie uit aerobe en anaerobe omzetting van glucose en vetzuren.
Fosfaatsysteem
ATP en CP worden als energiedragers samengevoegd onder het begrip fosfaatsysteem. Korte sprint
met maximale inzet put de voorraad volledig uit en maakt het onmogelijk nog een stapje te doen.
Na een korte rustpauze van 1-2 minuten is dezelfde arbeid direct weer te leveren: de fosfaatpool is
aangevuld.
In de cel zorgt de vermindering van de fosfaatpotentiaal(verhouding tussen aanwezige ATP en
gesplitste ADP en Pi) (ADP en Pi ontstaat dus door afbraak ATP) voor de activering van de
mitochondriën. Door verbranding van glucose en vet komt energie vrij die benut wordt voor
resynthese van energierijk fosfaat uit ADP en Pi.
Anaerobe glycolyse
Bij aanvang van een inspanning die langere tijd moet worden volgehouden zal de terugvorming van
ATP uit ADP snel op gang dienen te komen. Dan schiet de zuurstofvoorziening aanvankelijk tekort.
Hoewel het lichaam het voordeligst vetzuren verbrandt, is dit soms niet mogelijk als er niet een
volledige verbranding op zuurstof aan de gang is. Toch blijven spieren contraheren omdat ze daartoe
door het zenuwstelsel worden gestimuleerd.
De omzetting van glucose is dan het alternatief.
Glucose kan namelijk bijdragen aan de vorming van ATP uit ADP zonder dat er zuurstof bij de
omzetting wordt gebruikt; de anaerobe energievrijmaking: glycolyse. Tijdelijke oplossing.
, De glucoseomzetting gebeurt onvolledig. Glucose wordt gesplitst in twee moleculen
pyrodruivenzuur, die bij het ontbreken van zuurstof tijdelijk worden omgezet in lactaat. Restproduct
is niet CO2 en H2O, maar lactaat en H+ ionen. In hoge concentraties kunnen deze ionen de processen
in spiercellen verstoren.
In spieren ligt meestal een voorraad glucose opgeslagen in de vorm van glycogeene. Dit ligt als
korrels tussen de myofibrillen en is een aaneenschakeling van glucosemuleculen.
De eerste stap om glucose uit glycogeen vrij te maken is het afkoppelen van glucose aan het einde
van een glycogeenketen. De splitsing van clucose in twee moleculen pyruvaat levert netto 2 ATP op,
waardoor de spieren zonder zuurstof kunnen blijven werken.
Waar spieren anaeroob werken wordt glucose niet volledig omgezet en stapelt het tussenproduct
pyruvaat zich op en NAD-carriers raken met H=+ ionen verzadigd.
Ontsnappen aan de dreigende blokkering van de glycolyse is mogelijk door de vorming van lactaat.
De aan NAD gebonden H+ ionen worden aan pyruvaat gekoppeld waarbij lactaat ontstaat. Zo kunnen
de NAD-carriers weer nieuwe afgesplitste H+ ionen binden en kan de glycolyse doorgaan.
Dit heet de lactische anaerobe energievoorziening, in tegenstelling tot de directe levering van
energie uit de voorraad ATP, die men de alactische anaerobe energievoorzieining noemt.
Lactaat is geen waardeloos restproduct. Afgegeven aan de bloedbaan wordt het lactaat elders
verwerkt. De hartspier, andere skeletspieren, lever en vetweefsel nemen lacaat uit het bloed op en
benutten het verder, terwijl de lever er ook weer glycogeen van kan maken. Het proces waarbij
lactaat uit anaeroob werkende vezels direct in de buurt weer kan worden gebruikt, wordt betiteld als
de lactaatshuttle.
Het zware gevoel van vermoeidheid dat optreedt, is niet direct het gevolg van lactaatstapeling maar
van, onder meer, een lokaal glycogeen en glucosetekort. Sporters die aansluitend aan een prestatie
een dynamische cooling down met lichte spiercontracties uitvoeren, een versnelde lactaatafbraak
vertonen.
ATP-vorming in de glycolyse heeft een hoge productienselheid, maar de totale capaciteit is laag, dus
snel uitgeput. Glycolyse is anaeroob: glycolyse van 1mol glucose levert 2 mol ATP op. Terwijl bij een
volledige aerobe glucoseverbranding wel 38 mol ATP wordt gevormd.
Aerobe energievrijmaking
Langdurige inspanning op submaximaal niveau is alleen goed mogelijk door de energieevering in de
mitochondriën met behulp van zuurstof (aeroob). Bij matig intensieve inspanning worden zowel
vetzuren als het pyruvaat uit de glycolyse gebruikt. Tijdens aerobe processen stopt de glycolyse niet
met de vorming van lactaat, maar wordt het pyruvaat verder afgebroken. Bij grote activiteiten stijgt
de concentratie van ADP en Pi in spiervezels sterk en worden de mitochondriën – de
energiecentrales - geactiveerd. Activering van mitochondriën vanuit rust kost ongeveer twee
minuten. De verbranding en winning van ATP vindt plaats in twee opvolgende reactieketens:
1. Citroenzuurcyclus
2. Ademhalingsketen
Citroenzuurcyclus/Krebs-cyclus:
Hier worden de korte koolwaterstofketens van pyruvaat en vetzuren afgebroken. Hierbij worden de
afgesplitste energierijke elektronen en H+ionen aan NAD en FAD-carriers gekoppeld en komt het
restproduct CO2 vrij
Zie fun met fysiologie
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller janwillemtenhove. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $6.32. You're not tied to anything after your purchase.
