Koolhydraten zijn een belangrijke brandstof. Bij de afbraak van koolhydraten komt energie vrij (4 kCal per gram). Deze energie die vrijkomt bij de afbraak van koolhydraten wordt gebruikt om adenosinetrifosfaat (ATP) uit adenosinedifosfaat (ADP) en fosfaat (P). ATP is de universele pasmunt voor energieleverantie van alle cellen. Koolhydraten kunnen zonder en met zuurstof worden afgebroken. Tijdens sport en bewegen vormen koolhydraten ook een belangrijke brandstof. Naarmate de intensiteit van sport en bewegen toeneemt, zullen er steeds meer koolhydraten worden afgebroken. Als vervolgens de intensiteit van sport en bewegen zo hoog is dat koolhydraten die met zuurstof (aeroob) worden afgebroken niet snel genoeg ATP leveren, worden koolhydraten zonder zuurstof (anaeroob) afgebroken. Het resultaat van de anaerobe afbraak van glucose is het ontstaan van melkzuur.
Volledige afbraak van koolhydraten
Koolhydraten zijn een belangrijke brandstof voor het lichaam. Zowel in rust als tijdens inspanning leveren koolhydraten energie om ATP uit ADP en P te vormen. De volledige afbraak levert voor een klein deel zonder zuurstof (anaeroob) en voor een groot deel met zuurstof (aeroob) ATP. Elk koolhydraat wat in onze voeding zit, wordt in de stofwisseling eerst in glucose omgezet, voordat het kan worden afgebroken.
De volledige afbraak van een MOL glucose levert 686 kCal. Van deze 686 kCal wordt 263 kCal in de vorming van ATP. De rest van de gevormde energie komt vrij als warmte. De volledige afbraak van glucose levert 32 ATP. Glucose kan anaeroob en aeroob worden afgebroken.
Anaerobe afbraak van glucose (glycolyse)
De meeste ATP (ongeveer 95%) die in het lichaam wordt gevormd, wordt gevormd door aerobe energieleverantie. Echter ongeveer 5% van de gevormde ATP, wordt gevormd door de anaerobe afbraak van glucose. Deze anaerobe afbraak van glucose wordt glycolyse genoemd. Zo kunnen bijvoorbeeld de rode bloedcellen alleen zonder zuurstof ATP vormen uit glucose. Dit is logisch, anders zouden de rode bloedcellen de zuurstof gebruiken die ze eigenlijk zouden moeten transporteren.
Van de totale energie-inhoud van glucose wordt er ongeveer vijf procent in de glycolyse uit glucose gehaald. Hoewel er maar klein percentage van de totale energie-inhoud in de glycolyse uit glucose wordt gehaald, verloopt de glycolyse wel ontzettend snel. De glycolyse levert 60% sneller energie (ATP), dan de aerobe afbraak van glucose. Het eindpunt van de glycolyse is pyruvaat wat vervolgens snel wordt omgezet in melkzuur. Melkzuur wordt snel omgezet in lactaat en waterstofionen. Deze waterstofionen zorgen voor het eigenlijke verzuren van spieren tijdens zeer zware inspanning. Deze verzuring zorgt er op drie verschillende manieren voor dat de spier niet meer kan samentrekken (contraheren).
- In de eerste plaats prikkelen de waterstofionen de pijnzenuwen rondom de spieren, waardoor verder bewegen erg veel pijn doet
- In de tweede plaats remmen waterstofionen een enzym in de glycolyse. Dit enzym heet fosfofructokinase (PFK). Wanneer PFK wordt geremd, kan de glycolyse niet meer doorgaan en dus ATP leveren
- In de derde plaats remmen waterstofionen de bindingsplaatsen tussen speciale eiwitten van de spieren die de eigenlijke spiercontractie mogelijk maken. Deze speciale spiereiwitten zijn actine en myosine. Actine en myosine moeten met elkaar binden om te kunnen komen tot een spiercontractie. Waterstofionen remmen deze binding
Aerobe afbraak van glucose
De aerobe afbraak van glucose start eveneens met de glycolyse. Na de glycolyse wordt echter het gevormde pyruvaat omgezet in acetylCoA. Het acetylCoA wordt vervolgens verder afgebroken in de citroenzuurcyclus (Krebscyclus) tot koolstofdioxide. Zowel in de glycolyse als de citroenzuurcyclus worden naast de energierijke verbinding ATP, ook de energierijke verbindingen NADH en FADH gevormd. Het NADH en FADH wordt in het electronentransportsysteem (ETS) met de aanwezigheid van zuurstof omgezet in NAD, FAD, water en energie. De energie die hierbij vrijkomt wordt gebruikt om uit ADP en P, ATP te vormen. De vorming van ATP uit ADP en P met behulp van zuurstof wordt oxidatieve fosforylering genoemd.
Lees ook:
Schrijf ook voor de grootste online bibliotheek en verdien een extra inkomen
Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk
Doping in de sportschool (bodybuilding); een overzicht
Inspanningsfysiologie; brandstof voor bewegen
Inspanningsfysiologie; energie voor sport en bewegen
Bronnen:
William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia