Loading
Site map
Tìm Kiếm Bài Đã Đăng
Diễn Đàn Cựu Sinh Viên Quân Y
© 2010
(PRODUCTION AND UTILIZATION OF ENERGY IN EXERCISE AND SPORTS)

Tất cả các dạng (forms) của thể dục đều cần dùng tới năng lương.Trong thể dục, năng lượng hóa học ở dưới dạng ATP (adenosine triphosphate) được biến đổi thành năng lượng cơ học và thể hiện qua sự co thắt của bắp thịt (muscle contraction).ATP là nguồn năng lượng phổ quát (universal).

A/ Trong biến dưỡng thiếu oxy (anaerobic metabolism) 

Có 2 hệ thống cung cấp năng lượng ATP.

1/ Hệ thống phosphagen còn gọi là hệ thống phosphocreatine (PCr) hay creatine phosphate (CP):

Đây là con đường chủ yếu (primary pathway) cung cấp năng lượng ngay lập tức cho những hoạt động ngắn hạn với tốc độ nhanh nhứt và cường độ mạnh tối đa (maximal intensity) xảy ra trong vài giây như trong nửa giai đoạn đầu của chạy đua nước rút 100 mét (sprint) hay trong cử tạ.

Nguồn năng lượng này chỉ kéo dài khoảng 10 giây thì cạn kiệt bởi vì sự hạn chế của  số lượng CP tích trữ trong mô cũng như lượng ATP có sẵn Phải cần 2 tới 4 phút nghỉ ngơi để cho CT được tái sinh cũng như sự tổng hợp làm đầy trở lại (replenish) ATP như mức ban đầu. Phản ứng hoá học như sau:

ADP + CP <------> ATP + Creatine

(ADP, adenosine diphosphate)

CP có cái lợi lớn là ở tại ngay bắp thịt do đó nó làm ra ATP liền để bổ sung phần đã mất và sẵn sàng dùng cho hoat động sắp tới.

Các lực sĩ thường uống thêm Creatine monohydrate để tăng sự tồn trữ CT, với hy vọng tăng thêm khả năng trong thi đua.

2/ Hệ thống phân giải carbohydrate (glycolytic system)

Phân giải carbohydrate (glycolysis) có nghĩa là sự phân ly (breakdown) đường (glucose) hay glycogen để cho ra năng lượng. Nó xảy ra trong sợi cơ chất (sarcoplasm) mà không cần sự hiện diện của oxy và tạo ra lactic acid.Sự tích tụ lactic acid sẽ đưa đến nợ oxy (oxygen debt) và mỏi mệt (fatigue).Có sự chậm trễ khoảng 5 đến 10 giây sau khi hoạt động thể dục bắt đầu thì hệ thống này mới có thể cung cấp năng lượng cho mô làm việc. Theo lối phân giải này, cứ mỗi phân tử đường (glucose) sinh ra 2 phân tử ATP và mỗi phần tử glycogen cung cấp cho 3 phân tử ATP.
Hệ thống năng lượng này cung cấp cho những hoạt động nhanh có cường độ dưới tối đa (submaximal) khi ráng sức, và kéo dài khoảng 2 phút.

Thể dục không dùng oxy (anaerobic exercise) là loại thể dục đủ mạnh để làm khởi động (trigger) được sự biến dưỡng thiếu oxy. Lực sĩ sử dụng nó trong những môn thể thao không nước bền (non-endurance sports) nhằm làm tăng sức mạnh (strength), vận tốc (speed), và rèn luyện tạo hình (body buiding). Luyện tập các loại thể dục nầy đưa đến sự trình diễn tuyệt hơn (greater performance) trong các hoạt động ngắn hạn kéo dài khoảng từ nhiều giây cho tới độ 2 phút. Vài thí dụ về thể thao không dùng oxy như chạy nước rút 100 thước, cử tạ nâng cao khỏi đầu, baseball, football, điền kinh,v.v...

Bất cứ hoạt động nào sau khoảng 2 phút trở đi thì phần lớn năng lượng sẽ được cung cấp bởi biến dưỡng hữu khí ( aerobic metabolism).

B/ Biến dưỡng hữu khí (oxidative phosphorylation system)

Một khi oxy trở thành có sẵn do hoạt động hô hấp tăng (increased pulmonary ventilation) và lưu thông huyết quản (circulation) tăng, APT có thể được sản xuất theo cách hữu khí (aerobically) qua sự oxýt hóa của carbohydrate, mỡ, và protein.Các chất này bị phân hóa (broken down) trong chu trình Krebs và hệ thống chuyên chở các điện tử (electron transport system)  để tổng hợp nên ATP cùng tạo ra chất thải CO2 và nước. Những tiến trình oxýt hoá này xảy ra trong lò lửa của tế bào (mitochondria).Một ví dụ như là trong các hoạt động thể dục có cường độ vừa phải và kéo dài từ 3 phút trở đi thì biến dưỡng hữu khí là nguồn cung cấp năng lượng chính yếu.

Sự liên tục trong cung cấp năng lượng (energy continuum)

Trong hoạt động thể dục có sự liên tục trong cung cấp nâng lương.Thời hạn (duration) và năng lực phát ra (power) của một hoạt động sẽ quyết định sự ưu thế (predominant) cho một hệ thống cung cấp nâng lượng trong 3 hệ thống vừa kể trên. Với hoạt động ngắn hạn và năng lực phát ra cao thì hệ thống phosphagen giữ vai trò chánh. Khi hoạt động trở thành bền sức (endurance) và kéo dài, biến dưỡng hữu khí gần như hoàn toàn chịu trách nhiệm trong cung cấp ATP.

Bất cứ hoạt động thể thao nào cũng có sự pha lẫn (blend) của 3 hệ thống trên. Hai hệ thống phosphagen và phân giải carbohydrate trong biến dưỡng thiếu khí là nguồn năng lượng quan trọng cho khởi đầu của cuộc chạy nước rút (sprint) , trong lúc chạy và vào lúc cuối cùng kết thúc.

Biến dưỡng hữu khí cung cấp khoảng 50%  năng lượng cho biến cố (event) kéo dài khoảng 1 phút rưởi. Sự cung cấp này tăng đến 95% trong trường hợp hoạt động kéo dài 15 phút.

Lúc nghỉ ngơi chúng ta trông cậy vào biến dưỡng hữu khí để cung cấp năng lượng cần thiết cho cơ thể. Khi bắt đầu hoạt động thể dục, như đổi từ vị trí ngồi sang tư thế đi bộ chậm, nhu cầu năng lượng của bắp thịt tăng lên để đáp ứng sự co thắt cơ khiến ta phải thở nhanh thêm để lấy thêm oxy vào. Một khi mà chúng ta tăng cường độ thể dục chậm từ từ thì chúng ta có thể duy trì sự lệ thuộc của bắp thịt chúng ta vào biến dưỡng hữu khí, và chúng ta không cảm thấy triệu chứng mệt mỏi (fatigue).

Tuy nhiên, khi cường độ thể dục tăng thêm nữa, nhu cầu cần năng lượng nhả ra từ hệ thống biến dưỡng hữu khí vượt qua sự cung cấp của nó, thì sự góp phần của biến dưỡng vô khí bắt đầu tăng lên để đáp ứng đòi hỏi của bắp thịt.

Trong thể dục kéo dài với cường độ thấp thì hầu hết năng lượng được cung cấp đến từ mỡ và có số ít năng lượng đến từ carbohydrate. Với thể dục có cường độ cao hơn thì carbohydrate đóng vai trò quan trọng hơn mỡ, nhưng nó bị hạn chế bởi thời hạn kéo dài của hoạt động (đủ xài trong 90 phút) trong khi free fatty acids có thể dùng cho khoảng vài ngày. 

Trong mọi hoàn cảnh,mỡ và carbohydrate là nguồn nhiên liệu được dùng trong thể dục. Protein chỉ giữ vai trò nhỏ(6%) trong biển dưỡng hữu khí.

Tóm lại, nguồn thực phẩm duy nhứt cung cấp năng lượng cho hoạt động thể dục ở mức độ nhanh và ngắn hạn là carbohydrate, trong khi thể dục hữu khí chậm (slow aerobic exercise) dùng cả 3 nguồn nhiên liệu carbohydrate, mỡ, và protein nhưng chính yếu là hai thứ đầu .

Các loại sợi cơ (muscle fibers)

Có hai loại sợi cơ (SC) chính:

a/ SC loại I (SCI) còn gọi là co thắt chậm (slow twitch).Nó không mệt mỏi (fatigue resistant) và thích hợp với thể dục hữu khí kéo dài.SCI được dùng trong các hoạt động bền (endurance) như trong các bắp thịt giữ tư thế (postural muscles) của cơ thể (ví dụ khi đang đứng), và trong hoạt động có cường độ thấp. SCI sinh sản năng lượng chính yếu bằng biến dưỡng hữu khí và cho sức bền rất lớn.

b/ SC loai II là loại co thắt nhanh (fast twitch). Chúng thích hợp nhứt cho biến dưỡng không oxy và được dùng trong cử động nhanh với thời hạn ngắn.SC loai II lại được chia ra thành IIa và IIb. IIa được coi như là trung gian (intermediate) bởi vì ngoài sự co thắt nhanh còn kết hợp với khả năng cung cấp năng lượng theo cách hữu khí và vô khí.

IIb có khả năng biến dưỡng hữu khí lớn nhứt và đích thực là SC nhanh dùng năng lượng theo đường phân giải carbohydrate (glycolytic fiber).

Tỉ lệ cũng như số SCI và II có trong bắp thịt thay đổi tùy loại bắp thịt mà cơ thể được tạo ra cũng như chức năng của mỗi nhóm cơ nhằm để thực hiện hay làm 1 hoạt động nào đó (như chân là để đi và chạy) và khác tùy mỗi cá nhân.Ngoài ra nó cũng có yếu tố di truyền nữa. Ví dụ người trời sanh cho có năng khiếu chạy marathon thì có tỉ lệ loại I rất nhiều ở cơ bắp chuối trong khi người chạy đua nước rút thì ngược lại số loại II nhiều hơn. Tập luyện chỉ làm cho các sợi cơ to phình (hypertrophy) và tăng thêm số lượng bằng cách chẻ tách ra (split) chứ không làm chuyển đổi được từ loại I sang II hay ngược lại.

Chọn lựa cách tập luyện (training)

Chương trình luyện tập được cấu trúc và thiết lập nhằm để phát triển hay đặt trọng tâm vào cái hệ thống biến dưỡng cung cấp năng lượng ưu thế (predominant)cho mỗi hoạt động thể thao nào đó. Ví dụ người chạy marathon cần phát triển khả nặng hữu khí (aerobic capacity) trong khi người chạy đua nước rút 100 mét nên chú trọng vào phát triển khả năng vô khí (anaerobic capacity) và làm tăng sự tồn trữ phosphagen hầu thêm cải thiện trong khi tham dự vào các biến cố ngắn hạn có cường độ cao (high power-short duration events). Chương trình luyện tập tốt nhứt là chương trình nhại lại y hệt (duplicate) cái năng lượng đòi hỏi và nhấn mạnh vào cái hệ thống cung cấp năng lượng ưu  thế xảy ra trong môn thể thao mà cá nhân tham gia vào.

Vài thí dụ về số phần trăm (%) đóng góp của hệ thống năng lượng trong những hoạt động thể dục/ thể thao khác nhau

Hoạt động    Phosphagen          Biến dưỡng không oxy                        Biến dưỡng với oxy

Marathon              0%                          5%                                                    95%

Xe đạp                  5                              5                                                       90
(trên lộ)

Jogging                 0                              5                                                       95

Tennis                  70                            20                                                     10

50 yd sprint          90                              5                                                        5

Luân phiên            20                            15                                                     65
50 yd sprint
với 50 yd jog

Baseball                80                            20                                                     0

Golf                      95                             5                                                       0

Cử tạ                    98                             2                                                       0


Các phần trình bày từ đầu đến giờ cho thấy trong biến dưỡng hữu khí có sự tiêu dùng carbohydrate và mỡ là chính yếu để tạo ra năng lượng như chạy marathon, jogging, đạp xe đạp trên đường lộ. Từ đó suy ra là nếu muốn giảm cân thì chương trình phải bao gồm cả tiết thực (diet) để giảm lượng calorie đưa vào cơ thể lẫn hoạt động thể dục hữu khí như đạp xe đạp hay chạy bộ jogging khoảng 20 tới 30 phút với cường độ thấp vừa phải ở khoảng 65 % của nhịp tim tối đa ( nhịp tim tối đa là maximal heart ).

Có một cách đơn giản để tính MHR cho người khỏe mạnh dưới 40 tuổi là dùng công thức MHR= 220 - age (số tuổi đương sự). Đối với người trên 40 tuổi và khỏe mạnh thì dùng công thức MHR = 208 - (0.7 X age). Trong thực tế, theo các chuyên gia thì nên thêm resistance exercise (là loại thể dục làm tăng sức mạnh như tập với tạ hay máy móc) vào chương trình sụt cân thì sẽ có kết quả xuống cân hữu hiệu hơn.

Các từ như stamina, endurance fitness, cardiovascular fitness, và aerobic fitness được dùng để nói đến khả năng của cơ thể trong việc cung cấp ATP theo cách biến dưỡng hữu khí.

Thể dục hữu khí (aerobic exercise) còn gọi là thể dục bền ( endurance exercise) thường kéo dài 30 phút. Nó bao gồm các hoạt động vừa phải, liên tục, một mực đều (steady), nhịp nhàng, và liên quan đến nhóm các cơ bắp lớn (large muscle groups)  của cơ thể ví dụ như  chân cẳng trong đi bộ, chạy bộ,  đạp xe đạp v.v... Nó làm tăng khả năng cung cấp oxy bởi vì tim làm việc hữu hiệu hơn (đập chậm hơn và bơm máu ra nhiều hơn cho mỗi lần đập nếu so với trước khi tập). Loại thể dục này cần cho người lớn tuổi cũng như cải thiện cho tình trạng tim mạch.

Hướng dẫn về chương trình thể dục hữu khí (aerobic exercise) của American College of Sports Medicine cho người lớn khỏe mạnh (healthy adults):

Mức độ thường xuyên 3 - 5 ngày một tuần
Thời hạn mỗi buổi tập 20 - 60 phút
Cường độ tập (intensity) 60 - 90% MHR        
Kiểu tập (mode) bất cứ thể dục nào dùng tới những nhóm bắp thịt lớn (large muscle groups) và có tính chất nhịp nhàng cùng liên tục

Thể dục ngắn hạn đòi hỏi co thắt mạnh mẽ (heavy contraction) các bắp thịt  như trong tập tạ nặng hay chạy đua nước rút. Chúng làm thay đổi rất ít khả năng cung cấp oxy của cơ thể.Đây là thể dục dành cho các lực sĩ cử tạ, điền kinh, chạy nước rút 100 thước, cầu thủ football, người chơi baseball, v.v... Để cho kết quả tranh đua trình diễn hữu hiệu thì ngoài thể dục bộc phát mạnh mẽ ngắn hạn chuyên biệt của môn mình phải tranh đua, người lực sĩ còn phải tập thêm resistance exercise và aerobic exercise để có được sự bền bỉ và sức mạnh cho toàn cơ thể, như vậy giúp cho sự thi đua được hoàn hảo. Hai loại thể dục này được luyện vào ngày kế tiếp theo sau ngày đã có tập các hoạt động mạnh mẽ ngắn hạn chứ không cùng chung ngày với nó.

Phat Tan Vo, MD

S¿ sän xuÃt và tiêu dùng næng lÜ®ng trong Th‹ Døc và Th‹ Thao
exercise for older people
Older-man-exercising-001
older-man-muscles