หน่วยจู่โจมต้องเดินด้วยท้อง EP.5
จากบทความใน 2 ตอนที่ผ่านมา หน่วยจู่โจมหรือระบบกล้ามเนื้อมีการใช้พลังงานที่มหาศาล ตั้งแต่การขับเคลื่อนกล้ามเนื้อให้เกิดการหดตัว และการดูดกุญแจแคลเซียมกลับเข้าไปในโรงเก็บกุญแจ
ค่ายเก็บเสบียงสำหรับกองทัพ
ผู้อ่านสงสัยไหมว่า พลังงานเหล่านี้มาจากส่วนไหนของร่างกาย บทความใน EP.5 นี้ ผู้เขียนจะพาไปรู้จักกับกระบวนการทางเคมีสำหรับสร้างพลังงาน เพื่อนำมาใช้ในระบบการเคลื่อนไหวร่างกายกัน
พลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนไหวร่างกาย คือ Adenosine triphosphate หรือเรียกย่อๆว่า "ATP"
โครงสร้างเคมีของ ATP
ถ้าผู้อ่านสังเกตจากรูปโครงสร้างเคมี จะพบว่า ATP จะประกอบด้วยหมู่ฟอสเฟต 3 ตัว ("T" ในคำว่า ATP มาจาก "Tri" ที่แปลว่าสาม)
เมื่อนำ ATP มารวมกับน้ำ จะส่งผลให้ ATP เกิดการแตกตัว คือ หมู่ฟอสเฟต (Pi) หลุดออกมา 1 ตัวกลายเป็น ADP ภายในโครงสร้าง ADP จะเหลือหมู่ฟอสเฟตอยู่แค่ 2 ตัว ("D" ในคำว่า ADP มาจาก "Di" ที่แปลว่าสอง)
ที่สำคัญของปฏิกิริยาเคมีนี้ ทำให้เกิดพลังงานออกมาด้วย และพลังงานอันนี้จะถูกนำมาใช้ในระบบการเคลื่อนไหวร่างกายนั่นเอง
ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นกับ ATP
พลังงานที่ใช้ในกลไกการเคลื่อนไหวร่างกาย จะมีที่มาอยู่ 3 แหล่ง โดยเรียงลำดับการใช้พลังงาน ดังนี้
1) แหล่งครีเอทินฟอสเฟต (Creatine phosphate) ถือเป็นพลังงานแหล่งแรกที่กล้ามเนื้อดึงมาใช้งานได้ง่ายที่สุด เพราะพลังงานนี้ถูกเก็บอยู่ในมัดกล้ามเนื้อนั่นเอง
ในสภาวะพัก (Resting) พลังงาน ATP ที่ถูกสร้างเกินมาจะแยกหมู่ฟอสเฟต (Pi) ออกไป และถูกจัดเก็บในรูปของ ADP ส่วนหมู่ฟอสเฟตที่แยกออกมาจะไปรวมกับครีเอทินที่ถูกสร้างมาจากตับและตับอ่อน กลายเป็นครีเอทินฟอสเฟต
เมื่อกล้ามเนื้อเริ่มทำงาน (Active) ครีเอทินฟอสเฟตจะแยกหมู่ฟอสเฟสออกไป กลายเป็นครีเอทิน ส่วนหมู่ฟอสเฟตที่แยกออกมาจะไปรวมกับ ADP กลายเป็นพลังงาน ATP ที่ใช้ในการหดตัวของกล้ามเนื้อ กระบวนการนี้จะถูกเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ครีเอทินไคเนส ทำให้เกิดขึ้นเร็วกว่าช่วงจัดเก็บในสภาวะพัก
แหล่งพลังงานครีเอทินฟอสเฟต
พลังงานแหล่งนี้ สามารถใช้งานได้แค่ 15 วินาทีเท่านั้น พลังงานแหล่งจึงเปรียบเสมือนกระติกน้ำพกพาที่ติดตัวทหารตั้งแต่ออกเดินทาง ดังนั้น เมื่อพลังงานแหล่งนี้หมด จึงต้องพึ่งพลังงานจากแหล่งที่สอง
2) แหล่งแอนาโรบิค (Anaerobic) เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่ต้องใช้ออกซิเจน พลังงานแหล่งนี้จะดึงวัตถุดิบจากน้ำตาลกลูโคสในเลือด (blood glucose) และแป้งไกลโคเจนในกล้ามเนื้อ (muscle glycogen) มาเปลี่ยนให้เป็นน้ำตาลกลูโกส
น้ำตาลกลูโคสนี้จะถูกเปลี่ยนให้เป็นพลังงาน ATP และกรดไพรูวิค (pyruvic acid) อย่างละ 2 โมเลกุล เรียกกระบวนการนี้ว่า Glycolysis
กรดไพรูวิคจะถูกใช้ใน 2 กรณี คือ
กรณีแรก มีออกซิเจนเพียงพอ กรดไพรูวิคจะถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับแหล่งพลังงานที่สามหรือแหล่งแอโรบิค
กรณีสอง มีออกซิเจนเหลือน้อย กรดไพรูวิคจะกลายสภาพเป็นกรดแลคติค (lactic acid) ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้กล้ามเนื้อเมื่อยล้า (muscle fatigue)
แหล่งพลังงานแอนาโรบิค
เนื่องจากพลังงานในแหล่งนี้ไม่ต้องพึ่งออกซิเจน จึงถูกนำมาใช้งานได้รวดเร็ว และด้วยข้อจำกัดของระยะเวลาที่ใช้งานได้ประมาณ 1 นาที พลังงานแหล่งนี้จึงเหมาะกับตอนที่กล้ามเนื้อต้องออกแรงยกของหนักในช่วงเวลาสั้นๆ
การยกน้ำหนักจะใช้พลังงานจากแหล่งแอนาโรบิค
หรือตอนที่ร่างกายออกกำลังกายหักโหมมากเกินไป เช่น วิ่งจนหัวใจเต้นเร็วโซนสอง ร่างกายจะสวิตซ์ตัวเองให้มาใช้พลังงานจากแหล่งแอนาโรบิคเช่นกัน
3) แหล่งแอโรบิค (Aerobic) เป็นแหล่งพลังงานที่ต้องใช้ออกซิเจนร่วมด้วย พลังงานแหล่งนี้จะใช้วัตถุดิบจากน้ำตาลกลูโคสในเลือด, กรดไขมัน (fatty acid), และกรดไพรูวิคที่ได้จากแหล่งแอนาโรบิค
ไมโตคอนเดรีย (mitochondria) หรือโรงไฟฟ้าของเซลล์ จะนำวัตถุดิบเหล่านี้มารวมกับออกซิเจน ทำให้เกิดผลผลิต 4 อย่าง ได้แก่
(1) พลังงาน ATP จำนวน 36 โมเลกุล ใช้ในการหดตัวของกล้ามเนื้อ
(2) พลังงานความร้อน ทำให้ร่างกายรู้สึกอบอุ่นขึ้น
(3) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นของเสีย จะถูกขับออกมาทางลมหายใจ
(4) น้ำจะถูกขับออกมาทางเหงื่อ
แหล่งพลังงานแอโรบิค
แหล่งพลังงานแอโรบิคนี้จะให้จำนวน ATP เยอะที่สุด และสามารถใช้งานได้นานตราบเท่าที่มีออกซิเจนเพียงพอ แต่กระบวนการสร้าง ATP จะใช้เวลานานกว่าแหล่งอื่นๆ ทำให้พลังงานจากแหล่งนี้เหมาะกับการเคลื่อนไหวร่างกายที่ไม่ต้องออกแรงเยอะ และเป็นไปอย่างช้าๆ เช่น การเดินหรือวิ่งจ๊อกกิ่งที่หัวใจเต้นไม่เกินโซนสอง
การวิ่งจ๊อกกิ่งจะใช้พลังงานจากแหล่งแอโรบิค
หลังจากที่เราหยุดออกกำลังกาย หัวใจยังคงเต้นเร็วอยู่ ซึ่งเป็นผลมาจากภาวะร่างกายติดหนี้ออกซิเจน (oxygen debt) กล่าวคือ ช่วงที่ร่างกายไม่พึ่งออกซิเจนในการสร้างพลังงาน จะเกิดของเสียอย่างกรดแลคติค ทำให้ร่างกายต้องการออกซิเจนสำหรับเปลี่ยนกรดแลคติคให้เป็นกรดไพรูวิค และกรดไพรูวิคจะถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาลกลูโคสหรือแป้งไกลโคเจน เพื่อเก็บไว้ในตับ (Liver) สำหรับรอการใช้งานครั้งถัดไป เราจะเรียกกระบวนการเป็นน้ำตาลกลูโคสนี้ว่า Gluconeogenesis
การเปลี่ยนไปมาระหว่างน้ำตาลกลูโคสและกรดแลคติค
นอกจากนี้ ออกซิเจนยังใช้สำหรับการสร้างและเก็บครีเอทิน (creatine) กลับเข้าสู่กล้ามเนื้อ สำหรับใช้เป็นพลังงานแหล่งแรกอีกด้วย
ผู้อ่านคงเห็นแล้วว่า การเคลื่อนไหวร่างกายจะใช้พลังงานถึง 3 แหล่งซึ่งสนับสนุนกันและกัน ทำให้ผู้เขียนนึกถึงความสามัคคีของคนในชาติที่จะช่วยกันผ่านพ้นวิกฤติต่างๆไปได้
ขอบคุณฮะ
แหล่งอ้างอิงข้อมูล จากหนังสือ anatomy and physiology, OpenStax College, Rice University
- 4
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
