ATP là gì? Làm thế nào để tối đa hóa nguồn năng lượng cho cơ thể?

Tất cả mọi hoạt động trong cơ thể chúng ta, dù chỉ là cái chớp mắt cũng cần phải sử dụng đến năng lượng. Và nguồn năng lượng này được hình thành chính là nhờ có ATP. Vậy thực chất ATP là gì? Làm thế nào để tối đa hóa nguồn năng lượng cho cơ thể khi luyện tập thể thao. Chúng ta hãy cùng làm sáng tỏ vấn đề này trong nội dung bài viết dưới đây nhé!

Bạn có biết ATP là gì hay chưa nào?

• 1 ATP là gì?
  • 1.1 Khái niệm
  • 1.2 Cấu tạo của một ATP
• 2 Vai trò của ATP đối với hoạt động của cơ thể con người
• 3 Cơ chế phân giải năng lượng của phân tử ATP là gì?
• 4 Các hệ năng lượng trong cơ thể chúng ta

ATP là gì?

Khái niệm

Mọi sinh vật sống trên Trái Đất đều cần năng lượng để hoạt động cũng như thúc đẩy quá trình trao đổi chất trong cơ thể. ATP, viết tắt của cụm từ Adenosin Triphosphat, chính là nguồn cung cấp năng lượng sinh học chủ yếu này cho cơ thể sinh vật. Nói cách khác, ATP là phân tử mang năng lượng. Chúng có chức năng vận chuyển năng lượng đến nơi mà các tế bào cần sử dụng.

Cấu tạo của một ATP

Dựa theo đặc điểm sinh hóa, ATP được phân loại là một nucleoside triphosphate để thể hiện cấu tạo gồm có 3 phần liên kết với nhau theo thứ tự:

Cấu tạo của một ATP cơ bản

• Adenine: một cấu trúc vòng bao gồm các nguyên tử C, H và N
• Ribose: một phân tử đường có 5 Carbon
• Phần đuôi với 3 phân tử phosphat vô cơ (Pi). Liên kết giữa 2 Pi cuối cùng chứa rất nhiều năng lượng. Do đó việc phân tách các phần này chính là mấu chốt của quá trình giải phóng năng lượng của ATP.

Vai trò của ATP đối với hoạt động của cơ thể con người

Chắc chắn từ trước đến nay có không ít người lầm tưởng rằng chất dinh dưỡng từ thức ăn chính là năng lượng sống mà chúng ta sử dụng. Thực tế thì sau khi tiêu hóa thức ăn, cơ thể sẽ dự trữ các chất dinh dưỡng dưới dạng carbohydrates (tinh bột), fat (chất béo) hay protein (chất đạm). Các chất này lại được phân giải thành hợp chất đơn giản hơn đó là glucose, acid amin, acid béo và theo đường máu vận chuyển đến các tế bào.

Tế bào không thể sử dụng trực tiếp các chất dinh dưỡng từ thức ăn

Tuy nhiên, các tế bào không thể trực tiếp lấy năng lượng từ những chất dinh dưỡng này. Chính vì vậy, chúng ta cần có các hệ năng lượng giúp xử lý, biến đổi chúng thành ATP. Các ATP này sẽ dự trữ và cung cấp năng lượng có thể sử dụng được cho các tế bào khi cần.

Cơ chế phân giải năng lượng của phân tử ATP là gì?

Trong môi trường ống nghiệm, khi một phân tử glucose phân tách thành CO2 và nước đồng thời sẽ giải phóng khoảng 686 kcal/mol. Năng lượng này được tỏa ra dưới dạng nhiệt năng và phải sử dụng máy hơi nước thì mới có thể chuyển thành công cơ học. Hiển nhiên điều này là không thể xảy ra trong môi trường tế bào.

Quá trình phân giải và tái chế ATP

Nhờ có các ATP, nguồn năng lượng phân giải này sẽ được cất trữ vào trong đó. Khi tế bào cần năng lượng, ATP sẽ được thủy phân làm gãy liên kết giữa Oxi với nguyên tử photphat cuối cùng. Kết quả quá trình này sẽ tạo ra một phân tử phosphat vô cơ (Pi), một ADP (Adenosin Diphosphat) và khoảng 7 kcal/mol năng lượng. Lúc này, ADP sẽ ngay lập tức được chuyển đổi trở lại thành ATP nhờ có enzyme ATP synthase nằm trong màng ty thể.

Các hệ năng lượng trong cơ thể chúng ta

Ví dụ cơ thể người là một phương tiện lưu thông, bình chứa nhiên liệu chính là ATP thì các hệ năng lượng chính là động cơ máy móc của loại phương tiện đó. Mỗi loại phương tiện lại có khả năng di chuyển và nhu cầu sử dụng nhiên liệu khác nhau. Do đó, chúng ta cần có nhiều loại động cơ khác nhau để chuyển hóa năng lượng.

Hệ năng lượng trong cơ thể con người chúng ta cũng hoạt động tương tự như vậy. Đối với một người chơi cầu lông, nhu cầu sử dụng một hệ năng lượng sẽ không giống với một vận động viên chạy Marathon. Để đáp ứng nhu cầu này, quá trình tạo ATP của cơ thể sẽ được thực hiện thông qua 3 hệ năng lượng sau đây:

Hệ Phosphagen (Phosphate system)

Đây là hệ năng lượng được kích hoạt đầu tiên khi cơ thể cần năng lượng ngay lập tức bằng việc sử dụng trực tiếp một lượng rất nhỏ các ATP có sẵn trong cơ bắp. Bởi đặc tính của hệ này là kỵ khí, tức là không cần sử dụng oxy. Nhờ đó mà chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng năng lượng trong cả những tình huống khẩn cấp.

Sau khi nguồn ATP dự trữ cạn kiệt, hệ phosphagen sẽ phân giải creatine phosphate -một hợp chất có sẵn trong các tế bào cơ. Sau đó tiếp tục tổng hợp các ADP trở lại thành ATP

Sự tổng hợp ATP của hệ Phosphagen

Tuy khả năng đáp ứng năng lượng nhanh nhất trong ba hệ, nhưng hệ phosphagen chỉ có duy trì hoạt động khoảng 6-10 giây. Do vậy, hệ năng lượng này thường có vai trò quan trọng trong các hoạt động thể chất có cường độ cực cao và khoảng thời gian cực ngắn. Sau khi nguồn ATP có sẵn cạn kiệt, bạn cần khoảng 3-5 phút để có thể tiếp hoạt động có cường độ tương tự.

Đó là lý do vì sao chúng ta thường thấy các vận động viên cử tạ hạng nặng hoặc chạy nước rút cần phải được nghỉ một lúc thì mới có thể tiếp tục thực hiện lại. Đối với các môn thể thao tương tự, chúng ta sẽ có một tỷ lệ để tập:nghỉ khoa học đó là 1:10 hoặc 1:12. Tức là cứ mỗi 1 giây sử dụng hệ phosphagen, bạn cần dành ra 10 đến 12 giây để cơ thể tích trữ lại các ATP trong cơ bắp.

Để dễ hình dung, chúng ta sẽ lấy ví dụ một vận động viên chạy nước rút. Trong 10 giây anh ta chạy được quãng đường là 100m. Để có thể đạt hiệu quả tương tự ở vòng thi tiếp theo, thời gian nghỉ ngơi tối thiểu của vận động viên này là 100 giây.

Nếu không được nghỉ đủ, anh ấy vẫn có khả năng chạy tiếp nhưng kết quả lúc này chỉ có thể đạt khoảng 80m/10 giây mà thôi. Vậy bạn đã hiểu bí quyết tối đa hóa năng lượng của quá trình tổng hợp ADP là gì hay chưa?

Hệ Glycolysis (Anaerobic System)

Hệ Glycolysis cũng hoạt động không cần oxy và tạo ra các ATP song song với hệ Photphagen nhưng hệ Glycolysis lại có tốc độ chậm hơn (khoảng 2-3 phút tiếp theo). Nguyên nhân là do Hệ Glycolysis sử dụng glucose trong máu và glycogen trong cơ để tạo thành các ATP. Quá trình chuyển đổi này cần tốn một khoảng thời gian nhất định so với việc sử dụng nguồn ATP sẵn có như hệ Photphagen.

Trong quá trình tổng hợp ATP, hệ Glycolysis cũng đồng thời sinh ra một lượng acid lactic. Và nhiều người tin rằng lượng acid lactic này là nguyên nhân chính gây nên cảm giác đau nhức cơ sau khi tập luyện thể thao. Tuy nhiên quan niệm này là không hoàn toàn chính xác.

Sự tổng hợp ATP của hệ Glycolysis

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, quá trình giải phóng năng lượng từ ATP cũng sinh ra một sản phẩm phụ đó là các nguyên tử Hydrogen hay còn gọi là ion H+. Khi tích tụ một lượng lớn ion H+, môi trường bên trong cơ bắp sẽ bị giảm độ pH, khiến chúng chứa đầy axit. Đây mới là “thủ phạm” thật sự gây ra các cơn đau nhức.

Để giảm bớt axit trong cơ, quá trình chuyển hóa glucose thành ATP sẽ tạo ra một chất có tên là Pyruvate. Chất này có thể kết hợp với ion H+ và tạo thành Lactate. Lượng Lactate này tiếp tục theo dòng tuần hoàn và được đẩy đến các bộ phận khác để tái chế trở thành năng lượng.

Tuy nhiên, nếu tốc độ sản sinh ion H+ nhanh hơn tốc độ đào thải Lactate, cơ bắp sẽ lại bị tăng tính axit và bắt đầu giảm sút năng suất hoạt động. Hiện tượng này còn được biết đến với tên gọi là ngưỡng Lactate (Lactate Threshold).

Chính vì thế, mục tiêu của các vận động viên các bộ môn thường xuyên sử dụng hệ Glycolysis ( chẳng hạn bóng đá., cầu lông, bóng chuyền,…) là phải tập luyện để nới rộng ngưỡng Lactate của mình. Để thực hiện, việc đầu tiên bạn cần xác định ngưỡng Lactate của mình. Từ đó lặp lại quá trình tập luyện đều đặn sao cho trên ngưỡng Lactate từng chút để cơ thể thích nghi dần.

Hệ Oxidative (Aerobic System)

Là hệ cung cấp năng lượng cho toàn bộ cơ thể dù là lúc nghỉ ngơi hay hoạt động nhẹ, hệ Oxidative là hệ duy nhất có Oxy để tạo thành các ATP. Do cần thời gian để phân giải hầu như tất cả các chất dinh dưỡng phức tạp trong cơ thể, nên hệ Oxidative có thời gian hoạt động lâu nhất. Tuy nhiên lượng ATP do hệ Oxidative lại cao gấp nhiều lần so với hai hệ còn lại. Thậm chí lượng ATP này có thể đảm bảo cho cơ thể chúng ta sử dụng liên tục trong vài giờ đồng hồ.

Sự tổng hợp ATP của hệ Oxidative

Bên cạnh đó, hệ Oxidative còn được đánh giá là trợ thủ đắc lực khi một người cần sử dụng đến hệ Photphagen hoặc Glycolysis. Cụ thể là:

• Đối với hệ Photphagen, hệ Oxidative sẽ giúp hồi phục lại lượng ATP dự trữ đã cạn kiệt trong lúc nghỉ ngơi. Do đó, chúng ta có thể thấy một người có hệ Oxidative hoạt động tốt sẽ nhanh chóng hồi phục sức lực hơn so với những người khác.
• Đối với hệ Glycolysis, hệ Oxidative giúp xử lý lượng Lactate sau khi được chuyển đến ở cơ quan bào Mitochondria ( cũng chính là nơi hệ Oxidative hoạt động). Chưa kể quá trình xử lý này còn giúp cơ thể có thêm một số năng lượng nhất định. Nếu có lợi thế là hệ Oxidative hoạt động tốt, khả năng kéo dãn ngưỡng Lactate của bạn sẽ tốt hơn người bình thường.

Như vậy, có thể thấy rằng quá trình tạo ATP của ba hệ trên không hề hoạt động độc lập. Nếu hệ Photphagen và Glycolysis mang tính dứt điểm nhanh chóng thì hệ Oxidative chính là chiến lược để cơ thể phục hồi thể trạng chờ cơ hội bứt phá. Có thể dễ dàng nhận thấy cách thức hoạt động này được rất nhiều vận động viên cần đến sức bền như Marathon, đua xe đạp hay bóng đá áp dụng.

Gợi ý một số phương pháp giúp tối ưu hoá khả năng tạo ATP

Sau khi tìm hiểu quá trình tạo ra ATP là gì, chắc hẳn bạn đã có thể hình dung bộ môn mình đang theo đuổi cần sử dụng hệ năng lượng nào rồi đúng không? Tuy nhiên, hiểu ra vấn đề là một chuyện, làm thế nào để tối đa hoá khả năng tạo ATP mới là quan trọng nhất. Để thực hiện được điều đó, các chuyên gia trong giới thể thao đã giới thiệu một số phương pháp sau đây, mời bạn tham khảo nhé.

Phương pháp tập luyện sức mạnh bùng nổ

Sức mạnh không chỉ đến từ cơ bắp. Do vậy phương pháp tập luyện sức mạnh không hề đồng nghĩa với việc chỉ tập trung vào các khối cơ như tập thể hình. Sức mạnh ở đây được hiểu chính là khả năng phát lực lớn cực đại trong thời gian ngắn nhất. Hay nói cách khác, phương pháp này sẽ giúp bạn có được khả năng sử dụng nguồn ATP dự trữ của mình  trong thời gian cực ngắn. Tùy vào nhu cầu và thể trạng, bạn có thể lựa chọn một trong các bài tập sau đây:

• Luyện tập cơ hấp thụ lực nhanh: broad jump, depth jump, high box jump,…
• Luyện cơ thể phát lực bùng nổ trong thời gian ngắn nhất: Jerk, Full clean, Power clean,…
• Luyện tập rút ngắn thời gian thực hiện: bạn có thể áp dụng tất cả bài tập, nhưng sau mỗi lần thực hiện lại giảm thời gian một chút cho set tập kế tiếp.

Phương pháp Intensive Tempo Run

Như đã giới thiệu ở trên, mỗi người chúng ta đều có ngưỡng Lactate khác nhau. Để tập luyện các bài tập nới rộng, việc đầu tiên chúng ta cần làm đó là xác định ngưỡng Lactate của mình đến đâu. Hiện nay, các vận động viên chuyên nghiệp sẽ được tiến hành kiểm tra chỉ số thể lực VO2max bằng các thiết bị đo nhịp tim và tốc độ GPS.

Đo lường ngưỡng Lactate

Tuy vậy, đối với những vận động viên nghiệp dư hay không đủ điều kiện cơ sở vật chất sẽ rất khó để áp dụng cách đo này. Vì thế, nhiều người trong số họ thường sẽ sử dụng phương pháp Intensive Tempo Run để ước chừng ngưỡng Lactate của mình.

Về cơ bản, phương pháp này là bài tập chạy ở 75-95% sức lực của người tập và xen kẽ là các quãng nghỉ ngắn. Tuy vậy, bạn nên cân nhắc trước khi thực hiện vì phương pháp Intensive Tempo Run  được cho là khá đau đớn. Do trong suốt quá trình này, cơ bắp của bạn luôn trong môi trường axit cao. Ngoài ra, bạn cần đảm bảo thời gian nghỉ giữa các buổi tập ITR ít nhất là 48 giờ để cơ thể kịp hồi phục và thích nghi nhé.

Phương pháp Extensive Tempo Run

Nếu ITR dành cho người vận động theo hệ Glycolysis , vậy thì phương pháp cho người sử dụng hệ Oxidative muốn tăng khả năng tạo ATP là gì? Câu trả lời chính xác là Extensive Tempo Run!

Với phương pháp này, người tập không cần yêu cầu phải chạy thật nhanh mà chủ yếu rèn luyện sức bền. Do đó, bạn chỉ cần chạy với 60-80% sức lực trên nhiều khoảng cách khác nhau, xen kẽ là thời gian nghỉ ngắn. Tuy không chịu cơn đau nhức cơ như ITR nhưng người tập ETR có thể sẽ cảm thấy khó thở. Bởi vì hệ Oxidative lúc này luôn bị thúc ép hấp thụ oxy và tạo ra các ATP liên tục.

Hy vọng những kiến thức bổ ích trên đây đã giúp bạn hiểu rõ ATP là gì và cần phải làm gì để ưu hóa năng lượng. Nếu cảm thấy những thông tin này thú vị đừng quên chia sẻ cho cả người thân và bạn bè của bạn nữa nhé!

Đăng bởi: Hân Nguyễn