Inspanningsfysiologie; energie voor sport en bewegen

Volgens de eerste wet van de thermodynamica gaat energie nooit verloren. Er zijn echter verschillende vormen van energie en energie kan van de ene vorm in de andere vorm worden omgezet. De zes vormen van energie zijn: nucleair, chemisch, warmte, licht, mechanisch en elektrisch. De totale hoeveelheid die een bepaalde stof of situatie bevat, wordt potentiële energie genoemd. Kinetische energie komt vrij, wanneer energie gaat stromen. Wanneer mensen gaan sporten, of bewegen wordt de chemische energie uit voeding omgezet in mechanische energie.

Wat is energie?
De energieproductie toenemen wanneer de hoeveelheid arbeid toeneemt. Met andere woorden wanneer de spieren sneller en krachtiger samentrekken, moet ook de energie-omzetting toenemen. Biologische arbeid wordt uitgedrukt in termen van de mechanica. In de bio-energetica wordt beschreven hoe energie stroomt, hoe energie wordt omgezet en hoe energie-uitwisseling binnen een organisme plaatsvindt.

Energie gaat nooit verloren
Volgens de eerste wet van de thermodynamica gaat energie nooit verloren. Energie kan niet worden vernietigd, of worden gevormd. Energie kan echter wel van de ene vorm in de andere vorm worden omgezet. De totale energie-inhoud wordt bepaald door de potentiële en kinetische energie. Potentiële energie is de hoeveelheid energie die een bepaalde stof, of situatie kan bevatten. Een gram koolhydraten bevat bijvoorbeeld 4 kCal (17 kJoules) aan potentiële energie. Wanneer de energie uit deze gram koolhydraten wordt vrijgemaakt waarbij onder andere warmte ontstaat spreekt men kinetische energie.
In biosyntheseprocessen kan de potentiële energie worden opgebouwd. In de biosynthese kunnen grote moleculen worden gevormd uit kleinere moleculen. Het grote molecuul bevat daarbij meer potentiële energie dan de kleine moleculen. Bij de opbouw van bijvoorbeeld glycogeen uit glucose neemt de hoeveelheid potentiële energie van glycogeen toe wanneer het glycogeenmolecuul groter wordt. Wanneer het glycogeenmolecuul wordt afgebroken tot glucose neemt de hoeveelheid kinetische energie toe en de hoeveelheid potentiële energie neemt af.

Exergone en endergone processen
Binnen de bio-energetica kunnen exergone en endergone processen worden onderscheiden. Exergone processen zijn processen waarbij energie vrijkomt. De hoeveelheid potentiële energie neemt af en de kinetische energie neemt toe bij exergone processen. Bij endergone processen neemt de hoeveelheid potentiële energie toe en de hoeveelheid kinetische energie af. Volgens de tweede wet van de thermodynamica zal altijd de hoeveelheid potentiële energie afnemen en de hoeveelheid kinetische energie toenemen.

Vormen van energie
Er zijn zes verschillende vormen van energie. De zes vormen van energie zijn:

  1. Nucleaire
  2. Chemische
  3. Elektrische
  4. Mechanische
  5. Licht
  6. Warmte

Deze zes vormen van energie kunnen in elkaar worden omgezet. Nucleaire energie kan bijvoorbeeld worden gebruikt om warmte en elektriciteit te genereren. Chemische energie uit bijvoorbeeld onze voeding kan verbrand worden en de energie die hierbij vrijkomt, kan gebruikt worden om spieren te laten samentrekken (mechanische energie). Lichtenergie van de zon kunnen planten gebruiken om uit koolstofdioxide en water glucose te maken.

Energie om te bewegen
Om te kunnen bewegen, worden met name de macronutriënten koolhydraten en vetten gebruikt om energie te leveren aan de spieren die samentrekken (contraheren). Hiervoor wordt de chemische energie van koolhydraten en vetten via een aantal tussenstappen omgezet in een andere vorm van chemische energie, namelijk in adenosinetrifosfaat (ATP) en warmte-energie. Bij de splitsing van ATP in adenosinedifosfaat (ADP) en fosfaat (P) komt chemische energie vrij die de spieren gebruiken om samen te trekken (contraheren; mechanische energie).
Wanneer de snelheid van spiersamentrekkingen (contracties) en contractiekracht toeneemt, moet ook de omzetting van koolhydraten en vetten in ATP toenemen. Het totale energiegebruik zal hierdoor ook toenemen. Als gevolg hiervan zal ook de energiebehoefte en daardoor de voedingsbehoefte toenemen. Met andere woorden: iemand die intensief sport gebruikt veel mechanische energie en moet daardoor meer chemische energie (voeding) innemen.

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

Inspanningsfysiologie; wat is een calorie?

Inspanningsfysiologie; eten voor wedstrijd en training

Inspanningsfysiologie; eiwitten, vetten en koolhydraten

Inspanningsfysiologie; ijzer bij bewegen en sport

Bronnen:

William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia