一起来看运动中的能量转换!
人体运动时需要大量能量。
人体在运动时,是经由肌肉收缩所达成,而肌肉收缩所需要的能量,来自于储藏在肌肉里的ATP分解为ADP(二磷酸腺苷)时所产生。但是存在于肌肉细胞中的ATP却非常有限,大约在2~3秒就会被耗尽,为了让运动能继续进行,身体会经由其他代谢路径来不断提供ATP给细胞使用,这些路径包括:
(1)经由磷酸肌酸(Phosphocreatine, PC)的分解来重新合成;
(2)将糖类经由“糖解作用 (glycolysis)”产生;
(3)将糖类、脂肪与蛋白质经由氧化作用代谢形成。
运动时的三种能量系统
1.ATP-PC系统:爆发性/大功率/极短时间
ATP-PC系统或磷化物系统是人体制造ATP最快速的方式,当肌肉细胞内的ATP被分解,同时间原本储存在肌肉细胞内的磷酸肌酸(Phosphocreatine, PC)会借由肌酸激酶(Creatine Kinase)的催化分解为肌酸及磷酸,同时也会释放出能量,而这过程产生的能量则可以帮助ADP重新合成为ATP。不过,因为储存在肌肉中的ATP或PC的数量不多,故此系统所产生的ATP主要是提供于运动初始时或是10秒内完成高强度运动的能量来源,例如:短跑冲刺、挥棒击球、挥拳等等。
2.乳酸系统:中等功率/短时间
乳酸系统(Lactic Acid System)是肌肉细胞中ATP与PC将耗尽且运动需持续进行时会启动的能量系统,简单来说是将葡萄糖或肝糖经由糖解作用分解为丙酮酸(Pyruvic Acid)或乳酸(Lactic Acid),此作用同时会产生ATP供应身体所需。
不过,糖解作用是一个极为繁复的流程,肌肉中的糖类经由多阶段的分解成为丙酮酸来产生肌肉所需的能量,而且会先消耗ATP,再获得更多ATP。另外,在糖解作用中会产生一对氢原子,由细胞中的菸硷醯胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD,辅酶的一种)来接收,还原成为NADH。当运动强度提升,需要快速且大量产生ATP供肌肉使用时,糖解作用必须加速进行,大量氢原子被产出,若细胞内的NAD不足时,还原态的NADH会借由乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase, LDH)的催化,将一对氢原子转给丙酮酸而形成NAD,得