有酸素運動
骨格筋の直接のエネルギー源はアデノシン三リン酸(ATP)である。ATPがアデノシン二リン酸(ADP)とリン酸に分解されるときに発生するエネルギーが筋収縮に用いられる。しかしATPの貯蔵量は少なく数秒程度で使い切ってしまうため、体内ではエネルギーを使って再合成が行われている。
ATP再合成のためのエネルギー発生の仕組みにはリン酸系、解糖系、有酸素系の3種類がある。
リン酸系はCP系とも呼ばれ、クレアチンリン酸(CP)の分解によりADPからの無酸素的なATPの生成に使われ、ATPによりエネルギーを発生させるものであり、最高の運動強度で約10秒間持続可能である。例えば陸上競技の100メートル競走では、主にこれをエネルギー源とする。
解糖系は乳酸系ともよばれ、グリコーゲンがグルコース、ピルビン酸を経て乳酸に分解される過程でグルコース1分子あたり2分子のATPを生成、消費することによりエネルギーが発生する(詳細は「解糖系」を参照のこと)。
有酸素運動(ゆうさんそうんどう、英: aerobic exercise、cardio workout)とは、好気的代謝によってヘモグロビンを得るため長時間継続可能な軽度または中程度の負荷の運動をいう。 それに対し無酸素運動とは嫌気的代謝によって酸素の供給が逼迫した状態でも一時的にエネルギーを得る高負荷の運動をいう。ただし体内に蓄積した嫌気的代謝の生成物である乳酸は有酸素運動と同じくTCA回路で代謝されるので結果的には同じ代謝である。
安静時や強度の低い運動時には脂肪の方が糖よりも多く使われている。血糖やグリコーゲンは利用しやすいが貯蔵量は多くはないので安静時などではあまり多くは使われず、強度の高い運動時などに糖が優先的に使われるようになる。運動強度が低い場合には脂肪とグリコーゲンの燃焼比率は1:1であるが、運動強度が高まるに従って脂肪よりもグリコーゲンの燃焼比率が高まる。
有酸素運動の運動強度は、運動する本人の酸素摂取能力を基準に数値で表す。運動中の酸素摂取量と最大酸素摂取量の比率、すなわち「酸素摂取能力の何パーセントを使用しているか」で表現する。また、予備酸素摂取量(最大酸素摂取量と安静時酸素摂取量の差)を用いることも多い。ただし、酸素摂取量を測定するには機材が必要であるため、運動指導の現場では酸素摂取量の代わりに心拍数を用いることが多い。 →詳細は運動強度を参照
運動強度を徐々に上げてゆくと、やがて酸素摂取量を酸素消費量が上回り酸素不足となる。この状態に至ると血液中に乳酸が増加し続け、呼吸数、換気量が著しく増加する。その直前の運動強度、すなわち血中乳酸濃度が上昇し続けず運動を継続可能な最大の運動強度を無酸素性作業閾値 (Anaerobics Threshold: AT) という。
トレーニングを積んだスポーツ選手などではATが高い。すなわち、心肺機能を強化し酸素摂取能力を高めると高い運動強度でも酸素不足がおきにくくなる。
運動時の糖質と脂肪の燃焼割合は運動強度により異なる。AT以下の運動強度では、糖質と脂肪の燃焼割合はほぼ50%ずつである。それよりも強度が高くなると酸素不足のため脂肪を燃やせなくなり、脂肪よりも糖質を多く燃焼させる。糖質の燃焼が進むと乳酸の蓄積が進みアシドーシスが進む。 過剰に蓄積した乳酸の一部は肝臓でのコリ回路により再度糖質に再合成されアシドーシスを緩和する。酸素供給不足を伴う運動時、この乳酸の代謝除去を乳酸蓄積が上回る限界点があり、血中乳酸濃度が急速に増加を始める時点を乳酸性閾値(または乳酸蓄積閾値または乳酸閾値, lactic acid threshold, LT)と呼ぶ。有酸素運動のトレーニングでは、LTを酸素供給の指標として利用し、運動強度の設定に利用することがある。