運動時的能量來源是什麼?三大能量系統為何?營養師來告訴你。

運動營養

圖、文:呂孟凡營養師

運動時的能量來源是什麼!? 
運動時的主要燃料稱為三磷酸腺苷,英文簡寫為ATP,英文全名為Adenosine triphosphate。Tri-代表”三”的意思,所以ATP在結構上就是由腺苷與3個磷酸基團所組成。ATP主要是由細胞內的發電廠:粒線體所製造。
ATP如何產生能量?
如上一段所說,一個ATP有3個磷酸基,當其中最尾端的磷酸基斷開時,就會產生能量,而這個能量就可以讓肌肉收縮!三磷酸腺苷斷開一個磷酸基後就剩下兩個磷酸基,稱為二磷酸腺苷,簡寫為ADP,英文全名為Adenosine diphosphate,Di-代表”二”的意思。
三磷酸腺苷(ATP)➡二磷酸腺苷(ADP)➕能量➕一個磷酸基
ATP斷開一個磷酸基變成ADP所產生的能量,會被轉移到肌肉的收縮絲(肌動蛋白和肌球/凝蛋白)上,一旦被活化,肌原纖維就會相互滑過並導致肌肉收縮。雖然ATP是人體內主要通用的燃料,但是它的存量相當少。研究指出,任何時候人體內所儲存ATP大約只有3盎司(約85公克)。這個份量只夠維持運動時前幾秒鐘的能量,之後若持續運動,ATP就必須被重新合成,而生成ATP的途徑主要分為三種,兩種為無氧途徑,一種為有氧途徑,以下分別作介紹。
運動時的三大能量系統
無氧途徑1ATP-PC系統
這條途徑不需氧氣,是提供ATP最快速的途徑,PC是磷酸肌酸(Phosphocreatine)的縮寫。磷酸與肌酸在被分解時會產生能量,這個能量可以被二磷酸腺苷(ADP)跟磷酸根用來重新合成ATP。但是由於肌肉中的磷酸肌酸含量也是有限的,所以主要提供爆發性、短時間(約8秒內)運動的能量,例如:網球發球、短跑。
無氧途徑2:乳酸系統
乳酸系統也不需氧氣,是提供ATP次快的系統,主要是藉由糖解作用(Glycolysis)來獲得ATP,由於在無氧狀態下,最終產物是乳酸,所以被稱作乳酸系統。這條代謝途徑中需要的輔酶也是有限的,所以同樣無法持久,但是比ATP-PC系統久一些,約可維持60-120秒。運動舉例:400公尺短跑、短距離游泳競賽。
有氧途徑:檸檬酸循環
當運動時間超過90-120秒後,就需要更多的ATP來提供能量,此時需仰賴有氧途徑,靠著代謝三大營養素,生成乙醯輔酶A(Acetyl CoA),在粒線體進入檸檬酸循環(Citric acid cycle)以產生ATP。
葡萄糖進入檸檬酸循環可產生比乳酸系統多18-19倍份量的ATP;脂肪經過beta氧化後可產生大量的乙醯輔酶A,再進入檸檬酸循環就可以產生大量的ATP;胺基酸除了可以被代謝為乙醯輔酶A,也可被代謝成為其他許多中介物質而進入檸檬酸循環。
雖然運動時的能量系統分為以上三種,但使用能量的過程卻不是依序進行,而是三種能量系統同時運作,只是佔比不同。隨著運動持續時間的增加,主要的能量系統會從ATP-PC系統轉換為乳酸系統,最後則是有氧系統為主要能量來源。

以上就是粗淺的運動營養介紹,內容都是我根據原文書翻譯而來,希望對看到這邊的各位有所幫助喔!

參考文獻:

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