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» 能量系統

能量系統

energy_system

運動中的各種動作,都是肌肉收縮的結果;而肌肉則必須得到能量的不斷供應,才能夠一直工作下去。然而,從食物分解所釋放出來的能量,並不能“直接"給肌肉使用,這些能量都要先用以製造一種儲存於肌肉之內,名為三磷酸線苷ATP,adenosine triphosphate)的高能量化合物,當ATP被分解時,所釋放出來的能量就可以提供給肌肉工作之用。

可惜,ATP在肌肉內的儲存量極為有限,僅足以維持三數秒的盡最大努力活動(maximal efforts)之用;ATP在人體內是不斷地被分解及重新合成,而重新合成ATP也是需要能量。人體內就有三個供能系統,可以供應能量作為重新合成ATP之用;當中兩個是無氧系統,另外一個則是有氧系統

ATP-PC系統(ATP-PC system)及乳酸系統(lactic acid system)是無氧系統,因為它們並不需要依賴氧氣來重新合成ATP;氧氣系統(oxygen system)則是有氧系統,因為它必須在有充兄氧氣的情況下,才能夠重新合成ATP。

1. ATP-PC 系統

在人體的肌肉細胞內,還儲存著另一種高能量化合物──磷酸肌酸(creatine phosphate,簡稱PC)。當PC被分解的時候,就會釋放出能量,而這些能量就可以用來重新合成ATP。不過,PC在人體內的儲存量也是極為有限,僅足以提供能量作另外幾秒的最大努力活動之用。此外,要重新合成PC的話,原來也是要用上ATP被分解時所釋放出來的能量。當PC被消耗殆盡後,就只能夠待活動結束後的恢復階段才能夠有效地被重新合成。雖然整個ATP-PC系統所提供的能量只足以維持約10秒的最大努力活動之用(如100米跑),但它卻是人體內最迅速的能量來源

2. 乳酸系統

在無氧的情況下,碳水化合物 [1]會在不完全分解的情況下釋放出能量以重新合成ATP;不過,在無氧情況下的ATP產量,要遠低於在有氧情況下碳水化合物被完全分解時的出產。此外,乳酸這種無氧代謝下的副產物,也是影響到運動表要的因素。Holloszy(1982)指出,當乳酸積累到某一個上限後,人體便會因為肌肉嚴重疲勞而被逼停止工作。然而,乳酸系統仍然是一個相對迅速的能量來源,而且對於那些在1至3分鐘間完成的最大努力活動(如400米及800米跑)尤為重要。


 [1] 在人體內,所有碳水化合物,都要先被轉化為葡萄糖(glucose)才可以被立刻使用;又或者被轉化為醣元(glycogen ),儲存於肝或肌肉之中。(醣元亦泛指人體內各種碳水化合物的形式。)

3. 氧氣系統

在氧氣充足的情況下所產生的總能量是難以估計,因為不僅是碳水化合物,就連脂肪 [1]蛋白質 [2]都可以被用作「燃料」,所以對於那些長時間的耐力活動(如馬拉松長跑),氧氣系統對ATP的重新合成特別重要。


[1] 以脂肪作有氧分解來提供能量時,要比用碳水化合物時消耗多約15%的氧氣,這都不利於運動表現。

[2] 除了在飢荒或碳水化合物嚴重衰竭的情況下,蛋白質對能量供應的貢獻是微乎其微。

參考資料

  1. Fox, L. E., Bowers, R. W., & Foss, M.L. (1993). The Physiological Basis for Exercise and Sport, (5th Ed.). Dubuque, IA: Wm. C. Brown Communications.
  2. Holloszy, J. O. (1982). Muscle metabolism during exercise. Arch Physical Med Rehab, 63, 231-234.

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