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身體三大能量系統|剖析體內驅動引擎

作者 AllenPhysio

前言

在運動時,最主要消耗能量的器官就是肌肉,不論是心肌、骨骼肌或平滑肌都需要 ATP 來進行收縮。一般我們常把運動分成無氧運動及有氧運動,隨著運動特性不同有著不太一樣的能量供應方式。如果想要提升運動表現,就必須了解能量系統的運作原理,才能因此設計對應的訓練以及補充足夠營養。另外,在減肥過程中,不能一味關注熱量赤字,也需要考慮到能量系統才不會卡關。本篇文章將會介紹不同的能量系統以及背後運作的原理。

醫療免責聲明

任何症狀因人而異,瞭解症狀的同時,也要瞭解如何可以尋求正確的醫療管道,若您的症狀短期內惡化或是長期困擾您,建議了解症狀的同時,也直接尋求專業的醫療管道,治療交給專業的醫師或是物理治療師,恢復的速度才會更快哦!

三大能量系統

ATP 是體內的能量貨幣,有許多細胞反應會製造出 ATP,肌肉收縮時再將這些製造出來的 ATP 消耗掉。然而,ATP 平常存量非常少,大概只夠我們運用 1~3 秒,在運動中大部分需要消耗到的 ATP 都是即時合成後被消耗,以下三種能量系統,就是用不同的方式來製造出ATP,以供身體活動所需的原動力。

ATP-CP/ATP-PC 系統

肌酸磷酸/磷酸肌酸(creatine phosphate or phosphocreatine)簡稱 CP 或 PC,平常雖儲存在肌肉細胞中,但沒有辦法被肌肉直接拿來使用,需先被分解成肌酸及磷酸後,合成出 ATP 才能被肌肉使用。因為中間過程非常簡單,所以能在短時間內就提供身體能量。

肌酸磷酸合成 ATP 的過程
肌酸磷酸合成 ATP 的過程

然而,CP 在身體存量也沒有很多,大概在 10 秒內就會被使用完畢,因此需要其他能量系統來幫忙後續供應。平時肌酸磷酸可由體內自行合成,如有特殊需求也可以透過攝取營養補劑或多吃牛肉來補充。這項系統會在高強度爆發型運動中扮演很大的角色,如舉重、100m 賽跑等。

乳酸系統

乳酸系統所供應的能量來源主要是來自由葡萄糖進行糖解作用所釋出的 ATP。肌肉平常能量是以肝醣的形式儲存,在執行運動時,會將肝醣轉變為葡萄糖,進行糖解作用後,產生的乳酸會在肌肉及肝臟間,經由乳酸循環或稱柯氏循環再轉換為葡萄糖。

乳酸循環示意圖
乳酸循環示意圖

比較要注意此時是做無氧糖解作用,葡萄糖才會轉換成乳酸,否則就會進入到有氧系統被代謝。當運動強度較高,超過無氧閾值時,可以偵測到血液中的乳酸顯著提升。乳酸系統大約可以供應 1.5~2 分鐘的能量,在 200m、400m賽跑中供應主要能量。

有氧系統

有氧系統會以葡萄糖及脂肪酸為主要能量來源,其次則是蛋白質。在長時間非爆發型的運動(如跑馬拉松),能量供應主要會由有氧系統供應。

如果是以燃燒脂肪為目的,建議選擇中低強度(40 % 最大攝氧量或 60 % 最大心率)且長時間的運動,會運用較多脂肪;如以高強度且長時間的強度運動,主要會使用葡萄糖進行能量供應。

運動中能量供應狀況

在運動中,可以參考運動強度及持續時間來判斷可能主要是使用哪個系統來做能量供應。隨著運動強度降低持續時間上升會依序由ATP-CP系統、乳酸系統、有氧系統分別主導能量供應。

特別需要注意的是,在運動過程中,並不會只有某一個系統在工作,只有比例大小的問題,也不會有某一個系統會完全沒有貢獻,因此會存在一個基準值(可見下圖)。

運動中能量系統供應狀況
運動中能量系統供應狀況

結語

了解能量系統的運作原理可以藉此區分運動類型,進而規劃訓練計畫以及日常營養補充,使得運動表現能夠顯著提升。

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