專欄 運動,從了解自己開始(糖解作用篇)

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除了ATP-PC系統之外,在相對中等的運動強度與運動時間之下,人體能夠藉由糖解作用(Glycolysis)來產生ATP,其中又有分無氧糖解以及有氧糖解,這兩個作用的差別會在接下來討論到。我們先從糖解的最一開始來講,身體優先使用的燃料是碳水化合物,那要進入糖解作用的碳水化合物(醣類)首先要轉化成葡萄糖,成為合格的燃料後才能進入糖解的過程。

 

(圖改自https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/glycolysis/a/glycolysis)

這時的糖解還不需要用到氧氣,但是需要先投資2分子的ATP作為入場卷門票,最後的產物分別是4分子的ATP2分子NADH以及2分子三碳的丙酮酸(Pyruvate)。注意囉!因為最一開始要先投資2分子的ATP,而後面得到的4分子ATP其實只有2分子是「新的」,最後淨反應ATP所得是2分子ATP((-2)+4=2 的概念)。

接下來,丙酮酸是有氧與無氧糖解的命運交叉點,至於往哪走就取決於氧足不足夠了。(先幫各位複習一下高中化學:狹義的氧化還原中,得到氫離子者「還原」;失去氫離子者「氧化」)

先從無氧說起,由於在缺氧的情況下較無法進入有氧的克氏環和氧化磷酸化階段,但是身體還是要維持相當高的ATP輸出,所以這時就藉由還原丙酮酸成乳酸來把NAD+重新空出來,以維持無氧糖解的作用效率,也因此會增加血乳酸的濃度,成為一個無氧能量系統使用的一個判斷依據。

(圖改自https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/biomolecules/krebs-citric-acid-cycle-and-oxidative-phosphorylation/a/the-citric-acid-cycle-2)

至於有氧糖解則是在氧氣足夠的情況下,一分子丙酮酸氧化一分子乙醯輔酶A(Acetyl-CoA),同時也產生1分子的二氧化碳(CO2)1分子NADH,所以原本是三個碳原子的丙酮酸被氧化成為兩個碳原子的乙醯輔酶A,減少的一個碳原子則以二氧化碳的形式離去。乙醯輔酶A接著進入克氏循環(Krebs Cycle),克氏環又叫作檸檬酸循環(Citric Cycle)

藉由四碳原子的草醯乙酸(Oxaloacetate)作為兩碳乙醯輔酶A的載體,結合後成為六碳原子的檸檬酸(Citric Acid),經過八個步驟後產生3分子NADH1分子FADH21分子GTP還有2分子CO2,從六碳變回四碳分子,成為下一個循環的乙醯輔酶A載體。

以上,從1分子葡萄糖到目前累積的不同分子以及數目,Gelatin用下面一個表格稍微幫各位整理一下:

總計:

ATP(包含GTP)*4

NADH*10

FADH2*2

在上文的敘述和表格中可能有些人會發現一些分子的數目在表格當中變成前面講的兩倍,此時,莫急莫慌莫害怕,因為仔細看的話可以發現葡萄糖在糖解階段就被分成兩個小分子(丙酮酸)了,故以一分子葡萄糖作為出發點的話,後面的分子數量就要變兩倍。

而NADH與FADH2則為氫離子的載體,將這些氫離子待到下一階段產生更多ATP,接下來的氧化磷酸化Gelatin會在下一篇文章給大家較清楚敘述啦~

感謝各位讀者努力看完這篇文章沒有暴動,Gelatin非常努力的精簡過於生化的部分,很抱歉還是落落長,希望第一次看不懂的讀者不要氣餒,多複習幾次一定可以把這些知識帶走!動的健康也要動的聰明!

 

參考資料

Physiology of Sport and Exercise (5th Edition)

Human Physiology by Stuart Ira Fox (12th Edition)

Principle of Biochemistry (5th Edition)

https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/glycolysis/a/glycolysis

https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/biomolecules/krebs-citric-acid-cycle-and-oxidative-phosphorylation/a/the-citric-acid-cycle-2

維基傳送門

https://en.wikipedia.org/wiki/Glycolysis


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Gelatin Runner

1993年10月生,目前就讀國立台灣師範大學體育學系,雙主修生命科學系。自小就非常喜愛並且熱衷於嘗試各樣運動,國小時期打直排輪曲棍球,六年級進入田徑的世界,便深深愛上跑步,從短距離跑到中長距離,一路跑到大學,雖然腳帶有舊傷但對於跑步的熱情仍...

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