專欄 運動,從了解自己開始(脂肪氧化篇)

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大聯盟 Gelatin Runner | 2017/06/03

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人體中約95%的脂肪以三酸甘油酯(triglyceride)的形式儲存,三酸甘油酯由一分子甘油(glycerol)和三分子游離脂肪酸(free fatty acid)組成。三酸甘油酯在運動的時候會透過激素,例如腎上腺素與正腎上腺素,活化脂肪酶(lipase)分解三酸甘油酯,使脂肪酸與甘油分子分開,以進行後續脂肪的能量代謝。然而,脂肪氧化的效率不及一開始介紹的ATP-PC糖解作用和克氏環,所以在運動當中無法成為即時的供能系統,但脂肪卻是人體最大的能量來源。

脂肪酸是一種碳氫化合物,簡單說就是由多個碳和氫所組成,因此在合適的拆解下,脂肪酸可以成為能量的原料。回想一下糖解作用,由最一開始的6碳變成3碳的丙酮酸,再進一步變成兩碳乙醯輔酶A,然後進入檸檬酸循環,可以觀察到每當從碳氫化合物上移除氫原子與碳原子,就有產生能量的機會,不論是直接生產ATP或是透過多個中間產物與氫離子載體最終合成ATP,碳氫化合物無疑是最具有能量儲存潛力的分子,所以在身體可以分解且利用的情況下,碳氫數高的分子可以視為一個大容量電池,而游離脂肪酸正符合這樣的條件,作為人體最豐富的能量儲存分子。

 (圖取自:http://polizeiberichte.info/beta-oxidation-cycle)

首先,剛從三酸甘油酯分解出來的游離脂肪酸和需要消耗兩分子ATP活化,告訴脂肪能量系統自己已經準備好要進入粒線體進行下一個反應步驟。接下來,我們來看脂肪酸要怎麼在粒線體中轉換成ATP。當游離脂肪酸進入粒線體後,會以β-氧化作用(β-Oxidation)將長鏈狀的脂肪酸分子,氧化分解成兩碳的乙醯輔酶A,在氧化的循環過程當中會各產生一個FADH2與一個NADH(高中化學複習:氧化,失去氫原子;還原,得到氫原子)β-氧化作用不斷地將脂肪酸切成2碳的乙醯輔酶A,而這些乙醯輔酶A緊接著進入檸檬酸循環氧化磷酸化反應產生更多的NADH、FADH與ATP,。

簡單地介紹完β-氧化作用後,給各位舉個例。假設一條活化的18碳游離脂肪酸進入粒線體進行β-氧化作用,完全氧化以及經過墊子傳遞鏈後可以生成多少ATP呢?

以下用一個表格簡單地幫各位整理一下:

總和:128 ATP

(為了較簡單計算,所以FADH2與NADH的換算採用整數,分別為表格中乘上的係數)

因此,我們可以看出脂肪為何是人體最大的能量來源,同樣都是一分子,但脂肪酸可以換得的ATP遠超過葡萄糖,但脂肪的代謝速度比起糖解和ATP-PC卻慢了許多,而無法作為即時能量的首選。不過!一般在約40%最大攝氧量與約60%最大心率的中低運動強度情況下,有最高的脂肪氧化作用出現。但想要達到最佳的燃脂效果還是需要同時滿足長時間與中低強度的兩個條件。(哎呀~只好認命了呢)

希望這篇文章能幫助大家更了解為什麼脂肪的代謝需要花更多的時間,以及一些運動相關的生理學小常識,讓大家動的健康也動的聰明!我們下回見~

 

參考資料

Physiology of Sport and Exercise (5th Edition)

Human Physiology by Stuart Ira Fox (12th Edition)

Principle pf Biochemistry (5th Edition)

Gregory C. Bogdanis , Anna Vangelakoudi and Maria Maridak (2008). Peak fat oxidation rate during walking in sedentary overweight men and women. ©Journal of Sports Science and Medicine 7, 525-531, 2008

http://www.bioinfo.org.cn/book/biochemistry/chapt16/bio2.htm

 

維基傳送門

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%84%82%E8%82%AA%E9%85%B8

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


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Gelatin Runner

1993年10月生,目前就讀國立台灣大學生命科學研究所,大學時於國立台灣師範大學主修體育學系,雙主修生命科學。 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...

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