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【能量篇】我們平常吃的白飯到底都發揮些了什麼作用呢?全面解析醣類的一生。帶您一窺醣類在人體能量系統中的代謝機轉,瞧瞧咱醣類在訓練中扮演著多麼重要的角色!

人類藉由飲食攝取的醣類,以澱粉的形式被分解為葡萄糖後,再以肝醣儲存在肌肉細胞或肝臟細胞中,進而提供身體活動時所需的能量來源,其中肌肉的肝醣是非常自私的,它們只能提供給骨骼肌收縮之用,而肝臟的肝醣則非常博愛,可以轉換成葡萄糖釋放至血液提供全身的組織細胞使用,同時扮演穩定血糖的角色,在本篇以血液中葡萄糖為例子做介紹!

醣類代謝途徑:

完整的葡萄糖代謝途徑:

糖解作用+檸檬酸循環+電子傳遞鏈=葡萄糖完全氧化

葡萄糖吸收進入細胞後,經糖解作用分解成丙酮酸,丙酮酸進入粒線體後轉變為乙醯輔酶A,與草醋酸化合成檸檬酸後即進入檸檬酸循環代謝,檸檬酸循環產生的電子經電子傳遞鏈形成ATP。

蛋白質消化後產生的胺基酸與脂肪分解後產生的脂肪酸和甘油,進入細胞後也可以代謝成乙醯輔酶A,再經檸檬酸循環代謝途徑氧化產能並形成ATP,其中乙醯輔酶A又稱為營養素的代謝中心關鍵人物,這部分會在之後的文章做介紹!

人體三大能量系統

①磷化物酸系統(ATP-PC)

②無氧乳酸系統(快速糖解系統)

③有氧系統Aerobic System(檸檬酸循環+電子傳遞鏈)

這三個系統不會單獨運作,它們無論任何時候都是持續運作著的,不過隨著不同的運動強度和持續時間,三個能量系統貢獻的比例會有所不同。

磷化物系統是在高強度、短持續時間(10秒以下)的運動時,身體主要使用的能量系統,像是100公尺衝刺、棒球揮棒、擲鉛球等等,此時的能量由肌肉細胞中的ATP提供,肌肉細胞內的PC分解釋放的能量則幫助ADP重新合成ATP,此時醣類還不會登場。在三大能量系統中,醣類在後面兩個才會出場,透過糖解作用和檸檬酸循環、電子傳遞鏈來產生能量,所以接著我們就從無氧乳酸系統和有氧系統來討論醣類的代謝!

無氧乳酸系統(快速糖解系統)

指的是持續高強度運動60秒以內,例如300-600公尺衝刺。磷化物系統耗盡後,運動持續進行,乳酸系統接著登場,接下快速產生ATP的任務。

無氧乳酸系統又稱快速糖解系統,糖解作用是這個階段的主角,糖解作用是葡萄糖分解成兩個三碳醣(丙酮酸)的過程,丙酮酸之後的代謝在無氧和有氧的環境下分別有兩種代謝路徑。

❶在無氧的環境下

丙酮酸被還原為乳酸並產生少量ATP,激烈運動過後的痠痛、腫脹感覺就是乳酸大量堆積(乳酸堆積造成的痠痛只會發生在運動當下,隔天是完全不會再有感覺的,隔天或者兩天後還會酸痛的是器械破懷產生肌纖維損傷,和乳酸堆積沒有關係),這些乳酸之後會被送回肝臟重新合成葡萄糖,無氧乳酸系統指的便是這個路徑。

❷在有氧的環境下

丙酮酸會被送入粒腺體,參與下一個階段的能量系統,有氧系統中的檸檬酸循環,丙酮酸將在此完全氧化成二氧化碳和水,並產生大量的熱量,透過氧化磷酸化作用形成ATP來使用。因此糖解作用主要的功能在提供丙酮酸,以供後續有氧系統中的檸檬酸循環能完全氧化葡萄糖產生大量的ATP。

有氧系統(檸檬酸循環+電子傳遞鏈)

當運動時間持續拉長(約超過兩分鐘後),且運動強度降低的情況下,氧氣開始參與能量代謝,有氧系統逐漸佔優勢。在有氧的情況下,丙酮酸可以通過粒腺體膜進入粒腺體並經由氧化脫羧作用形成二碳的乙醯輔酶A,乙醯輔酶A再和草醋酸合成為檸檬酸,並就此進入檸檬酸循環。檸檬酸循環產生的大量熱量需透過粒線體的電子傳遞鏈和後續的氧化磷酸化作用才能形成ATP。有氧系統產生的能量比無氧的系統還多很多,但因為產生的速度較慢,所以主要在低強度長時間的運動才會登場。

檸檬酸循環:

檸檬酸循環是營養素的最終共同分解途徑,因為進入檸檬酸循環的葡萄糖將被完全氧化成二氧化碳和水,同時所含的熱量全部釋出,食物中將近90%所釋出的熱量都來自於檸檬酸循環的氧化作用。

電子傳遞鏈:

檸檬酸循環中產生的NADH和FADH2,透過氧化磷酸化作用產生ATP,在有氧系統當中使用。這個代謝的過程發生在粒線體的內膜上,產生ATP的過程中伴隨電子轉移,所以稱之為電子傳遞鏈。

總結醣類的一生:

醣類(葡萄糖&肝醣)→丙酮酸(糖解作用)→乙醯輔酶A(營養素代謝中心關鍵人物)→檸檬酸循環→電子傳遞鏈→ATP、二氧化碳、水

以上就是我們運動時醣類的代謝途徑,除了醣類,蛋白質和脂質也會在運動過程中代謝產生能量,之後的文章再做說明!

參考來源:

圖解營養生化學

運動生理學

本文作者:先嗇宮的Tony

IG:tony_wpf123340

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