運動知識：人體三大能量系統

健身 09-03

人體就像是一台機器，需要能量才能讓這部機器發動運作，而人體所需要的燃料就是我們所吃下的食物，經由消化系統處理過之後，將其中的營養成分經過一連串的代謝過程轉變成人體細胞所需的能量形式

──三磷酸腺苷（ATP, Adenosine Triphosphate）。

為了維持生命，身體器官會不斷地運作，所以人體一天24小時都在消耗能量，不過，激烈運動時所需的能量當然較靜態活動時高出許多，甚至達200倍左右，因此運動時身體必須快速因應才能提供足夠的能量。

一起來看運動中的能量轉換！

人體運動時需要大量能量。

人體在運動時，是經由肌肉收縮所達成，而肌肉收縮所需要的能量，來自於儲藏在肌肉里的ATP分解為ADP（二磷酸腺苷）時所產生。但是存在於肌肉細胞中的ATP卻非常有限，大約在2~3秒就會被耗盡，為了讓運動能繼續進行，身體會經由其他代謝路徑來不斷提供ATP給細胞使用，這些路徑包括：

(1)經由磷酸肌酸（Phosphocreatine, PC）的分解來重新合成；

(2)將糖類經由「糖解作用 (glycolysis)」產生；

(3)將糖類、脂肪與蛋白質經由氧化作用代謝形成。

運動時的三種能量系統

1.ATP-PC系統：爆發性/大功率/極短時間

ATP-PC系統或磷化物系統是人體製造ATP最快速的方式，當肌肉細胞內的ATP被分解，同時間原本儲存在肌肉細胞內的磷酸肌酸（Phosphocreatine, PC）會藉由肌酸激酶（Creatine Kinase）的催化分解為肌酸及磷酸，同時也會釋放出能量，而這過程產生的能量則可以幫助ADP重新合成為ATP。不過，因為儲存在肌肉中的ATP或PC的數量不多，故此系統所產生的ATP主要是提供於運動初始時或是10秒內完成高強度運動的能量來源，例如：短跑衝刺、揮棒擊球、揮拳等等。

2.乳酸系統：中等功率/短時間

乳酸系統（Lactic Acid System）是肌肉細胞中ATP與PC將耗盡且運動需持續進行時會啟動的能量系統，簡單來說是將葡萄糖或肝糖經由糖解作用分解為丙酮酸（Pyruvic Acid）或乳酸（Lactic Acid），此作用同時會產生ATP供應身體所需。

不過，糖解作用是一個極為繁複的流程，肌肉中的糖類經由多階段的分解成為丙酮酸來產生肌肉所需的能量，而且會先消耗ATP，再獲得更多ATP。另外，在糖解作用中會產生一對氫原子，由細胞中的菸礆醯胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD，輔酶的一種）來接收，還原成為NADH。當運動強度提升，需要快速且大量產生ATP供肌肉使用時，糖解作用必須加速進行，大量氫原子被產出，若細胞內的NAD不足時，還原態的NADH會藉由乳酸脫氫酶（Lactate dehydrogenase, LDH）的催化，將一對氫原子轉給丙酮酸而形成NAD，得到氫原子的丙酮酸因而還原成為乳酸，因此這個過程被稱為乳酸系統。

由於乳酸系統與ATP-PC系統過程中都不需氧氣的參與，因此兩者又合稱為無氧系統。另外，存在於體內的上述物質都有限，乳酸系統大約30秒就會完全耗盡。

3.有氧系統：低功率/長時間

有氧系統（Aerobic System）是身體將所攝取的碳水化合物、脂肪與蛋白質經過消化分解，並經過一連串的代謝作用之後，產生能量來幫助ATP的合成，因為過程中有氧參與故名。在糖解系統中產生的丙酮酸與血液中的脂肪酸，進入至細胞粒線體中的「檸檬酸循環 Citric Acid Cycle」（又名三羧酸循環 Tricarboxylic Cycle 或克氏環 Kerbs Cycle ）來產生ATP，因為過程複雜，因此需要花費較長時間。

從事的運動強度較低時，ATP會以較慢的速度被消耗，因此也會有較為充裕的時間進行ATP的再合成，只要能充分地供給氧氣，並攝取足夠的糖類、蛋白質與脂肪，就能長時間持續地供應身體運動所需能量。此系統在進行長距離跑步、快走等運動中較為活躍。

雖然人體以上述三種系統產生能量供應肌肉使用，不過三種系統並非絕對分割的狀態，也就是說，在進行任何一種運動，有可能是以其中一種系統為主，但身體中其他兩種系統可能同時也會進行少量的產出。

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