フィットネス

人間が運動する時に必要な3つのエネルギー供給機構【理論的な解説】

人間の運動に必要なエネルギーを生み出す時の具体的なメカニズムを知っていますか?人間には3つのエネルギー供給機構があり、運動のレベルでそれぞれ3つの割合が変わっています。

このエネルギー供給機構を理解することで、自分のトレーニングに落とし込めて、よりトレーニング効率を上げるアクションもできるようになります。

そこで本記事では3つのエネルギー供給機構を理論的に解説して、それぞれの特徴を詳しく話していきます。

 

今回の記事のポイント

・運動やトレーニングで必要なエネルギーを作りだすメカニズムが理解できる

 

人間が運動する時に必要な3つのエネルギー供給機構

人間は何か運動をする時にATPという分子を必要とします。

ATP=アデノシン三リン酸と言い、アデノシンと3つのリン酸基で構成されています。簡単に言うと、このアデノシン三リン酸を加水分解といって、水の分子(H2o)と結合して、分解を繰り返すことで、運動に必要なエネルギーが生まれます。

トレニー
トレニー
うわ。数式とか全く分からないよ。今回は色々と難しい。
そうだな。簡単にいうと、ATPというのが水と合体してカラダを動かすエネルギーがうまれるってことだ!
マッスル
マッスル

 

式で表すと

ATP + H2O → ADP + Pi + H̟⁺ + エネルギー

 

上記がATP(アデノシン三リン酸)を加水分解を表した式です。

ATPが加水分解されたことで、ADP(アデノシン二リン酸)というアデノシンと2つのリン酸基になります。リン酸基が一つ外れた状態です。

そしてADPがさらに加水分解を繰り返し、AMP(アデノシン一リン酸)が作られます。

まとめると

ATP(アデノシン三リン酸) → ADP(アデノシン二リン酸) → AMP(アデノシン一リン酸)

 

とATPが加水分解を繰り返し、分解の時に運動に必要なエネルギーが生産されるということです!

繰り返すとATPを体内で合成して、運動に必要なエネルギーを作り出します。

そしてこのATPを合成するのは体内で3つのエネルギー供給機構があります。

  1. ATP-CP系
  2. 解糖系
  3. 有酸素系

まずそれぞれの特徴を表にまとめました。

分かりやすくいうと、カラダにはATPを作りだす工場が3つあると思ってくれ!その3つの工場はそれぞれ特徴があって、運動強度によって、どの工場がたくさんATPを生産するかが変わるぞ!
マッスル
マッスル
トレニー
トレニー
なるほど!そう考えると分かりやすい!

 

パワー 持続時間 必要なエネルギー
ATP-CP系 短い クレアチンリン酸
解糖系 糖質
有酸素系 長い 脂質+糖質

 

上記がそれぞれの特徴を大きくまとめた物です。では詳しく解説していきます。

 

 

ATP-CP系

ATP-CP系はをクレアチンリン酸使い最大のパワーを発揮する時に使うエネルギー供給機構です。

ATP-CP系は最大で7秒から8秒しか持続することができないが、ADPからクレアチンリン酸を使い素早くATPを再合成することができる。

主に重量上げや筋トレ、100メートル走などの短距離走の時の貢献度が高い。

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解糖系

解糖系は糖質(筋に貯蔵されてるグリコーゲン、血中グルコース)を使って、ATPを合成するエネルギー供給機構です。

解糖系は酵素による反応が複数ある為、ATPの合成速度はATP-CP系より早くない。しかしエネルギー源の糖質はクレアチンリン酸より多くある為、より長い時間継続することができる。

主にサッカーなど、ミドル系のダッシュなどが入った球技の種目で貢献度が高い。

解糖系の最終代謝物で、ピルビン酸というものがあり、ピルビン酸は2つの方向のうち一つに進む。

  1. ピルビン酸の乳酸への変換
  2. ピルビン酸のミトコンドリアへの輸送

 

1の乳酸への変換はATPの合成は早いが、持続があまりしない。→無酸素的解糖、速い解糖系
2のミトコンドリアへの輸送はATPの合成は遅いが、長い時間継続することができる。→有酸素的解糖、遅い解糖系

 

といった感じで解糖系のなかでも、1の方がより運動強度が高く、2の方が運動強度が低い時に使われ分類される。

2のミトコンドリアへの輸送はクレブス回路といって、より低強度の運動の時のエネルギー源になる。しかし運動強度が高くなると、クレブス回路でピルビン酸を処理しきれず、血中に乳酸が溜まる。この乳酸が一気に溜まり始める強度があり、乳酸性作業閾値(AT)という。

この乳酸の濃度が高まることで、筋収縮がうまく行われなかったりする。この乳酸も強度を落として運動することで、またピルビン酸へと処理される。

 

 有酸素系

有酸素系は安静時や低強度の運動の時に主にATPを供給する。

安静時には約70%を脂質から、約30%を脂質から使う。また運動強度が上がると、糖質を使う割合が多くなる。長時間の運動になり、エネルギーが枯渇してしまうと、たんぱく質を使ってしまう。

主にジョギングなどの長時間の運動の時に貢献度が高いです。

 

まとめ

いかがでしたでしょうか?今回は運動の時に必要な3つのエネルギー供給機構を解説していきました。これを理解して、合わせて基本的な栄養も理解してもらえると、必要な栄養素とつながる部分が多くて、より理解が深まると思います。是非下記の記事も参考にしてみてください。