3つの代謝エネルギーシステム

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エネルギーパーソナルトレーナー

どのようにエネルギーを得て、どのように使用するのか

エネルギーアスパラガス卵のトマト私たちは通常、「私は今日、多くのエネルギーを持っていません」や「あなたは部屋のエネルギーを感じることができます」など、一般的な意味でのエネルギーについて話します。しかし、本当にエネルギーは何ですか? 私たちはどこでエネルギーを動かすのですか? どのように使用するのですか? どうすればそれ以上のことができますか? 最終的に、私たちの動きを制御するものは何ですか? 3つの代謝エネルギー経路は、 ホスファン系、解糖系 好気性システム。 彼らはどのように働き、その効果は何ですか?

アルバート・アインシュタインは無限の知恵で、物体の全エネルギーが物体の質量に光の速度の2乗を乗じたものに等しいことを発見しました。 原子エネルギーの式E = mc2は、世界で最も認知された数式になっています。 彼の方程式によれば、物体のエネルギーの変化はその物体の質量の変化を引き起こす。 エネルギーの変化は、機械的、熱的、電磁気的、化学的、電気的または核を含む多くの形で現れることがあります。 エネルギーは私たちの周りにあります。 あなたの家の電灯、電子レンジ、電話、太陽。 全てがエネルギーを伝達する。 地球を加熱する太陽エネルギーは、丘を上げるのに使われるエネルギーとはまったく異なりますが、熱力学の最初の法則が示すように、エネルギーは創造も破壊もできません。 それは単純にあるフォームから別のフォームに変更されます。

ATP再合成

エネルギーすべての身体活動のエネルギーは、高エネルギーリン酸塩(アデノシン トライリン酸塩-ATP)から低エネルギーリン酸塩(アデノシン diリン酸-ADP; アデノシン モノリン酸-AMP; 無機リン酸塩、Pi)。 水を必要とするプロセスであるATPのこの分解(加水分解)の間に、陽子、エネルギーおよび熱が生成される:ATP + H2O - © ADP + Pi + H+ +エネルギー+熱。 筋肉はATPをあまり蓄積していないので、常に再合成しなければなりません。 したがって、ATPの加水分解および再合成は環状プロセスであり、ATPは加水分解されてADPおよびPi、次いでADPおよびPi 結合してATPを再合成する。 あるいは、2つのADP分子を組み合わせてATPおよびAMPを生成することができる:ADP + ADP - © ATP + AMP。

他の多くの動物と同様に、ヒトは、多くの酵素触媒化学反応、すなわちホスファゲン系、解糖系および好気性系からなる3つの代謝経路を通じてATPを産生する。 クライアントがATPの主要な生産にどの経路を使用するかは、どれぐらいの時間がかかるか、そしてどれだけ必要なのかによって決まります。 例えば、重い体重を持ち上げることは、トレッドミルでのジョギングよりもはるかに迅速にエネルギーを必要とし、異なるエネルギーシステムに依存する必要があります。 しかし、ATPの生産は、1つのエネルギーシステムの排他的使用によって決して達成されるのではなく、異なる程度に寄与するすべてのエネルギーシステムの調整された応答によって達成される。

1。 ホスファゼン系

エネルギーの女性の腹部がマシンに短期間の激しい活動の間に、大量の力が筋肉によって生成される必要があり、ATPの需要が高くなる。 ホスファーゲン系(ATP-CP系とも呼ばれる)は、ATP(Robergs&Roberts 1997)を再合成する最も速い方法です。 骨格筋に貯蔵されているクレアチンリン酸(CP)は、ADPにリン酸を供与してATPを産生する:ADP + CP - © ATP + C.このプロセスでは、炭水化物または脂肪は使用されません。 ATPの再生は蓄積されたCPからのみ起こる。 このプロセスは、ATPを再合成するために酸素を必要としないので、嫌気性または酸素非依存性である。 ATPを再合成する最速の方法として、フォスファーゲンシステムは、約10秒まで持続するオールアウト運動に使用される主なエネルギーシステムです。 しかしながら、骨格筋には蓄積されたCPおよびATPの量が限られているので、疲労が急速に起こる。

2。 糖鎖分解

エネルギー糖分解は、30秒から約2分まで持続するオールアウト運動に使用される主なエネルギーシステムであり、ATPを再合成するのに2番目に速い方法です。 解糖の間に、血糖(糖)または筋肉グリコーゲン(貯蔵された形態のグルコース)の形態の炭水化物が、一連の化学反応によって分解されてピルビン酸を生成する(グリコーゲンは、 グリコーゲン分解)。 解糖によってピルビン酸になるように分解されたグルコースのすべての分子について、2分子の使用可能なATPが産生される(Brooksら、2000)。 したがって、この経路を通じて非常に少ないエネルギーが生成されますが、トレードオフはエネルギーをすばやく得ることです。 ピルビン酸が形成されると、乳酸への変換、または酸化のためのミトコンドリアに入り、より多くのATP(Robergs&Roberts 1997)の産生をもたらすアセチル補酵素A(アセチルCoA)と呼ばれる代謝中間分子への変換の2つの運命がある。 乳酸への変換は、酸素要求が供給よりも大きい場合(すなわち、嫌気性運動中)に生じる。 逆に、筋肉の必要(すなわち、有酸素運動中)に十分な酸素がある場合、ピルビン酸(アセチル-CoA経由)はミトコンドリアに入り、好気性代謝を経る。

筋肉の必要性(嫌気的解糖)を満たすために酸素が十分に速く供給されないと、水素イオン(筋肉のpHを低下させる;アシドーシスと呼ばれる状態)および他の代謝産物(ADP、Pi およびカリウムイオン)を含む。 アシドーシスおよびこれらの他の代謝産物の蓄積は、代謝および筋収縮に関与する特定の酵素の阻害、筋肉における貯蔵場所からのカルシウム放出(筋肉収縮の引き金)の阻害を含む、筋肉内の多くの問題を引き起こす。筋肉の電荷との干渉(Enoka&Stuart 1992; Glaister 2005; McLester 1997)。 これらの変化の結果として、筋肉は効果的に収縮する能力を失い、筋力の生成および運動強度は最終的に低下する。

3。 好気性システム

エネルギー人間が好気性活動(Hochachka、Gunga&Kirsch 1998、Hochachka&Monge 2000)のために進化して以来、酸素に依存する好気性システムが3つのエネルギーシステムの中で最も複雑であることは驚くべきことではない。 酸素の存在下で起こる代謝反応は、身体によって生成される細胞エネルギーの大部分を担う。 しかしながら、好気性代謝は、ATPを再合成する最も遅い方法である。 酸素は、代謝の総主教として、それが耐久性の運命を制御し、生命の栄養であるので、待つ価値があることを知っています。 「私は酸素です」と筋肉に言いますと、優位性のヒント以上のものです。 "私はあなたに多くのATPを与えることができますが、あなたはそれを待たなければなりません。"

好気性システム - クレブス回路 (また、 クエン酸サイクルまたはTCAサイクル)と 電子輸送鎖筋肉細胞のミトコンドリアでATPを再合成するための燃料として血糖、グリコーゲン、脂肪を使用しています(サイドバー「エネルギーシステム特性」を参照)。 その位置を考慮すると、好気性システムは、 ミトコンドリア呼吸。 炭水化物を使用する場合、グルコースおよびグリコーゲンは最初に解糖により代謝され、得られたピルビン酸塩はクレブスサイクルに入るアセチル-CoAを形成するために使用される。 クレブスサイクルで生成された電子は、その後、ATPと水が生成される電子輸送鎖を介して輸送される( 酸化的リン酸化)(Robergs&Roberts 1997)。 グリコリシス、クレブスサイクルおよび電子輸送鎖を介したグルコースの完全酸化は、グルコースが分解されたすべての分子についてATPの36分子を生成する(Robergs&Roberts 1997)。 したがって、好気性系は、各グルコース分子からの嫌気的解糖よりも18倍多くのATPを生成する。

エネルギー脂肪は、皮膚下および骨格筋内の脂肪組織にトリグリセリドとして貯蔵される 筋肉内トリグリセリド)、好気性システムのためのもう一つの主要な燃料であり、体内で最大のエネルギー貯蔵庫です。 脂肪を使用すると、トリグリセリドは最初に遊離脂肪酸とグリセロールに分解されます( )。 炭素原子の長鎖からなる遊離脂肪酸は、炭素原子がアセチル-CoAを生成するために使用される筋肉ミトコンドリアに輸送される ベータ酸化).

アセチル-CoA形成後、脂肪代謝は炭水化物代謝と同一であり、アセチル-CoAはクレブスサイクルに入り、電子はATPおよび水を形成するために電子輸送鎖に輸送される。 遊離脂肪酸の酸化は、グルコースまたはグリコーゲンの酸化よりも多くのATP分子を生じる。 例えば、脂肪酸パルミテートの酸化は、ATPの129分子を生成する(Brooksら、2000)。 嫌気的なものよりも長く好気的な活動を持続できるのは不思議ではありません!

身体活動のためにエネルギーがどのように生成されるかを理解することは、クライアントにとって適切な強度と持続時間で運動を行うことについて重要です。 だから次回クライアントがワークアウトを終えて、「私にはたくさんの エネルギー、 "あなたは彼らがどこにいるのか正確に知るでしょう。

エネルギーシステム特性
エネルギー

エネルギーシステムワークアウト

各ワークアウトの前後にクライアントにウォームアップとクールダウンを依頼してください。

ホスファゼン系

このシステムの効果的なエクササイズは、5-15分の3-5分のトライアルミルまたはバイクで短い、非常に速いスプリントです。 長い休息期間は、筋肉中のリン酸クレアチンの完全な補充を可能にし、次の間隔で再使用することができる。

  • 2 8 5 3 00 5 00 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMXは、
  • 5 10 3で最高速度に近い00秒:4-00:XNUMX受動的な残りの部分

糖鎖分解

このシステムは、作業期間(30:2回避率)の2倍の能動的回復期間で、1秒から2までの速い間隔で訓練することができます。

  • 8-10 30で1秒の高速化:00のアクティブな回復
  • 4 x 1:30での3の高速化:00のアクティブな回復

好気性システム

フォスファーゲンシステムと解糖系はインターバルで最もよく訓練されますが、これらの代謝系は高強度の活動中にのみ強調されるため、好気系は連続的な運動と間隔の両方で訓練することができます。

  • 60分70%-75%最大心拍数
  • 乳酸塩濃度閾値(約15%-20%の最大心拍数)における80〜85分のテンポ・トレーニング
  • 5 x 3:00での95%-100%3による最大心拍数:00アクティブリカバリー

by ジェイソンKarp、博士

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参照:

Brooks、GA、et al。 2000。 運動生理学:ヒト生体エネルギーとその応用。マウンテンビュー、カリフォルニア州:メイフィールド。

Enoka、RM、&Stuart、DG 1992。 筋肉疲労の神経生物学。 応用生理学誌、72 (5)、1631-48。

Glaister、M. 2005。 複数のスプリント作業:生理学的反応、疲労のメカニズム、および好気性のフィットネスの影響。 スポーツ医学、35 (9)、757-77。

Hochachka、PW、Gunga、HC、&Kirsch、K.1998。 私たちの先祖の生理学的表現型:低酸素耐性と耐性性能への適応? 米国国立科学アカデミーの予稿集、95、 1915-20。

Hochachka、PW、&Monge、C. 2000。 ヒト低酸素耐性生理の進化。 Experimental and Medical Biologyの進歩、475、 25-43。

McLester、JR 1997。 筋収縮および疲労:アデノシン5'-二リン酸および無機リン酸の役割。 スポーツ医学、23 (5)、287-305。

Robergs、RA&Roberts、SO 1997。 エクササイズ生理学:エクササイズ、パフォーマンス、および臨床応用。 ボストン:ウィリアムC.ブラウン。

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