人體的三大運動能量系統

你知道在運動的時候身體其實有三種能量系統供你切換使用嗎？

         我們的身體不像電腦一樣可以關機，人體一天24小時都在運作，即使是在休息或做靜態活動時，身體隨時都需要產生能量以維持基本的生命運轉；然而，在運動的過程中，由於肌肉收縮更頻繁、心臟跳動加快等原因，身體會在短時間內需要更多的能量，因此人體發展出三個能量系統以應付不同的運動需求。

         在進入能量系統的說明之前，先介紹人體中俗稱「細胞能量貨幣」的ATP（三磷酸腺苷）。ATP是由一分子的腺苷（adenosine）和三個磷酸鹽（phosphate）所組成，它們被高能鍵連結在一起，當ATP的其中一個高能鍵斷裂時，就會產生能量和熱量，以及二磷酸腺苷（ADP），而這也是人們在運動時會發熱的原因。ATP平時被少量的儲存在肌肉纖維中，因此肌肉儲備的ATP是有限的，一旦開始運動，身體對能量的需求增加，而儲存的 ATP 在幾秒鐘內就會耗盡。如果要繼續進行肌肉收縮，ATP必須在被用完後，重新由ADP生成。而這種反轉分解的過程人體中有三個能量系統可以做到，這三個能量系統不為身體活動提供能量（只有ATP可以做到），而是提供能量將ADP恢復為ATP。

• 厭氧（無氧）系統

當肌肉需要快速或有力地運動，但不需要持續很長的時間時，厭氧系統會產生能量。

有2個厭氧系統：

1. CP系統

（又稱為磷酸肌酸（creatine phosphate、phosphocreatine）系統）

肌肉收縮需要 ATP，儲存在肌肉中的ATP能量立即可用，但存量非常少，只能提供所需幾秒鐘。CP 系統會在肌肉儲存的ATP 用完時重新製造 ATP，是透過肌肉纖維中的磷酸肌酸（CP）將ADP 會重新轉化為 ATP。 CP 會少量儲存在肌肉纖維中。雖然此方法可以很快重新形成 ATP，但不能長時間利用，因為儲存的 CP 會在 6-10 秒內耗盡。

ATP → ADP + P + 能量（提供運動）
CP → C + P + 能量（提供重新合成 ATP）
ADP + P + 能量 → ATP

CP系統使用於需要爆發性速度或爆發力的活動，如衝刺、跳躍和投擲。

2. 乳酸系統

氧氣進入血液再進入肌肉的過程需要一些時間。當沒有氧氣可供使用和儲存的磷酸肌酸用完時（大約在運動 10 秒後），身體就會使用乳酸系統來產生能量。ADP 會使用由碳水化合物（糖原或葡萄糖）分解所形成的能量來產生 ATP。過程中會產生副產物－乳酸。隨著乳酸在肌肉中累積，肌肉收縮會變得更加困難。

ATP → ADP + P + 能量（提供運動）
碳水化合物 → 乳酸 + 能量（提供重新合成 ATP）
ADP + P + 能量 → ATP

這種能量系統不會長時間持續，僅會為最多持續 3 分鐘的劇烈活動提供能量。隨著持續的高強度運動，乳酸會在使用的肌肉中累積，如果累積的速度大於去除的速度，肌肉就會變得疲勞，而肌肉收縮就會受損。必須停止運動或降低運動強度以去除乳酸。

• 有氧系統

當肌肉需要以穩定的節奏，長時間保持運動時，有氧系統會產生能量。當有足夠的氧氣提供給肌肉時會使用有氧系統，該系統在運動約 3 分鐘後開始啟動，且理論上會一直持續使用。ADP 會使用來自葡萄糖/糖原（碳水化合物）、脂肪或蛋白質分解的能量來重新形成 ATP。該系統允許身體在穩定的狀態下運動－肌肉在能力最大值以下工作並保持這種狀態很長一段時間。二氧化碳和水會作為副產物產生。有氧過程發生在肌肉細胞內的線粒體中，線粒體就像工廠，裡面含有對氧氣起作用的特殊酵素。

ATP → ADP + P + 能量（提供運動）
碳水化合物/脂肪/蛋白質 → 二氧化碳 + 水 + 能量（提供重新合成 ATP）
ADP + P + 能量 → ATP

有氧系統會產生大量的 ATP，使用於所有輕度的連續運動。該系統比厭氧系統產生能量的速度慢，並且對於高強度或爆發性的運動來說太慢了。規律的有氧訓練可以增加線粒體的大小和數量，使身體能夠更有效地燃燒脂肪。透過提高脂肪酸的利用率，身體能夠減少使用供應較短缺的糖原。雖然有氧系統遠比厭氧系統有高效率，但起效的時間慢很多。

能量系統和運動

不同活動所需的能量差異很大。所使用的能源系統由以下因素決定：

• 運動的強度

• 運動的類型

• 運動持續的時間

有些運動在不同的期間會使用 1、2 甚至全部 3 種的能量系統，是根據運動強度水平的變化而定。

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