エネルギーの作られ方

2015Apr25
トレーニングの基礎知識

エネルギー生産回路とスポーツ競技

スポーツの種目や体の使い方によってエネルギー量や使われ方に違いがあります。
筋肉を動かすエネルギーはATPという物質がADPに変わる時に発生しますが、ATPの作られ方によってエネルギー生産を３つに分類する事ができます。

エネルギーの生産回路

ＡＴＰ－ＣＰ系
瞬発的に最大限の力を発揮する時はＡＴＰ－ＣＰ系のＡＴＰが使われます。
ウェイトリフティングや野球のバッティングなどがこれにあたります。

静的な状態から一気に筋肉を動かす場合は、筋肉中にストッックされていたＡＴＰが使われます。
筋肉中に蓄えられているＡＴＰはとてもわずかなので、筋肉中に含まれるクレアチンリン酸（CP）によってＡＤＰをＡＴＰに戻して再利用します。

ＡＴＰ－ＣＰ系でのエネルギー生産には酸素は使う必要がないので素早くエネルギーが作り出せます。
ちなみに、体重１ｋｇあたり１３ｋkcal／秒のエネルギーが作り出せるといわれています。

しかし、筋肉に蓄えられているＣＰとＡＴＰの量は僅か（体重１ｋｇあたり１００kcal分）なので、ＡＴＰ－ＣＰ系では長位時間運動を継続できません。
全力の運動を行った場合約３０秒程度程度がしか動けません。

※クレアチンリン酸はクレアチンとリン酸が結合したもので、肝臓で合成されて筋肉に蓄えられています。

瞬発力
解糖系（乳酸系）
３０秒以上の全力運動を続けると、筋肉中に蓄えられていたグルコース（糖質）やグリコーゲンを分解して作ったグルコースをつエネルギーの原料として使い始めます。

グルコースがピルビン酸に分解される時にＡＴＰが作られます。
解糖系でも酸素は必要ありません。 ピルビン酸はミトコンドリアに取り込まれてからこの後ご紹介する酸化系で酸素を使って利用されますが、ミトコンドリアに取り込むことができる量は限られているので、反応が速く進んでピルビン酸が増えすぎると、ミトコンドリアに入れなかったピルビン酸は乳酸変換されます。

この乳酸は、運動がゆっくりになって酸素が十分に供給され始めてミトコンドリア内のピルビン酸の処理がすすみはじめると再びピルビン酸に変換されてエネルギー生産に利用されます。
ですから、酸素が十分に供給されない状態が続いてしまうと、乳酸による筋肉の疲労が蓄積されてしまいます。

ちなみに、余った乳酸肝臓に運ばれてグリコーゲンとして蓄えられます。
乳酸系のエネルギー生成は、体重１ｋｇあたり７ｋｃａｌ／秒です。解糖系で全力運動を継続できる時間は３０秒程度なので、ＡＴＰ－ＣＰ系の３０秒と合わせた無酸素系過程の運動継続時間は１分程度ということになります。

競技中はに完全な全力運動続けているわけではないので、もう少し無酸素運動の継続可能時間は長く１分３０秒程度になります。
また、無酸素系過程では運動中に多くの酸素負債（酸素の不足）が起こるので、大量の乳酸が生成されます。

ですから、４００ｍ～８００ｍなどでは、乳酸が筋肉中に多量に蓄積され、とても苦しく感じるとともに、運動終了後も呼吸が乱れた状態が続きます。

瞬発力+持久力
酸化系
３分以上継続できるレベルの全力運動では、細胞のミトコンドリア内で酸素を使ってエネルギーを作ります。
運動を長く続けるためには酸化系のエネルギーが必要です。

解糖系で生産されたピルビン酸や脂肪を分解してできた脂肪酸、タンパク質を分解してできたアミノ酸は、ミトコンドリアに取り込まれてからアセチルＣｏＡ（コーエー）に変換されます。
アセチルＣｏＡはクエン酸回路（ＴＣＡ回路）で酸素を使って大量のＡＴＰを作り出します。

酸化系では脂肪酸やアミノ酸からからエネルギーを作り出せることが特徴です。
この際、脂肪酸が優先して使用されます。

ですから、体脂肪を減らしたいときは有酸素運動をすることが効果的なのです。
酸素がタップリあり、エネルギー生産反応がゆっくり進むとピルビン酸がアセチルアＣｏＡに変換され、乳酸もピルビン酸に変換されて再利用され始めます。

糖質、脂質、タンパク質というエネルギー源と酸素があればエネルギーを作り続けられるので、長時間運動を継続できます。
ちなみに、脂肪酸から作られるＡＴＰはブドウ糖の４倍程度です。
ですから、持久系の協議には脂肪は欠かせないエネルギー源なのです。

持久力

運動時間	エネルギー供給系	スポーツ種目
３０秒以下	ＡＴＰ－ＣＰ系	砲丸投げ、短距離走、５０m競泳、ゴルフ、テニス、野球のスイング
３０秒〜１分３０秒	ＡＴＰ－ＣＰ系＋解糖系	中距離走、５００m〜１０００mスピードスケート、１００m競泳
１分３０秒〜３分	解糖系＋酸化系（有酸素系）	中長距離（８００m）、２００m競泳、ボクシング、レスリング
３分以上	酸化系（有酸素系）	長距離走（マラソン、１５００〜１００００m）、４００〜１５００m競泳、クロスカントリースキー、自転車ロードレース、トライアスロン、球技系種目（野球、サッカーなど）