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エネルギーの作られ方

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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。
注目・注意

エネルギーの生産回路

  1. 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。

    ウェイトリフティング

    瞬発力

  2. 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。

    「カーボローディングの方法4-1」(試合当日の栄養摂取) ウェイトコントロールの問題がなければ、1週間前程度から糖質を充分に含んだ食事を摂るようにし、3日前から高糖質食を摂取します。ボクシングなどのように計量が済むまで食事制限をしなければならない場合は計量後から高糖質食を摂取します。前日計量ならば計量後数回に分けて高糖質食を摂取しましょう。その際、消化器官に負担をかけないようにおかゆなどの消化の良いものやドリンクなどから摂取すると良いでしょう。また、同じ理由で脂質は極力控えましょう。また、糖質の分解に必要なビタミンであるビタミンB1も合わせて摂取するようにしましょう。また、タンパク質の量も減らして消化負担をかけないようにして糖質の吸収を促すように意識しましょう。  試合の当日の食事については以下のポイントを押さえておきましょう。 糖質中心の食事にする エネルギーになる糖質を中心に摂取しましょう。 ただし、胃腸にに負担がかからないように、油を含んだ食材は避けましょう。例えばパスタでも油で炒めたもの、パンでもクロワッサンやおかずパンのような油やマヨネーズが多く使ってあるものは避けるようにしましょう。 脂質は摂取しないこと 脂質を消化・吸収する時に内臓に負担がかかります。脂質は一切取らないようにしましょう。 食物繊維は摂取しないこと 食物繊維を摂るとお腹にガスが溜まりやすくなってしまいます。試合当日は食物繊維はあまり摂らないようにしましょう。 水分をしっかり補給すること 水分はしっかりと補給しておきましょう。ただし、夏場でも冷たい水は胃腸に負担がかかってしまうので、常温の水や白湯で補給するようにしましょう。 塩分をしっかり補給しましょう 特に気温や湿度が高い場合は意識してしっかり摂取しましょう。 生ものはさけましょう 食中毒などの予防のため、試合前は生ものの摂取は止めましょう。

    瞬発力+持久力

  3. 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。

    サッカー

    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)


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