太长不看版--本系列摘要 运动中燃料选择的调控是处在复杂的管控之下,会依饮食、运动强度与运动持续时间、是否受过耐力训练这些因素而定。 一般来说,在高强度运动中,碳水化合物是最主要的燃料来源。 在长时间运动中,会逐渐从碳水化合物代谢转为脂肪代谢。 在少于1小时的运动中,蛋白质作为燃料使用的情形会低于2%。但在长时间运动(如持续3-5小时)的最后数分钟,蛋白质占总能量的供给达5-10%。 当体内的碳水化合物储存含量耗尽了,脂肪的动员能力也会下降 低强度运动中,血糖扮演比较重要的角色,而肌肉中的肝醣在高强度运动时,是最主要的碳水化合物来源。 当多出3500卡的能量就会以1磅的脂肪储存。 乳酸能在运动中扮演有益的角色,作为受质同时提供肝脏合成葡萄糖以及可直接作为骨骼肌与心脏的燃料来源。 [p=22, null, center]身体燃料来源[p=22, null, center]Body Fuel Sources 在本节中,会列出碳水化合物、脂肪与蛋白质在体内的储存位置;再者,我们将定义这些燃料的储存位置以及运动中所扮演提供能量的角色;最后,会讨论运动中以乳酸作为燃料来源。 运动中碳水化合物的来源Sources of Carbohydrate During Exercise 碳水化合物以肝醣形式储存在肌肉与肝脏中(参阅下表)。
肌肉中的肝醣可提供肌肉代谢时碳水化合物的直接来源,而肝脏中的肝醣则可作为血糖的补充。例如,当长时间运动时血糖浓度降低了,肝脏中的肝醣分解作用就会被刺激并释放葡萄糖进入血液中,而这些葡萄糖则会被运送到收缩的肌肉作为燃料使用。 运动时,以碳水化合物作为受质来源时,储存在肌肉的肝醣与血糖皆可被使用。而肌肉中的肝醣与血糖对能量代谢上的相对贡献比例,则会随运动强度与运动时间而有所不同,在低强度运动中,血糖扮演比较重要的角色,而肌肉中的肝醣在高强度运动时,是最主要的碳水化合物来源(参阅图1)。
如先前提到的,在高强度运动时,肝醣的使用情形会增加,而这是因为快缩肌纤维的招募与血液中肾上腺素浓度增加,引起肝醣分解速率提升。 在长时间非最大运动的第一个小时,肌肉中多数的碳水化合物代谢来自于肌肉肝醣。然而,当肌肉肝醣随着时间而呈现下降时,血糖就变成逐渐重要的燃料来源(参阅图2)。
运动中脂肪的来源Sources of Fat During Exercise 当一个人摄取的能量(如从食物)大于消耗的能量,这些额外的能量就会以脂肪形式储存。当多出3500卡的能量就会以1磅的脂肪储存,而大部分的脂肪以三酸甘油酯形式储存于脂肪细胞(adipocytes)(fat cell)中,但有些会储存在肌肉细胞内。 如先前提到的,运动中决定以脂肪作为受质的主要因素,取决于脂肪对肌肉细胞的可使用率的高低。为了可被代谢,三酸甘油酯必须分解游离脂肪酸(三个分子)与甘油(一个分子),当三酸甘油酯被分解后,游离脂肪酸会转换为乙醯辅酶A(acetyl-CoA)并进入克劳伯环*。 *克劳伯环克劳伯环,简要地说,克劳伯环完成了醣类、脂肪或蛋白质的氧化作用,产生二氧化碳,供给通过电子传递链的电子来提供有氧代谢产生ATP所需的能量,催化克劳伯环反应的酶位于线粒体内。 储存的脂肪则可作燃料来源,但会依运动强度与运动持续时间而有所不同。举例来说,血浆的游离脂肪酸(即来自脂肪细胞的游离脂肪酸)在低强度运动时,是最主要的脂肪来源;在较高功率的运动强度下,肌肉中的三酸甘油酯代谢就会增加(见图1)。 运动强度介于65%至85%VO2max(摄氧量,点击可了解)时,血浆的游离脂肪酸与肌肉中的三酸甘油酯,这两者对肌肉的脂肪能源提供上,贡献是相当的。 在长时间运动时,血浆的游离脂肪酸与肌肉中的三酸甘油酯,对运动代谢的贡献总结于图2。须注意,在运动初期,血浆的游离脂肪酸与肌肉中的三酸甘油酯,能量消耗的比例是相当的,但随着运动时间的增加,以游离脂肪酸为主要的燃料来源则会逐渐增加。 运动中蛋白质的来源Sources of Protein During Exercise 蛋白质要作为燃料的来源,首先要将蛋白质分解成氨基酸。 氨基酸可借着血液运输来供给肌肉,或是借着肌纤维本身的氨基酸池(aminoacid pool)所供给。 再者,在运动期间蛋白质所扮演的受质角色是很微小的,并依赖着支链氨基酸(branch-chained amino acids)及氨基酸的丙氨酸(alanine)所供给。骨骼肌可直接代谢支链氨基酸〔像是缬氨酸(valine)、白氨酸(leucine)、异白胺酸(isoleucine)]来产生ATP。此外,在肝脏中,丙氨酸可转化葡萄糖,并借由血液运输回骨骼肌中作为受质使用。 肝脏或是骨骼肌中任何可以增加氨基酸池(可供动员的氨基酸数量)的因素,理论上来看,也可增加蛋白质的代谢,其中之一个因素就是长时间运动(像是运动时间超过2小时)。相当多的研究已证实具有分解肌肉蛋白质能力的酶〔蛋白酶(proteases)〕,会在长时间运动时活化)。而会影响长时间运动时蛋白酶活性的机制,则是因为肌纤维内的钙离子浓度增加。的确,许多蛋白酶家族都会因细胞内钙离子增加而活化。由于这些活化的结果,蛋白质会分解出氨基酸并在长时间运动时增加身体对氨基酸的使用。 运动中乳酸作为燃料来源Lactate as a Fuel Source During Exercise 多年来,乳酸会被认为是醣解作用代谢后的废产物,然而,新的证据显示乳酸不但不是废产物,还能在运动中扮演有益的角色,作为受质同时提供肝脏合成葡萄糖(参阅图3)以及可直接作为骨骼肌与心脏的燃料来源。
也就是说,在慢缩肌纤维与心脏中,从血液移除的乳酸可以转化丙酮酸,然后可以转化为乙醯辅酶A,而乙醯辅酶A接着可进入克劳伯环中并进入到氧化代谢过程。因此乳酸在某一个组织中生成,并被运输到另一个组织中作为能量来源,这个概念则称为「乳酸梭(lactate shuttle)」,而这就明确说明了乳酸可作燃料或是参与糖质新生的论点。乳酸梭已被指出与癌细胞的生长有关,下方请教专家中有更多关于乳酸梭的细节。
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