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編輯/陳兆銳、魏琪芳(大衛編)

人活著需要能量,從事任何運動當然更需要能量,我們會藉由飲食獲取所需的能量,但是你知道那些被我們吃下的食物會如何在身體內部轉換成身體、細胞所需要的能量嗎?今天要透過生物能量學的角度,讓大家更加了解自己的身體!畢竟惟有更理解身體,才能從根本更理解該怎麼訓練自己!

「ATP」究竟是什麼?它要怎麼轉移能量?

ATP(adenosine triphosphate)是「三磷酸腺苷」的簡稱,相當於生命系統中能量交換的重要分子,簡單來說,我們就是依靠食物轉化來的ATP能量在運動!

由中文翻譯來看,ATP就是由腺苷與三個磷酸基團結合的分子。腺苷是一個惰性的磷酸鍊平台,先連接兩個由低能量鍊結連接的磷酸,最後再由高能量鍊結連接最後一個磷酸——「末端磷酸」,大家可以看到下圖有個正在抖動的圓圈,那就是末端磷酸,也是ATP的能量來源!

(圖片來源:《槓鈴處方》,頁30。)

當ATP轉移能量到其他生命作用上時,ATP會失去末端的磷酸(ATP水解/去磷酸化)來轉移能量。像是肌肉需要從胺基酸轉換成蛋白質的耗能作用,以及肌肉收縮時需要的能量。ATP在轉換能量,少了一個磷酸之後,成為低能量的ADP(二磷酸腺苷)。

當ADP需要再變成ATP時,就需要再磷酸化,才能持續供給身體的能量。因此,為ADP補充,維持足夠的ATP就是生物能量學的全部。

食物要怎麼變成ATP?

我們在攝取食物時所得到的葡萄糖就是關鍵!讓我們用甜甜圈來舉例。

甜甜圈入口後,咀嚼時的唾液,再到胃、胰臟的酶會開始大力分解它,變成構成碳水化合物分子及脂肪分子,經由酶和其他胰島素分子的作用後,這些分子得以在血液中循環,最後!碳水化合物以葡萄糖的形式輸入到身體需要的細胞,補充ADP的高能末端磷酸,生成ATP來提供能量。

生物能量進階小知識!葡萄成形成ATP需要經過三個步驟:醣解、Kerbs循環、氧化磷酸化。

  • 醣解:

製造出2個ATP及一些存在於電子載體(Electron carriers)的高能電子,這些電子將在後面創造更多ATP。

  • Kerbs循環:

進入人體重要的發電廠——粒線體,這是將大部分食物轉換成能量的地方。進入Kerbs循環的生物化學迴圈後,產生4個ATP及更多高能電子。

  • 氧化磷酸化:

上面兩階段所形成的高能電子,會在粒線體中結合氧氣來驅動電流,又稱為電子傳遞系統(Electron transport system/ETS),這個電流促使高能磷酸鍵的生成,並將ADP轉換成ATP。一個葡葡萄糖經過氧化磷酸化最後可以生成32個ATP分子。

磷酸原能量系統:使用、補充ATP

身體能夠快速補充及使用能量的系統。

當細胞迫切需要能量且醣解來不及供應,就會動用到原本已經存在於細胞中的ATP(先用庫存)。這些原有的ATP快速消耗殆盡時,整體的能量水準就會由磷酸肌酸(Creatine phosphate)系統維持,存在於肌酸的高能磷酸,會再次補充ATP庫存。磷酸原能量系統比醣解更簡單,不需要將ATP輸送到粒線體直接消耗氧氣,因此它也很快速。

ATP能量的使用順序

我們平常用電,是由水力、再生能源、核能等等的能源,轉換成提供人類相同的使用能源——電力,身體使用ATP的形式亦是如此。

通過醣解、Kerbs循環、氧化磷酸化、磷酸原能量系統,生成一樣的ATP能源給細胞使用,那麽使用順序為何?這裡要考慮到兩個重要的因素:功率(Power)與容量(Capacity),這也與我們的生活息息相關。

身體中能量的功率與容量是反向的相關性。平時生活大多相對愜意,讀書、睡覺、聊天等等,這些低功率的活動使得身體能夠慢慢的在粒線體作用,透過氧氣儲存ATP能量,這就是我們有氧生物主要的能量供應方法。然而,當身體活動需要的功率大於粒線體功率的時候,細胞會趨向先使用既有的ATP來快速補充能量:

磷酸原系統:

快速消耗肌肉內的ATP及磷酸肌酸。

醣解:

當粒線體的功率還跟不上身體活動時,肌肉會快速醣解分解葡萄糖,製造ATP。(磷酸原系統跟醣解雖然可以快速產生能量,但也會沒有足夠容量儲存)

氧化磷酸化:

身體處於中低活動度,不需要太多功率,這時氧化磷酸化就可以用低功率儲存ATP能量。

【練後吃什麼?】營養師教你熱炒怎麼吃最營養? ft.吳皓宇Howard營養師、肥老闆、文編

瞭解身體是如何獲得能量之後,相信熱愛訓練的你也很在乎能量之外的營養!透過上文的舉例,我們知道甜甜圈那類型的食物會為我們帶來相當程度的能量,那麼飲食當中也很重要的營養素呢?練健康「練後吃什麼?」系列這集要由吳皓宇Howard營養師出馬,告訴你台灣隨處可見的熱炒店美食中有什麼攝取營養的方針!

參考資料:

強納森.蘇利文(Jonathon M. Sullivan)、安迪.貝克(Andy Baker)著,王啟安、何宜勳、吳峰旗、吳肇基、林靖倫、陳柏瑋、楊斯涵譯:《槓鈴處方:抗老化肌力訓練》(新北:楓書坊文化,2021)。

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