【生体エネルギー機構】体の中で「エネルギー」が生まれる3つの仕組みとは?

ハテナちゃん
食事で摂った栄養って、どんなメカニズムで筋肉のエネルギーになるんですか?

筋肉を動かすためには「エネルギー」が必要です。

「生体エネルギー機構」というのは

「食べ物を運動のエネルギーとして活用する仕組み」のことです。

Tomy
今日は少し専門的な内容も交えて「体の中でエネルギーを生み出す仕組み」についてまとめていこうと思います。



エネルギーが生まれる仕組み

食事で取り入れられた栄養素は

  • 「歯」によって噛み砕かれて、
  • 「胃」で消化され、
  • 「小腸」で吸収されて、
  • 「肝臓」で合成されます。

そして、そこから「血液」によって体の各組織へと運ばれます。

食べたご飯は、この消化器官を通る過程で「小さな粒子(グルコース)」へと形を変えていきます。

この「小さな粒子(グルコース)」は細胞の中でさらに分解され、「アデノシン3リン酸(以下ATP)」というエネルギー源に形を変えます。

Tomy
このATPこそがエネルギー源なんですね!

ATPが”分解”されるときに「筋肉を動かす力」が発生します。

つまり「体内でエネルギーを生む仕組み」というのは、

「小さな粒子(グルコース)」→「ATP」に変換する過程のことを指すわけです。

この過程には以下3つの主要エネルギー機構が存在しています。

  1. クレアチンリン酸系(ホスファゲン機構)
  2. 解糖系(無酸素系)
  3. 酸化系(有酸素系)
ハテナちゃん
なんだか言葉が難しそう。。
Tomy
構造のイメージができれば、そこまで難しくはありません。1つずつ見ていきましょう!

 

【①クレアチンリン酸系(ホスファゲン機構)】

「クレアチンリン酸系」というのは、すでに筋肉内に備わっている「ATP」を使ってエネルギーを生み出す回路です。

ここでは「運動の強度」にかかわらず、全ての運動開始時の「2〜7秒」で使われるエネルギーを生み出しています。

使われて枯渇したATPは、すぐに近くの「クレアチンリン酸」によって補給されます。

Tomy
手っ取り早くすぐにエネルギーを生み出すことができるんですね!

しかし、筋肉内に蓄えられている「ATPの量」にも「クレアチンリン酸の量」にも限度がありますから、エネルギー供給はすぐに枯渇してしまいます。

補いきれなくなったときに続いて現れるのが「②解糖系(無酸素系)」です。

 

【②解糖系(無酸素系)】

ここからは前述した「小さな粒子(グルコース)」から「ATP」を作る過程が含まれます。

名前の通り「”糖”を分”解”する」ことによってATPを作り出しますから、エネルギー源は「糖質」です。

ハテナちゃん
わかりやすくいえば「炭水化物(ごはん、パン、麺)」ですね。

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「小さな粒子(グルコース)」に対して、筋肉の中に含まれている「酵素」が反応することで、1つのグルコースから「2つのATP」が生み出されます。

ATPを作り出した後の「グルコース」は「ピルビン酸」という物質に生まれ変わります。

この「ピルビン酸」に

  • 酸素がくっつく→「アセチルCoA」となって「③酸化系」へ突入
  • 酸素がくっつかない→「乳酸」

となります。

ここで生み出されるエネルギーは「60〜90秒」ほどの持久力をもち、ミドルパワーを支えます。

Tomy
例えば、陸上競技での中距離走(600〜800m)、テニスや卓球などの速いラリー、サッカーのドリブルなんかがそうですね。

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これでも補いきれなくなったときに現れるのが「③酸化系(有酸素系)」です。

 

【③酸化系(有酸素系)】

酸化機構は

  • 2分以上の運動状態のとき
  • まったく筋活動が発生していない時(安静時

に使われるエネルギー供給機構です。

ここでは筋細胞内の「ミトコンドリア」という器官において「酸素」を活用してエネルギーを作り出します。

Tomy
「クレアチンリン酸系」と「解糖系」は酵素を使っていましたね!

ここでは酸素を活用して大きなエネルギーを生み出します。

エネルギー源になるのは糖質だけではなく、脂質やたんぱく質も含まれます。

しかし、どんなエネルギー源にせよ、ミトコンドリアの中に入る際には「アセチルCoA」という形をとります。

この酸化機構から生まれるエネルギー量は膨大で

  • 1つのグルコース(糖質)→38個のATP
  • 1つのグリセリド(脂質)→147個のATP

を作り出します。

ハテナちゃん
「解糖系」と比べると、すごい量ですね!

材料であるエネルギー源の枯渇を感じた場合は、自らの筋肉を分解してエネルギー源にすることもできます。

人間の体は無意識のうちに

  • 「運動強度」
  • 「運動時間」

に基づいて、これらのエネルギー機構を使い分けているのです。

 

まとめ

3つのエネルギー機構についてイメージできましたか?

  1. クレアチンリン酸系(ホスファゲン機構)
  2. 解糖系(無酸素系)
  3. 酸化系(有酸素系)

生理学・化学の内容は、名称や仕組みが複雑なことから敬遠されがちです。

しかし、原理は意外とシンプルところにあります。

ぜひ「喰わず嫌い」をせずに勉強してみてください。

ではでは今日も最後までお読みいただきありがとうございました。

うぱ
今日もありがとうぱ!

 

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ABOUTこの記事をかいた人

千葉県出身。 現在は「健康」×「教育」の仕事に従事。 将来の夢は 「全ての人が毎日ストレッチする文化を創ること」。 ”歯磨きすること”と同じくらいの感覚で、体のケアをする文化が広まれば、きっと世界を変えていける!と信じている。 マイペースで群れることが嫌いな典型的なB型気質。同居人(?)”うぱ”とののんびりライフを進行中。 【順天堂大学スポーツ健康科学部スポーツ科学科(スポーツ医科学専攻)卒・日本ストレッチング協会(JSA)会員:協会認定ストレッチインストラクター:CSI】