エネルギー代謝の基礎的な情報①

2020/07/04

こんにちは!
横浜みなとみらいでパーソナルトレーニングジム・プライベートジムを運営しているSecretBay’sFITの小池です♪

今回は、エネルギー代謝の基礎的情報についていくつかの項目に分けてお話ししていきます!

1,生体内のエネルギー代謝機構
我々の身体は生命を維持するために、さまざまな系に分かれて活動を続けています。
身体が活動するためは、常にエネルギーを作らなければなりません。
運動時だけでなく、寝ているときや教科書を読んでいるときも、活動に必要なエネルギーを作り出すために、体内ではエネルギー源を燃焼しています。
ここでは特に生体内のエネルギー代謝に注目して、基本的な代謝系の解説と、運動における代謝系のメカニズムについて紹介していきます。
エネルギーを得るために私たちは体内でアデノシン3リン酸(ATP)を分解しています。
ATPはアデノシンにリン酸が3つ結合した物質です。
このATPを分解すると、リン酸(P)が1つ外れてアデノシン2リン酸(ADP)となり、この過程でエネルギーが放出されます。
生体はこのエネルギーを利用して、生命維持に不可欠な活動を行っています。
生体の活動に必要なATPは、エネルギー代謝のメカニズムによって供給されています。
それら3つの代謝機構はそれぞれ、ATP-CP系、解糖系、酸化系と呼ばれています。
これらの代謝機構は、エネルギー源となる物質、作られるエネルギー量、エネルギーを得る過程がそれぞれ異なります。
特に運動では、運動の強度、時間、選手のエネルギー代謝能力によって、3つの代謝系の貢献割合が調整されるのです。
よって、エネルギー代謝系を理解することは、トレーニングを作成する上で非常に重要になってきます。

2,ATP-CP系代謝機構
① ATP → エネルギー + ADP + P
ATPをADPとPに分解することでエネルギーが得られます。
この分解はミオシンATPaseという酵素で触媒されます。

②ADP + P + Cr →ADP + CP
分解された後のPとクレアチン(Cr) が結合して、クレアチンリン酸(CP)になります。

③ADP + CP →ATP + Cr
クレアチンリン酸のリン酸がADPに結合することによって、ATPがつくられます。
この過程はクレアチンキナーゼという酵素によるものです。
運動など多くのエネルギーを必要とする場合には、骨格筋では、ATP-CP系代謝機構によって短時間に、大きなエネルギーを得ることができます。
運動時には、エネルギー源であるATPの量を維持することが重要になってきます。
よって生体内には、ATPの合成を促進するさまざまな連絡経路が存在します。
例えばADP濃度の上昇によっても、ATPの合成は高進します。
一方、急激なリン酸の増加やクレアチンリン酸の低下などは、ATP合成を阻害する可能性があり、パフォーマンス(筋活動量)を低下させる原因の1つとも考えられています。

3,解糖系代謝機構
解糖系は体内の糖質(グリコーゲンやグルコース)を分解することによって、ATPを産生しています。
骨格筋における解糖系は筋細胞内で行われ、各種酵素によって多くの段階を経由しています。
解糖の第1段階では、筋内に貯蔵した筋グリコーゲンや、筋外から筋肉に取り込まれたグルコース(血糖)を分解しています。
筋グリコーゲンは特に速筋線維に多く、遅筋線維ではグルコースを積極的に取り込みます。
筋グリコーゲンは、まずホスホリラーゼという酵素によって分解されます。
一方、グルコースは必要に応じて肝臓から放出されて血液を循環しています。
このグルコースは、骨格筋細胞膜に存在するグルコース輸送担体(GLUT4)によって筋内に取り込まれ、ヘキソキナーゼという酵素によって分解されます。
そののち、筋グリコーゲンとグルコースはどちらもグルコース6リン酸に転換され、以後さまざまな酵素によって分解されながら、同じ代謝経路をたどります。
そして最終段階では、ピルビン酸から乳酸に分解されます。
この反応は乳酸脱水素酵素(LDH)が促進されます。
この解糖系の活性化・抑制に関与する因子は、エネルギーの必要量及びATP需要、ADP濃度やpH、酸化系代謝の活性などです。
これらさまざまな要因によって、解糖系の律速酵素やGLUT 4が調整され、解糖系代謝をコントロールしています。

次回は4,酸化系代謝機構についてお話ししていきます!

本日もご閲覧ありがとうございました♪
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