運動能量系統Exercise Energetic System

三磷酸腺苷（ATP, Adenosine Triphosphate）是各種生命活動（休息、走路、運動等）能量的直接來源。身體好比是一台電風扇，體內的糖脂肪好比是煤，燃燒煤如果要使電風扇運轉，必須轉換為電能，ATP就是身體的電能。

ATP不能被儲存。分子式為A-P~P~P。A為腺苷，P為磷酸基因，~為特殊的化學鍵，叫高能磷酸鍵。ATP分子中遠離A的那個高能磷酸鍵，在一定條件下容易水解並釋放能能量，ATP就轉化成二磷酸腺苷（ADP)；ADP也容易重新形成並儲存能量，轉化成ATP。

ATP在細胞內的含量是很少的。但是，ATP在細胞內的轉化是十分迅速的。細胞內ATP的含量總是處在動態平衡之中，這對於構成生物體內部穩定的供能環境，具有重要的意義。

人體的肌肉中含有兩種不同的肌酸：末鍵結的肌酸及帶有磷酸根的磷酸肌酸，而其中磷酸肌酸約占了三分之二總肌酸的含量。肌肉收縮產生運動時，身體利用ATP作能量來源。人體ATP含量很少，要有更多的ATP產生才能維持持續的運動，此時存於肌肉中的磷酸肌酸，便會犧牲自己的磷酸根而使ADP合成ATP。該過程不需要氧氣參加。

馬拉松或長跑運動的供能特點：

起跑階段：先以較快速度，占據有利位置，這個階段主要以磷酸原系統和糖酵解系統供能；中間勻速跑，先是糖酵解系統（如前800m），然後主要以有氧氧化系統功能；最後臨近終點：衝刺，10-20s，主要以磷酸原系統和糖酵解系統供能。

專業的跑步教練在講到跑步各種訓練方法時，一般會先講到跑者的三大能量ATP系統，根據跑者的薄弱環節，制定針對性的訓練方法。跑者三大ATP能量系統，或者說人體的三大ATP功能系統：ATP-PC系統(磷酸原系統)、有氧氧化系統、乳酸能系統（又稱糖酵解系統）

運動能量系統是指運動時體內的能量使用狀況而言。不同的運動強度與持續時間，運動者所使用的能量也有差別，但整個能量系統又可分為無氧反應(Anaerobic Reaction)及有氧反應(Aerobic Reaction)。

(有氧反應)有氧系統：低功率/長時間

• 供能特點：ATP（是肌肉運動、生長必需的能量）生成總量很大，但速率很低，持續時間很長，需要氧的參與，不產生乳酸等副產品，終產物是水和二氧化碳
• 主要供能運動項目：長跑、走路、瑜伽等

長時間的運動需有氧系統的參與，各種能量適應系統的作用如下：

1. ATP-CP系統的作用從最高降至最低。
2. 乳酸系統很穩定的維持高作用量。
3. 有氧系統的作用量從最低變成最高。

當運動強度較低，持續運動時間較長，且氧氣供應充足時，丙酮酸會進一步氧化，形成乙醯輔酶A(Acetyl-coA)，並進入克勞伯環(Kreb's cycle)反應，所產生的NADH²和氫原子(H⁺)及電子(e^-)在有氧情況下，藉助於細胞色素(Cytochrome)，最後與氧結合成水(H₂0)，並釋出二氧化碳(CO₂)；一分子的葡萄糖在完全氧化不會形成三十八個ATP，因此反應是在氧氣充分下進行，所以稱為有氧反應，且此反應所產生的ATP比無氧反應多，因而可供人體長時間的運動。通常持續運動時間愈長，依賴有氧反應以產生ATP來供應活動的情形就愈明顯，以馬拉松跑者而言，運動時所使用的能量百分之九十八以上是由有氧反應供給的。

有氧供能是指在氧氣供應充分的條件下，體內的糖（葡萄糖和肌糖原）和脂肪被有氧氧化成二氧化碳和水，並放出大量的能量，該能量公ADP再合成ATP。1分子葡萄糖可產生38個ATP（乳酸系統1分子葡萄糖只產生2個ATP)脂肪僅能進行有氧代謝。

(無氧反應)乳酸系統：中等功率/短時間

• 供能特點：供能總量較磷酸原系統多，持續時間較短，功率輸出次之，不需要氧，終產物是導致疲勞的物質——乳酸。
• 主要供能運動項目：1分鐘高功率輸出項目，如400m跑，100米游泳等。

在骨骼肌中進行糖解作用產生ATP，葡萄糖在行無氧分解可生成2 mole的乳酸，可快速的少量的ATP。
乳酸可再被其他組織有氧分解產生ATP，若乳酸產生速率超過清除率時，會造成血以中的乳酸堆積，若肌肉的磷酸肌胺酸儲存量耗盡時才會變成主要的能量供應者。
運動類型：20秒及以上至數分鐘的高強度無氧活動，乳酸系統十分重要，如800公尺的短距離賽跑，以及100~200公尺游泳都是屬於這類型的運動。

當運動者需要快速使用能量時，人體內的糖類會分解為丙酮酸(Pyruvate)，丙酮酸再繼續反應，產生乳酸(Lactate)。一分子葡萄糖可分解二分子的乳酸，同時產生四分子ATP，但反應過程中，會使用掉二分子ATP，因此實際淨得二分子的ATP。丙酮酸產生乳酸的過程有賴NAD⁺(Nitotinamid adenine denucleeide)的參與，丙酮酸在乳酸去氫酶(Lactate dehydrogenase)的催化下，與NADH和H⁺結合，形成乳酸及NAD⁺，並放出ATP，這種反應相當迅速，可使體內快速製造ATP，以供急需之用。一般而言，運動了四十至五十秒時，便能將乳酸系統所產生的ATP用盡。

(無氧反應)ATP-PC系統：爆發性/大功率/極短時間

• 供能特點：供能總量少、持續時間短，功率輸出最快，不需要氧，不產生乳酸等中間產物。
• 主要供能的運動項目：短跑、投擲、跳躍、舉重等。

可提供短時間、高強度運動足夠的能量使用。
當ATP耗盡，高能磷酸鍵可以快速的從磷酸肌酸移至ADP，以幫助持續供應ATP，但肌肉貯存cp不高，故高強度運動約10秒即耗盡，低強度的運動則可以達3分鐘。
Creatine phosphate→creatine＋phosphate→立即提供磷酸根

肌肉收縮時的能量直接供應者為ATP（腺嘌呤核苷三磷酸），它存於體內，以備隨時取用，當ATP水解後，會分解成ADP（腺嘌呤核苷雙磷酸）和一個磷酸鹽，同時釋放出大量的能量，必要時，ADP可再分解成AMP（腺嘌呤核苷草磷酸），並釋放出能量。同時存於人體內的還有相當多的PC（磷酸肌酸），能使本身的磷酸鍵與ADP結合，再合成更多的ATP，在最激烈運動情況下，此系統可供應人體活動約八至十秒鐘。不過，因為儲存在肌肉中的ATP或PC的數量不多，故此系統所產生的ATP主要是提供於運動初始時或是10秒內完成高強度運動的能量來源，例如：短跑衝刺、揮棒擊球、揮拳等等。

資料來源：

1. terms.naer，教育大辭書，運動能量系統，黃永任，2000/12
2. kknews，歌在路上，跑步系列文章第004篇，2017/05
3. kknews，你一定要了解的三大能量系統，一顆梧桐樹，2016/10
4. 高立補習班，2013/05

*免責聲明:此文所載之內容僅為提供資料之用，並不構成提出銷售、徵求購買、邀約、建議或推薦您完成任何交易。本文亦屬作者之個人經驗及意見，其內容並不代表本網站之觀點。本網站所刊載之內容，或有提供或建置相關連結至第三人網頁，該等連結所指向之網頁或資料，均為被連結網站所提供，相關權利為該等網站或合法權利人所有，本站不擔保其正確性、即時性或完整性。如果發現本網站內容可能侵權，請立即使用本網站之「聯絡我們」 功能與我們連絡，將立即撤除或做適當處置。