筋トレなどの運動時における【エネルギー供給のメカニズム】

エネルギー




どーも、KSK Fitnessっす。

普段意識することは少ないと思いますが、筋トレなどの運動時のエネルギーって身体の中でどのように作られているのでしょうか?

面白い内容ではありませんが、知っておくとトレーニング全般において役立つかと思いますので、ぜひ一緒に見ていきましょう。

運動時のエネルギー源はATP

筋トレなどの運動時のエネルギーは、ATP(アデノシン三リン酸)という身体の中にある化合物からのみ生まれます

ミオシンという筋肉を作っているタンパク質が、ATPを体内でADP(アデノシン二リン酸)とPi(リン酸)に分解したときに放出するエネルギーによって、僕たちはトレーニングなどの運動を行なっているのです。

ATP → ADP + Pi + エネルギー

しかしATPは体内に少量しか存在せず、約2秒程度の運動でなくなってしまうほどの量しかありません。じゃあどうやって何レップも筋トレをこなしているかと言うと、分解されたATPを再合成しながら筋トレを行なっているわけです。

それでも再合成が間に合わずにATPがなくなってしまったり、乳酸が溜まってしまった場合(後述します)に運動がストップしてしまう、バーベルを持ち上げれないということになります

そのATP再合成についてですが、僕たちの身体の中では3つの方法を使ってこのATPを作っています。

  • ATP-クレアチンリン酸系
    エネルギー源:クレアチンリン酸
  • 無酸素的解糖系(乳酸系)
    エネルギー源:糖質
  • 有酸素的代謝系
    エネルギー源:主に糖質と脂質

それでは、一つ一つ見ていきましょう。そのあとで、この3つのエネルギー生産経路がどのように使い分けられるかを書きます。

ATP-クレアチンリン酸系

スプリント

ATP-クレアチンリン酸系は、筋肉内にあるクレアチンリン酸という物質を使って、ATPを再合成します

100m走のような強度が高い運動時に主なエネルギー源として利用されますが、筋肉にはわずかしかクレアチンリン酸の量がないため、数秒しか運動を継続できません

そのため、ATPの再合成が間に合わずクレアチンリン酸がなくなってしまうと、そこで運動は継続できなくなるというわけです。車で例えるとエンジンをかけるバッテリーのような役割です。

また、クレアチンというサプリメントを聞いたことがあると思います。クレアチンを摂取すると体内でクレアチンリン酸になるため、このクレアチンリン酸の貯蔵量を高めてトレーニング時のパフォーマンスを高めてやろうというわけです。

無酸素的解糖系

筋トレ

食事などから摂った糖質は、体内で最終的にグルコース(ブドウ糖)にまで分解されます。無酸素的解糖系は、このグルコースを使ってATPを作ります

なので、トレーニング前に糖質をしっかり摂るのが重要になってくるのです。

糖質は筋トレ時の大切なエネルギー&筋肉の分解を防ぐよ

2017.11.21

ATP-クレアチンリン酸系ではわずかしか運動を継続できないため、無酸素的解糖系は重要なエネルギー源になります。

ただしこの方法の欠点は、ATPを作るときに乳酸が作られることです。

乳酸というのは、高濃度(0.3%)以上になると筋肉が収縮不能になってしまう物質です。そうなってしまっては、たとえATPやクレアチンリン酸が体内に残っていても運動を続けることはできなくなってしまうのです

有酸素的代謝系

ランニング

いわゆる「有酸素運動」です。有酸素的代謝系が他の2つの方法と大きく違うのは、ATP生産に酸素を使うことです。

そして、主に糖質と脂質、あと多少のタンパク質を材料として、体内にあるミトコンドリアというところでATPを合成します

ランニングのような運動をイメージして頂けるとわかりやすいかと思いますが、この方法のメリットは長時間にわたってエネルギーを供給することができるということです。

3つのATP再合成の方法はどのように使い分けられる?

じゃあ脂肪を使ってATPを作る、有酸素的代謝系をメインに使ってくれるとありがたい気がしますが、身体はそのようにできていません。どの方法をメインにしてATPを作るかは、運動強度や運動時間によって決められます。

強度が高い運動では、「ATP-クレアチンリン酸系」、強度の低い運動では「有酸素的代謝系」、その中間では「無酸素的代謝系」が主に使われるようになっているのです。

そしておそらく体感的に理解しているかと思いますが、運動強度と運動時間は反比例の関係にあります。

運動強度が高いとATPの再合成が間に合わなかったり、クレアチンリン酸がなくなってしまったり、乳酸が溜まることによって運動はストップしてしまいます。

逆に運動強度が低いと、ATPの供給が間に合うため長時間運動を続けることが可能になります。「100mダッシュ VS 軽いランニング」で考えてもらえるとわかりやすいかと思います。

運動やトレーニング内容の違いによって、身体の中ではエネルギーとなるATPの3つの生産方法の割合が変化する

それによって継続可能な時間が変わる

ということですね。

どれか1つの方法でATPが作られるわけではなく、実際の運動では3つ全てからATPは供給されていて、運動強度などによってその割合が変わってくるということだよ。

まとめ

  • 筋トレなどの運動時のエネルギー源は「ATP」
  • ATPは少量しかないので、運動時は分解したものを再合成して運動を継続している
  • ATPを再合成する方法は①クレアチンリン酸から作られる「ATP-クレアチンリン酸系」②糖質から作られる「無酸素的解糖系」③脂質や糖質から作られる「有酸素的代謝系」の3つ
  • 運動強度などによって、3つのATP生成回路のそれぞれの割合は変わる
  • 強度が高い運動では、「ATP-クレアチンリン酸系」、強度の低い運動では「有酸素的代謝系」、その中間では「無酸素的解糖系」が主に使われる

「高重量より低重量のベンチプレスの方が回数が上がる」「激しい運動より軽い運動の方が継続できる」など当たり前のことですが、その理由はこんなメカニズムになっているよというお話でした。




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