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運動時的能量轉換
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運動時的能量轉換

2017-06-05
知識庫 運動生理 運動營養 運動補給 觀念

人體就像是一台機器,需要能量才能讓這部機器發動運作,而人體所需要的燃料就是我們所吃下的食物,經由消化系統處理過之後,將其中的營養成分經過一連串的代謝過程轉變成人體細胞所需的能量形式──三磷酸腺苷(ATP, Adenosine Triphosphate)。為了維持生命,身體器官會不斷地運作,所以人體一天24小時都在消耗能量,不過,激烈運動時所需的能量當然較靜態活動時高出許多,甚至達200倍左右,因此運動時身體必須快速因應才能提供足夠的能量。

人體運動時需要大量能量。 ©FitStar

人體在運動時,是經由肌肉收縮所達成,而肌肉收縮所需要的能量,來自於儲藏在肌肉裡的ATP分解為ADP(二磷酸腺苷)時所產生。但是存在於肌肉細胞中的ATP卻非常有限,大約在2~3秒就會被耗盡,為了讓運動能繼續進行,身體會經由其他代謝路徑來不斷提供ATP給細胞使用,這些路徑包括:(1)經由磷酸肌酸(Phosphocreatine, PC)的分解來重新合成;(2)將醣類經由「醣解作用 (glycolysis)」產生;(3)將醣類、脂肪與蛋白質經由氧化作用代謝形成。

運動時的三種能量系統

 1  ATP-PC系統:爆發性/大功率/極短時間

ATP-PC系統或磷化物系統是人體製造ATP最快速的方式,當肌肉細胞內的ATP被分解,同時間原本儲存在肌肉細胞內的磷酸肌酸(Phosphocreatine, PC)會藉由肌酸激酶(Creatine Kinase)的催化分解為肌酸及磷酸,同時也會釋放出能量,而這過程產生的能量則可以幫助ADP重新合成為ATP。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。

ATP-PC系統

 2  乳酸系統:中等功率/短時間

乳酸系統(Lactic Acid System)是肌肉細胞中ATP與PC將耗盡且運動需持續進行時會啟動的能量系統,簡單來說是將葡萄糖或肝醣經由醣解作用分解為丙酮酸(Pyruvic Acid)或乳酸(Lactic Acid),此作用同時會產生ATP供應身體所需。

不過,醣解作用是一個極為繁複的流程,肌肉中的醣類經由多階段的分解成為丙酮酸來產生肌肉所需的能量,而且會先消耗ATP,再獲得更多ATP。另外,在醣解作用中會產生一對氫原子,由細胞中的菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD,輔酶的一種)來接收,還原成為NADH。當運動強度提升,需要快速且大量產生ATP供肌肉使用時,醣解作用必須加速進行,大量氫原子被產出,若細胞內的NAD不足時,還原態的NADH會藉由乳酸脫氫酶(Lactate dehydrogenase, LDH)的催化,將一對氫原子轉給丙酮酸而形成NAD,得到氫原子的丙酮酸因而還原成為乳酸,因此這個過程被稱為乳酸系統。

由於乳酸系統與ATP-PC系統過程中都不需氧氣的參與,因此兩者又合稱為無氧系統。另外,存在於體內的上述物質都有限,乳酸系統大約30秒就會完全耗盡。

乳酸系統

 3  有氧系統:低功率/長時間

有氧系統(Aerobic System)是身體將所攝取的碳水化合物、脂肪與蛋白質經過消化分解,並經過一連串的代謝作用之後,產生能量來幫助ATP的合成,因為過程中有氧參與故名。在醣解系統中產生的丙酮酸與血液中的脂肪酸,進入至細胞粒線體中的「檸檬酸循環 Citric Acid Cycle」(又名三羧酸循環 Tricarboxylic Cycle 或克氏環 Kerbs Cycle )來產生ATP,因為過程複雜,因此需要花費較長時間。

從事的運動強度較低時,ATP會以較慢的速度被消耗,因此也會有較為充裕的時間進行ATP的再合成,只要能充分地供給氧氣,並攝取足夠的醣類、蛋白質與脂肪,就能長時間持續地供應身體運動所需能量。此系統在進行長距離跑步、快走等運動中較為活躍。

有氧系統

雖然人體以上述三種系統產生能量供應肌肉使用,不過三種系統並非絕對分割的狀態,也就是說,在進行任何一種運動,有可能是以其中一種系統為主,但身體中其他兩種系統可能同時也會進行少量的產出。

參考資料
1. 《運動生理學》,新文京出版公司出版 (2014)
2.《運動健身知識家》,旗標出版公司出版 (2015)
3. 《人體學習事典 肌肉骨骼運動解剖篇》,楓葉社出版 (2016)
4.  維基百科
5.   AMAC Fitness Training Provider

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壓縮衣褲,你真的需要嗎?

2016-11-30
跑步知識庫觀念運動生理運動配備

現在已經有不少運動健身的朋友對運動裝備的關注度開始逐漸提高,他們會認真挑選運動中所需要的裝備,比如壓縮衣,壓縮褲,跑鞋,護具等等。
 
隨著天氣越來越冷,外出跑步的你很有可能在路上會遇到穿著像緊身褲也像壓縮褲的跑者。於是你腦海中可能會問:「這究竟是緊身褲還是壓縮褲呢?」外觀上壓縮褲和緊身褲幾乎一樣,那到底壓縮褲與緊身褲這類的衣物有什麼不一樣?又該如何區分這類壓縮衣褲和緊身衣褲呢?

壓縮褲與緊身褲的差別

緊身衣褲

有一種說法,緊身衣褲最早的起源可以追溯到歐洲歷史上的婦女束腰的習俗。在20世紀初,緊身衣開始由從事馬戲和雜技表演的演員穿著,到如今演變出更多時尚的造型。可以說,緊身衣褲的製作初衷,是為了形態的美觀,並不強調功能性。
 
如今的運動緊身衣褲的作用就是減少身體在運動過程中肌肉的抖動,提供肌肉和關節支撐以及保暖排汗作用。緊身衣穿上後有的一定的緊迫感和壓縮感,有助於減少寬鬆衣物造成的累贅,用以追求更好的運動體驗。

緊身褲

壓縮衣褲

從類別上來講壓縮衣和緊身衣是同一個概念。因為緊身面料本身就具有壓縮效果(指的壓縮肌肉)。以至於壓縮衣物的品牌也會在商品的介紹會用到緊身等等的字眼。

壓縮衣褲(compression garment)亦稱壓力衣褲。早期的壓縮衣褲由特殊材料的拼接和不同針織手法製成,是醫療中的一種輔助手段。而運動中使用壓縮衣褲,最初僅限於用在跑步及游泳上,但很快就延伸到其他項目,包括:棒球、籃球、自行車、足球、高爾夫球、體操、橄欖球、滑雪、網球、舉重、摔角等。
 
壓縮衣褲透過變更面料彈力(絕大多數以聚酯與彈性纖維或尼龍與彈性纖維混紡的細支紗製作),使身體的某個部位感覺到的緊身效果與身體其他部位不同。比如在小腿肚處使用的梯度壓縮面料。這種面料的彈力是自下而上的,越往上相對的越鬆。這樣會加速血液快速流回心臟,使乳酸快速分解。

由此產生的與加速回心血流有關的一切都成為壓縮衣標榜的好處,例如提高血液為肌肉的供氧率,加速乳酸分解,減少腫脹,加速恢復等等。

如何辨別別緊身衣和壓縮衣?

首先是來自面料的差異。壓縮衣褲使用錦綸(80%或以下)+氨綸(20%或以上)製成,而緊身衣褲則更多的使用了滌綸(80%以上)+氨綸(20%以下)製成。氨綸成分更高,並且加之錦綸的超耐疲勞特性決定了壓縮衣的使用壽命更長。可能一般的緊身衣在穿幾次之後就開始變得鬆垮,彈性變弱,而壓縮衣的良好彈性則可以維持非常久。
 
另外是對肌肉的壓力差異。壓縮衣物穿上去之後,對比緊身衣物能明顯感覺到面料對肌肉的壓力更強,會有一種更緊湊的觸感。
以下兩點助你辨別兩者的差別以及選購時能更加明確。
 

  1. 價錢:由於成本和製作工藝上面的差異,壓縮衣會比緊身衣貴很多,壓縮褲的價錢平均在2000元到5000元不等,明顯比最500元到1500元左右的緊身褲要貴上一大截。
  2. 壓力:壓縮衣物相比緊身衣物的壓力會更大。由於壓縮褲採用梯度式的壓力設計,所以小腿部分的壓力會比較大。如上圖,緊身褲小腿位置的面料很容易就可以拉開,而壓縮褲需要很費力才可以拉開。

壓縮衣褲真的那麼好用嗎?

從功能來說,壓縮衣褲的確會比一般的緊身褲、運動衣物要全面。這些壓縮衣物擁有包括抗菌、 抗靜電、透氣性、耐磨性、濕度管理、易去污、恆溫、抗紫外線防曬等特性。
 
壓縮衣褲憑藉更好的貼合型能讓你無負擔地奔跑,另外其導汗性和透氣性也很出色,避免因為汗水而讓你不適;最後特別是現在這樣的秋冬季,壓縮褲能抵禦冷風直接衝擊到皮膚表面,防寒效果也不錯。
 
事實上,很多專業的馬拉松運動員雖然在比賽一般都是以短褲為主,並沒有特地去選用壓縮衣物,不過超長距離越野如UTMB中幾乎人人都穿(當然也有例外的)。運動員在運動之後,或者運動與運動之間,會喜歡穿上壓縮衣物,加快身體恢復,緩解疲勞。至於商家標榜的提昇運動表現,雖然有證據和案例支持這種說法,但支持這些說法的證據並不具公信力,許多科學家也持懷疑態度。
 
對於普通運動愛好者來說,最需要的是舒適、安全。壓縮衣物並非是必要的裝備之一,所以無須因為裝備而入手貴而不實用的壓縮衣。但假如你覺得壓縮衣物真有必要的話,在選擇購買跑步壓縮衣物時,有必要確認購買產品的壓力(mmHg) 等級、壓力分佈、丹尼數等信息,如果沒有標註這些相關數據的產品,似乎還是先確認清楚比較好。

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GI值

2016-05-16
觀念瘦身飲食運動生理知識庫

GI值,是許多人相當關心的一項飲食攝取指標,但是追求低GI值真的有助於減重或是減少體脂肪嗎?這個答案相當具有「爭議性」。

GI值(Glycemic index) 意指升糖指數,這代表著一項食物,在攝取後兩個小時後人體血糖變化的數值,較高的會讓血糖在短時間內上升,所以我們都要選擇較低的食品攝取嗎?食品的GI值多寡,跟本身的纖維多寡、消化容易度、脂肪與蛋白質含量有關,越難消化的脂肪、蛋白質與纖維都會讓食品的GI值下降,同樣份量的白米飯與粥,兩者之間的GI值也有所不同,肉類比起澱粉相對有較低的數值,可是熱量卻不一定比澱粉來得低,因為肉類本身含有的脂肪與蛋白質比較不容易消化,所以數值相對低。

©ShutterStock

GI值與消化難易度有關係,所以「不會」跟熱量成正比關係,GI值越低不代表熱量就越低,然而GI值對於減重者來說還是有一定參考價值,不過在食品的選擇上不能就單單只看升糖指數更需要嚴格控制「份量」與「熱量」。低升糖指數的食物,因為讓血糖上升的速度較慢,可以減少胰島素大量的分泌,將過多的醣類,轉換成脂肪儲存,避免減少脂肪的增加,但是如果是「過高的熱量或是份量」,這樣低GI值的食物根本沒有抑制胰島素的效果。

另外GI值也只是一個相對參考的數值,這個數值會因為每個人的身體消化狀況,或是胰島素分泌狀況等等而異,造成同樣食物的GI值在每個人身上產生誤差,這樣的還誤差可以高達正負20(GI值),所以這樣的數值真的只能參考而已,真的要減重,還是透過均衡的飲食與運動才能達成。

對於糖尿病患者來說,可以選擇「非」精緻化的食品,並攝取具有高纖維,低脂肪與熱量的食物,這樣的食物通常具有較低的升糖指數與熱量,對於自己的血糖控制比較有幫助。一般人想要減少體脂肪,也可以利用這樣的方式來調配自已的飲食計劃,利用粗食的概念,達到減少體脂肪與飢餓感,避免刻意餓肚子,讓自己不但可以吃飽,也可以吃得放心,未來對於食物的選擇,不需要再刻意挑選GI值過低的,只要挑選非精緻化,低脂肪含量、低熱量的且高纖維的食物,這樣才能真正從飲食改變,從而吃出美好體態。

©ShutterStock

參考資料

1.《運動健身知識家》,旗標出版公司出版 (2015)
2.《運動生理學》,新文京出版公司 (2014)
3.《肌力訓練解剖學》,合記圖書出版公司 (2015)
4.《肌力訓練圖解聖經》,旗標出版公司出版 (2015)
5. 臺北榮民總醫院營養部食品營養-昇糖指數的解讀
6. 史考特醫師的一分鐘健身教室-關於升糖指數

7. JAMA NETWORK-Effects of High vs Low Glycemic Index of Dietary Carbohydrate on Cardiovascular Disease Risk Factors and Insulin Sensitivity

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