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運動時的能量轉換
2
後燃效應:讓身體脂肪延續燃燒
3
身體要能動,就要顧好關節
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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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後燃效應:讓身體脂肪延續燃燒

2017-02-06
瘦身減脂運動生理健身知識庫

一般來說,透過高強度的運動後,身體的肌肉會感受到疲勞,進而開始大量消耗氧氣,此時高運動強度讓身體耗氧量達到最大攝氧量時,會啟動一種機制叫做後燃效應(After-burn Effect), 簡單來說,後燃效應就是可以讓身體在停止運動之後,還可以繼續消耗氧氣,因此也能持續消耗熱量來燃脂。

後燃效應的原理

根據美國南緬因大學的運動生理學家Christopher Scott博士的研究,他找來了7位健康男性,並要求他們完成31分鐘的高強度的重量訓練,在重量訓練結束後,研究者持續監控他們的氧氣消耗量,在這個研究中他們發現,這7位測試者在重訓後的38小時內,身體的氧氣消耗量都大於運動前,但是什麼是氧氣消耗量大呢?氧氣是身體燃燒熱量時所需的必要元素,如果沒有氧氣,人體就無法產生可用的能量,這也是為什麼在缺氧的狀態下人類很快就會死亡,所以消耗更多氧氣,意味著消耗更多能量。

而後燃效應的原理就是因為氧氣是身體燃燒熱量時必需的元素,所以消耗更多的氧氣意味著消耗更多能量,簡單來說就是在健身後持續加速新陳代謝,身體仍會在休息時繼續燃燒卡路里。

如何提高後燃效應

根據研究指出,並不是所有運動都有顯著的後燃效應,但是「高強度的無氧運動」比「低強度的有氧運動」還更能刺激後燃效應產生,但是,什麼是高強度的無氧運動呢?像是短跑衝刺、重量訓練、高強度間歇式訓練,或是任何需要爆發力、力量的運動,而中低強度的有氧運動,像是有慢跑、快走、中低速游泳、騎腳踏車等相對緩和且持久的運動。

然而提升訓練強度以及拉長訓練時間,後燃效果都會相應增強,因為在訓練的過程中消耗能量越多,運動結束後身體狀態恢復所需的能量就越多,這也意味著需要消耗更多的卡路里。

以下介紹一組7分鐘健身操,對後燃效應能達到很不錯的效果,每一個動作都做上30秒,每一組中間間隔休息10秒鐘。

對於想減重的人來說,跑步機、飛輪不再是你唯一選擇,高強度的訓練可以讓你不用每天花許多時間在漫長的有氧運動裡,不僅如此,還能提高新陳代謝,持續燃燒脂肪,不過高強度的重量訓練有一定的危險性,在進行時,需找一位專業的的教練指導,才可以進行。

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身體要能動,就要顧好關節

2016-05-12
伸展保健觀念運動生理話題

關節主要是由兩個骨骼以肌腱或是韌帶連接,並讓肌腱附著在兩側而構成,因此才能產生動作。在關節的連接面中,由關節軟骨所包覆,使關節成為一個具有彈性的構造,在兩個軟骨之間有關節腔以及關節腔裡的滑液。在關節腔外側則有韌帶的保護以及協助穩定,因為這樣複雜的構造,才讓關節有這樣多樣化的動作出現。

在動作中,需要各種關節的配合,才能夠完整的進行一個動作,可是現代人的生活或是運動習慣的問題,造成了關節的受傷或是限制了關節的活動性的問題,更因為關節的疼痛或是關節的活動度受限,造成了在生活上的許多不便。

圖片來源:golfloopy.com

在之前的文章中,會提到藉由鍛鍊關節附近的肌群,來保護關節,但是對於關節活動性較差的人來說,反而比較不容完成那樣的訓練動作。

以常見的腿部訓練動作深蹲來說,因為彼此間關節活動度的差異,有些人即使不是老手,在深蹲時可以輕鬆地做到全蹲的動作,但是有些人卻怎麼蹲都覺得不順。以深蹲的動作來說,需要踝、膝及髖關節彼此配合,才能完整的做完動作,對於關節活動度差的人來說,要同時讓這麼多的關節同時配合,並且達到這樣關節活動角度是有困難的。所以在訓練上往往就會有問題,像是屁股眨眼,或是髖關節造成傷害等等。

©Shutterstock

所謂關節的活動不佳,簡單來說就是關節柔軟度不佳,當關節的活動角度被限制時,就會造成身體的動作不順暢,與其直接開始對於肌肉進行訓練,不如先提升關節活動度,增加了關節活動度之後,在開始進行肌肉訓練或是運動會比較恰當。

對於提升關節活動的方式有兩種,可以藉由運動前的動態暖身與運動後靜態伸展,來伸展關節提高活動度。在做這類型的伸展時,只要做到肌肉稍微有拉緊的感覺即可,再依照身體狀況延長伸展的時間以及角度,時間久了,身體的關節自然就會變得比較柔軟,也提高了身體上的活動性。

所以藉由提高關節的活動性,讓身體在任何動作以及運動下都能有更好的表現。

©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. 司博特-提升關節活動度 沒事多伸展!
6. 司博特-深蹲請小心:屁股眨眼

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