食物是肌肉活動所需能量的間接來源,在人體內經過一系列的化學反應後,食物被分解時所釋放的能量,就會被用來製造一種名為三磷酸腺苷(adenosine
triphosphate,簡稱 ATP)的高能量化合物,並儲存於肌肉細胞之中,當
ATP 被分解的時候,就能夠提供能量作肌肉活動之用了。
ATP
其實是由一個結構非常複雜的腺苷酸(adenosine)部分和三個相對地較為簡單的磷酸鹽(phosphate)小組所構成。當
1 摩爾(mole)ATP被分解的時候,就能夠產生
7 至 12 千卡(kcal)的能量。
ATP
--> ADP + P + 能量
ADP
+ P + 能量 --> ATP
可是,ATP
在肌肉內的儲存量極為有限,人體全身的肌肉內只有
120 至 180 毫摩爾(mM)的ATP,或
1.2 至 1.8 千卡的能量,僅足以維持三數秒的盡全力活動(all-out
efforts)之用。所以,肌肉活動若要繼續進行下去,就得重新合成
ATP 了。可是,重新合成 ATP
原來也是要用上能量的。人體內就有三個供能系統,可以供應能量作為重新合成ATP之用。
備註:
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能量(energy)在科學上的定義為物體作功的能力,而功(work)則是力(force)和力作用點(point of action)沿力作用線(line of action)所移動距離(distance moved)的積(product)。
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食物在人體內分解時所釋放出的能量,並不能直接應用於肌肉活動上,這些能量必須先用來製造一種名為三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,簡稱ATP)的高能量化合物,並儲存於肌肉細胞之中,只有ATP被分解時所釋放出的能量,才能直接被應用到肌肉活動當中。
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1 摩爾(mole)是指某一化合物的重量,主要按組成該化合物的原子類別和數量而定。
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ATP
被分解時,最末端的一個磷酸鹽(phosphate)分子便會脫離母體(ATP),並同時釋放出能量。
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1 千卡(kilocalorie,簡稱
kcal)相當於把 1 千克(kg)水升高攝氏 1 度(°C)所需的熱能。
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根據
Hultman(1967)及 Karlsson(1971),每千克(kg)的肌肉內有
4 至 6 毫摩爾(mM)的 ATP,若以每 1 摩爾(mole,等於 1000
毫摩爾)ATP 平均可釋放 10 千卡(kcal)能量計算,這相當於
0.04 至 0.06 千卡的能量。假設一個人的體重為 70 千克,則全身的肌肉重量約為
30 千克,所以全身肌肉內 ATP 的儲存量為 120 至 180 毫摩爾,亦即相當於
1.2 至 1.8 千卡的能量。
References
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Fox,
L. E., Bowers, R. W., & Foss, M.L. (1993). The Physiological Basis
for Exercise and Sport, (5th Ed.). Dubuque, IA: Wm. C. Brown
Communications.
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Hultman,
E. (1967). Studies on muscle metabolism of glycogen and active phosphate in
man with special reference to exercise and diet. Scand J Clin Lab Invest
(Suppl 94), 19, 1-63.
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Karlsson,
J. (1971). Lactate and phosphagen concentration in working muscle of man. Acta
Physiol Scand (Suppl), 358, 1-72.
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教育局(2009):體育(香港中學文憑)教材套-人體。
最近更新日期(Last
Updated):2020-04-18
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