【生理学】生体エネルギー論(エネルギー代謝)入門1~概論と専門用語

栄養学

生体内のおけるエネルギーの流れを扱う学問である生体エネルギー論。エネルギー代謝やエネルギー供給機構・供給システム等とも呼ばれますが、なかなかわかりにくい学問です。

運動における代謝特性を知ると、アスリートの指導には役に立つと思いますので、何回かかけてまとめてみます(さすがに1記事では難しいので)。

生体エネルギー論(bioenegetics)・エネルギー代謝論とは何か?

主に糖質、脂肪、タンパク質などの化学エネルギーを持つ主要(3大)栄養素から、生体内で利用可能なエネルギー形態(ATP:アデノシン三リン酸)への変換について学ぶのがエネルギー代謝論です。

人間(細胞)が運動、ひいては生命活動をするためにはエネルギーが必要です。ほぼすべての細胞において直接の動力源(エネルギー)はATPですが、体内にATPは少量しかないので、代謝して作り出すことになります。その基になるのが、糖質、脂肪、タンパク質等エネルギー基質です。

3大栄養素の大きな役割の一つが、「エネルギー源」となることですが、直接身体(筋肉)を動かすことはできません。3大栄養素は、直接動かすことができるATPを作り出す材料となる「エネルギー基質」として押さえておく必要があります。そして、このATPの(再)合成の過程を学ぶのが、生体エネルギー論やエネルギー代謝論です。

代謝とは、同化と異化を合わせたもの!

同化とは、分子の合成のことで、Anabolism(アナボリズム)といい、A+B→ABのような反応です。

異化とは、分子の分解のことで、Catabolism(カタボリズム)といい、AB→A+Bのような反応です。

代謝は、同化と異化を合わせたもので、Metabolism(メタボリズム)といいます。体内では、様々な同化と異化が行われており、必要に応じて形を変え利用(エネルギー、筋肉、骨、血液等)されます。必要ないものは尿や便となり排泄します。

食物の摂取から代謝、排泄までの過程が「栄養」で、言い換えると、代謝=栄養です。食物が「栄養素」で、「栄養」とは異なります。

酵素とは、生体内の触媒で、化学反応には直接関係しないが、その反応を促進する物質のことです。

酵素に関する記事はこちら

基礎専門用語(essential terminology)

代謝metabolism
同化anabolism
異化catabolism
触媒catalyst
酵素enzyme
アポ酵素apoenzyme
ホロ酵素holoenzyme
補酵素coenzyme
酸化oxydization
還元reduction
有酸素(好気性)のaerobic
無酸素(嫌気性)のanaerobic
アデノシン三燐酸adenosin triphosphate (ATP)
クレアチン燐酸creatine phosphate (CP)
ピルビン酸pyruvate
糖新生gluconeogenesis
エネルギー基質energy substrate
律速段階ratelimiting step

無酸素性エネルギー代謝と有酸素性エネルギー代謝の分類

  1. 無酸素性エネルギー代謝
    1. ATP-CP系
    2. 解糖系
  2. 有酸素性エネルギー代謝
    1. 酸化系
    2. 電子伝達系

無酸素性エネルギー代謝は、無呼吸での運動を意味するのではなく、ATPを合成する際に酸素を必要としない代謝経路のことです。ある程度強度の高い運動時にしか発動しません。人によっては一生使わないかもしれないレアなケースです。

一方、有酸素系エネルギー代謝は、ATP合成に酸素を必要とする代謝経路で、強度の低い運動だけではなく、日常生活、ひいては安静時や何もしていないときにも使っている代謝経路です。言い換えると、常に使用している経路です。

代謝論で有名な八田秀雄先生は、無酸素運動はなく、すべてが有酸素運動であると仰っています。このことからも有酸素代謝は最も重要な代謝と捉えていいと思います。

次回から、各代謝経路を掘り下げていきたいと思います。

生物的エネルギー機構(biological energy systems)

無酸素性代謝anaerobic metabolism(process)
リン酸化合物系phosphagen system
解糖系glycolysis
有酸素性代謝aerobic metabolism(process)
酸化系oxidation
クレブス回路Krebs cycle
クエン酸回路citric acid cycle
TCA(トリカルボン参)回路TriCaoboxylic cycle
電子伝達系electron transport chain

 

出典、引用、参考
・ストレングストレーニング&コンディショニング第4版@NSCA Japan
・Essentials of Strength Training & Conditioning second edition@NSCA
・トレーニング用語辞典@ウィダー
・ストレングス&コンディショニングⅠ(理論編)@NSCA Japan
・生理学の基本@中島雅美(監修)

・イラストACのひるねさん

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