解糖系と乳酸とは?(ヒトのエネルギー供給)

解糖系と乳酸とは?(ヒトのエネルギー供給)




解糖系と乳酸とは?(ヒトのエネルギー供給)

 

 

ヒトが活動するためには、エネルギーが必要です。そのエネルギー源というのが、ATP(アデノシン三リン酸: adenosine tri phosphate)と呼ばれる物質です。

 

 

ヒトは、このATPを使ってエネルギーを生み出し、身体活動をしています。

 

 

 

関連記事

・ヒトのエネルギー源(炭水化物、脂質、タンパク質とアデノシン三リン酸:ATP)

 

・ATP-CP系とは?(運動とエネルギー供給)

 

 

しかし、ATPは不安定な物質であるため、体内に僅かしか蓄えられません。なので、別のエネルギーを使って、絶えずATPを作り直し続けないと、活動を続けることができなくなります。

 

 

このATPを作り直す(再合成する)仕組みには、大きく3つのルートがあり、それが「ATP-CP系」「解糖系」「有酸素系」と呼ばれるものです。ここでは、その一つである「解糖系」について紹介します。

 

 

 

 

解糖系とは?

 

解糖系とは、筋中の糖分(グリコーゲンやグルコース)を使ってエネルギーを生み出し、ATPを再合成する仕組みです。

 

 

グリコーゲンとは筋肉や肝臓に蓄えられている糖のことで、グルコースは主に血中に流れている糖のことを言います。

 

 

この糖(グリコーゲンやグルコース)は、様々な過程を経て、ピルビン酸という物質まで分解され、その過程で生じるエネルギーが、ATPを再合成するのに使われることになります。この過程のみでは、酸素は使われないので、糖をピルビン酸に分解するまでのエネルギー供給系は、無酸素性のエネルギー供給系に分類されます。

 

 

 

 

また、この解糖系は、強度の高い運動であれば運動開始後1〜2秒で高まります。この引き金となるのが、筋収縮に伴い放出されるカルシウムイオン(Ca2+)です。このカルシウムイオンは筋グリコーゲンの分解を高めているわけです(カルシウムイオンについてはこちら…【一発で覚える】筋収縮の仕組み)

 

 

さらに、運動を行い始めるとATPはADPとPiに分解されます。このADPとPiも、筋グリコーゲンを分解する律速酵素であるホスホリラーゼや、ホスホフルクトキナーゼを活性化し、解糖系の代謝を促進します。

 

 

このような諸要素が引き金となり、運動開始直後から解糖系の貢献が高まっていきます。

 

 

 

解糖系と乳酸

 

解糖系があまり働かなくても良い状況下の時、糖の分解によりできたピルビン酸は、ミトコンドリアというエネルギーの生産工場に運ばれ、そこでさらにエネルギーを生み出します(この過程で得られるエネルギーは、酸素を利用しているので、解糖系ではなく有酸素系に分類されます)。そして最終的には、水と二酸化炭素まで分解されます。

 

 

しかし、強度が高く、かつ持続的な運動のように、解糖系によるエネルギーの生産が進むと、ミトコンドリアでのピルビン酸の処理が追い付かなくなってくるので、ヒトの体内ではピルビン酸をいったん、「乳酸」という物質に変換して蓄えます。

 

 

この乳酸は、最終的には以下の2つのルートで処理されることになります。

 

 

乳酸が作られた筋肉自体でエネルギーになる

運動中に解糖系の動員が緩やかになった時、作られた乳酸はピルビン酸に再変換され、その筋肉でエネルギー源になります。

 

 

血中へ出て行き、他の筋や臓器でエネルギーになる

蓄積した乳酸は、血中へと運び出されて、他の筋肉や臓器でエネルギー源になります。

 

 

 

 

このように、解糖系を経て作られた乳酸は、その筋肉自体や、他の筋肉、臓器のエネルギー源ととして使われることになります。

 

 

解糖系はこの乳酸を生み出すことから、別名「乳酸性機構」とも呼ばれています。

 

 

さらに詳しく解糖系について知りたい方はこちらへ↓

 

関連記事

・【詳しく知りたい】解糖系によるATPの再合成

 

 

 

解糖系の持続時間

 

解糖系は運動時間が30秒〜3分くらいの高強度の運動で、比較的大きな役割を果たします。比較的大きな役割を果たすだけであり、他のルート(ATP-CP系や有酸素系)も働いていることに注意しましょう。

 

 

具体的には陸上の400m走や800m走、競泳の100m、500〜1000mのスピードスケートなどは、この解糖系の貢献が高い運動であると言えます。

 

 

 

 

解糖系の能力を高めるためには?

 

解糖系の能力を高めるためには、その名の通り「糖を分解する」能力を高めることが必要です。そのためには、糖の分解がより必要となるトレーニング刺激が重要です。

 

 

筋肉には、速筋線維と遅筋線維があり、一般に、糖を分解する能力が高いのは速筋線維です。なので、この速筋線維をいかに動員させるトレーニングをできるかが、解糖系の能力を高めるカギになります。

 

 

その代表的なトレーニングとして、スプリントトレーニングが挙げられます。これは、いわゆる数十秒から数分に渡って高い速度で走る運動、ペダリング運動を行うようなトレーニングです。そのようなトレーニングを行うことで、解糖系の酵素活性や解糖能力を高めることができます。

 

 

ただ、一概にスプリントトレーニングとい 言えど、数十秒〜数分の高強度運動を単発で行う場合や、数十秒を短い休息を挟んで数回行う方法など、様々なバリエーションがあります。そのバリエーションの数だけ、効果にも違いが出てきます。

 

 

また、解糖系の能力が上がると言うことは、それだけ沢山の乳酸が作られて、より乳酸値が高まるはずだと言われていますが、必ずしもそうなるとは限りません。なぜなら、スプリントトレーニングを多量に行えば、乳酸を生成する能力だけでなく、ピルビン酸を処理する能力も高まると考えられるからです。これは、主に速筋線維内のミトコンドリアや毛細血管が増えることで向上します。

 

 

乳酸を作る過程でエネルギーを生み出す能力、そして乳酸やピルビン酸を処理することでエネルギーを生み出す能力、どちらも高めることが、トレーニングにおいて重要になると言えるでしょう。

 

 

加えて解糖系のパフォーマンスを高めるには、そもそもの糖が十分にあることが必要です。そのためには、食事から十分に炭水化物を摂取して、筋肉や肝臓のグリコーゲン濃度を高めておかなくてはなりません。

 

 

 

関連記事

・脂質と糖質のエネルギー供給バランス

 

・スポーツ選手に必要な糖質の量はどれくらい?

 

・陸上短距離、中距離にグリコーゲンローディングは必要?

 

 

 

参考文献

・勝田茂, 和田正信, & 松永智. (2015). 入門運動生理学. 杏林書院.
・芳賀脩光, & 大野秀樹. (2003). トレーニング生理学.
・寺田新. (2017). スポーツ栄養学: 科学の基礎から 「なぜ」 にこたえる. 東京大学出版会.
・山本正嘉. (2011).山地啓司, 大築立志, 田中宏暁 (編), スポーツ・運動生理学概説. 昭和出版: 東京.
・八田秀雄. (2009). 乳酸と運動生理・生化学: エネルギー代謝の仕組み. 市村出版.

 



サービスメニュー

・陸上競技のトレーニングを科学的に考える電子book

「スライドで学ぶ~陸上競技の科学~」


・登録時に「ハムストリングの肉離れを防ぐ」をプレゼント

上記電子bookを無料でプレゼント「メルマガ登録」

*メールアドレス
*お名前(姓・名)


・コーチがいない選手、競技経験の無い部活動顧問の先生方へ

「トレーニング指導・メール相談はこちら」


 


トップページへ

 





スポーツ生理学とは?

スポーツ生理学で分かることスポーツ生理学とは、「スポーツに関わる事象の生理的な仕組みを研究する学問領域」です。例えば、ランニング中に上り坂に差し掛かると、走る速度が遅くなったり、心拍数が上がったり、キツイなと感じたり…と様々な変化が起こります。こうした事象がどうして起こるのか、体の内部でどのような変...

≫続きを読む

筋肉とは?(骨格筋、心筋、平滑筋の違い)

筋肉とは?「筋肉」は体重の70%以上を占める組織で、私たちヒトの身体活動のために無くてはならないものです。この筋肉は、随意筋である骨格筋と、不随意筋である心筋と内臓筋に分けられます。また、骨格筋と心筋は顕微鏡で見てみると横紋状(縞模様)の構造が見てとれることから、横紋筋とも呼ばれています。この筋線維...

≫続きを読む

【分かりやすい】筋線維の構造(筋原線維、筋小胞体、アクチンとミオシン)

骨格筋は、筋線維の束でできている骨格筋は腱を介して、骨に付着しています。多くの場合、中央部が太くなっており、この部分を筋腹と言います。また、筋肉のその両端は細長くなっていきますが、身体の中心に近い方を筋頭、遠い方は筋尾と呼ばれています。この骨格筋の内部を詳しく見ていくと、細長い細胞の束が見えてきます...

≫続きを読む

【一発で覚える】筋収縮の仕組み

まずは筋収縮の仕組みをアバウトに把握しよう筋収縮は次の2つのステップから起こります。①信号が伝わり、筋小胞体からカルシウムが「ファサ~ッ」と降りかかる。②その刺激で、ミオシンがアクチンを「グイッ!」とたぐり寄せる。一発でイメージをつかむのであれば、こんな↑イメージで覚えると良いでしょう。これによって...

≫続きを読む

速筋線維と遅筋線維(部位やスポーツ選手による違いと推定方法)

筋線維は、大きくタイプが2つに分かれています。速筋線維と遅筋線維です。速筋線維の特徴速筋線維は収縮する速度が高く、その速度は遅筋線維と比べて2〜4倍だと言われています。また、糖を分解してエネルギーを生み出す解糖能力に優れ、大きな力を生み出せることも特徴です。しかし、疲労しやすいという弱点があります。...

≫続きを読む

よくわかる筋肉の収縮様式

筋肉には色々な力発揮の仕方があるとされています。それをまとめたものが、以下の図です。静的収縮(static contoraction)(等尺性収縮: isometric contraction)静的収縮(static contraction)とは、筋肉の長さが変化しない収縮の仕方です。例えば、ダンベ...

≫続きを読む

最大筋力を高める要因とトレーニング方法(神経系と筋系)

スポーツのパフォーマンスを高める上で、最大筋力を高めることは有利に働くことが多いでしょう。ここでは、その最大筋力とは何によって決まるのか、そしてそのトレーニング方法にはどのようなものがあるかについて紹介していきます。運動単位の動員動員できる運動単位が多いほど、筋力は高まる最大筋力を決める要因には、様...

≫続きを読む

主動筋と拮抗筋(拮抗筋のストレッチでパワーが上がる?)

主動筋と拮抗筋の違い例えば肘を曲げる運動をするとき、上腕二頭筋が収縮力を発揮して短縮します。このように、その関節運動の主な働きを担う筋肉を「主動筋」と言います。この肘を曲げる運動の場合、主動筋は上腕二頭筋になるということですね。一方、主動筋とは反対側で、主動筋が短縮することで引き伸ばされる筋肉があり...

≫続きを読む

筋力とスピード、パワーの関係(スピードやパワーの決定要因とトレーニング方法)

スピード筋力?(筋肉の収縮速度と力の関係)筋肉には、高い速度で縮んでいる時ほど小さな力しか発揮できず、逆に縮む速度が遅い時ほど大きな力を発揮できるという特性があります。これを、筋肉の「力-速度関係」と言います。何か重たい物を投げる時には、力をギュッと込めることができると思います。しかし、バドミントン...

≫続きを読む

体力とは何か?(よくわかる体力の定義)

「体力」と言うと、どんなことが連想されるでしょうか?疲れ知らずでバリバリ働ける人のことを「体力がある」と言ったり、持久走で記録の良い人のことを「すごい体力だ」と言ったり、学校で行われるスポーツテストは「体力テスト」とも呼ばれていたり、その使われ方は様々です。「体力を付けなきゃ!」とはよく言われますが...

≫続きを読む

ヒトのエネルギー源(炭水化物、脂質、タンパク質とアデノシン三リン酸:ATP)

アデノシン三リン酸とは?ヒトが活動する時に必要になるエネルギーは、全てアデノシン三リン酸(ATP:adenosine triphosphate)から得られています。このアデノシン三リン酸は、1つのアデノシンに3つのリン酸が結合しているものです。ここからリン酸が1つ離れる時にエネルギーを発生させ、その...

≫続きを読む

脂質と糖質のエネルギー供給バランス

運動時に炭水化物と脂質が使われる割合は常に一定ではありません。この割合は運動強度や時間によって変化します。運動強度が高いと炭水化物が使われる割合が高い息が荒くなるような強度の高い運動では、炭水化物が多く使われ、脂質はあまり使われていません。一方で、運動強度が低くなるにつれて、脂質の貢献度が高くなって...

≫続きを読む

ATP-CP系とは?(運動とエネルギー供給)

ヒトが運動を行うためには、エネルギー源が必要です。そのエネルギー源というのが、ATP(アデノシン三リン酸: adenosine tri phosphate)と呼ばれる物質です。ヒトは、このATPを分解する時に生まれるエネルギーを使って、身体活動をしています。関連記事・ヒトのエネルギー源(炭水化物、脂...

≫続きを読む

解糖系と乳酸とは?(ヒトのエネルギー供給)

ヒトが活動するためには、エネルギーが必要です。そのエネルギー源というのが、ATP(アデノシン三リン酸: adenosine tri phosphate)と呼ばれる物質です。ヒトは、このATPを使ってエネルギーを生み出し、身体活動をしています。関連記事・ヒトのエネルギー源(炭水化物、脂質、タンパク質と...

≫続きを読む

【詳しく知りたい】解糖系によるATPの再合成

ヒトは筋肉を収縮させる時、脳を働かせる時、心臓、臓器を活動させる時、全てにおいてATP(adenosine tri phosphate:アデノシン三リン酸)というエネルギー物質を分解して、エネルギーを得ています。しかし、このATPは非常に不安定であるため、体内でほとんど蓄えられません。このことから、...

≫続きを読む