栄養素の分解とATP産生

筋肉を動かすエネルギー源としてATPが利用されています。

ATP（Adenosine Tri Phosphete）はアデノシン３リン酸の略で高エネルギーの化合物とされています。

筋収縮は、ミオシンがATPを分解してエネルギーを獲得し、ミオシンヘッドを回転させ、アクチンフィラメントの結合部位と連結します。

こうして、ミオシンフィラメント上をアクチンフィラメントが滑走して筋収縮が起こります。（興奮収縮連関）

筋収縮以外にもATPは、全ての細胞の活動を保つためのエネルギー源として利用されています。

では、このATPはどのように供給されているのか？

たもつ

ATPの供給系についてそれぞれの特徴を知りたい。糖質・脂質・タンパク質がエネルギーに変換される過程について確認したい。

今回は、エネルギー源としてのATPがどのように供給されているか？

食事から摂取している栄養素はどうやってエネルギーに変換されているかについてまとめました。

栄養素の分解とATP産生

クレアチンリン酸系（ATP-CP系）と解糖系とミトコンドリア系の3つの経路からATPが供給されています。

運動の強度や時間によってそれぞれの経路が優先的に利用されています。（3つの系同時に活動している中）

ATPの再合成・産生元となる材料（栄養素）や酸素を必要とするかしないかなどの違いもあります。

3つの代表的なATPの供給系

クレアチンリン酸系

筋収縮のエネルギー源として利用されたATPはADPとなります。

この時、リン酸（P）がATPから外れるときの高エネルギーが、筋収縮の力学的エネルギーとして利用されます。

リン酸（P）をひとつ失ったADPは、クレアチンリン酸からリン酸（P）を供給してもらいATPを再合成します。

一つのクレアチンリン酸から一つのATPを再合成できます。（１ATP）

クレアチンリン酸はATPの供給の役割を持つ他に、貯蔵の役割を持ちます。

ATPはそのままの状態では人体に貯蔵できないので、余っているATPを再合成しクレアチンリン酸として貯蔵します。

再合成にかかるエネルギー量

ATP⇄ADP 7.3kcal

クレアチン⇄クレアチンリン酸　10kcal

とされておりクレアチンリン酸にはADPからATPを再合成するに必要なエネルギーが備わっています。

解糖系

エネルギー代謝は、細胞質でATPを産生する解糖系とミトコンドリアでATPを産生するTCA回路に分けられます。

細胞質まで運ばれてきたグルコース（炭水化物）はピルビン酸に分解されます。

ピルビン酸から乳酸まで代謝される一連の過程を解糖系と言います。

解糖系はクレアチンリン酸系と同様、酸素を必要とせずATPを産生する事ができます。（2ATP）

ミトコンドリアに入る前にATPを産生する事ができるので、産生スピードは早くなります。

ミトコンドリア系

解糖系でピルビン酸にまで代謝された後、アセチルCoAとしてミトコンドリア内でTCA回路（Tri Carboxylic Acid）・電子伝達系の代謝過程を経て多くのATPを産生する。

ミトコンドリアの細胞内マトリックスに、TCA回路またはクエン酸回路が存在しATPを産生。（２ATP）

ミトコンドリアの内膜に、電子伝達系が存在しATPを産生。（３４ATP）

複雑な代謝過程でありATP産生には時間がかかる。

酸素と栄養素があれば無限にATPが産生できる。

３大栄養素のエネルギー変換

三大栄養素である、脂質・糖質（炭水化物）・タンパク質は経口摂取した後、胃から腸そして細胞へと細かく分解されながら運ばれていきます。

筋細胞のリソソームは消化する器官であり、細胞質で栄養素が変換されます。

細胞質からミトコンドリアに入る前に、各栄養素はアセチルCoAに変換されTCA回路や電子伝達系でATPを産生して行きます。

まとめ

• 解糖系、クエン酸回路、電子伝達系とあわせて３８ATP産生する事ができる。
• 無酸素で運動し続けれられる時間は４０秒ほどである。

無酸素で供給できるATPの時間