人間が筋肉を動かすためのエネルギーには、ATPと呼ばれる高エネルギー性の化合物が利用されます。ATPはアデノシン3リン酸の略で、アデニン、リボース、3つのリン酸から構成されています。ATPから1つのリン酸が離れADP (アデノシン2リン酸) に分解されるときに生じるエネルギーを利用し、筋収縮が行われています。
しかし、筋内に貯蔵されているATPの量はごく限られているため、運動を続けるにはATPの再合成や産生が必要になってきます。ATPを再合成または産生する経路は大きく3つ存在し、それぞれ ”ATP-CP系”、”解糖系 (乳酸系)”、そして ”有酸素系” と呼ばれます。これら3つの経路にはそれぞれ特徴があり、運動時間や強度によって貢献度が変化します。
ATP-CP系…ATPはごくわずかな量しか筋中に貯蔵されていません。そのため、大きな力を生み出すと筋内のATPは瞬く間に枯渇してしまいます。そこで、ATPの消費が激しい器官においてはATPを再合成する機構が備わっています。
ATP-CP系は、筋内のクレアチンがリン酸と結合してクレアチンリン酸となり、ADPにリン酸を与えることでATPを再合成するというはたらきを担っています。しかし、クレアチンリン酸の貯蔵量も限られており、ATP-CP系の持続時間は8秒程度であると言われています。
解糖系（乳酸系）…筋肉に貯蔵されている糖質（炭水化物）、すなわちグリコーゲンはピルビン酸に分解されます。ピルビン酸はミトコンドリアで代謝されますが、急激にグリコーゲンが分解される場合、すなわちエネルギー需要が急激に高まった状態では、ピルビン酸は一時、嫌気的に乳酸へと還元されます。
この、グリコーゲンがピルビン酸へと分解され、乳酸へと還元される一連の反応経路を解糖系と呼び、この時に発生するエネルギーがATPの産生に用いられます。この経路によっては、30～60秒程度最大限の筋収縮が可能であると言われています。
有酸素系…この経路では、ピルビン酸や、脂肪が分解し遊離脂肪酸から生成されたアセチルCoAがミトコンドリア内でTCA（トリカルボン酸）回路に取り込まれ、複雑な過程を経て処理されます。その後、電子伝達系に入り、そこで多くのATPが再合成されます。
この経路はとても複雑であり、また代謝の過程で酸素を必要とするために（好気的）、先に挙げた2つのエネルギー供給系と異なり瞬間的なエネルギー供給には不向きです。しかし、エネルギーの供給量は大きいため、有酸素系のATP産生によって長時間の運動が可能となります。
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