第二章 第二章
第二章 文獻探討 文獻探討 文獻探討 文獻探討
第一節 第一節 第一節
第一節 肌肉生理 肌肉生理 肌肉生理 肌肉生理
一、 肌纖維類型
肌肉是由稱為肌纖維的長型圓柱狀細胞所構成，這些肌纖維具有自己的 細胞體和構造，可使肌肉收縮與鬆弛。根據肌纖維的收縮速度及代謝特徵，
可分為 Type I、Type IIa 及 Type IIb 三種：
(一) Type I 肌纖維
Type I 肌纖維包含反應較慢的肌凝蛋白 ATP 水解酶，因此收縮速度 較慢，產生的力量較小，又稱慢縮肌纖維（王順正，1999a）。其中肌紅 蛋白含量高，呈紅色，故又稱紅肌纖維。Type I 肌纖維富含產能的粒線體，
因此具有較高的氧代謝能力及疲勞的抵抗性，是專門提供長時間重覆收 縮的肌纖維，適合長時間的耐力型運動（湯馥君等譯，2008）。
(二) Type IIa 肌纖維
Type IIa 肌纖維之特性介於 Type I 與 Type IIb 兩種肌纖維之間，而 Type IIa 肌纖維由於含有反應較快的肌凝蛋白 ATP 水解酶，收縮速度相對 較快，故又稱為快縮肌纖維（王順正，1999a）。其肌紅蛋白之含量高，
呈紅色，亦屬於紅肌纖維。此外，Type IIa 肌纖維也含有大量的粒線體，
因此，具備有氧代謝能力，同時也因為含有快速反應之肌凝蛋白 ATP 水 解酶，亦可在缺氧下快速產生能量（湯馥君等譯，2008）。
(三) Type IIb 肌纖維
Type IIb 肌纖維含有快速反應的肌凝蛋白 ATP 水解酶，收縮速度快，
有利於瞬發力的產生，因此又稱為快縮肌纖維（王順正，1999）。與 Type I 肌纖維相較之下，其肌紅蛋白含量較少，呈白色，稱白肌纖維。Type IIb 肌纖維含有較多的肌肉肝醣及磷酸肌酸 (phosphorcreatine, PC)，因此具有 在缺氧情況下快速產生 ATP 的能力。但同時也會快速堆積乳酸，迅速疲 勞。此種肌纖維的代謝特徵和收縮能力對短跑、舉重等以速度和爆發力 為主的運動極為重要，因為這些運動需要快速短時間的能量供應，只有 透過快速的無氧代謝才能達到這種能量供給（湯馥君等譯，2008）。
二、 肌肉能量來源
在肌肉中，能量來自於 ATP 的水解，必須藉由肌凝蛋白上之 ATP 水解酶 作用而產生能量。依照運動的強度與所持續時間的不同，可將人體的供能系 統分為無氧的磷酸肌酸系統 (ATP-PC system)、無氧乳酸系統 (lactic acid system) 和有氧代謝系統 (aerobic system)，共三種 (Williams, 2007)：
(一) 磷酸肌酸系統 (ATP-PC system)
無氧供能系統肌肉收縮的主要能量來源是 ATP，主要儲存於肌肉細 胞中，當肌肉活動將原先儲存的少量 ATP 耗盡後，就必須自行快速製造 ATP。當人體運動時，首先啟動的是 ATP-PC 系統，這是最快製造能量的 方式（林正常，2005）：
ADP + Phosphorcreatine→ ATP + Creatine
當肌肉中存在較多的 ADP 時，PC 立即分解成磷酸和肌酸，同時放 出能量不斷將 ADP 和磷酸再合成為 ATP。但肌肉中儲存的 ADP 及 PC 含量有限，於高強度運動狀態下最多可維持 10 秒，因此這種反應能產生 的 ATP 是有限的，持續運動下，將由無氧乳酸系統或有氧代謝系統開始 參與供能。ATP-PC 系統之供能形式並無氧氣的參與，也不會產生乳酸。
然而 ATP 的再形成通常也只能在運動後的恢復期發生，缺乏 PC 會限制 短時間高強度的運動表現，因此運動員攝取適量肌酸來加速 ATP 的再合 成，以改善運動表現也蔚為風潮；對於時間極短而強度非常高的項目而 言，ATP-PC 系統是主要的無氧供能系統 (Williams, 2007)。
(二) 無氧乳酸系統 (Lactic acid system)
當人體劇烈運動時，骨骼肌能量消耗不僅量大且速度快，有氧供能不 及。而 ATP-PC 大量消耗時，乳酸系統便開始參與供能。乳酸系統就是所 謂的糖解作用，是指分解葡萄糖（或肝醣）而產生能量與乳酸堆積的反應，
在過程中不需要氧氣。而為了使反應持續進行，必須將丙酮酸 (pyruvate) 移除。肌肉中含有適當且可利用之氧氣時，丙酮酸會在粒線體內藉由有氧 代謝生成二氧化碳和水。當氧氣的利用受到限制、或是丙酮酸的生成速率 非常高時，部分丙酮酸則經由乳酸之形成而移除。由丙酮酸產生乳酸的過 程中，一分子的葡萄糖經過無氧分解的結果可以產生 2 分子的 ATP 和乳 酸。其特點是供能速率介於磷酸系統與有氧代謝系統之間，供能時間約可 維持兩三分鐘（林正常，2005；湯馥君等譯，2008）。當體內乳酸生成的 速度大於細胞內粒線體氧化代謝的速度時，會造成乳酸堆積而降低了體內 之 pH 值，以致產生疲勞現象。若在運動後恢復期維持連續性的緩和運動 對體內乳酸的氧化與轉變有絕對性的幫助 (Williams, 2007)。
(三) 有氧代謝系統 (Aerobic system)
使用有氧代謝系統時有氧分解醣類所生成的 ATP 數量比乳酸系統多 出 19 倍，是人體最主要且經濟的能量來源，但供能速度慢且需要大量氧 氣介入，如以全力進行運動訓練，約在 3 分鐘後有氧系統即開始介入供 能，僅為低強度的運動提供能量。在比賽中對長時間、低強度的走位（如 籃球運動中）與慢跑提供能量所需。其特點是可為任何長時間的項目提 供能量（王順正，1999；林正常，2005）。
有氧供能能力高，且可大量產生 ATP，促使 ATP-PC 系統恢復工作能 力，並加速乳酸的排除從而延後疲勞的產生。因此，良好的有氧系統供 能能力有利於加速無氧代謝運動後的恢復過程，延緩疲勞的出現（王順 正，1999；湯馥君等譯，2008）。
有氧系統能量的提供主要以分解醣類為主，脂肪和蛋白質居次。
1. 醣類的有氧分解
在氧氣充足時，一分子的葡萄糖在肌肉中經 Kreb cycle、電子傳 遞鏈及 glycerol-phosphate shuttle 或 malate-aspartate shuttle，可分別產 生 36 或 38 分子的 ATP，為無氧分解之 18-19 倍。
C6H12O6 + 6 O2→ 6 CO2 + 6 H2O + 36 or 38 ATP
2. 脂肪的有氧分解
以 棕 櫚 酸 (palmitic acid) 為 例 ， 一 分 子 棕 櫚 酸 經 脂 解 作 用 (lipolysis) 及β-氧化作用 (β-oxidation)，可產生 129 分子的 ATP。
C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O + 129 ATP
3. 蛋白質的有氧分解
雖然蛋白質非運動之主要能量來源，但在長時間運動中，蛋白質 之能量使用可達總能量消耗之 5－10%。支鏈胺基酸 (branched chain amino acids, BCAAs) 的代謝主要是在肌肉中進行，被移除之胺基 (amino group) 多以 alanine 形式轉運至肝臟，經轉氨作用生成丙酮 酸，再藉由糖質新生作用產生葡萄糖以提供能量。因此，BCAAs 之 增補可供作運動能源之用，進而節省肌肉肝醣的使用，並預防或降低 體內蛋白質的分解（林正常，2005；湯馥君等譯，2008）。