有氧系統

jacky

有氧系統

　　在氧氣充足的情況下，1摩爾醣元可以被完全氧化成二氧化碳（CO2）和水（H2O），並產生39摩爾ATP[1]，整個步驟要用上6摩爾，即134.4升（L）的氧氣（O2）[2]。換句話說，在有氧系統運作之下，若以醣元作為燃料，每重新合成1摩爾ATP，人體便要攝取134.4 ¸ 39 = 3.45升的氧氣了。在安靜的時候，這可能要用上10至15分鐘的時間，但從事劇烈運動的時候，則可能只是1分鐘以內的事罷了。

　　除了醣元之外，有氧系統還可以用脂肪（fats）及蛋白質（proteins）作為燃料來重新合成ATP。就以棕櫚酸（palmitic acid，一種典型的脂肪酸）為例，1摩爾的棕櫚酸（約半磅）經氧化後能夠產生130摩爾ATP。不過要完全氧化1摩爾的棕櫚酸，人體就要攝取23摩爾，即515.2升的氧氣[3]。這也是說，在有氧系統運作之下，若以脂肪（如棕櫚酸）作為燃料，每重新合成1摩爾ATP，人體便要攝取512.2 ¸ 130 = 3.96升的氧氣。因此，有氧系統若以脂肪作為燃料，要產生同量的ATP，便要比用醣元作為燃料時消耗多約15%的氧氣了。

　　至於蛋白質方面，一般認為除非身體是處於飢荒、醣元消耗殆盡或非比尋常的耐力項目（如歷時數天的超長距離跑）之中，否則蛋白質對提供能量作為肌肉活動的貢獻只是微不足道。在安靜及大部分的體育活動中，醣元和脂肪仍然是主要提供能量以重新合成ATP的燃料。

　　比較起另外兩個無氧系統來說，有氧系統在ATP的總生產量可說是難以估計，因為無論是醣元、脂肪，甚至是蛋白質均可以用作重新合成ATP。不過單從醣元方面計算，人體全身有肌醣390至450克[4]，肝醣80至100克[5]，再加上5至6克的血糖[6]，人體內醣元的總存量為475至556克，共可產生102.9至120.5摩爾ATP，即相當於1029至1205千卡的能量[7]。

　　由於有氧系統能夠在大量合成ATP之餘而不會產生導致疲勞的代謝產物，所以是人體處於安靜狀態時供能系統的最佳選擇。此外，對於長時間的耐力性項目（如馬拉松長跑）來說，有氧系統因為能夠用上醣元和脂肪作為燃料，所以亦只有它可以供應充足的能量作這類活動之用[8]。

[1] 正如其他兩個無氧系統一樣，一切有關的化學反應均發生在肌肉細胞之內，但有氧系統涉及的化學反應都要比其他兩個系統來得多和複雜，而且都只發生在肌肉細胞的線粒體（mitochrondria）之中。

[2] 由於1摩爾（mole）的任何氣體在標準溫度及壓力（standard temperature and pressure）之下會佔上了22.4升（L）的體積，所以6摩爾便相當於6 ´ 22.4 = 134.4升的氧氣。

[3] 同樣道理，23摩爾便相當於23 ´ 22.4 = 515.2升的氧氣了。

[4] 根據Hultman（1967），人體每千克（kg）肌肉內有13至15克（g）的肌醣。假設一個人的體重為70千克，則全身的肌肉重量約為30千克，所以肌醣的總量為13 ´ 30 = 390至15 ´ 30 = 450克。

[5] Hultman與Nilsson（1971）。

[6] 陳吉棣（1983）。

[7] 475克醣元可產生475 ¸ 180 ´ 39 = 102.9摩爾（mole）ATP，以1摩爾ATP平均可產生10千卡（kcal）能量計算，即相當於1029千卡的能量。按同樣的計算原則，556克醣元可產生556 ¸ 180 ´ 39 = 120.5摩爾ATP，亦即相當於1205千卡的能量。

[8] 根據Costill與Fox（1969）及Fox與Costill（1972），要跑畢一次馬拉松長跑（比賽距離為42.195千米或26.2英哩）可以用上近150摩爾（mole）的ATP（約每分鐘1摩爾ATP）。

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