種子專題

2025/06/13 《TISS國家運動科學中心》細胞與能量代謝

認識細胞

細胞為人類基本單位，是一種有組織的工廠，可以合成許多維持細胞功能正常所需的化合物。一般細胞構造包含：細胞膜、細胞核、細胞質、高基氏體、粒線體、內質網及溶小體。

圖1 細胞組成示意圖。

(圖：國家地理雜誌)

細胞核 (Nucleus)

細胞代謝、細胞遺傳的調控中心。主要儲存去氧核醣核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA)，維持生物體基因的完整性。

高基氏體 (Golgi bodies)

高基氏體可被看作是細胞的中轉站。專門收集並包裹各種物質，調控進出細胞的脂類、蛋白質，將其修飾成更完整的功能、分類、運輸及分泌。

粒線體 (Mitochondria)

細胞的發電廠，具有雙層模，外膜與內膜，內膜向內腔突出，內膜與外膜之間為膜間隙，提供細胞所需能量 (adenosine triphosphate, ATP)，協助細胞呼吸作用 (Respiration)。

內質網 (Endoplasmic reticulum)

分成粗糙內質網 (Rough endoplasmic reticulum) 及平滑內質網 (Smooth endoplasmic reticulum)，粗糙內質網上附著核醣體，作用於合成胜肽和蛋白；平滑內質網調控醣類和脂質生成與代謝、有毒物質減毒作用，以及儲存鈣離子，協助肌肉收縮。

溶體 (Lysosomes)

又稱溶酶體、溶小體，屬於細胞內膜系統，內含許多水解酶，可對老舊、損壞的胞器和膜蛋白進行分解，產生的小分子可再次被細胞利用。另外，細胞凋亡的機制也與溶體有很大的關係。

人體的能量如何產生？

ATP (adenosine triphosphate) 是三磷酸腺苷的簡稱，是能量系統中的重要分子。能量主要由細胞核內粒線體所產生，粒線體通常又被稱為細胞內的能量工廠。所有的能量皆須仰賴氧氣及醣類、脂肪、蛋白質三大營養素，參與一連串的反應，才能產生能量。

圖2 能量路徑圖

(圖：黃香萍)

運動時的三大能量系統

1.ATP-PC系統

此路徑可快速地提供能量，且不需要氧氣，藉由磷酸肌酸 (Phosphocreatine) 分解，釋放出能量來重新合成ATP。主要於短時間 (0-15秒) 高強度運動中提供能量。

2.醣解系統 (Glycolytic)

此路徑不需要氧氣，藉由糖解作用 (glycolytic)獲得ATP，而無氧糖解作用的終產物為乳酸 (lactate)，因此，醣解系統又被稱作乳酸系統，主要用於短時間 (15-120秒) 運動中提供能量。

3.氧化系統 (Oxidation)

此路徑需要氧氣參與，在安靜情況下，氧化系統是產生ATP的主要來源，主要利用碳水化合物和脂肪代謝，以及少部分的蛋白質代謝產生能量，適用於長時間（3分鐘-2小時）之運動類型。

圖3 能量系統

(圖：McArdle, F.- I. Katch, & V.- L. katch. (1996). Exercise Physiology. Energy, Nutrition and Human Performance. (8th ed.) Wolters Kluwer.)

ATP的燃料來源取決於運動強度、時間。為確保運動過程中能提供足夠的ATP來滿足肌肉細胞所需，低強度長時間運動時，主要能量來源為有氧系統，而高強度運動則需要更多的ATP，因此肌肉必須靠有氧及無氧同時來滿足身體所需。隨著運動時間的增加，體內的儲存的能量來源會被使用耗盡，最終會產生疲勞。

參考文獻

林正常（2002）運動生理學-體適能與運動表現的理論與應用。Exercise Physiology : Theory and Application to Fitness and Performance. Scott K. Powers & Edward T. Howley. 台北市：藝軒圖書文具有限公司。
McArdle, F.- I. Katch, & V.- L. katch. (1996). Exercise Physiology. Energy, Nutrition and Human Performance. (8th ed.) Wolters Kluwer.

黃香萍/國家運動科學中心助理研究員

文章來源:國家運動科學中心

國家運動科學中心授權轉載