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三大栄養素とは?エネルギーに変わる仕組みと働きを解説!

サンダイエイヨウソ エネルギー

三大栄養素とは、人間の体を動かす源である栄養素のことです。

栄養素はたくさん種類がありますが、その中でも人間の体を動かすエネルギーとなるのは3つの栄養素です。

エネルギーは、一体どうやって作られているのか。

何を食べたら、運動のパフォーマンスを落とさず長時間続けることができるのか。

三大栄養素の特徴や仕組みを解いていきます!

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三大栄養素とは?

三大栄養素とは

  • 糖質
  • タンパク質
  • 脂質

の3つの栄養素のこと。

サンダイエイヨウソ

 

三大栄養素の役割は、人間のエネルギー源

 

エネルギーとなるために、栄養素は体内に入るとまず分解されます。

分解された後は、それぞれ過程を経てエネルギーとなっていきます。

 

過程を経て発生したエネルギーを【ATP(アデノシン三リン酸)】という貯蔵物質に蓄えます。

そこからエネルギーを発生して、人間は運動したり動いたりすることができるのです。

 

エネルギーには、それぞれ特徴があります。

  • すぐにエネルギーになる栄養素
  • ゆっくりエネルギーになる栄養素

など、三大栄養素でも特徴はそれぞれバラバラ。

 

すぐにエネルギー源となる栄養素は、糖質。

  • 強度の高い運動
  • 瞬発力が求められる運動

などには、糖質でエネルギー補給を行っておくと、より高いパフォーマンスを発揮できるだけでなく、疲労にも繋がりません。

 

マラソンのように長時間、強度が低い運動を行う場合は、脂質のエネルギーを使います。

脂質は蓄えることができるので、エネルギー不足になった時にエネルギー源として使われます。

 

余談ですが、脂肪燃焼効果として高いのが15分以上のウォーキングなど、長時間身体を動かすスポーツ。

糖質のエネルギーがなくなったために、脂肪のエネルギーを使い始めるからです。

 

タンパク質は、エネルギー不足になった時にアミノ酸に分解されて、エネルギーとなります。

エネルギーとして使う順番は

  • ① 糖質
  • ② 脂肪
  • ③ たんぱく質

という順番です。

 

三大栄養素が発生するエネルギーは1g当たり

  • 糖質:4kcal
  • タンパク質:4kcal
  • 脂質:9kcal

となります。

 

これらの仕組みをもう少し詳しく解説してきますね。

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糖質分解

トウシツ

1g当たり4kcalのエネルギーを発生します。

 

糖質は、三大栄養素の中でも最もエネルギー源として適している栄養素。

瞬時にエネルギーになるので、

  • 運動前
  • 何かに取り組む前

などに摂取すると最大のパフォーマンスを発揮できると言われています。

 

糖質は、体内に入るとまずグルコースというブドウ糖に分解されます。

グルコースは、血液によって全身細胞に運ばれ、エネルギー源として使われます。

血液中のグルコースは、細胞に取り込まれるとすぐにエネルギーを産生します!

そのため、糖質はすぐにパワーになるエネルギー源として活躍しています。

 

糖質が高い食べ物12種類はこちらから↓↓

 

使いきれなかったグルコースは、

  • 肝臓
  • 筋肉

に蓄えられ、名前も【グリコーゲン】に変わります。

  • グルコース⇒すぐ使う糖質
  • グリコーゲン⇒蓄えておく糖質

 

そして、再度糖質をエネルギーとして使う場合、溜めておいたグリコーゲンは分解されて、再度【グルコース】になり、エネルギー源となります。

グルコースがエネルギー源となり、グリコーゲンではエネルギー源にはならない!と認識しておくといいね^^

 

グルコースは、細胞内でピルビン酸に分解される時にエネルギーを発生させます。

※ピルビン酸とは、ミトコンドリアの入り口にある物質で、グルコースを分解するときに作られる物質。

  • 酸素があると【アセチルCoA】に変換
  • 酸素がないと【乳酸】に変換

されます。

強度の高い運動を連続して行うと、酸素がなくなり乳酸がたくさん出るのはこの仕組み!

 

※アセチルCoA(コーエー)とは、ピルビン酸が酸素がある場合に変換する物質。
ミトコンドリアの中にあります。

 

アセチルCoAは、ミトコンドリアの中にある「クエン酸回路」でエネルギーを発生します。

そうして発生したエネルギーは、【ATP(アデノ酸シリン酸)】という、エネルギー貯蔵物質に蓄えられます。

 

発生するエネルギーは2つ。

  • グルコースの分解によってピルビン酸に変換する時
  • ピルビン酸からアセチルCoAに変換する時

 

この2つのエネルギー発生システムにより、ATPに蓄えられたエネルギーが、筋肉の収縮など多くの体を動かす場所で使われます。

これが、糖質が分解される仕組みです。

トウシツ

 

※解糖系とは、グルコースをピルビン酸に分解し、人間が使いやすい形に変換していく代謝過程
※糖新生とは、タンパク質を多く摂り過ぎた時に使いきれなかったアミノ酸がグルコースに変換されたもの

 

クエン酸回路は、ミトコンドリアというエネルギー産生の器官にある回路。

クエン酸回路で一番多くのエネルギーを放出します。

 

ミトコンドリアとは?

 

ハードな運動の場合は糖質が全て分解されるので太りにくいですが、軽い運動の場合は糖質が全て使いきれずに、体内に糖質が残る場合があります。

その場合、余ったグルコースは脂肪酸に変換し、脂質の合成に利用されて太る原因に。

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タンパク質分解

タンパクシツ

1g当たり4kcalのエネルギーを発生します。

 

タンパク質は、体内に入るとアミノ酸によって分解されます。

分解されたタンパク質は、体内にあるタンパク質と合成し、タンパク質の働き

  • 骨や筋肉、内臓など人間の部位を作る
  • 免疫力を上げる

などを行います。

 

タンパク質は基本的に、主なエネルギー源とはなりません。

主なエネルギー源は

  • 糖質
  • 脂質

で、タンパク質はエネルギー不足になった時の補助エネルギーです。

 

エネルギー不足になると、体内にあるタンパク質はアミノ酸によって再度分解され、

  • ピルビン酸
  • アセチルCoA

の2つに分解され、最終的にエネルギー源となります。

タンパクシツ

タンパク質を多く摂取しすぎると、余ったアミノ酸はグルコースに変換されます。

それを【糖新生】といい、糖質のエネルギーに回ります。

 

但し、タンパク質を多く摂取しすぎるのもNG。

様々な弊害が起こります。

 

たんぱく質の過剰摂取で起こる症状6選↓↓

 

たんぱく質が1日どれぐらい必要なのか、計算方法があるのでこちらを参考にしてみて下さい↓↓

 

脂質分解

シシツ

 

1g当たり9kcalのエネルギーを発生します。

 

脂質には

  • 中性脂肪
  • コレステロール

などがありますが、エネルギーとして活用されるのは【中性脂肪】のみです。

 

脂質とは?

 

中性脂肪は

  • 動物性の脂
  • 植物油

が該当します。

 

動物性の脂の中でも

  • 飽和脂肪酸
  • 不飽和脂肪酸

があり、おすすめは魚の脂(不飽和脂肪酸)です!

 

不飽和脂肪酸についての詳細はこちらから↓↓

 

脂肪は、

  • 脂肪酸
  • グリセロール

に分解されて、一度脂肪組織に運ばれ、再度脂肪となり蓄えられます。

 

エネルギー不足になると、蓄えられていた脂肪が再度

  • 脂肪酸
  • グリセロール

に分解され、全身の細胞に運ばれ、エネルギーを放出します。

シボウ

 

脂肪酸もミトコンドリアの中にあるクエン酸回路によって、大量のATPを作ります。

脂肪はエネルギー発生までの過程が糖質よりも長いため、エネルギーとして使えるのに時間がかかります。

 

但し、エネルギーの産生量が糖質よりも多いため、エネルギーをためる貯蔵庫【ATP】にも、多くのエネルギーを蓄積しておくことができます。

 

以上が三大栄養素の働きや特徴です。

まとめると

  • 糖質
  • 脂質
  • たんぱく質

身体を動かすエネルギーの元。

 

運動をする前に、エネルギーの元となる栄養素をしっかり摂取しておくと

  • 疲れにくい
  • ケガをしにくい
  • 自分の実力を維持しやすい
  • 練習に励むことができる

という状態を作り出すことができます。

 

3つの運動エネルギーは、運動別に使い分けると効率的!

 

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まとめ

最近、運動前の糖質摂取に「あんこ」が推奨されています。

糖質に加えてたんぱく質も豊富なのと、腹持ちがよいとの理由からスポーツをする前の糖質摂取食材に最適。

山登りをする人も、羊羹(ようかん)などの手軽に食べられるあんこグッズを持っていくのだとか。

その他、

  • おもち
  • パスタ
  • うどん
  • お米
  • さつまいも
  • バナナ

などが糖質多めです。

運動前のいつ食べるかによりますが、すぐに運動する場合の一番のおすすめはバナナ。

そして、やっぱりあんこはおすすめの食材NO1!

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