嫌気性システムとは？

人間を含むほとんどの生物は、正常に機能して生き残るために酸素を必要とします。 酸素を必要とせず、実際に有毒であることがわかっている生物がいくつかあります。 酸素の存在下と非存在下の両方で機能できる生物のグループもあります。 酸素を必要とするシステムは好気性システムと呼ばれ、酸素を必要としないシステムは嫌気性システムと呼ばれます。

人体の細胞の活動のほとんどは、日々の機能を果たすために酸素を必要とします。 ただし、酸素がなくても簡単に機能する組織がいくつかあります。 1つの例は筋肉細胞です。 筋肉は、酸素が必要になる前に、嫌気性システムを使用して限られた時間だけ機能します。 嫌気的に作業する短い期間であっても、修正する必要がある非常に深刻な影響があります。

長距離ランニングなどの長時間の連続活動では、筋肉は有酸素システムを使用して酸素を燃焼させ、活動を維持するために必要なエネルギーを提供します。 短距離走などの活発な活動の短いバーストでは、筋肉は酸素の非存在下でグルコース分子を分解する可能性があります。 嫌気性システムは、血液が動作中の筋肉細胞に十分な速さで酸素を運ぶことができない短い期間によく使用されます。 残念ながら、このシステムはさまざまな理由で無期限に使用することはできません。

エネルギーはアデノシン三リン酸、またはATPと呼ばれる化学物質の細胞に保存されます。 通常、筋肉細胞内には十分なATPが保存されており、約20〜30秒の活動を行ってからさらに生産する必要があります。 ATPは呼吸中に細胞内のグルコース分子の分解により生成されます。 酸素が利用可能かどうかに応じて、好気性または嫌気性呼吸がATPを生成します。 好気性システムははるかに効率的で、はるかに多くのATPを生成しますが、嫌気性システムは運動の最初の数分間に使用されます。

呼吸の別の産物は二酸化炭素です。 血流中の二酸化炭素の量が増えると、心臓が刺激されてより速くポンプが作動します。 これにより、呼吸の継続とさらなるATPの生成を必要とする筋肉細胞を含む、より多くの酸素化された血液が身体の周囲に運ばれます。 細胞内の酸素レベルが低下すると、呼吸のための嫌気性システムが再び始まります。

乳酸は、人間の嫌気性呼吸の毒性物質です。 嫌気性システムが長時間続くと、組織に蓄積し始めます。 乳酸が蓄積すると、筋肉が疲労し、筋肉のけいれんのような痛みを伴う副作用を引き起こす可能性があります。 この酸素負債は、活動が停止した後、できるだけ早く返済しなければなりません。 急速で深い呼吸は、体内にできるだけ多くの酸素を取り込むのに役立ちます。これは、細胞が乳酸を二酸化炭素と水に分解するために使用します。