人体内三大供能系统

1 人体内三大供能系统人体内三大供能系统 在人体内有三大供能系统 它们是 1 ATP TP 磷酸肌酸供能系统 磷酸肌酸供能系统 2 2 无氧呼吸供能系统 无氧呼吸供能系统 3 3 有氧呼吸供能系统 有氧呼吸供能系统 1 ATP 在肌肉中的含量低 当肌肉进行剧烈运动时 供能时间仅能维持约 1 3 秒 2 之后的能量供应就要依靠 ATP 的再生 这时 细胞内的高能化合物磷酸肌酸的高能 磷酸键水解将能量转移至 ADP 生成 ATP 磷酸肌酸在体内的含量也很少 只能维持几秒的 能量供应 人在剧烈运动时 首先是 ATP 磷酸肌酸供能系统供能 通过这个系统供能大约 维持 6 8 秒左右的时间 3 这两项之后的供能 主要依靠葡萄糖和糖元的无氧酵解所释放的能量合成 ATP 无 氧酵解约能维持 2 3 分钟时间 4 由于无氧呼吸产生的乳酸易导致肌肉疲劳 所以长时间的耐力运动需要靠有氧呼吸 释放的能量来合成 ATP 综上所述 短时间大强度的运动 如 100 米短跑 主要依靠 ATP 磷酸肌酸供能 长时间低 强度的运动 主要靠有氧呼吸提供能量 介于二者之间的较短时间的中强度运动 如 400 米跑 则主要由无氧呼吸提供能量 人在剧烈运动呼吸底物主要是糖 但在长时间剧烈运动时 如马拉松式的长跑运动 人体 内贮存的糖是不够用的 在消耗完贮存的糖类物质后 就动用体内贮存脂肪和脂肪酸 一 运动时供能系统的动用特点一 运动时供能系统的动用特点 一一 人体骨骼肌细胞的能量储备人体骨骼肌细胞的能量储备 二二 供能系统的输出功率供能系统的输出功率 运动时代谢供能的输出功率取决于能源物质合成运动时代谢供能的输出功率取决于能源物质合成 ATPATP 的最大速率 的最大速率 三三 供能系统的相互关系供能系统的相互关系 1 运动中基本不存在一种能量物质单独供能的情况 肌肉可以利用所有能量物质 只是时 间 顺序和相对比率随运动状况而异 不是同步利用 2 最大功率输出的顺序 由大到小依次为 磷酸原系统 糖酵解系统 糖有氧氧化 脂肪酸 有氧氧化 且分别以近 50 的速率依次递减 3 当以最大输出功率运动时 各系统能维持的运动时间是 磷酸原系统供极量强度运动 6 8 秒 糖酵解系统供最大强度运动 30 90 秒 可维持 2 分钟以内 3 分钟主要依赖有氧 代谢途径 运动时间愈长强度愈小 脂肪氧化供能的比例愈大 脂肪酸是长时间运动的基 本燃料 运动项目总需氧量 升 实际摄入氧量 升 血液乳酸增加量 马拉松跑600589略有增加 400 米跑162显著增加 100 米跑80未见增加 2 4 由于运动后三磷酸腺苷 ATP 磷酸肌酸 CP 的恢复及乳酸的清除 须依靠有氧代谢系 统才能完成 因此有氧代谢供能是运动后机能恢复的基本代谢方式 二 不同活动状态下供能系统的相互关系二 不同活动状态下供能系统的相互关系 安静时 不同强度和持续时间的运动时 骨骼肌内无氧代谢和有氧代谢供能的一般特点表 现如下 一 安静时 安静时 骨骼肌内能量消耗少 ATP 保持高水平 氧的供应充足 肌细胞内以游离脂肪酸 和葡萄糖的有氧代谢供能 线粒体内氧化脂肪酸的能力比氧化丙酮酸强 即氧化脂肪酸的 能力大于糖的有氧代谢 在静息状态下 呼吸商为 0 7 表明骨骼肌基本燃料是脂肪酸 二 长时间低强度运动时 在长时间低强度运动时 骨骼肌内 ATP 的消耗逐渐增多 ADP 水平逐渐增高 NAD 还原速 度加快 但仍以有氧代谢供能为主 血浆游离脂肪酸浓度明显上升 肌内脂肪酸氧化供能 增强 这一现象在细胞内糖原量充足时就会发生 同时 肌糖原分解速度加快 加快的原 因有两点 1 能量代谢加强 2 脂肪酸完全氧化需要糖分解的中间产物草酰乙酸协助才能实现 在低强度运动的最初数分钟内 血乳酸浓度稍有上升 但随着运动的继续 逐渐恢复到安 静时水平 三 大强度运动 随着运动强度的提高 整体对能量的要求进一步提高 但在血流量调整后 机体对能量的 需求仍可由有氧代谢得到满足 即有氧代谢产能与总功率输出之间保持平衡 在这类运动 中 血乳酸浓度保持在较高的水平上 说明在整体上基本依靠有氧代谢供能时 部分骨骼 肌内由糖酵解合成 ATP 血乳酸浓度是由运动肌细胞产生乳酸与高氧化型肌细胞或其他组 织细胞内乳酸代谢之间的平衡决定的 四 短时间激烈运动时 在接近和超过最大摄氧量强度运动时 骨骼肌以无氧代谢供能 极量运动时 肌内以 ATP CP 供能为主 超过 10 秒的运动 糖酵解供能的比例增大 随着运动时间延长 血乳 酸水平始终保持上升趋势 直至运动终止 总之 短时间激烈运动 10 秒以内 基本上依赖 ATP CP 储备供能 长时间低 中强度运动 时 以糖和脂肪酸有氧代谢供能为主 而运动时间在 10 秒 10 分内执行全力运动时 所 有的能源储备都被动用 只是动用的燃料随时间变化而异 运动开始时 ATP CP 被动用 然后糖酵解供能 最后糖原 脂肪酸 蛋白质有氧代谢也参与供能 运动结束后的一段时 间 骨骼肌等组织细胞内有氧代谢速率仍高于安静时水平 它产生的能量用于运动时消耗 的能源物质的恢复 如磷酸原 糖原等 不同强度运动时磷酸原储量的变化 1 极量运动至力竭时 CP 储量接近耗尽 达安静 值的 3 以下 而 ATP 储量不会低于安静值的 60 2 当以 75 最大摄氧量强度持续 运动时达到疲劳时 CP 储量可降到安静值的 20 左右 ATP 储量则略低于安静值 3 当以低于 60 最大摄氧量强度运动时 CP 储量几乎不下降 这时 ATP 合成途径主要靠糖 脂肪的有氧代谢提供 3 运动训练对磷酸原系统的影响 1 运动训练可以明显提高 ATP 酶的活性 2 速度训练可 以提高肌酸激酶的活性 从而提高 ATP 的转换速率和肌肉最大功率输出 有利于运动员提 高速度素质和恢复期 CP 的重新合成 3 运动训练使骨骼肌 CP 储量明显增多 从而提高磷 酸原供能时间 4 运动训练对骨骼肌内 运动时 ATP 补充的过程 肌肉工作时营养的供应直接影响到肌肉力量的发挥 最大力量的增长 速度力量的提高 力量耐力的持久将取决于 ATP CP 供能系统 糖酵解供能系统 有氧供能系统的供能能力 即无氧非乳酸性供能 无氧乳酸性供能 有氧供能 根据运动生物化学理论可知 ATP 是肌肉收缩的直接能源 无论 CP 糖的无氧 糖的 有氧及脂肪的有氧供能都必须以 ATP 的形式供肌肉收缩 当人体激烈活动时 肌肉中的 ATP 首先能起发动作用 促使 CP 同步分解再合成 ATP 供能 与此同时磷酸立即参与糖的无 氧快酵解产生 ATP 以补充肌肉中的 ATP 的浓度 当 ATP CP 系统供能接近生理允许的极限 消耗时间 5 66 秒 5 932 秒 时 开始启用无氧糖酵解提供的 ATP 与 ATP CP 系统消耗的 能力共同供能 直至糖的无氧酵解供能占优势 但此时运动强度下降 极限运动 8 秒钟后 开始糖的有氧慢酵解生成丙酮酸进入三羧循环氧化生成 ATP 补充肌肉 中 ATP 浓度 当运动 30 秒左右时 由于糖的无氧酵解被抑制 迫使运动强度降低 即每秒 每公斤肌肉消耗的 ATP 数量减少 乳酸作为有氧供能的衔接能源供能 随运动时间的延长 糖的有氧及脂肪的有氧供能维持肌肉长时间的活动 对发展力量素质来说 无氧非乳酸性供能最为重要 因为力量增长在较短时间内 以 较快的速度完成技术动作效果最佳 进行力量练习时 还应注意动员白肌纤维参加工作 因为白肌纤维中 CP 含量较高 由于进行力量练习时肌肉活动的强度很大 工作时间很短 又常伴有憋气 特别是静力练习时肌肉持续紧张 血管被挤压 血液流动不畅通 往往造 成缺氧 在这种情况下 肌肉收缩的能量供应 主要依靠能源物质的无氧分解 其表现特 征是磷酸肌酸大量消耗 肌糖元生成乳酸 血液中乳酸也升高 因此 若发展力量素质 必须提高肌肉的无氧代谢能力 人体运动时 当 ATP 分解放能后需要及时补充 补充的途径有三条 即磷酸肌酸 CP 分 解 糖的无氧酵解及糖与脂肪的有氧氧化 生理学上称之为运动时的三个供能系统 人体 从事的各种不同的运动 其能理供应都分别属于这三个供能系统 而发展这三个供能系统 的 方法又各不相同 1 磷酸原系统 ATP CP 系统 磷酸肌酸 CP 是贮存在 肌 细胞内的另一种高能磷化物 当 ATP 分解放能后 CP 立刻分解放能以补充 ATP 的再 合成 由于这一过程十分迅速 不需要氧气也不会产生乳酸 因此 生理学上将它与 ATP 一道合 称为非乳酸系统 又称磷酸原系统 生理学研究证明 全身肌肉中