人体运动时的能量供应摘 要 本文对人体运动时的供能物质.供能系统及其特点进行了分析为体育教师.教练员和运动员的科学训练提供了依据关键词 运动 能量 供应前 言 人体生命活动的运行需要消耗能量在人们参加剧烈体育运动时，肌肉长时间地收缩和舒张，脏器的活动增强，以及神经系统能量消耗增加，将使运动时总的能量消耗比静息时增加几倍到几十倍，甚至百倍以上从另一方面讲，长期科学训练将使人体运动时的能量供应与消耗得到改善，从而为提高人体运动能力奠定物质基础因此，了解与研究人体运动时的能量供应是体育教师.教练员以及运动员必备的知识一 肌肉活动的能量及其能量的释放人体运动需要大量能量这些能量的来源是自食物中的六大营养素中的三大营养物质，即糖、脂肪和蛋白质一） 糖及其分子中能量的释放与转移糖是肌肉活动最主要的燃料人体糖的存在形式有两种：第一种是以葡萄糖的形式存在于血液中；第二种是存在于肝脏和肌肉中的糖原（肝糖原和肌糖原）人体运动所需的能量主要是由糖（或脂肪）的氧化分解过程释放出来的糖的氧化分解主要有两个途径：（1）在无氧条件下进行的糖酵解；（2）在有氧条件下进行的有氧氧化在一般条件下，糖主要以有氧氧化的途径分解供能。
糖的代谢方式有氧氧化无氧糖酵解有无O2参与反应有无进 行 部 位线 粒 体细 胞 液最 终 产 物CO2 H2O乳 酸ATP生成量多少 表1：有氧氧化同无氧糖酵解的对比 (二) 脂肪及其燃烧（氧化）脂肪是肌肉活动的另一主要原料机体内储备的脂肪量是势能的最大来源与其他营养物质比较，可作为能量的脂肪数几乎是无限的来自储藏脂肪的实际燃料贮存量大约相当于90000～110000千卡左右成年人体内贮存脂肪量的差别很大，且缺乏精确的正常值一般成年男子的贮存脂肪量约占体重的15～20%，女子稍高脂肪氧化时,.体内首先由脂肪酶催化水解为甘油和脂肪酸甘油随着血液循环至肝脏和其他组织进行再分解而释出的脂肪酸进一步氧化释放能量，共全身各组织摄取利用脂肪酸彻底氧化所释放的能量比糖多得多，且利用率也比糖高当脂肪酸大量分解时，会产生三种中间物质：乙酰乙酸、B- 羟丁酸和丙酮我们将这三种中间产物合称为酮体短时间剧烈运动后，血液中的酮体上升这是由于运动时的糖供能不足，脂肪酸利用量增加而又氧化不足的缘故运动员在运动后血液中酮体上升较无训练者少，这说明运动员能较多的利用脂肪酸供能，而且氧化比较完善。
但运动结速后的恢复期中，无训练者在肝脏和肌肉中的酮体反而比有训练者高，这说明运动能改善脂肪的代谢和调节（三）蛋白质及其代谢蛋白质是体现生命活动的物质之一（另一物质是核酸）其作为能源是非常有限的，仅当热量供应不足时才适当地动用以作为一种不得已的补充当人体运动时有15%～20%的蛋白质可提供能量，共产生能量大约30000—40000千卡运动训练可以影响机体的氮平衡有人曾做这样的实验，受试者在参加训练前日机体处于正氮平衡状态，参加训练第一天就处于负氮平衡，第3～4天负氮平衡达到最高峰，以后逐渐减少，直至参加第11～12天的训练又接近于平衡实验结果表明：机体对运动负荷不适应，体内蛋白质分解代谢加剧，蛋白质的需要量也增加，一直到对运动训练逐渐产生适应耐力训练后肌肉氧化氨基酸酶类的活性升高，这是蛋白质代谢的酶类对训练所产生的适应性变化二 运动时的供能系统及其供能特点人体运动时的供能系统，依其运动强度和运动持续时间的不同可分为ATP—CP（磷酸原）系统、无氧糖酵解（乳酸）系统和有氧氧化系统一) ATP—CP（磷酸原）系统及其供能特点ATP—CP（磷酸原）系统又称非乳酸能系统它是由肌肉内的ATP和CP这两种高能磷化物构成，ATP与CP同样都是通过分子内高能磷酸键裂解时释放能量，以实现快速供能。
因此，在运动时供能系统中将CP一起称为磷酸原系统磷酸原系统供能不在其数量的多少，而在与其能量的快速可动用性在三个供能系统中，其能量输出功率最高凡是短时间极量运动（如：短跑、举重、冲刺、投掷等）时所需的能量几乎全部由ATP—CP系统供给任何强度的运动，开始首先供能的都是ATP—CP系统，其特点是：①分解供能速度快，重新合成ATP速度最快②不需要氧③不产生乳酸④ATP—CP供能系统最大输出功率为50W /Kg体重，是三个供能系统中输出功率最高者⑤维持供能的时间短例如一名70kg的人参加运动的肌肉以20kg计算，ATP—CP供能系统储备的能量，可供轻快走步运动的时间约为1分钟；或可维持最大强度运动时间约为6—8秒左右30—60公尺疾速跑全靠ATP—CP供能系统保证；60—100公尺跑主要靠ATP—CP系统供能；200—400公尺跑大部分由ATP-CP系统供能（也靠乳酸系统提供部分能量）可见，ATP—CP系统在短时间最大强度运动的供能体系中起着重要作用二）糖酵解系统及其供能特点当人体剧烈运动时，骨骼肌能量消耗不仅量大且速度快，有氧供能不足而ATP-CP大量消耗时，糖的无氧酵解便开始参与供能当氧供应不足的程度为氧化供能需要量的2倍以及肌肉中ATP-CP被消耗的量约为原储备量50%左右时，为了迅速再合成ATP以保证持续运动的能力，骨骼肌中的糖原便大量无氧分解，乳酸开始生成。
糖无氧酵解系统是400m、800m、1500m跑，100m、200m游泳的主要供能系统糖无氧酵解系统供能的特点：①糖原酵解供能速度快，比有氧氧化供能来得及时，故称其为应急能源②糖原酵解供能不需要氧，是脂肪酸、甘油、氨基酸等供能物质所不及的③糖无氧酵解系统供能的最大输出功率为25W/kg体重，约为磷酸原系统的1/2因此，利用以糖无氧酵解系统供能为主的运动，表现的速度与力量都不如磷酸原系统，但维持供能时间比较长④糖酵解产生的能量有限，但可积少成多⑤糖酵解的代谢产物为乳酸乳酸在肌细胞中的大量增多，不仅对ATP的合成起抑制作用，且引起肌细胞代谢性酸中毒，工作能力降低，易发生疲劳三）有氧氧化系统及其供能特点虽然在糖酵解作用中，能迅速释放能量并且不需要氧，可是在这种情况下再合成ATP的量是相当少的糖、脂肪和蛋白质在氧供应充足的条件下，氧化为二氧化碳和水，同时释放大量能量，使ADP再合成ATP这种有氧氧化供能过程，称为有氧氧化系统有氧氧化系统供能的特点：（1）体内95%的ATP均来自线粒体内的氧化磷酸化作用，是ATP生成的主要途径，是人体能量消耗的主要供能系统2）糖的有氧氧化释放的能量比糖酵解生成的ATP数量大19倍，因此比糖酵解产生的能量多，且比脂肪消耗的能量少，是体内最经济的能量供应系统。
3） 有氧供能系统的能量物质来源广阔、种类多、储备量大，是取之不尽的能量来源4）有氧氧化过程复杂、供能速度慢，脂肪的氧化供能因耗氧量大，受氧利用率的影响，只有在运动强度低.氧供应充足的条件下才能被大量利用所以有氧供能系统是耐力运动项目的主要供能来源5）糖和脂肪的有氧氧化时，最大输出功率比其他两个系统均低ATP－CP系统糖无氧酵解系统有氧氧化系统无氧代谢十分迅速 化学能源：CP ATP生成很少肌中少量少 用于短跑或任何高功率、短时间的活动无氧代谢迅速 食物能源：糖原 有限的ATP生成副产品乳酸可导致肌肉疲劳用于1～3min的活动有氧代谢慢 食物能源糖、脂肪、蛋白质ATP生成很多没有导致疲劳的副产品勇于耐力或长时间的活动表2：三种能量供应系统的供能特点的对比@供氧条件共氧机构能量容量（每千克\体重）能量产生速度（功\体重）能量持续时间无 氧ATP－CP非乳酸能 乳酸能（糖原-乳酸）100卡\㎏ 230卡\㎏ 13卡\㎏\秒 7卡\㎏\秒100\13=7.7S 230\7=33S有氧糖原－CO2+H2O氧充分时100000卡\㎏3.6卡\㎏\秒1.5～2小时表3：人体肌肉供给能量的能力（男青年）玛格里亚（1968）三 不同项目中的供能系统项 目时 间ATP－CP供能无氧糖酵解供能有氧供能100m200m400m800m1500m3000m 5000m 10000m马拉松 田赛项目10～1522～351～1.52’～3’4’～6’10’～16’15’～25’30’～50’135’～180989580302020 10 55 902215655540 20 155 1003552540 70 8090 0 表4田径项目有氧供能系统与无氧供能系统供能百分比（%）如上表所示，有些项目主要由ATP－CP系统供能(如：100m)；有些项目几乎全部由有氧氧化系统供能（如：马拉松）；有些项目主要依靠糖酵解系统生成ATP供能（如：400m和800m）；有的则需要无氧代谢与有氧代谢混合供能（如：1500m）。
这说明运动项目的能量供应之间是紧密相连的，形成一个连续统一体，称为“能量连续统一体”四 结束语人体运动时的能量供应主要是以三大营养物质为基础，在不同的运动项目中由肌体的三大能源系统相互协调而完成的教练员和运动员如在实际训练中已此为指导，采取有针对性的训练手段，将大大提高运动员的成绩。