L4_你的能量从哪来？

——探究人体三大供能系统

在这个章节，我们会讨论一个必要且有趣的话题：支持你运动甚至是日常生活的能量从哪来？如果有多套供能系统，它们又是如何分工合作的呢？

首先我们来下结论：人体有三大供能系统，它们分别是：

ATP-CP（又称非乳酸能）系统；

糖酵解（又称乳酸能）系统；

有氧氧化系统

三大系统同时作用，但是他们在一定时间内提供能量所占的比重是由运动强度决定的，我们下文会将他们一一解释明白。

人体主要能源物质：

在这之前，我们先了解一下下文会提到的人体主要能源物质：

1.   ATP：ATP（三磷酸腺苷）是人体内最基本的能量分子。它由一个腺嘌呤碱基（腺嘌呤）、一个核糖分子和三个磷酸基团组成。ATP在细胞内储存和传递能量，是所有生物活动的基础,是最直接的能源物质。

2.   CP：CP（肌酸磷酸酯）是一种储存高能磷酸化合物的分子。它主要在肌肉细胞中储存，与ADP（腺苷二磷酸）反应，通过磷酸转移形成ATP，从而提供能量。CP能够迅速分解并转化为ATP，为高强度、短时间的运动提供能量。

3.   糖原：糖原是一种多糖体，主要储存在肝脏和肌肉中。它是由多个葡萄糖分子连接而成的，可以在需要能量时被分解为葡萄糖，通过糖酵解和有氧氧化产生ATP。糖原是无氧糖酵解和有氧氧化系统的主要能源之一，可以提供中等强度、中长时间的运动所需的能量。

4.   脂肪;脂肪是人体内最丰富的能量储存形式。脂肪以三酸甘油脂的形式储存在脂肪细胞中。在有氧氧化系统中，脂肪分解成脂肪酸和甘油，进一步氧化生成ATP。脂肪是有氧氧化系统的主要能源之一，可以提供长时间、低强度的运动所需的能量。

供能系统

1. ATP-CP（非乳酸能）系统

特点：不需要氧（有氧条件下也可进行）；输出功率大，可维持时间短（6~8s）；恢复时间3~8mins

该系统主要通过ATP在短时间内为人体提供大量能量。ATP-CP系统是人体最快速的供能系统，这个过程不需要氧气参与，因此被称为无氧供能。

ATP释放能量供肌肉收缩的时间仅为1~3秒。而CP分解能够提供能量，帮助ATP快速合成，使ATP含量在最初的几秒内维持在一个相对不变的水平，继续维持肌肉活动。

可惜的是，肌肉中CP的含量也只能够供新ATP合成后维持6~8秒肌肉收缩的时间。随着CP含量为了ATP合成不断下降，在力竭时ATP和CP含量都显著降低，不足以继续提供能量以维持肌肉收缩和舒张。因此，短时间、高强度的活动（如举重，短跑等）主要靠ATP-CP系统供给肌肉收缩时的能量。

2. 糖酵解（乳酸能）系统

特点：不需要氧；输出功率中等，可维持时间中等（1~3mins）；恢复时间30~180s

无氧糖酵解系统是指在没有氧气的情况下，通过糖分解产生能量。当肌肉需要能量时，糖原（肌肉内的储存形式）会被分解成葡萄糖，并通过糖酵解产生ATP。

ATP释放能量供肌肉收缩。这一代谢过程，可供1~3分左右肌肉收缩的时间。

这个过程相对ATP-CP系统而言速度较慢，但可以提供较长时间的能量。无氧糖酵解系统主要用于中等强度、中长时间的运动，如篮球、足球等。

3. 有氧氧化系统

特点：需要大量耗氧；输出功率低，维持时间长

有氧氧化系统是最持久的供能系统，它通过氧气参与的代谢过程来产生能量。

在这个系统中，葡萄糖、脂肪和蛋白质等营养物质被氧气分解，产生ATP。有氧氧化系统的速度较慢，但可以提供长时间的持续能量。

这个系统主要用于低强度、长时间的运动，如长跑、游泳等。

以下是运动时间与供能系统输出功率的关系：

可见在短时间高强度的运动中，如短跑和举重，ATP-CP系统提供的能量最为重要。这是因为ATP-CP系统能够迅速产生能量，但储存量有限。

随着运动时间的延长，ATP-CP系统的能量储备会逐渐消耗殆尽，无氧糖酵解系统开始发挥作用。

当运动时间进一步延长时，有氧氧化系统成为主要的供能系统。

以下是运动时间与能量系统提供能量占比的关系：

可见在短时间高强度的运动中，ATP-CP系统的工作占比最高。

随着运动时间的延长，无氧糖酵解系统逐渐增加其工作占比，而ATP-CP系统的工作占比逐渐下降。

最后，在长时间的运动中，有氧氧化系统成为主要的供能系统，其工作占比最高。

以下是各时间段运动的主要供能系统：

这些关系是根据常见的运动生理学理论和研究成果得出的，但具体的数值和曲线可能因个体差异、运动类型和强度等因素而有所不同。如果你想获得更准确和具体的信息，建议参考相关的权威研究论文或咨询专业的运动生理学家或运动科学家。

总之，了解人体三大供能系统的意义在于让你清楚你在不同的运动模式下正在消耗体内的什么元素。将知识进一步拓展，你将可以自主设计你的膳食、训练甚至是生活计划；而或是对于运动强度有更加立体的认知。运动是一件量力而行的事，全面了解自己的身体，并且有意识地预防风险，做好健康防护是排在首位的。

接下来我们还会有更多的文章深入浅出解释关于运动的不同常识和一些常见误区：

引用的网站：

Jason Karp, PhD. “The Three Metabolic Energy Systems.” IDEA Health & Fitness Association, 5 May 2021, www.ideafit.com/personal-training/the-three-metabolic-energy-systems/.

Author    Christopher Gagliardi    Contributor                  Chris Gagliardi is an ACE Certified Personal Trainer. “The Three Primary Energy Pathways Explained.” Energy Pathways | 3 Primary Energy Pathways in the Body | ACE Blog, www.acefitness.org/fitness-certifications/ace-answers/exam-preparation-blog/3256/the-three-primary-energy-pathways-explained/. Accessed 6 Aug. 2024.