人體能量代謝系統與運動性疲勞的研究

趙瓊

人體在不同運動項目進行的過程中，身體的供能方式方法是不盡相同的，按供能時間的長短對運動項目進行分類，短時間無氧大量供能的運動中人體直接的能量來源---ATP，長時間低功率輸出運動的有氧供能，機體會根據運動所需的能量自由選擇供能的途徑，為保證機體在運動中的能量輸出和運動需求，本文對人體能量代謝系統對如何減小運動性疲勞對人體在運動過程中所產生的影響進行分析和研究。

（一）人體在運動時能量代謝的體系和特點

1、供能系統的直接能量來源--ATP

ATP即三磷酸腺苷，它是人體產生的一種高能化合物，也是肌肉運動最直接的能量源泉。在人體的大多數細胞特別是肌肉細胞中都有大量的ATP，當人體的肌肉短時爆發用力時肌細胞中的ATP就直接被利用給人體供能。ATP是由一個稱為腺苷的大分子化合物和三個較簡單的磷酸要組成的，其中有兩個“高能鍵”排列在后面的磷酸根中，而這些儲備著大量化學能量的高能鍵在人體運動時，神經細胞開始傳導，內分泌細胞進行分泌，平滑肌、骨骼肌和心肌完成機械收縮后肌細胞末端的高能磷酸斷裂，使體內1克分子的ATP如點火般釋放出7-12千卡的能量源。例如田徑項目中的短跑、跳，投擲類運動都是如何。

2、供能系統中其它的能量來源-有氧、無氧，CP和乳酸。

有氧無氧針對的是人體在代謝過程中有無氧氣參與化學反應，不需要氧氣參與的ATP-CP系列即偶聯反應和乳酸系列的是無氧代謝，另一種便是有氧代謝。ATP-CP系在列即偶聯反應是指當肌肉收縮的時候在ATP被快速的分解儲存的CP開始釋放能量，ADP和PI被快速合成ATP。肌肉中儲存的ATP和CP量并不多，由此可以看出人體在運動過程中通過肌細胞分解磷酸原系統所得到的能量是十分有限的。由于它的快速可性這一特點，對于短時爆發力的運動項目起著特別關鍵的重要作用。

而乳酸能系統供能即是人體中糖酵解供能，指的是在糖分解后所供應的ATP合成必需的能量，如若煻不能被完全的分解時就會產生乳酸堆積在身體的肌肉和血液里，而當肌肉和血液中的乳酸堆積到一個高水平級點的時候，機體的糖酵解合成ATP每克分子數較有氧代謝相比要少很多，例如每一克分子葡萄糖酵解時能量就只可以釋放出2克分子的ATP，這也是乳酸系統供能的一個十分突出地缺點，這便是肌肉所產生的疲勞傳感給大腦所得的結果，人體感覺不適的主要原因。

有氧供能系統是指機體的肌細胞內的線粒體中的糖原通過氧化充分分解生成水和二氧化碳，與此同時還產生能量使約40個克分子的ATP再合成。這種被稱為“發電場”的線粒細胞在肌細胞中數量是十分豐富的。有氧代謝過程中的ATP合成簡單，并且不會產生相應的副產物導致機體的疲勞。有氧供能系統還有一個優點在于，它的來源相當豐富不僅僅從糖原還可以大多數食物中得到，例如：各類脂及和大量含有蛋白質的食物等中獲得。有氧代謝也是大多數長時間耐力運動項目的主要供能系統，例如鐵人三項、馬拉松、登山、長距離游泳、公路自行車等。

根據運動時間來分析機體供能，例如一場激烈的正規籃球賽中，運動員至少要保證半場20分鐘全場40分鐘高強度運動量的體能儲備，在這樣長時間的運動中雖然是有氧系統給機體提供能量，但在比賽過程中，運動員在跳投、搶籃板、功防等都是爆發用力，機體在比賽的整個過程中這種不連貫間斷性的處于短時間高強度的運動屬于無氧供能，在高爾夫、排球、橄欖球等很多團體項目中也是這種供能情況。

（二）機體能量供應與肌肉運動疲勞產生的相互關系

人體在短時間高強度的運動過程中，肌肉中無氧供能的副產品乳酸生成超過了運出速度時，乳酸和H+的濃度就會持續增加，這時的機供能代謝系統被稱為CP閥，隨著肌纖維中乳酸濃度增加CP量的耗竭，當 CP閥在80-90%的最大攝氧量時維持機體高強度運動時間是十分有短而有限的。有研究表明，機體在正常情況下，肌肉的最大收縮降到50%的只需要約30秒鐘，而使肌肉力量從50%恢復到最大力量的80%以上，則需要約4分鐘時間。由此可見，肌肉力量的收縮強度和恢復一般在5分鐘以內。當機體在運動過程中運動強度低于CP閥高于無氧代謝時的最大攝氧量的強度時，運動時間和強度就取決于肌肉ATP的生成量，當ATP的生成量低于運動強度和時間所需量時，肌肉就會產生疲勞感，糖是人體運動的重要能源之一，早在十九世紀就有研究發現人體的疲勞是肌肉中能源物質含量降低所致，在運動中人體血糖值是否正常直接關乎運動能力的發揮。有研究表明，當人體在不同強度的運動過程中，如公路自行車項目30～40%的最大的吸氧強度，股直肌的糖原降解在慢肌纖維中發生，當運動結束后的1小時慢慢下降，而快肌纖維中的糖原仍保持不變。由此可知，血液是補充有氧運動中慢肌纖維的糖原的主要來源。

人體在運動中特別是長時間運動中，機體的肌纖維不僅消耗肌糖原還會大量攝取血糖，當肌纖維的攝取速度大于肝糖原分解入血的速度，就會導致機體血糖降低，肌肉運動能力下降，全身肌肉疲勞。

脂肪供能是人體機體供能的系統之一，雖然脂肪是體內貯量最多的能量物質，理論而言脂肪可以維持機體5天甚至更長的運動時間，但由于脂肪常在未被調動運用給機體供能前，機體就因為其它原因而進入了疲勞期，導致這一情況的主因是機體在運用脂肪組織供能前，肌體內的脂肪必須先被水解成為脂肪酸和甘油后方可進入血液，而脂肪酸還要被分解才能轉運到肌肉內氧化供能。

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