肌肉活动的能量供应
(2012-11-05 13:03:49)
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分类: 能力:生理•体能 |
生命活动是一个耗能过程,而肌肉运动又是消耗能量最多的一种运动形式。运动时,人体不能直接利用太阳能、电能等各种物理形式的能量,只能直接利用储存在高能化合物三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)分子中储藏的化学能,与此同时糖、脂肪和蛋白质则可通过各自的分解代谢,将储存在分子内部的化学能逐渐地释放出来,并使部分能量转移和储存到ATP分子中,以保证ATP供能的持续性。
ATP是一种存在于细胞内(胞浆和核浆内)由自身合成并可迅速分解被直接利用的一种自由存在的化学能形式。肌肉收缩就是利用ATP分解释放出的能量供肌肉收缩克服阻力做功,以实现化学能向机械能的转化。
ATP在肌肉内的含量一是有限,二是稳定,呈动态平衡之势。若以最大功率输出仅能维持2秒左右,但是别担心,生物体运动消耗ATP,同时ATP在体内可以再合成即从间接能源的分解代谢中吸收能量,这个系统叫磷酸原系统(Phosphagen system)。
磷酸原系统通常是指ATP和磷酸肌酸(CP)组成的系统,由于二者的化学结构都属高能磷酸化合物,故称为磷酸原系统(ATP-CP系统)。磷酸原系统供能特点:供能总量少,持续时间短(7.5秒左右),功率输出最快,不需要氧,不产生乳酸类等中间产物。磷酸原系统是一切高功率输出运动项目的物质基础,数秒种内要发挥最大能量输出,只能依靠它。如短跑、投掷、跳跃、举重等运动项目。
当磷酸原系统供能不足时,人体自动启用乳酸能系统(Lactic acid system)。乳酸能系统是指糖原或葡萄糖在细胞浆内无氧分解生成乳酸过程中(又称酵解),再合成ATP的能量系统,供能持续时间为33秒左右。乳酸能系统供能总量较磷酸原系统多,持续时间较短,功率输出次之,不需要氧,终产物是导致疲劳的物质——乳酸。乳酸能系统供能的意义在于,保证磷酸原系统最大供能后仍能维持数十秒快速供能,以应付机体短时间内的快速需要。该系统是一分钟以内要求高功率输出运动的物质基础。如 400米跑、100米游泳等。
还有一个有氧氧化系统(Aerobic oxidation system),是指糖、脂肪和蛋白质在细胞内彻底氧化成水和二氧化碳的过程,再合成ATP的能量系统。从理论上分析,体内储存的糖特别是脂肪是不会耗尽的,故该系统供能的最大容量可认为无限大。其供能特点,ATP生成总量很大,但速率很低,持续时间长,终产物是水和二氧化碳,不产生乳酸类的副产品,是进行长时间耐力活动的物质基础。
为保证ATP直接供能的连续性,它必须边分解边合成,并且合成速率与消耗速率相平衡。如前所述,供ATP再合成的途径有三条,每一种能量系统都有它特定的输出功率和持续时间,分别满足在不同运动中,在强度变化的不同时间内ATP再合成的需要。由于不同能量系统的能量输出之间与完成不同类型运动项目的全过程之间是一个对应的统一整体。因此,运动生理学把完成不同类型的运动项目所需能量之间、以及各能量系统供应的途径之间相互联系所形成的整体,称为能量统一体。
转自牧野的博客

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