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人们经常进行各种运动。运动是由骨骼肌来完成的。运动中,肌肉需做功,因而消耗大量的能量。这些能量是从哪里来的呢?肌肉是怎样得到能量的呢?能量是由人摄取的食物中供给的。当食物在人体细胞内分解时,食物中的化学能被释放出来了。这些能量,一半以热的形式散发出来,一半供肌肉细胞做功用。
但是,肌肉细胞却不能直接地利用这些能量,而是需要先以一种叫做三磷酸腺苷(ATP)的化合物贮存起来,然后,机体需要时再释放出来。这里ATP作为机体的能量库。我们知道,机体每时每刻都需要能量。如果没有ATP的话,供给机体的能量就会时断时续。
ATP怎样贮存能量呢?ATP分子中含有三个磷酸基团,它们由化学键连接在一起,能量贮存在化学键上。当一个磷酸基团从ATP分子中脱离时,一个化学键断裂,释放出8卡的能量,ATP就变成了一个叫做二磷酸腺苷(ADP)的化合物,它含有两个磷酸基团。ATP分解时放出的能量可供肌细胞利用。我们可以把ATP和ADP看作是贮能电池的不同形式。当电池充电时,ADP形成。ADP能再次合成ATP,ATP也可以再次分解而转化为ADP。可以看出,比起贮能电池来,效率高出许多倍。
机体主要靠三种方式产生ATP,其中一种需要氧参加,另外两种则不需要氧参加。通常ATP的产生是需要氧的。食物中的三大营养物质——糖、蛋白质和脂肪主要以氧化方式分解产生ATP。这种方法是产生ATP最有效的方法。但是,少量的ATP也可以由缺氧的方式产生。
为什么需要缺氧能源的ATP呢?原因有两个:首先每个人摄氧有一个最大限度。剧烈运动时,尽管我们心跳加快,气喘吁吁,却难以充分供氧;其次,任何剧烈运动最初的两至三分钟机体需要吸入大量的氧,所以不得不依赖于缺氧的方式产能。剧烈运动五分钟后,主要用有氧的方式产生能量。
肌细胞产生能量的第二种方法,也是最简单的一种方法。是从一种叫做磷酸肌酸(PC)的化合物中分解出磷酸而产生能量。肌细胞内存有少量的PC。用这种方法可以使ATP迅速增加,因为这里仅有一步化学反应,并不需要氧参加,因此它是一种不需氧产生ATP的方法。
因为肌细胞内PC含量少,所以它的作用是有限的。但它有一些特殊的生理功能,因此它对于剧烈的运动,必须使用爆发力的运动以及要在几秒钟内完成的动作是十分重要的。
产生ATP的第三种方法是葡萄糖的酵解。在缺氧的条件下,葡萄糖分解产生乳酸(LA),并释放出少量的能量。但用这种方法产生能量有许多缺点,如体内乳酸堆积时,可引起肌肉疲劳;这种方式产能少,只相当于等量葡萄糖完全氧化所产能量的百分之五;另外,在肌细胞内只有少量的葡萄糖以糖元的形式贮存起来。但是,乳酸系统能够在两至三分钟内供大量的ATP。它所提供的ATP约两倍于磷酸肌酸系统。对于象短跑、潜水这样的运动员是非常重要的。
运动中,肌肉供应能量的这三种方法可以比作汽车上的不同齿轮。不同种类的运动,用不同的方法供能,而肌肉可以自动转换所需要的能量。
焦大明 教授
中华中医药学会会员
中医世家中医养生学专家
国家中医药管理局中和亚健康咨询师
中国劳动部就业中心经络保健高级讲师
卫生部人才中心康复理疗培训师
中华摸骨诊病第一人
助理邮箱:309063476@qq.com
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