人体三大供能系统方案

2021年1月20日发(作者：和公)
人体的三大供能系统


在人体有三大供能系统，它们是：
ATP-
磷酸肌酸供能系统、
无氧呼吸供能系
统和有氧呼吸供能系统。

（
1
）

A
TP
在肌肉中的含量低，当肌肉进行剧烈运动时，供能时间仅能维持
约
1
～
3
秒
。

（
2
）

之
后的能量供应就要依靠
ATP的再
生。这时，细胞的高能化合物磷酸
肌酸的高能磷酸键水解将能量转移
至
ADP
，生成
ATP
。磷酸肌酸在体
的含量也很少，只能维持几秒的能量供应。人在剧烈运动时，首先是
ATP-
磷酸肌酸供能系统供能，通过这个系统供能大约 维持
6
～
8
秒
左右的时间。

（
3
）

这
两项之后的供能，
主要依靠
葡 萄糖和糖元的无氧酵解
所释放的能量合成
ATP
。
无氧
酵解约能维持
2
～
3
分钟
时间。

（
4
）

由
于无氧呼吸产生的乳酸易导致肌肉疲劳，
所以
长时间的耐力运动需要靠有氧呼吸释
放的能量来合成
ATP
。

综上所述，短时间大强度的运动，如
100
米短跑，主要依靠
ATP-
磷酸肌酸供能；长时
间低强度的运动，
主要
靠有氧呼吸提供能量；介于二者之间的较 短时间的中强度运动，如
400
米跑，则
主要
由无氧呼吸提供能量。

运动项目

马拉松跑

400
米跑

100
米跑

总需氧量（升）

600
16
8
实际摄入氧量（升）

589
2
0
血液乳酸增加量

略有增加

显著增加

未见增加


人在剧烈运动呼吸底物主要是糖。但在长时间剧烈运动时，如马 拉松式的长跑运动，
人体贮存的糖是不够用的，在消耗完贮存的糖类物质后，就动用体
贮存脂肪 和脂肪酸
。


一、运动时供能系统的动用特点


(
一
)
人体骨骼肌细胞的能量储备


(
二
)
供能系统的输出功率

运动时代供能的输出功率取决于能源物质合成
A
TP
的最大速率。


(
三
)
供能系统的相互关系

1
．运动中基本不存在一种能量物质单独供能的情况，肌肉可以利用所有能量物质，只
是时间、顺序和相 对比率随运动状况而异，不是同步利用。

2
．最大功率输出的顺序，由大到小依次为 ：
磷酸原系统
>
糖酵解系统
>
糖有氧氧化
>
脂肪酸有氧氧化，且分别以近
50
％的速率依次递减。

3
．当以最大输出功率运动时，
各系统能维持的运动时间是：
磷酸原系统供极量强度运
动
6
—
8
秒；糖酵解系统供最大强度运动
30
—
9 0
秒，可维持
2
分钟以；
3
分钟主要依赖有
氧代途径。运动时间愈长强度愈小，脂肪氧化供能的比例愈大。脂肪酸是长时间运动的基
本燃料。
< br>4
．由于运动后
三磷酸腺苷
(ATP)
、磷酸肌酸
(CP)< br>的恢复及乳酸的清除，须依靠有氧代
系统才能完成，因此
有氧代供能是运动后机能恢复的 基本代方式
。


二、不同活动状态下供能系统的相互关系

安静时，不同强度和持续时间的运动时，骨骼肌无氧代和有氧代供能的一般特点表现
如下。


(
一
)
安静时：

安静时，骨骼肌能量消耗少，
A
TP
保持高水平；氧的供应充足，肌细胞以游离脂肪酸
和葡萄糖的有氧代供 能。线粒体氧化脂肪酸的能力比氧化丙酮酸强，即氧化脂肪酸的能力
大于糖的有氧代。在静息状态下，呼 吸商为
0
．
7
，表明骨骼肌基本燃料是脂肪酸。


(
二
)
长时间低强度运动时：

在长时间低强度运动时， 骨骼肌
A
TP
的消耗逐渐增多，
ADP
水平逐渐增高，
NA D+
还
原速度加快，但仍以有氧代供能为主。血浆游离脂肪酸浓度明显上升，肌脂肪酸氧化供能
增强，这一现象在细胞糖原量充足时就会发生。同时，肌糖原分解速度加快，加快的原因
有两点 ：

（
1
）能量代加强。


(2)
脂肪酸完全氧化需要糖分解的中间产物草酰乙酸协助才能实现。

在低 强度运动的最初数分钟，血乳酸浓度稍有上升，但随着运动的继续，逐渐恢复到
安静时水平。


(
三
)
大强度运动：

随着运动强度的提高， 整体对能量的要求进一步提高，但在血流量调整后，机体对能
量的需求仍可由有氧代得到满足，即有氧代 产能与总功率输出之间保持平衡。在这类运动
中，血乳酸浓度保持在较高的水平上，说明在整体上基本依 靠有氧代供能时，部分骨骼肌
由糖酵解合成
A
TP
。血乳酸浓度是由运动肌细 胞产生乳酸与高氧化型肌细胞或其他组织细
胞乳酸代之间的平衡决定的。

（四）

短时间激烈运动时：

在接近和超过最大摄氧量强度运动时 ，
骨骼肌以无氧代供能。
极量运动时，
肌以
ATP
、
CP< br>供能为主。超过
10
秒的运动，糖酵解供能的比例增大。随着运动时间延长，血乳酸水< br>平始终保持上升趋势，直至运动终止。

总之，短时间激烈运动
(10
秒以
)
基本上依赖
ATP
、
CP
储备供能；长时间低、中强 度运
动时，以糖和脂肪酸有氧代供能为主；
而运动时间在
10
秒—
1 0
分执行全力运动时，所有
的能源储备都被动用，只是动用的燃料随时间变化而异：运动开始时 ，
ATP
、
CP
被动用，
然后糖酵解供能，
最后糖原、脂肪酸、
蛋白质有氧代也参与供能。
运动结束后的一段时间，