运动功能三大系统

闻阳居

　　运动时的供能系统，依其运动强度和运动持续时间的不同可分为ATP—CP（磷酸原）系统、糖酵解（乳酸）系统和有氧氧化系统。无氧运动是对ATP—CP（磷酸原）系统、糖酵解（乳酸）系统两种供能形式下的运动的通俗说法，同理有氧运动是对有氧氧化供能形式下的运动的通俗说法。

(一) 磷酸原系统（ATP—CP系统）及其供能特点

磷酸原系统（ATP—CP系统）是由肌肉内的ATP和CP这两种高能磷化物构成，ATP与CP同样都是通过分子内高能磷酸键裂解时释放能量，以实现快速供能。因此，在运动时供能系统中将CP一起称为磷酸原系统。

磷酸原系统供能不在其数量的多少，而在与其能量的快速可动用性。

在三个供能系统中，其能量输出功率最高。凡是短时间极量运动（如：短跑、举重、冲刺、投掷等）时所需的能量几乎全部由ATP—CP系统供给。

任何强度的运动（理解这一点是很重要的），开始首先供能的都是ATP—CP系统，其特点是：

①分解供能速度快，重新合成ATP速度最快。

②不需要氧。

③不产生乳酸。

④ATP—CP供能系统最大输出功率为50W /Kg体重，是三个供能系统中输出功率最高者。

⑤维持供能的时间短。

例如一名70kg的人参加运动的肌肉以20kg计算，ATP—CP供能系统储备的能量，可供轻快走步运动的时间约为1分钟（强度低磷酸原供能时间长一些）；或可维持最大强度运动时间约为6—8秒左右（强度低磷酸原供能时间就少了）。

30--60米快速跑全靠ATP—CP供能系统保证；

60--100米快跑主要靠ATP—CP系统供能；

200--400米跑大部分由ATP-CP系统供能（也靠乳酸系统提供部分能量）。

可见，ATP—CP系统在短时间最大强度运动的供能体系中起着重要作用。

（二） 糖酵解系统及其供能特点

当人体剧烈运动时，骨骼肌能量消耗不仅量大且速度快，有氧供能不足。而ATP-CP大量消耗时，糖的无氧酵解便开始参与供能。当氧供应不足的程度为氧化供能需要量的2倍以及肌肉中ATP-CP被消耗的量约为原储备量50%左右时，为了迅速再合成ATP以保证持续运动的能力，骨骼肌中的糖原便大量无氧分解，乳酸开始生成。糖无氧酵解系统是400m、800m、1500m跑，100m、200m游泳的主要供能系统。

糖无氧酵解系统供能的特点：

①糖原酵解供能速度快，比有氧氧化供能来得及时，故称其为应急能源。

②糖原酵解供能不需要氧，是脂肪酸、甘油、氨基酸等供能物质所不及的。

③糖无氧酵解系统供能的最大输出功率为25W/kg体重，约为磷酸原系统的1/2。因此，利用以糖无氧酵解系统供能为主的运动，表现的速度与力量都不如磷酸原系统，但维持供能时间比较长。

④糖酵解产生的能量有限，但可积少成多。

⑤糖酵解的代谢产物为乳酸。

乳酸在肌细胞中的大量增多，不仅对ATP的合成起抑制作用，且引起肌细胞代谢性酸中毒，工作能力降低，易发生疲劳

（三） 有氧氧化系统及其供能特点

虽然在糖酵解作用中，能迅速释放能量并且不需要氧，可是在这种情况下再合成ATP的量是相当少的。糖、脂肪和蛋白质在氧供应充足的条件下，氧化为二氧化碳和水，同时释放大量能量，使ADP再合成ATP。这种有氧氧化供能过程，称为有氧氧化系统。

有氧氧化系统供能的特点：

①体内95%的ATP均来自线粒体内的氧化磷酸化作用，是ATP生成的主要途径，是人体能量消耗的主要供能系统。

②糖的有氧氧化释放的能量比糖酵解生成的ATP数量大19倍，因此比糖酵解产生的能量多，且比脂肪消耗的能量少，是体内最经济的能量供应系统。

③ 有氧供能系统的能量物质来源广阔、种类多、储备量大，是取之不尽的能量来源。

④有氧氧化过程复杂、供能速度慢，脂肪的氧化供能因耗氧量大，受氧利用率的影响，只有在运动强度低.氧供应充足的条件下才能被大量利用。所以有氧供能系统是耐力运动项目的主要供能来源。

⑤糖和脂肪的有氧氧化时，最大输出功率比其他两个系统均低。

任何强度的运动，首先开始供能的是磷酸原（ATP—CP系统）系统开始，其次是糖酵解系统、有氧氧化系统，除非时间非常短。

参考文献：百度文库云罡风上传的《关于运动的供能系统》

阅

疑问：供能方式转换和时间有关系吗？

供能方式转换和强度有关系吗？

首先可以肯定的是不同的运动项目具有不同的能量代谢特征（虽然是废话但是是事实）；

其次不同的运动项目有不同的能量代谢路径，这取决于运动过程中肌肉的工作状况（说明肌肉耗能是主要的）；

再次由于肌肉的用力强度、负荷是变化的，这导致主要供能系统不断变化，但是每个运动项目能量代谢特征取决于主要参与肌群。

尽管不同的运动项目可以分为有氧和无氧，但是没有一个项目只有一个能源系统参与供能。一般说来，确定一个项目的能量特征首先要确定有氧与无氧。然后其次确定主要的供能方式（磷酸原系统、糖酵解系统、有氧系统）。

无论哪种供能都绕不开ATP。

ATP是人体能量分子，它是由无氧、有氧能量系统组成，所有肌纤维在运动中产生化学反应，最终的机械能所需要的能力都来自于ATP，肌肉收缩产生的力是有肌纤维滑动机制形成的，ATP是这个过程中的关键能源物质。在各专项运动中，主要问题就是短时间内大量ATP的供应，以及对现有代谢条件的耐受程度，因此体能训练要重点强调提高专项代谢需求相关的能量供应能力和耐受度。

这就涉及到磷酸原系统（ATP-CP系统）、糖酵解系统 （乳酸系统）、三羧酸循环（有氧系统）。可以确定当运动持续时间增长，主要供能系统依次转换过程是从磷酸原系统（ATP-CP系统）、糖酵解系统 （乳酸系统）,最后是三羧酸循环（有氧系统）。即使是大强度的运动，转换过程也是这样的。

磷酸原系统（ATP-CP系统）直接为肌肉收缩功能，因为他的供能来源于肌肉内储存的三磷酸腺苷（ATP)和磷酸肌酸（CP）。属于无氧系统；另一个无氧供能系统是糖酵解系统，通常也被称为乳酸能系统，肌纤维肌浆中葡萄糖分解产生ATP，葡萄糖来源于血糖或肌肉中的糖原储存，因此，糖酵解系统中ATP能源速度比ATP-CP系统慢；通常被称为三羧酸循环的有氧氧化系统是产生ATP最重要的能量系统，但ATP进入激活的肌肉组织过程最慢。有氧系统对完成心肺耐力活动非常重要，因为他在不产生疲劳产物的情况下供应大量ATP。与糖酵解的碳水化合物（糖）、脂肪不同，蛋白质都可以进入有氧循环分解，在线粒体中通过电子运输系统最终产生ATP。

磷酸原系统其特点是能总量少,持续时间短,功率输出最快,不需要氧气,不产生乳酸等物质。短跑、跳跃、举重只能依靠此系统。

糖酵解系统指糖原或葡萄糖在细胞浆内无氧分解生成乳酸过程中,再合成ATP的能量系统。其最大供能速率或输出功率为29.3 J·kg-1·s-1，供能持续时间为33s左右。由于最终产物是乳酸,故称乳酸能系统。其特点是,供能总量较磷酸原系统多,输出功率次之,不需要氧,产生乳酸。该系统是1min以内要求高功率输出运动的供能基础。如400m跑、100m游泳等。专门的无氧训练可有效提高该系统的供能能力。

有氧氧化系统是指糖、脂肪和蛋白质在细胞内彻底氧化成水和二氧化碳的过程中,再合成ATP的能量系统。 从理论上分析,体内贮存的有氧氧化燃料,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。其特点是ATP生成总量很大，但速率很慢,需要氧的参与，不产生乳酸类的副产品。据计算,该系统的最大供能速率或输出功率为15 J·kg-1·s-1，该系统是进行长时间耐力活动的物质基础。

运动项目大约能量消耗举例（取自体能训练设计指南）

时间过短的项目比如铅球、跳远、跳高等基本全是磷酸原系统供能，这似乎与上述供能方式转换有矛盾。我们的理解是时间足够短的项目或某个动作，体内储存的ATP很充足，没有转换到乳酸系统甚至有氧氧化系统技术动作就已经完成。

那么现在来回答开始的问题。

运动随着时间的变化（时间足够长），供能方式依次变化：主要供能系统依次转换过程是从磷酸原系统（ATP-CP系统）、糖酵解系统 （乳酸系统）,最后是三羧酸循环（有氧系统）。

这说明和时间是有关系的（没有时间限制哪来强度一说）；

那么大强度的运动呢，ATP以最大功率输出供能可维持约2秒；CP以最大功率输出供能可维持约3-5倍于ATP。ATP-CP系统通常维持6秒，ATP的快速消耗，磷酸原系统供能较快结束，糖酵解系统提前介入，糖酵解也是随着强度的大小而变更时间，最后进入有氧系统。可以这么理解，强度大的运动转换过程会加快，但是转换过程还是一致的。根据能量守恒，剧烈大强度运动能量消耗更快更多，只是转换过程加快了。

反之，那么强度小的持续运动呢，转换过程放缓了，甚至因为时间过少只动用了少量的ATP已经完成了技术。

这说明和强度是有关系的：

其实关于时间和强度可以用负荷来直接描述。所以更完美的说法是供能方式的转化和负荷是有关系的。

关于上述论述鉴于自身的理解水平，理解可能不太全面，但是实际上对于供能的理解很多时候也是模糊的，例如为什么是三大供能系统为什么不是一种或是其他多种，再如ATP-CP系统大功率维持6秒这样的论断也无从查证，详细的数据来源、准确与否都还有待于查证和验证。

疑问：运动员与普通人耗能过程一样吗？

较多的文献当中有讲到运动中的三大供能系统，这是体育人撰写的所以有运动二字。其实这个运动的范畴是很大的，我们应该关注的是普通人由静止状态到非静止状态的供能变化过程，普通人和运动员是一样的，从静止到非静止（力竭），其耗能过程是一样的。

我们已经知道人体有三大供能系统，磷酸原系统（ATP—CP系统）、糖酵解系统、有氧氧化系统；其实每个供能系统都是人体整体供能一部分，我们只是人为的给予不同的供能阶段进行分类，这有利于研究与说明。无论是普通人或运动员，只要是从静止到力竭（时间足够长），三大功能系统要逐一发挥作用的，顺序是不会变的，但是根据运动强度大小，其能耗阶段是不一样的。有一些论点说供能方式是和时间没有关系的，不知从何说起。如果时间足够短，耗能只停留在磷酸原第一阶段就停止了，就没有三大供能系统逐一显显身手了。

疑问：三大供能系统是供能系统的不同阶段吗？

任何强度的运动（理解这一点是很重要的），开始首先供能的都是磷酸原系统（ATP—CP系统），而且磷酸原系统供能不在其数量的多少，而在与其能量的快速可动用性。

例如一名70kg的人参加运动的肌肉以20kg计算，ATP—CP供能系统储备的能量，可供轻快走步运动的时间约为1分钟（强度低磷酸原供能时间长一些）；或可维持最大强度运动时间约为6—8秒左右（强度低磷酸原供能时间就少了）。

30--60米快速跑全靠ATP—CP供能系统保证；

60--100米快跑主要靠ATP—CP系统供能；

200--400米跑大部分由ATP-CP系统供能（也靠乳酸系统提供部分能量）。

可见，ATP—CP系统在短时间最大强度运动的供能体系中起着重要作用。

从上述例子来看短距离的奔跑全靠磷酸原系统（ATP—CP系统），维持最大强度运动（30--60米）6--8秒，随着距离的加长（其实也是时间的加长、强度降低），糖酵解系统逐步介入；如果运动时间再次加长，例如超过800米的中长跑，有氧氧化系统开始介入。完成了供能系统的三个不同阶段。

人体三大供能系统是人体整个供能过程的不同阶段，根据项目或运动时间、强度的不同而重要程度不同。