运动时人体内的供能体系

人体的一切活动都需要能量，能量来自体内能源物质的分解。由于人体活动的多样 性，即有不同的运动项目、不同的运动强度、不同的运动时间以及参与运动的肌纤维类型 的不同，故对能量的需求不同，运动时能量的生成途径也不相同。

运动时能量供应体系和组成这个体系的三个供能系统，任何运动开 始都是ATP供能，其后三个系统先后分别参与供能。但是，不同强度的运动,各个系统所占 的比例是不同的。

磷酸原供能系统：这个系统以贮存在肌肉中的高能磷酸化合物分解释放能量而实 现快速供能。其主要特点与作用如下。

能源物质是肌细胞内的ATP和CP,而被消耗的主要是CP。

此能源在肌细胞中的贮量较少。

其分解反应在胞液中，是不需要氧的反应。

能量释放速率较快,输出功率最大，约为每秒6-3. OmM/kg干肌。

供能时间短。一般只能维持肌肉全力运动时间不超过6~8秒，可维持慢速跑的时 间约为20-30秒°

作用：主要用于10秒以内的短时间极量运动时的能量供应，如力量、速度及爆发力强

的运动。由于被消耗的主要是CP,故当运动至力竭时，ATP仍可保持在原来的60%〜 70%，而CP却几乎耗尽，只有原值的3%左右。

糖酵解供能系统：这个系统是以肌肉中糖元和葡萄糖经酵解反应生成乳酸并释放 能量而维持肌肉活动，其主要特点与作用如下。

能源物质主要是肌肉中的糖元和葡萄糖。

反应过程是在胞液中进行的不需氧反应。

能量是通过底物水平磷酸化产生，释放速率快(每秒 OmM/kg干肌)，但产生能 量较少。

反应产物是乳酸，一旦乳酸大量堆积，会引起肌肉机能的下降。

供能不持久,一般在30-60秒达最大速率，至2分钟左右则停止供能。

作用：主要用于10秒以上、2分钟以内的次极限强度运动或缺氧时的肌肉活动，如武 术套路、竞技体操、400米和800米跑等速度耐力性运动。

有氧代谢供能系统：这个系统是以糖、脂肪、蛋白质等在氧充足条件下彻底氧化为 co₂和h₂o释放能量供运动需要，其主要特点与作用如下。

以糖、脂肪、蛋白质、乳酸、酮体为代谢底物。

反应过程主要在线粒体内进行，需要有充足的氧供应。

能量是通过氧化磷酸化作用而产生，释放能量多，但产能速率慢°

代谢底物被彻底氧化成CO和h0,对运动能力影响不大。

供能时间长。

作用：主要用于一切氧供充足的中、低强度的运动及运动停止后恢复期的能量供应。

综上所述,人体的三大供能系统都是以ATP的分解与再合成为核心，其区别在于ATP 再合成的代谢底物及代谢途径不同，故能量释放得多少与速率、供能时间长短就不同。这 三个系统组成一个既相互独立又相互衔接的完整的供能体系，人体骨骼肌中三大供能系 统的输出功率及相互关系如图2-2-6所示。

（三） 人体活动时能量代谢的一般规律

安静时：安静状态时，骨骼肌内耗能少,ATP保持高浓度。由于氧供应充足,肌细胞 以氧化游离脂肪酸和少量葡萄糖来补充ATP的消耗。

长时间低强度运动时：在长时间低强度运动中，ATP的消耗逐渐增多，ADP逐渐增 高。由于运动开始时，肌肉血流量不能及时增大，因而需要无氧供能系统补偿供能，血乳酸 浓度稍有升高，直到氧化代谢系统充分发动后，肌肉脂肪酸氧化供能增强，同时肌糖元分 解也随之加快，而血乳酸逐渐恢复到安静时水平。

较长时间大强度运动时：当进行较长时间大强度运动时，机体对能量的需求进一 步增加，有氧代谢供能系统被充分动员。同时，部分快肌纤维的募集，由糖酵解产生ATP, 使血乳酸浓度保持在较高水平。随着运动时间的延长，可能会动用蛋白质供能。

短时间高强度的激烈运动时：在超过机体最大供氧能力的强度运动时，骨骼肌以 无氧代谢供能为主；在极量运动时，以磷酸原系统供能为主；在超过10秒的次极量运动 时，糖酵解供能的比例增大。随着运动时间的延长，血乳酸持续上升，直至运动终止。

运动停止后的恢复期：运动停止后，肌肉以氧化代谢供能，其速率在一段时间内仍 处于较高水平，以用于磷酸原、糖元的恢复和一些代谢产物的清除。恢复期中的能源以脂 肪酸为主，还有乳酸、酮体和一定量的糖。

（四） 武术套路能量代谢的特点

长拳类项目运动形式复杂，它包括武术特有的拳法、掌法、眼法、身法、步法、跳跃、平 衡等动作,动作起伏转折、动静相间、快慢相接、刚柔相济。《武术竞赛规则》规定，成年组完

成一套长拳不得少于1分20秒。而从比赛时运动员完成一套长拳的时间来看，基本上在 1分20秒至1分30秒之间。可见，完成一套长拳工作时间短，强度大，虽然在工作中有多 次短暂的间歇，但运动员必须将大强度工作维持1分20秒以上。

如前所述，在无氧代谢运动中，CP供能时间短，只能维持肌肉最大强度收缩10秒以 内，而糖酵解供能则可维持肌肉运动2分钟左右。在持续高强度运动80 ~ 90秒的长拳运 动中，ATP-CP系统虽能快速提供能量，但CP的贮量有限，不能满足运动的需要，因此主 要靠糖酵解供能系统提供能量。

郭建华等报道了 131名运动员长拳套路演练后心率可达189 ±17次/分，血乳酸达 13.09±2.04_mM/L_o温力对参加全国武术表演赛的男女成年组和男女少年组运动员完成 一套长拳后的血乳酸浓度进行了测定，长拳运动后血乳酸值均较高，男女组之间、成年组 与少年组之间无显著差异₀邱丕相等研究了冠军集训队、上海队、上体队长 拳演练后血乳酸、pH值及血气指标的变化。运动后血乳酸达13. 9 ~ 16. 2mM/L,血液pH 值降至 7. 11 〜7. 14,HCO3一则降至 7. 5 ~ 10. 2mM/L_o

如果把长拳运动与400米、800米跑的运动强度作一比较，不难看出，此三个项目的 糖酵解强度（血乳酸浓度/工作时间）是400米跑〉长拳〉800米跑,这说明完 成一套长拳的平均强度在400米跑和800米跑之间，属于无氧代谢供能。

上述研究结果表明，长拳套路运动是属于短时间、大强度、以糖酵解供能系统提供能 量为主要代谢特点的运动项目。

南拳是武术的又一主要拳种，1960年起正式列为武术竞赛项目。虽然演练一套长拳 或南拳时间都是1分20秒，但两者各有特点。南拳的灵活性虽不如长拳，架势较小，但拳 势激烈，动作紧凑，步稳身正，刚劲有力，并常以发声吐气来助长动作的发力「'憋气”多，静 止性发力动作多。因此，南拳套路的能量代谢中对无氧代谢,尤其是磷酸原供能能力的要 求相对更高些。

太极拳是一套以松、柔、静、缓为特色的拳种，具有轻松柔和、圆活自然、行云流水、连 绵不断的特点，在6分钟左右的演练过程中，体现了心静体松、意领身随、刚柔相济的基本 要求。曹文元等报道，进行太极拳练习时的氧耗是每分钟10. 38毫升/公斤，心率平均为 107.62次/分。陈文鹤(1982)按拳式分为陈式、杨式、简化三组进行了太极拳练习时能量 消耗的测定，发现陈式太极拳练习时能量消耗为6.85±2.03千卡/分，心率为133.9土 18. 1次/分，摄氧量为每分钟23.30±7.55毫形 公斤，相当于最大摄氧量(VO₂max)的， 45%;杨式太极拳练习时能量消耗约在2.96±0.72千卡/分，心率为115.8±20.0次/ 分，摄氧量为每分钟12. 61 ±2. 56毫升/公斤,相当于最大摄氧量的30%左右。由此可见， 太极拳是属于强度较少、能耗不大、以有氧代谢供能为主要代谢特点的拳种，而不同拳式 的太极拳能量消耗也不同

运动员在训练过程中，运动能力是一个相对值，它随着训练水平的不断提高而提高。 训练的目的在于不断打破相对平衡，有效地提高运动能力。因此，我们有必要了解哪些因 素会限制人体运动能力——限力因素，哪些因素可提高人体运动能力一一促力因素，这是近年来运动生化的重要研究课题。

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