有氧和无氧运动的能量代谢特点

什么叫有氧运动，什么叫无氧运动？大多数健美运动员和健美爱好者只解其表，不解其理，训练中一般是盲目听从，对训练所要达到的目的过程并不十分明确，以致影响了训练的自觉性和训练效果。本文就有氧和无氧运动能量代谢的特点作一分析，以助大家释疑解惑，从根本上了解健美运动的特点，提高训练的自觉性。要了解有氧和无氧运动的能量代谢特点，得从的作用谈起。

　　三磷酸腺苷（简称ATP）是肌肉活动唯一的直接能源，也是人体其它任何细胞活动（如腺细胞的分泌、神经细胞的兴奋等）的直接能源。ATP贮存在细胞中，其中以肌细胞（肌纤维）为最多。ATP由一个称为腺苷的大分子和三个较简单的磷酸根组成，后两个磷酸根上有"高能键"，键上贮有大量化学能，故ATP这类化合物又称为高能磷化物。当ATP末端一个磷酸键断裂时，便释放出能量，使细胞做功或完成其生理功能。

　　肌肉活动时，贮存在肌纤维中的ATP在ATP酶的催化下迅速分解为二磷酸腺苷（ADP）和无机磷（PI），释放出能量，牵动肌丝滑动，使肌纤维缩短，完成做功。但肌肉中ATP的储量较少，必需边分解边合成，才能不断满足肌肉活动的需要，使活动得以持久。事实上ATP一被分解就立刻再合成。再合成所需的能量，根据运动的具体情况，来源有三：一是磷酸肌酸分解放能；二是糖原酵解生能；三是糖和脂肪（还有部分蛋白质）氧化生能。

　　1、磷酸肌酸的分解。磷酸肌酸（简称CP）是贮存在肌纤维中与ATP紧密相关的另一种高能磷化物，分解时能放出大量能量。当肌肉收缩且强度很大时，随着ATP的迅速分解，CP也迅速分解放能，以使ADP和PI合成ATP。肌肉在安静状态下，高能磷化物以CP的形式积累，故肌细胞中CP的含量约为ATP的3－5倍。尽管如此，其含量也是有限的，CP全部分解时只能维持数秒钟的剧烈运动，必须有其它供应ATP再合成的能量才能使肌肉活动持续下去。CP供能使ATP再合成的重要意义，不在其含量，而在其快速可动用性。由于CP既能迅速分解放有，又不需氧、不产生乳酸，故它与ATP一起在供能系统中称为磷酸原系统（ATP－CP系统）。

　　CP和ATP不能直接用作营养补剂，因为其分子过大，不能被人体吸收。而一羟基肌酸能被人体直接吸收，进入肌细胞合成CP，进而为合成ATP所用，供给肌肉活动的能量，对力量锻炼有一定的良好作用。

　　2、肌糖原的酵解。运动持续时间在10秒以上且强度很大时，机体所需的能量已远超出磷酸原系统所能供给的，同时机体的供氧量也远远满足不了需要。这时运动所需ATP再合成在能量就主要靠糖原酵解来提供了。糖酵解以肌糖原为原料，在把葡萄糖分解成乳酸的过程中生成ATP。所产生的乳酸在氧供应充足时，一部分在线粒体中被氧化生能，一部分合成为肝和糖原等。乳酸是一种强酸，在体内积聚过多会破坏内环境的酸碱平衡，使肌肉工作能力下降，造成肌肉暂时性疲劳。因此，依靠糖原无氧酵解供能也只能使肌肉工作持续几十秒钟。无氧酵解供能时，不需要氧，但产生乳酸，故称乳酸能系统。乳酸能系统的重要意义是在缺氧情况下仍能产生能量，以供体内急需。

　　3、糖和脂肪的有氧氧化。当运动中氧的供应能满足氧的需要时，运动所需的ATP即主要由糖、脂肪的有氧氧化来供能。有氧氧化能提供大量的能量，从而能维持肌肉较长的工作时间。例如，由糖原产生的葡萄糖有氧氧化所产生的ATP为无氧糖酵解的13倍。这种有氧氧化供能称为有氧氧化系统。

　　虽然磷酸原系统和乳酸能系统在运动过程中都供应一定的、甚至大部分的能量，但ATP和CP的最终合成以及糖酵解产物乳酸的消除却要通过有氧氧化来实现。所以，肌肉活动所需能量的最终来源是糖和脂肪（也许还有蛋白质）的有氧氧化，而糖和脂肪又来自食物。

　　在运动中，糖和脂肪优先利用的程度和程序是不相同的。这主要受两个因素的影响，一是运动强度和持续时间，二是膳食。同时还与训练程度有关。

　　①运动强度和持续时间的影响。当运动强度增加、持续时间缩短时，糖是占支配地位的能源。因为在时间短、强度大的运动中，ATP的生成主要由乳酸能系统提供能量，即依靠无氧糖酵解来产生ATP，而糖原是无氧酵解的唯一能源。强度很大、时间很短的运动（如举重），ATP再合成的主要来源是CP，糖的无氧酵解仅能提供少量能量。运动强度低、时间长的运动，脂肪便成了主要能量来源。长时间持续运动（如马拉松跑）的后期，约有80％的ATP来自脂肪氧化。虽然脂肪是长时间剧烈运动的主要能源，但糖仍很重要，尤其是在运动开始阶段。人在长距离跑开始时，糖被大量利用，随着运动的继续，糖才缓慢而平稳地低于脂肪的利用。

　　②膳食的影响。膳食类型对运动时糖或脂肪利用的多少有重要影响。在耐力运动（如长跑）中，普通（混合）膳食者（约55％的糖、30％的脂肪和15％的蛋白质）开始时利用糖，随后逐渐转为利用脂肪。数天食用高脂肪低糖膳食后，运动时优先利用的是脂肪，但出现疲劳、精疲力尽的时间提前很多。数天食用高糖、低脂膳食后，运动时优先利用的能源是糖，随着运动的继续，逐渐偏向利用脂肪，但运动耐力却是食用混合膳食的两倍，是高脂肪膳食的三倍。

　　③训练程度。运动负荷相同，有训练者利用脂肪供能的比例较无训练者大。在运动所需的总能量中，由脂肪提供的能量有训练者为51％，无训练者为41％。

　　虽然蛋白质可用作有氧能系统中的一种能源，但通常不用它。只是在糖和脂肪无可利用的时候，才大量运用蛋白质做能源，如在长时间严重饥饿和过度长时间运动时。

　　综上所述，虽然人体中磷酸原系统供能的绝对值不大，能维持的时间很短，但其主要作用在于能量的快速可用性。短距离疾跑、跳、投、冲刺、举重等需要在几种钟内完成的运动，全部靠该系统的贮备为主要能源。

　　乳酸能系统的能量来自肌糖原的无氧酵解，酵解的最终产物为乳酸，放出的能量由ADP接受，再合成ATP，它是机体处于缺氧情况下的主要能量来源。无氧训练能提高人体乳酸能系统的供能能力，在完成同一剧烈的定量运动时，有训练者的血乳酸较无训练者低。但在完成短时间尽力的剧烈运动后，有训练者的血乳酸则比无训练者高20－30％，这与有训练者肌肉中糖原含量较高，以及随着训练水平的提高而提高了糖原的运用水平有关。乳酸能系统的重要作用，同磷酸原系统一样，是在暂时缺氧的情况下能快速供给能量。比如，健美训练中完成一组运动时就是靠乳酸能系统提供能量的。

　　有氧氧化系统是指糖或脂肪在氧的参与下分解为二氧化碳和水，同时生成大量能量，使ADP再合成ATP。有氧氧化系统是进行长时间耐力活动的主要供能系统。

　　可见，人体运动时能量供应系统提供的能量与运动专项密切相关。所谓"无氧运动"，是指运动过程中主要以无氧代谢（磷酸原系统和乳酸能系统）供给能量的运动，如举重、健美训练等。有氧运动则指运动过程中主要以有氧氧化系统供给能量的运动，如健美训练中为减少体内脂肪而进行的长距离跑，做健美操等等。