运动中的人体是如何实现供能的带你了解三磷酸腺苷ATP

本文提要：

三磷酸腺苷（ATP）是由一个叫做腺苷的物质和三个称为磷酸基（P）的简单原子群组成的复杂化学结构。三个磷酸基组成的磷酸基团之间存在着特殊的高能键，而这些高能键分解之后会释放能量直接作用于细胞，使细胞工作。在肌细胞中，ATP的分解可实现肌肉收缩，如果没有ATP，肌肉就会停止收缩，并且ATP是新陈代谢的能量基础。

而磷酸肌酸(CP)是在肌细胞中发现的另一种高能磷酸化合物，ATP和CP组成的系统叫做磷酸原系统（ATP-CP系统），会以磷酸肌酸的形式短暂存储于人体中（可以简单的理解为ATP是体内能量转化和利用的关键物质，而磷酸肌酸是ATP的存储库）。并且ATP在实现肌肉收缩时会分解CP快速再次合成ATP，这个过程非常高效，即使是最剧烈的运动，它的浓度也不会降低，但是CP的浓度会下降到一个极低的水平。

虽然肌肉中储存的ATP和CP总量非常的少，但是由于它可以立即用于肌肉的收缩，所以它在开始身体活动时（例如站起来的一瞬间）和短期高强度的活动（例如举重、短跑）期间是必不可少的。所以训练中的供能下降也是提示我们ATP合成较慢或无法继续合成的一个信号，来告诉我们需要适应训练或是放弃训练。

如何生成ATP

在运动中如果不持续重新合成ATP，磷酸原系统的能量可能只够全力运动10秒。所以运动时ATP的持续合成成为关键。由于运动能力对人类祖先获取食物、追求配偶或逃避捕食的能力的极为重要，因此，它们对很多人体机能进行了组织，以便连续提供ATP：

无氧糖酵解产生ATP：无氧糖酵解需要肌肉葡萄糖与糖原作为基质分解生成ATP，这是除了磷酸肌酸以外最快的提供ATP的途径。因此，当我们需要的ATP比磷酸原系统允许的时间长的多的时间（通常1-3分钟）活动时，就需要进行无氧糖酵解。但是由于无氧糖酵解会产生乳酸盐导致肌肉疲劳疼痛，所以无氧糖酵解发挥的作用有限，最多能为可持续约三分钟的高强度运动提供主要的ATP来源。

有氧糖酵解产生ATP：有氧糖酵解需要血糖、糖原、脂肪酸与蛋白质作为基质，并且在循环系统需要持续提供氧气来产生ATP。由于它生成的速度较慢，更适合于更低强度、更长时间的活动。但是它可持续的运动时间可以长达数个小时，这也是为什么马拉松运动员可以进行长时间持续运动的原因之一。

一水肌酸也可以帮助快速合成ATP

除了这两种代谢途径帮助代谢生成ATP外，还有一种方式就是增加肌肉中肌酸的存储量。由于人体中95%的肌酸存储于我们的骨骼中，而其余的肌酸则存储于不同的器官内，所以肌肉中的可用帮助合成ATP的肌酸少之又少。

正常人每天可以通过动物性食物为人体提供约1克肌酸，还有1克由人体在肝脏、肾脏和胰腺中自行产生并且每天会有2克排出体外。对于健康人来说体内的肌酸是平衡的，但对于运动者可能不够。这时加大肌肉中肌酸的存储可以帮助持续快速生成ATP以提高运动表现，所以很多人会用一水肌酸进行补充。研究表明每天摄入20-30克肌酸，持续长达2周可使肌肉中肌酸的存储量提高10%到30%，并可使力量提高约10%。因为肌酸是由身体产生的天然物质，因此不包括在任何兴奋剂清单中。但是对于肾功能不全的患者应该经过医生许可使用。

小结：虽然本文中说了三大能量系统（磷酸原系统、无氧糖酵解、有氧糖酵解）如何产生ATP以及在运动中的作用，但是这些系统并不是独立工作的。也就是说，在一次活动中，一个能量系统通常会占据主导，但全部三个系统也都会提供活动中所需的燃料。

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