人體活動(dòng)能源

能量提供是通過(guò)體內(nèi)能源物質(zhì)的氧化或酵解來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些能源物質(zhì)包括糖、糖元、脂肪和蛋白質(zhì)等，人體每天以食物的形式吸收能源物質(zhì)，在氧的參與下將能源物質(zhì)氧化產(chǎn)生能量，供給人體活動(dòng)使用。在氧氣供應(yīng)不足時(shí)，上述能源物質(zhì)還會(huì)以無(wú)氧酵解產(chǎn)生能量。

一、人體活動(dòng)的直接能源

人的肌肉、神經(jīng)元和其他細(xì)胞活動(dòng)的能源直接來(lái)自人體的三磷酸腺苷（ATP）。這是一種高能磷化物。人體內(nèi)每1摩爾（mol）ATP分解時(shí)能產(chǎn)生33.6～42千焦的能量。ATP貯存在人體各細(xì)胞中，肌肉活動(dòng)時(shí)，貯存在肌纖維中的ATP在ATP酶的催化下，迅速分解成二磷酸腺苷（ADP）和無(wú)機(jī)磷（Pi),并釋放能量。但是肌肉中的ATP含量很少，每公斤肌肉中僅含千分之五摩爾左右。若得不到補(bǔ)充合成，它很快會(huì)分解完。實(shí)際上，ATP是一邊分解一邊合成的，因此它能不斷地向肌肉或其他身體組織提供活動(dòng)能量。其反應(yīng)式為：

      ATP酶

 ATP————→ADP+Pi能量

二、人體活動(dòng)的功能系統(tǒng)

人體活動(dòng)時(shí)，ATP分解為ADP與Pi并放能后，這時(shí)若能從其他功能系統(tǒng)獲取能量，ADP與Pi又可合成ATP。著重還原合成所需的能量來(lái)自三個(gè)系統(tǒng)，即磷酸原（ATP-CP)系統(tǒng)、乳酸能系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)。

（一）磷酸原(ATP-CP)系統(tǒng)由細(xì)胞內(nèi)的三磷酸腺苷（ATP）和磷酸肌酸（CP）這兩種高能磷化物構(gòu)成。酸磷肌酸（CP)分解時(shí)，能比ATP放出更大的能量。當(dāng)ATP分解向細(xì)胞活動(dòng)時(shí)供能時(shí)，CP隨之迅速分解并向ADP輸能。ADP好像一個(gè)放電后的蓄電池，當(dāng)CP分解過(guò)程中產(chǎn)生的能向它輸入后，它就好像還原為充了電的蓄電池，即還原成為恢復(fù)潛能的ATP。每1摩爾CP分解時(shí)可合成1摩爾ATP。它們通過(guò)下面的可逆反應(yīng)過(guò)程取得平衡。其反應(yīng)式為：

                                     磷酸肌酸激酶

                             CP+ADP←——————→C+ATP

上述反應(yīng)的方向受磷酸肌酸激酶（CPK）控制。在安靜狀態(tài)時(shí)肌肉中的高能磷化物以CP形式存在，其含量約為ATP的3～5倍。但這仍然很有限，即使全部分解，也不足以維持10秒以上的劇烈活動(dòng)。磷酸原系統(tǒng)供能是一種無(wú)氧供能。它的供能特點(diǎn)是速度快時(shí)間短。它是短時(shí)爆發(fā)式活動(dòng)能量的主要來(lái)源。

（二）乳酸能系統(tǒng)

     乳酸能系統(tǒng)也稱無(wú)氧糖酵解系統(tǒng)。其能量來(lái)自糖元的酵解。糖元酵解時(shí)產(chǎn)生的能量供應(yīng)給ADP，再合成ATP。當(dāng)人體進(jìn)行劇烈活動(dòng)達(dá)10秒以上，ATP-CP系統(tǒng)無(wú)力繼續(xù)供能時(shí)，繼續(xù)活動(dòng)所需的能量主要依靠乳酸能系統(tǒng)提供。但是糖元酵解會(huì)產(chǎn)生乳酸。乳酸是強(qiáng)酸，一種有毒物質(zhì)。當(dāng)肌肉和血液中乳酸積累過(guò)度時(shí)，會(huì)使肌肉發(fā)生暫時(shí)性疲勞，導(dǎo)致活動(dòng)能力下降。1摩爾的糖元酵解后可以產(chǎn)生3摩爾的ATP和2摩爾的乳酸。其反應(yīng)式為：

                             磷酸果糖激酶

                    1摩爾糖元—————→3摩爾ATP+2摩爾乳酸

     （三）有氧氧化系統(tǒng)

       有氧氧化供能系統(tǒng)是指糖或脂肪在氧的參與下分解為二氧化碳和水，同時(shí)產(chǎn)生能量，事ADP再合成ATP后向肌肉或其他細(xì)胞提供活動(dòng)能量。糖與脂肪的有氧氧化系統(tǒng)所能產(chǎn)生的能量比前兩種供能系統(tǒng)大得多。例如1摩爾由糖元產(chǎn)生的葡萄糖，有氧氧化結(jié)果能產(chǎn)生39摩爾ATP，為無(wú)氧酵解的13倍。人體內(nèi)的糖和脂肪都可以通過(guò)食物不斷得到補(bǔ)充。因此有氧氧化系統(tǒng)是人體活動(dòng)能量的最大的和最主要的供應(yīng)源。糖元和脂肪都需要供應(yīng)氧才能實(shí)現(xiàn)有氧氧化供能。若增加活動(dòng)量，自然需要提供更多的氧量。有氧氧化系統(tǒng)所能提供的能量左，但提供的速度慢。因此，它不能滿足短時(shí)爆發(fā)式劇烈活動(dòng)的供能要求。但在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)活動(dòng)中所需的能量主要靠它來(lái)提供（朱祖祥，1993）。總之，三種供能系統(tǒng)各有特點(diǎn)，也有不同作用，如表2-1所示。

                    三種能量供應(yīng)系統(tǒng)比較                      表2-1

（資料來(lái)源：朱祖祥，1993）

    （四）氧的作用和氧債

     從原來(lái)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化為能量的整個(gè)過(guò)程稱作新陳代謝。這個(gè)過(guò)程需要氧。氧由肺吸入被血液所吸收，人在進(jìn)行劇烈的體力活動(dòng)時(shí)，呼吸速度顯著加快，增大呼吸量以補(bǔ)充氧氣攝入。當(dāng)人的供氧系統(tǒng)跟不上氧的需要時(shí)，即造成所謂氧債狀態(tài)。在工作結(jié)束后仍需要通過(guò)呼吸獲得大量的氧，將乳酸合成丙酮酸和重新獲得高能的磷化物，也為丙酮酸的再分解產(chǎn)生能量提供條件。

     葡萄糖和氧氣必須依靠血液來(lái)輸送，所以人在進(jìn)行體力活動(dòng)時(shí)，人體對(duì)血液的需要量成倍地增加，循環(huán)系統(tǒng)為了適應(yīng)這種需要而發(fā)生一系列變化：心率加快，血壓升高，通往肌肉的血管擴(kuò)張。