人体三个供能系统的基本特征（人体运动时的三大供能系统详解）

上层建筑能磊多高，要看地基牢不牢，从今天开始，小编开始累地基了。“人体运动时的三大供能系统”是有关“运动-肌肉-营养”系列科普文章的开始，将来小编会陆续推出更多优质内容奉献给大家。

小编一直以来都有个愿望，就是希望那些关注我的人，将来都能成为自己的运动与营养专家。小编也希望把此类科普文章写的尽可能的生动有趣，通俗易读。希望它能为你解开生活中的些许疑惑，能为你了解自己的身体打开一扇窗户，能为你日常运动、饮食、健康带来一些帮助。

在讲解三大供能系统之前，小编先给大家介绍一下什么是ATP。

ATP是生物体内最直接的能量来源 。ATP分子分解放能的反应可以与各种需要能量做功的生物学反应互相配合，发挥各种生理功能，如物质的合成代谢、肌肉的收缩、吸收及分泌、体温维持以及生物电活动等。生成ATP的途径主要有两条：一条是植物体内含有叶绿体的细胞，在光合作用的光反应阶段生成ATP；另一条是所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP。

这样讲小编举得有点抽象，不如举个例子实在。如果我们把ATP看成汽油，那么我们身体的三大供能系统就是加工汽油的生产线，我们的肌肉组织（这里只拿肌肉做比喻，因为更具代表性）就好比消耗汽油（ATP）的汽油发动机，而我们摄入的包含糖类、蛋白质、脂质的食物就可以比喻成原油。这个例子不是很恰当，但为了帮助你理解，小编也只有先牺牲一下对待科学的严谨态度了。

注：（小编想强调一点，ATP是新陈代谢所需能量的直接来源，但体内有些合成反应不一定都直接利用ATP供能，而可以利用其它“三磷酸核苷”。例如UTP(三磷酸尿苷)用于多糖合成、CTP(三磷酸胞苷)用于磷脂合成、GTP(三磷酸鸟苷)用于蛋白质合成等。）

好了，到现在为止你一定迫不及待的想问，ATP到底是啥玩意，它到底长什么样？小编告诉你，它长成下面的样子。

ATP学名叫腺嘌呤核苷三磷酸，是一种不稳定的高能化合物，由1分子腺呤，1分子核糖和3分子磷酸基团组成。又称腺苷三磷酸，简称ATP。

ATP的元素组成为：C（碳）、H（氢）、O（氧）、N（氮）、P（磷），分子简式A-P~P~P，式中的A表示腺苷，T表示三个（英文的triple的开头字母T），P代表磷酸基团，“-”表示普通的磷酸键，“~”代表一种特殊的化学键，称为高能磷酸键。

看到这，请不要害怕，小编可不想拿化学分子式吓唬大家，这玩应儿让人看着就头大。还是看看下图吧，看看我们的汽油是怎么燃烧的吧。

a)ATP分子的结构，显示了高能磷酸键。

b)当一个ATP分子的第三个磷酸根在ATP酶的作用下水解断裂时，会产生ATP的一个兄弟二磷酸腺苷（ADP），并释放出7.3千卡的热量。 是不是很简单，原来我们就是通过不断的ATP水解释放的能量来完成我们整个身体的不同耗能活动。

先别高兴的太早，小编有个坏消息要告诉大家，那就是我们的人体内约有0.5kgATP，只能维持剧烈运动0.3秒，ATP释放能量供肌肉收缩的时间也仅为1~3秒。好可怜，这么少的汽油，车子刚启动不就抛锚了吗？别担心，我们的身体本身就是一个原油加工厂，它会源源不断的生产出汽油（ATP）为我们身体使用。人体为了能及时精准的供应我们能量，为我们准备了三条生产线——磷酸原系统、糖酵解系统、有氧氧化系统。问题是这三条生产线是怎么根据我们的需要协同工作的呢？那么这里边就蕴含着小小的调度问题。不用担心，我们的身体是一名杰出的调度大师，它早就为我们安排好了，先别急，后面我会具体讲解。

人的身体就像一台不停运转的机器，而为这台机器提供动力并保证它正常运转的是人体运动的三大供能系统和三大营养素。供能系统就像生产线，而营养素就好比原材料。我们要感谢我们的祖先帮助我们进化出了三大产能生产线才使我们具有了如此的运动天赋。

不卖关子了，让小编把准备好的甜点先给大家端上来吧。

这三大供能系统分别是“磷酸原系统”、“糖酵解系统”、“有氧氧化系统”。三种原材料分别是“糖类”、“蛋白质”、“脂质”。

有人着急了，说你小编啰哩啰嗦了这么久，是不是该正式上菜了。小编这也是没办法，上菜之前总得先报下菜名不是。

磷酸原系统（ATP-CP系统），通常是指ATP和磷酸肌酸（CP）组成的系统，由于二者的化学结构都属于高能磷酸化合物，故称为磷酸原系统。

磷酸肌酸（CP）是在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中的一种高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暂时贮存形式。磷酸肌酸水解时，每摩尔化合物释放10.3千卡的自由能，比ATP释放的能量（每摩尔7.3千卡）多些。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基转移到ADP分子中。当一些ATP用于肌肉收缩，就会产生ADP。这时，通过肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供给ADP以磷酸基，从而恢复正常的ATP高水平。

怎么样，是不是看着有点头晕，没关系，小编给你解释一下，你就会发现原来就这么简单啊。先来个图：

a)首先ATP发生水解时，形成ADP并释放一个磷酸根，同时释放能量。这些能量在细胞中就会被利用，肌肉收缩产生的运动，神经细胞的活动，生物体内的其它一切活动利用的都是ATP水解时产生的能量。

b)细胞内的高能化合物磷酸肌酸的高能磷酸键水解将能量转移至ADP，生成ATP和肌酸。

讲到这，小编想到了植物的光合作用和呼吸作用，在光合作用的光反应阶段,存在水的光解反应,能量来自光,且将ADP转化为ATP为暗反应供能, 呼吸作用则是将糖类分解为CO2和H2O,将有机物的能量释放从而将ADP转化为ATP。所以不管植物还是动物，ATP与ADP的相互转化实现贮能和放能，从而保证了细胞各项生命活动的能量供应。

磷酸肌酸（PC）就像阳光一样，牺牲自己照亮了别人，把自己的磷酸基和能量（大约8千卡能量）奉献给了ADP生成ATP。不过磷酸肌酸在体内的含量也很少，只能维持几秒的能量供应。在短时间极大强度的运动中，磷酸肌酸在6~8秒内很快生成ATP而消耗掉。运动结束后，ATP恢复一半所需要的时间大约是20~30秒，运动后2分钟ATP大部分恢复，3分钟已基本恢复。磷酸肌酸早期恢复一半所需要时间大约是21秒，因此恢复到接近运动前水平的速度也相对较快，但是由于大强度运动体内酸性物质增加，磷酸肌酸后期的恢复速度也会相应减慢，所需时间大约是173秒。因为细胞中没有其它合成和分解磷酸肌酸的代谢途径，所以体内的磷酸肌酸几乎都来自于肌酸的磷酸化。在活动后的恢复期中，细胞内积累的肌酸可被ATP磷酸化，重新生成磷酸肌酸。

哇！肌酸，多么熟悉的名字，它是多少健美人士，各类运动员的最爱。肌酸作为磷酸原系统这道大菜的主要食材，小编也要重点介绍一下。在人体内，内源性肌酸主要在肝脏合成，但是肝脏储存量很少。服用的外源性肌酸要通过胃肠吸收。内源性肌酸和外源性肌酸通过血液循环，被运输到它存储和利用的部位。在机体中，骨骼肌、心脏、精子、视网膜的感光细胞中肌酸和磷酸肌酸含量最多，其他器官、组织含量很少。在肌肉里，肌酸和磷酸肌酸经脱水或脱磷酸生成肌酸酐。

肌酸的分解是一个自发的非酶促反应过程，它取决于机体的PH值和温度。在38摄氏度和PH值为7.0~7.2的环境下，每天1.0%~1.3纯肌酸溶液分解成肌酸酐。当温度较高和PH值较低的时候，肌酸分解成肌酸酐的量就越多。因此，这里提示剧烈运动时体温升高和PH值下降会引起肌酸的分解，不利于ATP的再合成。补充肌酸增加肌肉总肌酸的的浓度从而有利于磷酸肌酸的再合成。所以肌酸在人体存储量越多，能量的供给就越充分，疲劳恢复的就越快，运动能量也就越强。国外有关肌酸动力学研究在不断地进行，研究的方法在不断创新，但是在运动训练中补充肌酸的动力学研究较少。在国内，在这方面的研究和报道更是罕见，补充肌酸已经广泛地应用于体育界，而在补充机理的研究远远落后于实际应用。

写到这儿，小编可以抻抻懒腰长长的吐口气了，磷酸原系统这道大菜的主要食材终于介绍完了。它们分别是ATP、ADP、磷酸肌酸（CP）和肌酸，想必它们之间的转换关系你也了解了吧。在小编看来，没有什么比了解自己更快乐、更能体会本质的东西了。如果你和小编一样，那么就等着小编的第二道菜吧。