
在人體內部,能量的基本單元是三磷腺苷(ATP)。人體有三大能量系統:即時能量系統、短時能量系統和長時能量系統。它們的相同之處是它們都產生ATP,不同之處則在於產生ATP都速度和數量,其中即時和短時能量系統屬於無氧代謝,不需要氧氣就可以產生ATP,而長時能量系統屬於有氧代謝,需要氧氣來產生ATP。
為便於理解,我們可以把一分子ATP想像為「能量的美元鈔票」。每個人的機體中,都有成千上萬的ATP分子在為身體提供能量。人體在持續不斷地利用和補充著ATP,即使不運動時也如此。通過這種現金類比,我們可以把ATP的產生和利用,看作是日常生活中每天都在發生的事情,甚至可以形象地認為是「通過花錢和掙錢來維持我們的生活」。
如果用現金類比的方法,即時能量系統就類似於錢包裡面的現金。人們能夠立刻取出並使用的現金。然而,人們隨身所帶的現金又是非常有限的。即時能量系統都優勢在於能夠非常迅速地產生ATP,而劣勢就是產生都ATP非常有限。根據運動項目都競技表現特徵,即時能量系統適合持續時間為10秒或者更少,且高強度、短時間都運動項目。短時能量系統與即時能量系統相似。短時能量系統就類似於一個活期存款帳戶。相比錢包中都現金,人們有大量資金可以利用,然而要把帳戶裡面的資金傳喚成現金這需要長一點的時間。
短時能量系統的優勢在於它能夠比即時能量系統產生更多的能量;而劣勢是需要花更多的時間,並且會產生乳酸,繼而又將乳酸迅速轉化為乳酸鹽和帶正電荷的氫離子,在骨骼肌運動中,高濃度的氫離子會產生酸性的灼熱感(同時伴隨其他的生物化學、神經和生物力學等因素)而導致提前疲勞。因此,根據運動項目的競技表現特徵,短時能量系統適用於持續時間為30秒至130秒,且高強度、中等距離的運動項目。
長時能量系統本身屬於有氧代謝,需要利用氧氣來產生ATP。如果我們用現金類比的方法,長時能量系統就類似於一個人將錢用於長期投資比如基金、股票、債券或個人退休帳戶。與活期存款帳戶或錢包裡的現金相比,人們擁有相當數量的資金。然而,人們必須通過更多的步驟,要等待一定時間,並通過一些資金的流動,最終才可以轉換成現金。同樣,與其他能量系統相比,長時能量系統的優勢在於能夠產生大量的ATP,而其劣勢卻是需要更多的時間,這是由於長時能量系統需要利用氧氣來產生ATP。在胞中,唯一能利用氧氣產生ATP的部位是線粒體。本質上,線粒體是一個非常龐大陸ATP製造工廠,在生產線上有多個「站點」 ,因此,使最終產生ATP的時間增加。根據運動項目的競技表現特徵,長時能量系統適用於持續時間在5分鐘以上,且中等強度、長時間的運動項目,但它並不是耐力性項目唯一可以利用的能量系統。
人體能夠通過三個能量系統產生ATP (能量)。雖然供能特點不同,但並不意味著在每次運動中只有一種能量系統會起作用。為更好地理解這一理念,我們可以將其與大型交響管弦樂隊進行類比:一個管弦樂隊括幾個樂器演奏組,各演奏組根據樂譜來演奏低柔音、中音或高音。在交響樂的開始部分,可能由弦樂組演奏高音,木樂器組演奏中音,打擊樂組奏低柔音。而在交響樂的結尾,音樂曲調(樂譜)的重要部分可能與開始時相反,柔音通過弦樂組演奏,高音則由打擊樂組演奏。這種情況與運動期間能量生成的情相似。三個能量系統,每一個都處於動態的變化中,正如各個樂器演奏組一樣。在動過程中,每個能量系統都在持續地工作,各系統參與ATP生成量的程度取決於運強度和持續時間。