健身必修課:三大供能系統

2021-02-22 超賽健身學院


究竟什麼叫有氧運動,什麼叫無氧運動?大多數健美愛好者只解其表,不解其理,訓練中一般是盲目聽從,對訓練所要達到的目的過程並不十分明確,以致影響了訓練的自覺性和訓練效果。

本期文章就有氧和無氧運動能量代謝的特點作一分析,以助大家釋疑解惑,從根本上了解健美運動的特點,提高訓練的自覺性。

「運動三大供能系統」

要了解有氧和無氧運動的能量代謝特點,得從的作用談起。 三磷酸腺苷(簡稱ATP)是肌肉活動唯一的直接能源,也是人體其它任何細胞活動(如腺細胞的分泌、神經細胞的興奮等)的直接能源。ATP貯存在細胞中,其中以肌細胞(肌纖維)為最多。

ATP由一個稱為腺苷的大分子和三個較簡單的磷酸根組成,後兩個磷酸根上有"高能鍵",鍵上貯有大量化學能,故ATP這類化合物又稱為高能磷化物。當ATP末端一個磷酸鍵斷裂時,便釋放出能量,使細胞做功或完成其生理功能。

肌肉活動時,貯存在肌纖維中的ATP在ATP酶的催化下迅速分解為二磷酸腺苷(ADP)和無機磷(PI),釋放出能量,牽動肌絲滑動,使肌纖維縮短,完成做功。但肌肉中ATP的儲量較少,進行劇烈運動時僅能維持1~3秒,之後的能量供應需要依靠ATP的邊分解邊合成,才能不斷滿足肌肉活動的需要,使活動得以持久。事實上ATP一被分解就立刻再合成。再合成所需的能量,根據運動的具體情況,來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(還有部分蛋白質)氧化生能。這也就是我們所說的人體三大供能系統「磷酸原(ATP-CP)供能系統」(又稱「無氧非乳酸性供能」)、「糖酵解供能系統」(又稱「無氧乳酸性供能」)、「氧化能供能系統」(又稱「有氧供能」)

1、「磷酸原(ATP-CP)供能系統」(無氧非乳酸性供能)

細胞內的另一種高能磷酸分子——磷酸肌酸(CP)可以通過分解作用提供能量和無機磷酸,使ADP重新合成ATP,從而維持ATP的穩定。此過程非常迅速,在無氧和有氧條件下均可進行。

像短跑這樣的大強度運動,在其最初的幾秒內,ATP含量維持在一個相對不變的水平,但磷酸肌酸含量卻不斷下降,因為其要補充消耗的ATP。力竭時,ATP和磷酸肌酸含量均顯著降低,以至於不能繼續提供能量來維持肌肉的收縮和舒張。

①可在貧氧下進行;

②輸出功率大、可維持時間短(6-8s),是短時間、極高強度運動(比如短跑、跳躍、舉重)的主要供能系統。

2、「糖酵解供能系統」(無氧乳酸性供能)

運動持續時間在10秒以上且強度很大時,機體所需的能量已遠超出磷酸原系統所能供給的,同時機體的供氧量也遠遠滿足不了需要。這時運動所需ATP再合成在能量就主要靠糖原酵解來提供了。糖酵解以肌糖原為原料,在把葡萄糖分解成乳酸的過程中生成ATP。所產生的乳酸在氧供應充足時,一部分在線粒體中被氧化生能,一部分合成為肝糖原等。乳酸是一種強酸,在體內積聚過多會破壞內環境的酸鹼平衡,使肌肉工作能力下降,造成肌肉暫時性疲勞。因此,依靠糖原無氧酵解供能也只能使肌肉工作持續幾十秒鐘。無氧酵解供能時,不需要氧,但產生乳酸,故稱乳酸能系統。乳酸能系統的重要意義是在缺氧情況下仍能產生能量,以供體內急需。

①可在貧氧狀態下進行;

②輸出功率一般,可維持2-3分鐘,是中等時間、高強度運動(比如800m跑)的主要供能系統;

③產生乳酸,乳酸累積過多會導致疲勞。

3、「氧化能供能系統」(又稱「有氧供能」)

當運動中氧的供應能滿足身體對氧的需要時,運動所需的ATP即主要由糖、脂肪、蛋白質等的有氧氧化來供能。有氧氧化能提供大量的能量,從而能維持肌肉較長的工作時間。例如,由糖原產生的葡萄糖有氧氧化所產生的ATP為無氧糖酵解的13倍。

①需要富氧;

②輸出功率小、可維持時間長,是持續的長時間中低強度耐力性運動(比如慢跑)的主要供能系統。

雖然磷酸原系統和乳酸能系統在運動過程中都供應一定的、甚至大部分的能量,但ATP和CP的最終合成以及糖酵解產物乳酸的消除卻要通過有氧氧化來實現。所以,肌肉活動所需能量的最終來源是糖和脂肪還有蛋白質的有氧氧化,而三者又都來自食物。

在運動中,糖和脂肪優先利用的程度和程序是不相同的。這主要受以下三個因素的影響:

①運動強度和持續時間的影響。當運動強度增加、持續時間縮短時,糖是佔支配地位的能源。因為在時間短、強度大的運動中,ATP的生成主要由乳酸能系統提供能量,即依靠無氧糖酵解來產生ATP,而糖原是無氧酵解的唯一能源。強度很大、時間很短的運動(如舉重),ATP再合成的主要來源是CP(磷酸肌酸),糖的無氧酵解僅能提供少量能量。運動強度低、時間長的運動,脂肪便成了主要能量來源。長時間持續運動(如馬拉松跑)的後期,約有80%的ATP來自脂肪氧化。雖然脂肪是長時間劇烈運動的主要能源,但糖仍很重要,尤其是在運動開始階段。人在長距離跑開始時,糖被大量利用,隨著運動的繼續,糖才緩慢而平穩地低於脂肪的利用。

②膳食的影響。膳食類型對運動時糖或脂肪利用的多少有重要影響。在耐力運動(如長跑)中,普通(混合)膳食者(約55%的糖、30%的脂肪和15%的蛋白質)開始時利用糖,隨後逐漸轉為利用脂肪。數天食用高脂肪低糖膳食後,運動時優先利用的是脂肪,但出現疲勞、精疲力盡的時間提前很多。數天食用高糖、低脂膳食後,運動時優先利用的能源是糖,隨著運動的繼續,逐漸偏向利用脂肪,但運動耐力卻是食用混合膳食的兩倍,是高脂肪膳食的三倍。

③訓練程度。運動負荷相同,有訓練者利用脂肪供能的比例較無訓練者大。在運動所需的總能量中,由脂肪提供的能量有訓練者為51%,無訓練者為41%。

最後,我們來重點解決幾個大家都關心的問題。

 簡單來說,我們可以按照供能系統的不同來劃分。無氧運動主要靠ATP-CP(磷酸原系統)和無氧糖酵解系統供能,而有氧運動主要靠氧化能供能系統(有氧系統)供能。

我們以上的通過學習,知道了無氧供能生成ATP的速度是遠遠大於有氧供能的,它能夠在短期內提供大量能量;但同時它生成ATP的能力卻不怎麼高,也就是浪費的營養物質會比較多。

但無論是有氧運動還是無氧運動,最後都需要糖原、脂肪、蛋白質等營養物質重新合成ATP。所以,並不是只有有氧運動才能燃脂。

但我們強調,有氧運動依然是普通人群最有效的運動減脂方式。原因在於它的持續消耗時間更長,雖然單位時間內的熱量消耗,可能比不上無氧運動。而且他是比較安全且容易掌握的。

劇烈無氧運動之後會使身體進入能量短暫急缺的應激狀態,這個時候不僅是糖原、脂肪被調動進行ATP的合成程序,蛋白質也會參與進來。但是,蛋白質卻是肌肉生長的必需營養物質之一。尤其當身體本身就處於疲勞、飢餓的狀態下,肌肉甚至可能會開始分解。

減掉脂肪但是也減掉了肌肉,相信這是大多數人不願意見到的。

如果想要通過無氧運動快速高速的減脂,同時也不流失肌肉,甚至是達到一定的增肌效果。這就需要你對自己身體有足夠的了解,有良好的運動能力基礎,並且有科學合理的訓練方案。比如說現在比較流行的HIIT(高強度間歇訓練法)、更高強度的TABATA。以及我們之前介紹的,強度低於這兩者,但是更側重減脂的「減脂超級組」方法(點擊字體,瀏覽相關文章)。

這個網上眾說紛紜。但其實完全取決於你的強度。如果持續性地短期爆發,那肯定無氧多。相反你要是只在場上跑跑停停,打打醬油,那有氧運動參與的多。下面的不同運動供能表,是基於專業和準專業水平競技比賽的強度。僅供大家參考。

或者,側重無氧力量訓練的人,有氧供能系統就不重要了?

這個想法是不對的!其一,不存在由單一供能系統供能的運動。一切運動的能量供應,都由三個供能系統按不同比例提供,比例大小取決於運動的性質和特點。這就好比,世上沒有一種運動是只燃燒脂肪,不消耗蛋白質,完全不肌肉流失的。

其二,想要有良好的肌肉維度或者長跑耐力,必須重視運動能力。而人體不同供能系統的供能能力決定了運動能力的強弱。運動後ATP、CP的恢復及乳酸的清除,須依靠有氧系統才能完成,有氧供能系統的強大與否,關係到你的體力恢復、疲勞緩解的效率,這才能讓你有更好的爆發力。

這個當然可行,而且非常重要。在訓練中,適當的運動強度和休息間隔能夠「選擇」特殊的供能系統。因此,不僅可以對不同供能系統進行有針對性的訓練,而且還可以專門針對不同的運動項目,做更加細緻的供能系統訓練。這其中主要的方法就是「極限衝擊」,這同時也運動能力極限培養的訓練科目,因為技術性較強,會在後期專門給大家介紹。

這裡僅一句話概括,想提升無氧供能的能力,就是追求「更快」、「更強」。想提升有氧供能系統的能力,基本是追求「更遠」、「更久」。可對應上面的科目進行簡單訓練。

前幾期我們介紹過有氧訓練效果和心率的關係(詳情點擊《有氧訓練,心率很關鍵》)。借本期話題,我們再從供能角度對心率知識做一個補充。

我們知道,供能方式其實是和能量需求的密集度有關係。需要短期內爆發大量能量的,往往採取無氧也就是ATP-CP和劇烈糖酵解供能,反之,需要緩慢但長久地提供能量,則需要有氧氧化系統供能。但隨著有氧運動時間的增長,身體達到一定的極限,哪怕強度沒有發生變化,身體也會自動加大兩大無氧供能系統的參與比例,甚至上升為主導。這時就是馬拉松、自行車等運動裡常說的「無氧閾」。單從心率表現來說,之前趨於平緩的心率再次升高,隨後趨於平緩或者回落。往往伴隨體力消耗較大,肌肉開始出現明顯的酸痛。經常進行這種有平的跑步有助於提高運動能力、心肺功能,但同時也可能會讓肌肉發生改變, 比如腿變粗,也會加劇蛋白質等的消耗。

好了。本期內容就到這裡


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