人体三大供能系统

人体内的三大供能系统 在人体内有三大供能系统，它们是： ATP-磷酸肌酸供能系统、无氧呼吸供能系 统和有氧呼吸供能系统。 （1） ATP在肌肉中的含量低，当肌肉进行 剧烈运动时，供能时间仅能维持约 1〜3秒。

（2） 之后的能量供应就要依靠 ATP的再 生。这时，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。磷酸肌酸在体 内的含量也很少，只能维持几秒的 能量供应。人在剧烈运动时，首先 是ATP-磷酸肌酸供能系统供能，通过这个系统供能大约维持 （3） 这两项之后的供能，主要依靠 葡萄糖和糖元的无

氧酵解 酵解约能维持2〜3分钟时间。 （4） 由于无氧呼吸产生的乳酸易导致肌肉疲劳，

放的能量来合成ATP。 综上所述，短时间大强度的运动，如 100米短跑，主要依靠 间低强度的运动， 主要靠有氧呼吸提供能量；介于二者之间的较短时间的中强度运动，如 400米跑，则 主要由无氧呼吸提供能量。

运动项目 总需氧量（升） 实际摄入氧量（升） 血液乳酸增加量 马拉松跑 600 589 略有增加 400米跑 16 2 显著增加

100米跑

8 0 未见增加

人在剧烈运动呼吸底物主要是糖。但在长时间剧烈运动时，如马拉松式的长跑运动， 人体内贮存的糖是不够用的， 在消耗完贮存的糖类物质后， 就动用体内贮存脂肪和脂肪酸

一、运动时供能系统的动用特点 （一） 人体骨骼肌细胞的能量储备

（二） 供能系统的输出功率

运动时代谢供能的输出功率取决于能源物质合成 ATP的最大速率。 （三） 供能系统的相互关系

K3-4 6〜8秒左右的时间。 所释放

的能量合成 ATP无氧

所以长时间的耐力运动需要靠有氧呼吸释 ATP-磷酸肌酸供能；长时 1．运动中基本不存在一种能量物质单独供能的情况，肌肉可以利用所有能量物质，只 是时间、顺序和

相对比率随运动状况而异，不是同步利用。 2．最大功率输出的顺序，由大到小依次为： 磷酸原系统 ＞糖酵解系统 ＞糖有氧氧化 ＞脂

肪酸有氧氧化，且分别以近 50％的速率依次递减。 3．当以最大输出功率运动时， 各系统能维持的运动时间是： 磷酸原系统供极量强度运 动 6—8 秒；

糖酵解系统供最大强度运动 30—90 秒，可维持 2 分钟以内； 3 分钟主要依赖 有氧代谢途径。 运动时间愈长强度愈小，脂肪氧化供能的比例愈大。脂肪酸是长时间运动 的基本燃料。 4．由于运动后 三磷酸腺苷 （ATP） 、磷酸肌酸 （CP） 的恢复及乳酸的清除，须依靠有氧代 谢系

统才能完成，因此 有氧代谢供能是运动后机能恢复的基本代谢方式 。

二、不同活动状态下供能系统的相互关系 安静时，不同强度和持续时间的运动时，骨骼肌内无氧代谢和有氧代谢供能的一般特 点表现如下。 （ 一）安静时：

安静时，骨骼肌内能量消耗少， ATP 保持高水平；氧的供应充足，肌细胞内以游离脂 肪酸和葡萄糖的有氧代谢供能。线粒体内氧化脂肪酸的能力比氧化丙酮酸强，即氧化脂肪 酸的能力大于糖的有氧代谢。在静息状态下，呼吸商为 0． 7，表明骨骼肌基本燃料是脂肪 酸。 （ 二 ） 长时间低强度运动时：

在长时间低强度运动时，骨骼肌内 ATP的消耗逐渐增多，ADP水平逐渐增高，NAD还 原速度加快，但仍以有氧代谢供能为主。血浆游离脂肪酸浓度明显上升，肌内脂肪酸氧化 供能增强，这一现象在细胞内糖原量充足时就会发生。同时，肌糖原分解速度加快，加快 的原因有两点： （1） 能量代谢加强。 （2） 脂肪酸完全氧化需要糖分解的中间产物草酰乙酸协助才能实现。 在低强度运动的最初数分钟

内，血乳酸浓度稍有上升，但随着运动的继续，逐渐恢复 到安静时水平。 （ 三 ） 大强度运动： 随着运动强度的提高，整体对能量的要求进一步提高，但在血流量调整后，机

体对能 量的需求仍可由有氧代谢得到满足，即有氧代谢产能与总功率输出之间保持平衡。在这类 运动中，血乳酸浓度保持在较高的水平上，说明在整体上基本依靠有氧代谢供能时，部分 骨骼肌内由糖酵解合成 ATP。血乳酸浓度是由运动肌细胞产生乳酸与高氧化型肌细胞或其

他组织细胞内乳酸代谢之间的平衡决定的。 （四） 短时间激烈运动时： 在接近和超过最大摄氧量强度运动时，骨骼肌以无氧代谢供能。极量运动时，肌内以 ATP、CP供能为主。超过10秒的运动，糖酵解供能的比例增大。随着运动时间延长，血乳 酸水平始终保持

上升趋势，直至运动终止。 总之，短时间激烈运动（10秒以内）基本上依赖ATP、CP储备供能；长时间低、中强度

运动时，以糖和脂肪酸有氧代谢供能为主； 而运动时间在10秒一10分内执行全力运动时， 所有的能源储备都被动用，只是动用的燃料随时间变化而异：运动开始时， ATP、CP被动 用，然后糖酵解供能，最后糖原、脂肪酸、蛋白质有氧代谢也参与供能。运动结束后的一 段时间，骨骼肌等组织细胞内有氧代谢速率仍高于安静时水平，它产生的能量用于运动时 消耗的能源物质的恢复，如磷酸原、糖原等。

不同强度运动时磷酸原储量的变化：（1）极量运动至力竭时，CP储量接近 耗尽，达安静值的3%以下，而ATP储量不会低于安静值的60%。（ 2）当以7 5%最大摄氧量强度持续运动时达到疲劳时，CP储量可降到安静值的20%左右， ATP储量则略低于安静值。（3）当以低于60%最大摄氧量强度运动时，CP储量 几乎不下降。这时，ATP合成途径主要靠糖、脂肪的有氧代谢提供。

运动训练对磷酸原系统的影响：⑴ 运动训练可以明显提高ATP酶的活性；（2） 速度训练可以提高肌酸激酶的活性，从而提高 ATP的转换速率和肌肉最大功率 输出，有利于运动员提高速度素质和恢复期 CP的重新合成；（3）运动训练使骨 骼肌CP储量明显增多，从而提高磷酸原供能时间；（4）运动训练对骨骼肌内AT P储量影响不明显。

运动时的生理（能量的供应） 1.人体的肌纤维收缩后，其内的 ADP生成ATP所需的能量主要来源于（ ）

A. 肌糖元 B •磷酸肌酸 C •葡萄糖 D •脂肪

2 •运动员在长跑过程中，肌细胞中葡萄糖氧化分解所释放的能量大部分用于（ ）

A.产生热能 B.转存ATP C.合成糖元 D.肌肉收缩

3 •人体剧烈运动时，肌肉细胞呼吸作用的产物有（ ）

A. CO、酒精、水、 ATP B . CO、乳酸、ATP C. CQ、HO 乳酸 D . HO CO、乳酸、ATP 4•通过生理测定，在长时间的剧烈运动过程中，骨骼肌细胞中 ATP含量仅能维持3秒钟,

3秒钟后，肌肉消耗的能量来自于 ATP的再生，此时 ATP再生的途径是（ ）

A.有氧呼吸 B .无氧呼吸 C .磷酸肌酸高能键的转移 D .三项都是

5.当人体在剧烈运动时，合成 ATP的能量来源于（ ）

① 无氧呼吸 ② 有氧呼吸 ③ 磷酸肌酸 A.只有① B .只有② C .只有③ D .①②③

运动项目 总需氧量 （升） 实际摄入氧量 （升） 血液乳酸 增加量 马拉松跑 600 589 略有增加 400米跑

16 2 显著增加 .运动员在进行不同项目运动 时，机体供能方式不同。对 三种运动项目的机体需氧量、 实际摄入氧量和血液中乳酸增加量进行测定， 结果如右表 所示。则根据该表格分析马拉松跑、 400米跑、100米跑运动过程中机体的主要供能方 式分别是（ ） A.有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸分解 B .无氧呼吸、有氧呼吸、磷酸肌酸分解

C.有氧呼吸、无氧呼吸、无氧呼吸 D .有氧呼吸、磷酸肌酸分解、无氧呼吸

.在马拉松比赛的后半程，运动员大腿肌肉细胞呼吸作用的产物有（ ） ①CO ②HO ③乳酸 ④ATP A.③ B .④ C .③④ D .①②③④

i ATP .肌肉收缩所需的能量直接由下列哪项变化提供（ ） A.葡萄糖分解 B .肌糖元分解 C .磷酸肌酸水解 D . ATP水解

.下列化学变化为肌肉收缩直接提供能量的是（ ） A.肌糖元T丙酮酸TCO+HO+能量 B .磷酸肌酸T肌酸+Pi+能量

C.葡萄糖T丙酮酸T乳酸+能量 D . ATiADP+Pi+能量

.在激烈运动时，人体骨骼肌所需的能量直接来自于（ ） A.肌糖元 B .磷酸肌酸 C .葡萄糖 D .三磷酸腺苷

磷酸肌酸

.在下列什么情况下，动物和人体内的磷酸肌酸释放能量，使 ADP合成ATP （ ） A.当磷酸肌酸含量大量增加时 B .当ATP含量大量减少时

C.当两者含量达到平衡时 D .当ATP含量超过磷酸肌酸时

无氧呼吸

.人在进行剧烈运动时， 处于暂时相对缺氧状态下的骨骼肌，可以通过无氧呼吸获得少量 能量，此时，葡萄糖分解成为（ ） A.酒精 B .孚L酸 C .酒精和二氧化碳 D .乳酸和二氧化碳

.人体剧烈运动后，会感到肌肉酸痛。其原因是（ ） A.运动过度，肌肉拉伤 B .无氧呼吸，积累乳酸

C.运动量大，ATP用完 D .无氧呼吸，积累酒精

100米跑 8 0 未见增加

6

7 1 2

3

1 2

1 2

3 4

ii .动物和人体在什么情况下发生下列反应: A.机体消耗ATP过多时 B C.肌肉组织缺氧时

ADP+磷酸肌酸T ATP+肌酸（

） .细胞缺乏葡萄糖时

iii .人体骨骼肌细胞在无氧情况下分解 1mol葡萄糖，只利用了葡萄糖所含能量的（

A. 43.7% B . 6.8% C .2.1% D 7.9%