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有氧和无氧系统

三大能量系统

三大供能系统给人体功能的最终都逃离不开ATP(三磷酸腺苷)。ATP是人体能量的基本单位,是人体细胞内的能量储备。人体的能量来源主要有三种:磷酸原系统、糖酵解系统和氧化磷酸系统。

当有一个运动以ATP-CP和糖酵解为主的时候,我们称之为无氧运动

ATP-CP系统(磷酸原系统)

磷酸原系统是一种无氧代谢系统,主要用于高强度、短时间的运动,例如举重、短跑等,为其提供ATP。无论强度高低,所有运动开始时,磷酸原系统都高度活跃。

这种系统功能强度非常的高,但是持续时间非常短,只能维持10秒左右(产热很多)。当磷酸原系统的ATP储备耗尽时,人体就会转向糖酵解系统。

糖酵解系统

这个系统持续的时间开始从10s提升到2.5min左右,这里通过糖在无氧状态下提供atp, 伴随副产品是乳酸。乳酸会在一定程度上影响肌肉的收缩,导致肌肉疲劳, 没法向下一个系统切换

糖酵解(Glycolysis)是细胞内一种重要的代谢通路,通过该通路,葡萄糖被分解为丙酮酸,同时产生能量(ATP)和还原当量(NADH)。在糖酵解过程中,各个功能元素(如酶、底物、产物等)的比例会受到多种因素的影响,包括运动强度。

糖酵解的基本过程

糖酵解的基本过程可以分为两个阶段:能量投资阶段和能量获取阶段。以下是糖酵解的主要步骤:

  1. 能量投资阶段:消耗 ATP 以激活葡萄糖,形成果糖-1,6-二磷酸。
  2. 能量获取阶段:果糖-1,6-二磷酸被分解为两分子丙酮酸,同时生成 ATP 和 NADH。

功能元素比例

在糖酵解过程中,各大功能元素的比例通常包括:

  • 酶:糖酵解过程中涉及的酶,如己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶等。酶的活性和浓度会影响糖酵解的速率。
  • 底物:主要是葡萄糖和其他中间产物(如二磷酸甘油酸、丙酮酸等)。底物的浓度会影响反应的平衡和速率。
  • 产物:包括 ATP、NADH 和丙酮酸。产物的浓度也会影响反应的动态平衡。

运动强度的影响

运动强度会显著影响糖酵解的比例和相关代谢过程:

  1. 低强度运动:
    • 在低强度运动中,氧气供应相对充足,细胞可能更多地依赖有氧呼吸(包括糖酵解和后续的柠檬酸循环和电子传递链)来产生 ATP。身体主要依赖脂肪作为能量来源
    • 糖酵解的速率可能较低,且产物(如丙酮酸)会被进一步氧化为二氧化碳和水。
  2. 中等到高强度运动:
    • 在中等到高强度运动中,氧气供应可能不足,细胞会更多地依赖无氧糖酵解来快速生成 ATP。
    • 糖酵解速率增加,丙酮酸的生成速度加快,但由于氧气不足,丙酮酸会转化为乳酸(乳酸发酵),导致乳酸积累。
    • 这时,糖酵解的产物比例会发生变化,ATP 和乳酸的生成量会增加。
  3. 长期运动或者饥饿状态下
    • 在长时间的运动或能量不足的情况下,身体可能会开始提高蛋白质供能比例,以维持能量供应。

脂肪和蛋白质怎么参与糖酵解

  • 脂肪的代谢:脂肪主要以甘油三酯的形式储存在体内。在需要能量时,甘油三酯被分解为脂肪酸和甘油。脂肪酸可以通过β氧化进入线粒体,生成乙酰辅酶A(acetyl-CoA)。
  • 与糖酵解的关系:乙酰辅酶A是柠檬酸循环(Krebs循环)的重要底物,能与糖酵解产生的丙酮酸结合,进一步产生能量。因此,虽然脂肪并不直接参与糖酵解,但它们可以通过提供乙酰辅酶A间接为能量代谢提供支持。

  • 蛋白质在体内被分解为氨基酸。氨基酸可以通过脱氨基作用转化为不同的代谢中间产物,如丙酮酸、草酰乙酸或其他中间体,这些中间体可以进入糖酵解或柠檬酸循环
  • 与糖酵解的关系:某些氨基酸(如丙氨酸)可以直接转化为丙酮酸,进而参与糖酵解。因此,蛋白质在能量代谢中也起到一定的作用,尤其是在长时间的运动或饥饿状态下,蛋白质的代谢可能会增加,以补充能量需求。

有氧氧化系统

这是唯一一个需要氧气的系统

氧化系统是休息 + 低强度活动期间ATP的主要来源,主要使用碳水化合物和脂来提供能量。这个系统的特点是能量产生速度慢,但是持续时间长,可以维持几个小时。

他的功能产物是二氧化碳和水 + ATP

这个供能原料的比例也是分运动强度的

  1. 低强度运动,脂肪供能比例高
  2. 强度变大,糖的比例会增加

当你的身体糖分缺乏的时候,蛋白质的供能比例会从5%提升到15%左右, 你就可能掉肌肉

综合来看,糖在2 + 3里都有参与,但是脂肪只会在3里参与

怎么区分有氧和无氧运动

简单的靠时长 + 强度

这种时候,又可以发问

  1. 篮球是什么运动
  2. 足球是什么运动
  3. 羽毛球是什么运动

所有球类都是以有氧氧化为基础,运动变现依靠无氧系统的运动,有氧和无氧不是你死我活的关系,而是一个相辅相成的关系。

三大功能系统可以并驾齐驱

包括健身运动,你可能在训练中在无氧状态,当我们组间休息的时候,心率逐渐下降,我们以有氧氧化为主,这个时候我们的身体在恢复,同时也在消耗脂肪

甚至马拉松,很多时候,在最终阶段,也是靠无氧系统来最终分胜负,这个时候你甚至会出现撞墙效应

撞墙效应是因为肝脏和肌肉糖原耗尽,你的身体无法再提供足够的能量

有氧无氧区间,不存在优略,掌握这套系统,让这些工具为我们运动表现服务最重要

心率

心率是一个很好的指标,当你的心率在60%以下,你的身体主要在有氧氧化状态,当你的心率在60%以上,你的身体主要在无氧状态

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