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磷酸原供能系統

鎖定
磷酸原供能系統是提供給人體在各種運動中所需要的能量的能源系統。該系統主要是由結構中帶有磷酸基團的ATP(包括ADP)、CP構成,由於在供能代謝中均發生磷酸基團的轉移,故稱之為磷酸原 [1] 
中文名
磷酸原供能系統
外文名
phosphagen system
別    名
磷酸原系統
定    義
由ATP(三磷酸腺苷)和CP(磷酸肌酸)組成的供能系統

磷酸原供能系統人體的能量供應

骨骼肌收縮的直接能源——ATP
肌肉活動的直接能量來源是三磷酸腺苷,即ATP。事實上,人體各種生理活動所需要的能量基本由ATP供給。例如,神經衝動傳導時離子的轉運;腺體分泌時分泌物透過細胞膜“出胞”作用;消化道內食物的吸收;肌肉收縮過程等均需要ATP功能。ATP最終來源於糖、脂肪、蛋白質的氧化分解。
由於ATP貯量有限,運動中ATP消耗後的補充速度成為影響運動能力的重要因素。 [2] 

磷酸原供能系統磷酸原系統

磷酸原系統主要為短時高強度的活動(例如抗阻訓練和衝刺)提供ATP,並且無論高低,所有運動開始時磷酸原系統都高度活躍。這種能量系統依賴ATP的水解和另一種高能磷酸分子(磷酸肌酸,CP或PCr)的分解。
CP為ADP提供磷酸基團以合成ATP。肌酸激酶反應高速率供能,然而,由於CP儲存量相對較小,磷酸原系統無法持續、長時間為運動供能。 [2] 

磷酸原供能系統ATP的儲存

任何時候身體都存儲着約80~100g的ATP,這對於運動而言並不是足夠的能量儲備。此外,由於維持細胞基本功能所需,儲存的ATP不會完全耗盡。事實上,在肌肉疲勞實驗中,ATP的濃度降幅可能最多達起始水平的50%~60%。因此,磷酸原系統使用肌酸激酶反應來維持ATP的濃度。在正常情況下,骨骼肌CP的濃度比ATP濃度高4-6倍。因此,磷酸原系統通過CP和肌酸激酶反應,為快速補充ATP提供能量儲備。此外,Ⅱ型(快縮肌)肌纖維的CP濃度比I型(慢縮肌)肌纖維更高。因此,具有更高比例II型肌纖維的個體能夠在無氧、爆發性運動中通過磷酸原系統更快地補充ATP。
快速補充ATP的另一個重要的單酶反應是腺苷酸激酶(也稱為肌激酶)反應。
該反應特別重要,因為AMP作為腺苷酸激酶(肌激酶)反應的產物,是糖酵解的強效刺激物。 [2] 

磷酸原供能系統磷酸原

運動期間的疲勞與磷酸原的減少有一定的關係。相比有氧運動,進行高強度無氧運動肌肉中的磷酸原會更快地耗盡。在短時和中等持續時間(5-30秒)高強度運動的第一階段內, CP會顯著降低(50%~70%);在高強度力竭性運動中, CP幾乎會完全耗盡。在實驗條件下引起的疲勞期間,肌肉ATP濃度可以僅略微降低或可以降低至起始水平的50%~60。值得注意的是,產生外部做功的動態肌肉動作會消耗更多的代謝能量,並且通常比等長肌肉動作更大幅度地消耗磷酸原。 [3] 
運動期間,肌肉內的ATP濃度的維持主要靠CP的分解、肌酸激酶反應和其他能量物質(如糖原和遊離脂肪酸)的氧化所提供的額外ATP。運動後磷酸原的再合成可以在相對短的時間內完成:ATP的完全再合成通常在3~5分鐘內,CP的完全再合成可以發生在8分鐘內(例如,抗阻訓練中,使用1-5RM的重量,組間歇通常在5分鐘以上)。儘管糖酵解有助於高強度運動後的恢復,但是磷酸原的補充主要通過有氧代謝來實現。 [3] 
訓練對磷酸原濃度的影響有待進行更多的研究。有氧耐力訓練可以增加靜息狀態下的磷酸原濃度,並在絕對次最大功率輸出強度下,降低磷酸原的消耗率,但在相對(最大功率百分比)次最大功率輸出強度下,對磷酸原的消耗率沒有影響。雖然有研究人員注意到磷酸原靜息濃度增加的跡象,但是針對短期(8周)衝刺訓練和6個月抗阻或爆發性訓練的研究顯示,二者並沒有帶來磷酸原靜息濃度的改變。不過,衝刺訓練後由於肌肉質量的增加,總磷酸原含量可能更大。有研究表明, 5周抗阻訓練增加了肱三頭肌磷酸原的靜息濃度。磷酸原濃度的增加可能是由II型肌纖維的選擇性肥大導致的,而II型肌纖維的磷酸原濃度比I型肌纖維更高。 [3] 
參考資料
  • 1.    王瑞元,蘇全生.運動生理學:人民體育出版社,2012年2月:174-177
  • 2.    [美]G.格雷戈裏·哈夫,[美]N.特拉維斯·特里普利特.美國國家體能協會體能教練認證指南:人民郵電出版社,2021年4月:50
  • 3.    [美]G.格雷戈裏·哈夫,[美]N.特拉維斯·特里普利特.美國國家體能協會體能教練認證指南:人民郵電出版社,2021年4月:60