体育运动与生理学：磷酸原供能系统的能量供应

（一）人体的能量系统

能量代谢是人体和外界环境能量的交换与人体内能量转移的过程。物质代谢和能量代谢是两个紧密相连的过程，在能量代谢过程中可以使脂肪、糖、蛋白质等能量物质中所蕴藏的化学能释放出来，供体育运动利用。

1.磷酸原供能

（1）磷酸原供能系统

ATP、CP分子内均含有高能磷酸键，在代谢中均能通过转移磷酸基团的过程释放能量，所以将ATP、CP合称磷酸原。由ATP、CP分解反应组成的供能系统称作磷酸原供能系统。

在磷酸原供能系统中，ATP、CP均以水解分子内高能磷酸基团的方式供能，因此，在体育运动的初期和开始阶段，机体会最早起用、最快利用磷酸原供能系统，且不需要氧气参与。

（2）不同强度体育运动下磷酸原的变化

①当极量运动至力竭时，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75%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。

（3）体育运动对磷酸原系统的影响

其一，通过体育运动，人体ATP酶的活性会得到提高。

其二，体育活动还能够提高肌酸激酶的活性，使ATP能够快速转换，并且能够促进肌肉功率的提高。

其三，人体在运动之后，消耗的CP需要经过一段恢复。通过体育运动锻炼，能够使得CP的合成速度较快，从而更好地投入到下一阶段的体育运动。

其四，体育运动锻炼还能够促进人体骨骼肌CP储备量的增加，延长磷酸原供能的时间。

2.糖酵解供能

现代体能训练中，人体在氧供应不足的条件下。骨骼肌糖原或葡萄糖会发生酵解，生成乳酸并释放出能量合成ATP，用以补充在运动中消耗的ATP，维持正在进行的运动。这种糖经过一系列代谢反应生成乳酸，并释放能量的过程，就叫作糖酵解途径或糖酵解供能系统，此过程是在细胞质中进行的一连串复杂的酶促反应。

机体内部糖酵解的过程是分为两个阶段进行的：首先，糖从葡萄糖生成2个磷酸丙糖；其次，磷酸丙糖转化为丙酮酸，生成ATP。在有氧的条件下，丙酮酸可进一步氧化分解生成二氧化碳和水。

在体育运动开始阶段，ATP会在ATP酶催化下迅速水解释放能量。一旦机体中ATP的浓度下降，CP就会立刻分解释放出能量，以促进ATP的合成。肌肉利用CP的同时，糖酵解过程被激活，肌糖原迅速分解，提供体育运动所需要的能量。

3.有氧代谢供能

（1）有氧代谢的供能系统(www.xing528.com)

所谓的有氧代谢就是机体在有氧的条件下进行体育运动时，糖、脂肪、蛋白质会被彻底氧化成水和二氧化碳的反应过程。

有氧代谢供能是指在有氧条件下能源物质氧化分解，生成二氧化碳和水，同时释放能量的供能过程。长时间间歇运动训练对有氧代谢供能能力有显著的提高。

（2）有氧代谢系统对机体系统的影响

有氧代谢供能的效果是氧从空气到肌肉的过程中，所经过的每一个系统的影响有以下几个方面。

①对呼吸系统的影响

肺通气量越大，吸入体内的氧量也就越多，这与呼吸频率和呼吸深度有关。由于解剖无效腔的存在，在体育运动过程中主要以加大呼吸深度来消除解剖无效腔的影响，提高氧进入体内的效率。

②对血液系统的影响

血红蛋白执行氧运输任务。血红蛋白的数量是影响有氧耐力的很重要因素。如果血红蛋白的含量低于正常人，必将会影响到运动者的有氧代谢能力。因此，在运动过程中进行定期的测量，了解血红蛋白的含量是必要的，能及时发现、解决问题，做到防微杜渐。

③对循环系统的影响

心脏泵血功能的好坏是影响身体素质的一个十分重要的因素，有研究表明，在运动的初期有氧氧化能力的增加主要依赖于心输出量的增加。

（二）人体的神经系统

1.大脑皮质对人体运动的调控

生物学研究认为，高等动物的运动是由大脑皮质进行调控的。在大脑皮质中，皮质运动区参与调控人体的随意运动，其又由多个部位构成。在大脑皮质运动区中，其结构的基本功能单位是“运动柱”，因细胞呈纵向柱状排列而得名。一个单位的“运动柱”能够控制相应部位肌肉的活动，而一块肌肉可同时受到多个“运动柱”的控制。

2.小脑对人体运动的调控

小脑是皮层下与大脑皮质构成回路的重要脑区，由于它所处的位置的关系，使得它不仅与大脑皮质形成神经回路，同时还与脑干及脊髓有大量的纤维联系。因此，小脑对于人体的运动和协调起到了至关重要的作用。小脑对人体运动具有重要的调控作用，其不仅要参与人体运动的设计和程序编制。还参与到运动的执行之中。在运动时。人体的小脑能够调节肌肉的紧张，对机体动作的维持也具有重要的作用。一般可将小脑划分为三个重要的功能部位，即为前庭小脑、脊髓小脑和皮层小脑。

3.脊髓对人体运动的调控

脊髓由感觉传入纤维、各类中间神经元和运动神经元组成。它是人体运动调控的最低级中枢。脊髓的功能一方面为将外周感受器的传入信息进行初步的整合，并上传至各级脑区；另一方面，又将上位中枢下传的控制机体运动的信息通过运动神经元传出到相关的肌肉，以此达到通过肌肉对运动的调控目的。

除此之外，它还可以支配躯体完成一些原始的如牵张反射和屈肌反射等的反射性运动。

4.脑干对人体运动的调控

在脑干中轴部位中存在有许多形状不一、大小各异的神经元，这些神经元组成了脑区，脑区中穿行着各类走向不同的神经纤维呈网状，因此，这一部位被称为脑干网状结构。在这一脑区有许多神经核团，它既获得来自脊髓各节段的传入信息，同时也发出下行纤维组成传导束，调节和控制脊髓神经元的活动。