上層建築能磊多高，要看地基牢不牢，從今天開始，小編開始累地基了。“人體運動時的三大供能系統”是有關“運動-肌肉-營養”系列科普文章的開始，将來小編會陸續推出更多優質内容奉獻給大家。

小編一直以來都有個願望，就是希望那些關注我的人，将來都能成為自己的運動與營養專家。小編也希望把此類科普文章寫的盡可能的生動有趣，通俗易讀。希望它能為你解開生活中的些許疑惑，能為你了解自己的身體打開一扇窗戶，能為你日常運動、飲食、健康帶來一些幫助。

在講解三大供能系統之前，小編先給大家介紹一下什麼是ATP。

ATP是生物體内最直接的能量來源 。ATP分子分解放能的反應可以與各種需要能量做功的生物學反應互相配合，發揮各種生理功能，如物質的合成代謝、肌肉的收縮、吸收及分泌、體溫維持以及生物電活動等。生成ATP的途徑主要有兩條：一條是植物體内含有葉綠體的細胞，在光合作用的光反應階段生成ATP；另一條是所有活細胞都能通過細胞呼吸生成ATP。

這樣講小編舉得有點抽象，不如舉個例子實在。如果我們把ATP看成汽油，那麼我們身體的三大供能系統就是加工汽油的生産線，我們的肌肉組織（這裡隻拿肌肉做比喻，因為更具代表性）就好比消耗汽油（ATP）的汽油發動機，而我們攝入的包含糖類、蛋白質、脂質的食物就可以比喻成原油。這個例子不是很恰當，但為了幫助你理解，小編也隻有先犧牲一下對待科學的嚴謹态度了。

注：（小編想強調一點，ATP是新陳代謝所需能量的直接來源，但體内有些合成反應不一定都直接利用ATP供能，而可以利用其它“三磷酸核苷”。例如UTP(三磷酸尿苷)用于多糖合成、CTP(三磷酸胞苷)用于磷脂合成、GTP(三磷酸鳥苷)用于蛋白質合成等。）

好了，到現在為止你一定迫不及待的想問，ATP到底是啥玩意，它到底長什麼樣？小編告訴你，它長成下面的樣子。

ATP學名叫腺嘌呤核苷三磷酸，是一種不穩定的高能化合物，由1分子腺呤，1分子核糖和3分子磷酸基團組成。又稱腺苷三磷酸，簡稱ATP。

ATP的元素組成為：C（碳）、H（氫）、O（氧）、N（氮）、P（磷），分子簡式A-P~P~P，式中的A表示腺苷，T表示三個（英文的triple的開頭字母T），P代表磷酸基團，“-”表示普通的磷酸鍵，“~”代表一種特殊的化學鍵，稱為高能磷酸鍵。

看到這，請不要害怕，小編可不想拿化學分子式吓唬大家，這玩應兒讓人看着就頭大。還是看看下圖吧，看看我們的汽油是怎麼燃燒的吧。

a)ATP分子的結構，顯示了高能磷酸鍵。

b)當一個ATP分子的第三個磷酸根在ATP酶的作用下水解斷裂時，會産生ATP的一個兄弟二磷酸腺苷（ADP），并釋放出7.3千卡的熱量。 是不是很簡單，原來我們就是通過不斷的ATP水解釋放的能量來完成我們整個身體的不同耗能活動。

先别高興的太早，小編有個壞消息要告訴大家，那就是我們的人體内約有0.5kgATP，隻能維持劇烈運動0.3秒，ATP釋放能量供肌肉收縮的時間也僅為1~3秒。好可憐，這麼少的汽油，車子剛啟動不就抛錨了嗎？别擔心，我們的身體本身就是一個原油加工廠，它會源源不斷的生産出汽油（ATP）為我們身體使用。人體為了能及時精準的供應我們能量，為我們準備了三條生産線——磷酸原系統、糖酵解系統、有氧氧化系統。問題是這三條生産線是怎麼根據我們的需要協同工作的呢？那麼這裡邊就蘊含着小小的調度問題。不用擔心，我們的身體是一名傑出的調度大師，它早就為我們安排好了，先别急，後面我會具體講解。

人的身體就像一台不停運轉的機器，而為這台機器提供動力并保證它正常運轉的是人體運動的三大供能系統和三大營養素。供能系統就像生産線，而營養素就好比原材料。我們要感謝我們的祖先幫助我們進化出了三大産能生産線才使我們具有了如此的運動天賦。

不賣關子了，讓小編把準備好的甜點先給大家端上來吧。

這三大供能系統分别是“磷酸原系統”、“糖酵解系統”、“有氧氧化系統”。三種原材料分别是“糖類”、“蛋白質”、“脂質”。

有人着急了，說你小編啰哩啰嗦了這麼久，是不是該正式上菜了。小編這也是沒辦法，上菜之前總得先報下菜名不是。

磷酸原系統（ATP-CP系統），通常是指ATP和磷酸肌酸（CP）組成的系統，由于二者的化學結構都屬于高能磷酸化合物，故稱為磷酸原系統。

磷酸肌酸（CP）是在肌肉或其他興奮性組織（如腦和神經）中的一種高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暫時貯存形式。磷酸肌酸水解時，每摩爾化合物釋放10.3千卡的自由能，比ATP釋放的能量（每摩爾7.3千卡）多些。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基轉移到ADP分子中。當一些ATP用于肌肉收縮，就會産生ADP。這時，通過肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供給ADP以磷酸基，從而恢複正常的ATP高水平。

怎麼樣，是不是看着有點頭暈，沒關系，小編給你解釋一下，你就會發現原來就這麼簡單啊。先來個圖：

a)首先ATP發生水解時，形成ADP并釋放一個磷酸根，同時釋放能量。這些能量在細胞中就會被利用，肌肉收縮産生的運動，神經細胞的活動，生物體内的其它一切活動利用的都是ATP水解時産生的能量。

b)細胞内的高能化合物磷酸肌酸的高能磷酸鍵水解将能量轉移至ADP，生成ATP和肌酸。

講到這，小編想到了植物的光合作用和呼吸作用，在光合作用的光反應階段,存在水的光解反應,能量來自光,且将ADP轉化為ATP為暗反應供能, 呼吸作用則是将糖類分解為CO2和H2O,将有機物的能量釋放從而将ADP轉化為ATP。所以不管植物還是動物，ATP與ADP的相互轉化實現貯能和放能，從而保證了細胞各項生命活動的能量供應。

磷酸肌酸（PC）就像陽光一樣，犧牲自己照亮了别人，把自己的磷酸基和能量（大約8千卡能量）奉獻給了ADP生成ATP。不過磷酸肌酸在體内的含量也很少，隻能維持幾秒的能量供應。在短時間極大強度的運動中，磷酸肌酸在6~8秒内很快生成ATP而消耗掉。運動結束後，ATP恢複一半所需要的時間大約是20~30秒，運動後2分鐘ATP大部分恢複，3分鐘已基本恢複。磷酸肌酸早期恢複一半所需要時間大約是21秒，因此恢複到接近運動前水平的速度也相對較快，但是由于大強度運動體内酸性物質增加，磷酸肌酸後期的恢複速度也會相應減慢，所需時間大約是173秒。因為細胞中沒有其它合成和分解磷酸肌酸的代謝途徑，所以體内的磷酸肌酸幾乎都來自于肌酸的磷酸化。在活動後的恢複期中，細胞内積累的肌酸可被ATP磷酸化，重新生成磷酸肌酸。

哇！肌酸，多麼熟悉的名字，它是多少健美人士，各類運動員的最愛。肌酸作為磷酸原系統這道大菜的主要食材，小編也要重點介紹一下。在人體内，内源性肌酸主要在肝髒合成，但是肝髒儲存量很少。服用的外源性肌酸要通過胃腸吸收。内源性肌酸和外源性肌酸通過血液循環，被運輸到它存儲和利用的部位。在機體中，骨骼肌、心髒、精子、視網膜的感光細胞中肌酸和磷酸肌酸含量最多，其他器官、組織含量很少。在肌肉裡，肌酸和磷酸肌酸經脫水或脫磷酸生成肌酸酐。

肌酸的分解是一個自發的非酶促反應過程，它取決于機體的PH值和溫度。在38攝氏度和PH值為7.0~7.2的環境下，每天1.0%~1.3純肌酸溶液分解成肌酸酐。當溫度較高和PH值較低的時候，肌酸分解成肌酸酐的量就越多。因此，這裡提示劇烈運動時體溫升高和PH值下降會引起肌酸的分解，不利于ATP的再合成。補充肌酸增加肌肉總肌酸的的濃度從而有利于磷酸肌酸的再合成。所以肌酸在人體存儲量越多，能量的供給就越充分，疲勞恢複的就越快，運動能量也就越強。國外有關肌酸動力學研究在不斷地進行，研究的方法在不斷創新，但是在運動訓練中補充肌酸的動力學研究較少。在國内，在這方面的研究和報道更是罕見，補充肌酸已經廣泛地應用于體育界，而在補充機理的研究遠遠落後于實際應用。

寫到這兒，小編可以抻抻懶腰長長的吐口氣了，磷酸原系統這道大菜的主要食材終于介紹完了。它們分别是ATP、ADP、磷酸肌酸（CP）和肌酸，想必它們之間的轉換關系你也了解了吧。在小編看來，沒有什麼比了解自己更快樂、更能體會本質的東西了。如果你和小編一樣，那麼就等着小編的第二道菜吧。

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