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关于运动的能量来源ATP(三磷酸腺苷)

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任何运动都会用到肌肉。不同的运动会用到不同的肌肉群。跑步和游泳时,您的肌肉使身体加速并且维持其移动。举重时,您的肌肉使身体举起一个重物。运动就是肌肉的活动!
当您使用肌肉时,肌肉就开始对身体的其他系统产生需求。剧烈运动时,几乎身体的每个系统都集中力量或者停止工作辅助肌肉运动。比方说,剧烈运动时您的心跳加快,这是因为它可以将更多的血液泵入到肌肉中;而剧烈运动过程中胃会停止工作,这样它就不会浪费能量,从而肌肉可以利用这些能量。
您进行运动时,肌肉的作用就像电机。肌肉摄入一种能源,利用这种能源产生力。而电机利用电力作为能量。肌肉相当于生化电机,利用一种叫做三磷酸腺苷 (ATP) 的化学物质作为能量来源。
在肌肉“燃烧” ATP的过程中,必须满足以下三个需求:
需要氧气,因为化学反应需要ATP,而产生ATP需要消耗氧气。
需要清除化学反应产生的废物(二氧化碳、乳酸)。
要排除热量。就像电机一样,工作的肌肉也将产生热量,需要将其排除。
为了继续运动,肌肉必须持续产生ATP。而要产生ATP,身体必须供应氧气给肌肉并且清除废物和热量。运动越剧烈,肌肉的需求就越高。如果不能满足这些需求,运动就会停止——具体情况就是,您变得非常疲惫,无法继续进行运动。为了满足肌肉的需求,身体会有一系列协调的反应,这涉及心脏、血管、神经系统肺、肝脏和皮肤。这确实是一个令人惊奇的系统!下面我们将会讲解肌肉在身体运动时的各种需求,以及身体各系统如何满足这些需求。



1楼2012-10-02 08:03回复
    能量来源ATP对于您的肌肉——事实上,对于您体内的每个细胞——使一切运转的能量来源都是ATP。三磷酸腺苷 (ATP) 是存储和利用能量的一种生物化学方式。
    将ATP转化为能量的整个反应有些复杂,简述如下:
    在化学结构上,ATP是与三个磷酸结合的腺嘌呤核苷。
    第二个和第三个磷酸基团之间的键中存储有很多能量,可用来维持化学反应。
    当细胞需要能量时,它会分解该键,形成一个二磷酸腺苷 (ADP) 和一个游离的磷酸盐分子。
    在某些情况下,还可能分解第二个磷酸基团,形成一磷酸腺苷 (AMP)。
    当细胞的能量富余时,会通过将ADP和磷酸盐转换成ATP来存储多余的能量。
    任何肌肉收缩所涉及的生化反应都需要ATP。
    随着肌肉工作量的加大,需要消耗更多的ATP,而要使肌肉维持运动,消耗的ATP必须得到补充。
    由于ATP如此重要,身体中有几个不同的系统都可以产生ATP。这些系统相互协调地工作。
    有趣的是,不同形式的运动利用不同的系统,因此短跑选手与马拉松赛跑者会通过完全不同的方式获取ATP。
    ATP来自肌肉中三个不同的生化系统,次序如下:
    磷酸肌酸系统
    糖原-乳酸系统
    有氧呼吸
    现在,让我们详细了解其中的每个生化系统。


    2楼2012-10-02 08:08
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      磷酸原系统
      每个肌肉细胞周围都有一些浮游的ATP,细胞可以即刻利用,但是其数量不是很多——仅够维持大约三秒钟。每个肌肉细胞都要迅速补足ATP ,肌肉细胞含有一种叫做磷酸肌酸的高能磷酸化合物。有一种叫做肌酸激酶的酶会从磷酸肌酸上移走磷酸基团,并将其转移给ADP,形成ATP。细胞将ATP转化为ADP,磷酸肌酸则迅速将ADP再转化为ATP。随着肌肉继续工作,磷酸肌酸水平开始降低。ATP和磷酸肌酸水平一起被称为磷酸原系统。磷酸肌酸系统可以快速为工作肌肉供应能量,但是仅能维持8-10秒钟。
      糖原乳酸系统
      肌肉还含有一类高储量的复合碳水化合物,叫做糖原。糖原是一个葡萄糖分子链。细胞可将糖原分解为葡萄糖。然后细胞利用厌氧代谢(厌氧的意思是“没有氧气”)产生ATP以及一种叫做乳酸的葡萄糖副产品。该过程共经过12个化学反应才能生成ATP,因此该系统与磷酸肌酸系统相比,供应ATP的速度较慢。但该系统起作用仍较迅速,能产生足够维持大约90秒钟的 ATP。该系统不需要氧气,因此它是一个有利的系统,因为心和肺需要经过一段时间才能配合工作。之所以称之为有利的另一个原因是,快速收缩的肌肉会挤压血管,使自身失去了富氧血液。由于乳酸的存在,进行厌氧呼吸存在一个无法避免的限制。乳酸是您肌肉疼痛的原因。乳酸在肌肉组织中堆积,会使您感觉到肌肉疲劳和酸痛。
      有氧呼吸
      运动持续两分钟时,人体会产生反应,为工作肌肉供应氧气。当有氧气存在时,通过有氧呼吸,葡萄糖可迅速分解为二氧化碳和水。葡萄糖可能来自三个不同的位置:肌肉中的剩余糖原供应肝脏糖元分解的葡萄糖,经血流到达工作肌肉。在肠道中从食物中吸收的葡萄糖,经血流到达工作肌肉。有氧呼吸还可利用肌肉和身体脂肪存储库中的脂肪酸产生ATP。在极端情况下(比如饥饿),蛋白质还可分解为氨基酸并且产生 ATP。有氧呼吸会首先利用碳水化合物,然后如果有必要再利用脂肪,最后利用蛋白质。有氧呼吸比上述两个系统需要更多化学反应才能产生ATP。三个系统中,有氧呼吸产生ATP的速率最慢,但是它可以持续数小时供给ATP甚至更长时间,只要有燃料供应就可以持续供给ATP。


      3楼2012-10-02 08:11
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        运动如何消耗能量?
        想象一下您开始跑步。下面是所发生的事情:
        肌肉细胞首先在大约3秒钟内耗尽细胞周围浮游的ATP。然后磷酸肌酸系统参与进来,供能8-10秒钟。这是百米短跑选手或举重者所用的主要能量系统,这两种运动者需要迅速加速,运动所持续的时间很短。
        如果运动持续更长时间,糖原-乳酸系统就参与进来。短距离运动比如200米或400米以及100米游泳就是如此。
        最后,如果运动持续时间特别长,有氧呼吸就会取代上述系统进行供能。在 800米、马拉松、划船、越野滑雪和长距离轮滑等耐力运动中,会发生有氧呼吸。当您仔细考虑人体是如何工作时,您会发现人体确实是一个了不起的机器!
        肌肉如何获得氧?如果您想要多运动几分钟,那么您的身体需要为肌肉提供氧气,否则肌肉将停止工作。
        肌肉需要多少氧气依赖于两个过程:将血液泵入肌肉,然后将血液中的氧气提取到肌肉组织中。
        工作肌肉可以从血液中摄取氧气量是静息肌肉的3倍。身体通过以下方式来增加工作肌肉的富氧血流量:增加到工作肌肉的局部血流量从非必要器官向工作肌肉的分流血液增加心脏输出血流量(心输出量)增加呼吸频率和深度增加工作肌肉中血红蛋白释放氧气的能力这些机制可以使到工作肌肉的血流量增加将近5倍。这意味着工作肌肉获得的氧气量可增加将近15倍!


        4楼2012-10-02 08:13
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          让我们更加细致地研究一下到工作肌肉的血流量是如何增加的。
          循环系统供氧
          使管道更大
          当您运动时,肌肉中的血管舒张,血流量加大,这就如同通过消防水带的水流量多于通过花园管的水流量一样。您的身体有一种特有的方式可使这些血管扩张。随着工作肌肉中的ATP被耗尽,肌肉可产生数种代谢副产品(比如腺苷、氢离子和二氧化碳)。这些副产品离开肌肉细胞,导致肌肉内部的毛细血管扩张(血管舒张)。增加的血流量可将更多的氧和血液输送到工作肌肉。 从器官中获取血液当您开始运动时,会发生显著的血液转移。本应去往胃或肾的血流转为去往肌肉,这种转变显示了身体的程序有时可以互相超越。当您的肌肉开始工作时,自主神经系统(即脑干和脊髓)中的交感神经系统会刺激分布到心脏和血管的神经。这种刺激导致血管(动脉和静脉)收缩或压缩(血管收缩)。如我们上面所讨论的一样,血管收缩将减少到组织的血流量。肌肉也获得了血管收缩的指令,但是肌肉内产生的代谢副产品超越该指令并且导致血管舒张。由于身体的其他部分获得了收缩血管的信息并且肌肉内的血管舒张,因而非必要器官(比如,胃、肠和肾)的血流转为去往工作肌肉。这有助于进一步增加到工作肌肉的氧合血流。
          心脏跳动更快
          心脏也是一种肌肉,当身体运动时其工作强度会加大,从而将更多的血液泵入到肌肉中。与静息状态相比,运动时心脏的血流量会增加大约4-5倍。心脏的血液泵出量(心输出量)是心脏搏动率(心率)和每次搏动心脏射血量(每搏输出量)的乘积。静息时,心输出量大约为每分钟5升(0.07升×70次搏动/分钟=4.9 升/分钟)。运动时,交感神经会刺激心脏更有力、更快地搏动,心率可增加大约三倍。并且,交感神经对静脉的刺激导致静脉收缩。静脉收缩与从工作肌肉中回流的血流合在一起,增加了回流到心脏的血流量(静脉回流)。增加的静脉回流有助于将每搏输出量增加大约30%-40%。当心脏全力泵血时,心输出量大约为每分钟20-25升。


          5楼2012-10-02 08:15
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            呼吸系统获氧
            呼吸更快更深
            到目前为止,我们讨论了如何将更多的血液泵入到工作肌肉中的问题。您的肺和呼吸系统的其他部分也需要为血液提供更多的氧气。由于下列事件,您呼吸的频率和深度会增加。
            交感神经刺激呼吸肌,从而增加呼吸频率。
            血液中肌肉的代谢副产品(乳酸、氢离子和二氧化碳)刺激脑干中的呼吸中枢,这进一步刺激了呼吸肌。
            由于心脏跳动力以及心输出量的增加导致血压轻度升高,使血液流入肺中的气囊(肺泡)增加。从而增加通气量并且允许更多的氧气进入血液。
            随着肺吸收更多的氧气并且到肌肉的血流量增加,肌肉就有了更多的氧气供应。
            血液携氧
            虽然身体增加了流向肌肉的富氧血,但是肌肉仍然需要从血液中获取氧气。这时氧气和二氧化碳的交换是关键。红细胞中有一种叫做血红蛋白的蛋白质,可以携带血液中的大部分氧气。血红蛋白可以结合氧气、二氧化碳,与血红蛋白结合的氧气量由氧气浓度、二氧化碳浓度和pH决定。血红蛋白的工作过程如下:
            进入肺的红细胞中的血红蛋白结合了二氧化碳。
            在肺中,由于呼吸作用,氧气浓度高,二氧化碳浓度低。
            血红蛋白结合氧气并且释放二氧化碳。
            血红蛋白经心脏和血管然后到达肌肉。
            在肌肉中,由于新陈代谢作用,二氧化碳浓度高,而氧气浓度低。
            血红蛋白释放氧气并且结合二氧化碳。
            血红蛋白回到肺中,重复上述循环。
            当您运动时,代谢活性较高,从而会产生更多的酸(氢离子和乳酸)和使局部 pH低于正常标准。低pH降低了氧气和血红蛋白之间的吸引力,使血红蛋白比平常释放出更多的氧气。这增加了到达肌肉的氧气。
            清除废物
            运动的身体消耗能量并且产生废物,身体产生的废物包括:乳酸、二氧化碳、腺苷和氢离子等。肌肉需要将这些废物清除。所有流入到肌肉并且携带更多氧气的额外血液也可以带走废物。比如,血液中的血红蛋白可带走二氧化碳。
            乳酸
            乳酸是人体的一种运动调节济,当在距离运动的时候脂肪被分解成热量和乳酸(所以胖的人相对更容易产生乳酸),乳酸会刺激神经,造成疼痛和疲劳的感觉。
            乳酸也是一种身体的保护措施,因为过于剧烈或者持续的强烈运动,会拉伤肌肉损害身体机能,所以在高强度运动下,身体会相应的抑止人的活动能力,让人感觉疲劳和超常的疼痛,以防止过于剧烈的运动对身体造成伤害。
            对于运动员提供运动水平乳酸也是一大付作用,不仅使得人不能发挥出超水平的能力,而且还使得高强度运动后长时间疲劳(尤其是无氧运动),所以专业运动员不仅有超乎常人的运动能力,而且也要有抵抗乳酸带来疼痛的能力。
            乳酸对运动虽然有付作用,但是也有它好的一面,乳酸可以在运动时分解出来,大量的乳酸可以刺激血管和节涕组织膨胀(健美运动就是利用这一原理),膨胀使得肌肉变得更有力,血液循环加快,血液循环加快可以使得血液更快速输送氧气。
            运动以后持续数个小时内,身体即使静止下来,还是会大量的分泌乳酸,所以运动后马上休息反而更加不好,因为乳酸会随血液循环速度下降在那部分肌肉组织中大量堆积,造成疲劳感觉的上升,所以休整运动是必要的。
            运动后的第二天身体依然会分泌乳酸,所以剧烈运动后的第二天反而要出来做休整运动,因为血液循环和肌肉运动可以帮助身体代谢乳酸,使得身体感觉更轻松(如果从当天一直躺在家到第二天,你会感觉身体更疲劳)。


            6楼2012-10-02 08:20
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              缓解疲劳和代谢乳酸的方法有多种:
              1,按摩是最好的方法,专业运动员常使用按摩师替他们推拿积压肌肉,来帮助他们释放掉肌肉里面的乳酸,以更好的状态来对付第二天的比赛,当然业余车手没有这么好的条件,自己按压肌肉也会有一定帮助。2,洗温水澡可以有效的促进血液流动,也是释放乳酸的好方法之一。3,充足的睡眠有利身体疲劳的回复,如果睡眠不足,即使不剧烈运动,身体一样会感觉很疲劳,就是这个原因。4,多食用蔬菜可以帮助代谢乳酸,食用肉类太多也不利乳酸代谢。
              3种能够减少乳酸的食物。
              富含B族雄生素的食物:消除疲劳必不可少的营养素B族维生素在热量代谢和消除疲劳方面发挥着超群效力。糖类和脂质在转化成热量的时候,氨基酸会发挥酶的催化作用。而B族维生素对于发挥酶的功能来说,是必不可少的营养素。人在缺乏B族维生素时,体内会产生大量的疲劳物质乳酸,使本来健康的弱碱性的血液变成酸性,引起肩痛和身体酸乏等疲劳症状,甚至发展成生活习惯病。维生素Bl对于乳酸的分解是必不可少的,因此,更应该注意不要让它缺乏。维生素B l无法在体内合成,只有通过食物摄取。而对热量代谢中的糖代谢,它又是必不可少的重要维生素,特别是当主要热量来源依赖糖类的时候,维生素B,很容易产生不足,因此,一定要注意及时补充,应每天摄取维生素Bl。
              贴心提示:猪肉中富含维生素B,猪肉中维生素B、的含童约为牛肉的10倍,可谓活力食品。在里奋肉、五花肉和大腿肉中都含有维生素B!,但含童最多的是里奋肉。维生素B,有易溶于水的性质,所以在烹调上推荐用蒸猪肉的方式。若添加大蒜和葱作为佐料,其中所含的蒜素更可促进维生素B,的吸收。
              醋(枸橼酸):使热量代谢更顺利
              有些人累的时候喜欢吃醋泡菜,这是因为醋对于缓解疲劳很有效。醋中含有的有效成分构橡酸,对于产生热量以及消除疲劳的构椽酸循环的顺利进行是必不可少的。之所以这么说,是因为疲劳物质乳酸是由丙酮形成的。在构椽酸循环中,丙酮酸和草酞乙酸结合后,参与这一循环。当草酞乙酸不足时,构橡酸循环就无法顺利进行。而构椽酸有补足草酞乙酸的作用,对于构椽酸循环回路来说是必不可少的成分。当人体血液为酸性时,除了会供氧不足,使身体疲劳感增加之外,还会作用于脑的延髓,使人容易兴奋或烦躁。拘橡酸可以改善致病的酸性血液,使之恢复碱性。构栋酸还有分解乳酸的功能,对于因剧烈运动而引起的疲劳和肌肉痛,能有效消除。


              8楼2012-10-02 08:23
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                IP属地:江西9楼2012-10-05 11:45
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                  你倒底是技术流还是水流。。。。


                  10楼2012-10-08 16:19
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                    又顶不成功,留言


                    11楼2012-10-10 17:05
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                      俺来收水费!!!!!!!


                      12楼2012-10-11 01:22
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                        留名


                        13楼2012-10-11 07:34
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                          IP属地:江苏14楼2012-10-14 08:29
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                            大涨知识,感谢大神。太好了。


                            15楼2018-03-17 15:20
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                              妙啊。生物化学一定分数不低


                              IP属地:河北来自Android客户端16楼2023-09-25 12:33
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