健身三大供能系统详解
( 題圖來源:http://digitaltrends.com )
注:這周寫肌肉類型的解析,寫到一半,發現還是需要把這篇《三大供能系統詳解》放上來先,生理學的東西太多涉及到供能系統。這篇文章的內容兩個月前在微信號(soychen01)上發過了,這次新增了幾百字重新發布,是整合進這個系列中成為一個系統。這樣后續的文章就不需要再對供能系統進行多次科普了。
本文為健身自習室運動生理學系列第二篇文章。
生理學第一課:全面解析肌肉酸痛
版權聲明:本文作者為陳柏齡。允許在正文前注明作者和微信號soychen01的情況下,進行非商業性轉載。轉載時本文正文時可以減少內容,但不可修改內容或者增加內容(包括圖片)。
正文:
零、無氧與有氧的疑惑
很多人都有這么一個疑問:是不是運動時間長的就是有氧運動,時間短的就是無氧運動?是否氧氣參與的運動就是有氧運動?如果我做深蹲和俯臥撐的持續時間超過3分鐘,氧氣參與供能,那么是否可以認為,我現在做的深蹲和俯臥撐就是有氧運動了?
這當年也是困擾我很久的一個問題。現在我可以明確地告訴你,不是。
其實無氧運動和有氧運動是一個籠統的叫法,它們之間的界限并不明顯。很多人以為無氧和有氧的區分是根據時間來判定的:時間長的低強度運動就是有氧,時間短的就叫做無氧——這種想法在現實中可以理解,但如果你要這樣去定義有氧和無氧,那不正確。
我想請諸位思考一個問題:我們為什么很少將籃球、棒球、足球這類運動時間也很長的運動稱為有氧運動呢?他們也有持續性啊。也要跑啊,走啊,跳啊。
原因就在于有氧運動和無氧運動本身就不是按照時間來區分的。
有氧和無氧運動的本質上是根據人體的供能系統所占的比重來區分的。一個運動是否是無氧和有氧主要取決于它的供能系統,取決于它的運動強度,然后才是取決于時間。而運動強度基本上就已經決定了一個運動的持續時間了。如果某個運動是無氧(磷酸原和糖酵解)系統供能居多,那就無法將這個運動稱為有氧運動。俯臥撐正是如此,籃球、棒球、足球也是如此。
有人問:健美訓練法則是中高強度,中等次數。那么是否有高強度高次數的訓練?我的回答很明確:根本沒有高強度高次數這種訓練方法,高強度必定對應的是低次數的訓練。如果你能夠進行高次數的訓練,那么你的訓練負荷一定是不大的。所以即使你俯臥撐做的再慢,也不會變成長時間的有氧運動。一方面是由于你的供能系統(磷酸原)跟不上,另一方面是由于你肌肉乳酸堆積過多導致你的肌肉疲勞。
無氧有氧運動最暴力的、最直接的區分方法就是,運動強度。如果這項運動對你而言,運動強度很大,那么可以認為是無氧運動了。原因就在于人體三大供能系統中的兩個:磷酸原和糖酵解系統(快速糖酵解+慢速糖酵解),主要為高強度的運動供能。我們平常說的無氧供能系統,就是磷酸原系統和快速糖酵解系統。
關于人體有三大供能系統的詳細知識,見下。
人體有三大供能系統:「磷酸原系統」、「糖酵解系統」、「有氧氧化系統」。
一、磷酸原系統
「磷酸原系統」主要在運動開始后0·30s內由磷酸肌酸為身體進行供能,在短時間和大強度運動中,磷酸原系統是主要供能系統。 磷酸原系統的輸出功率是最強的。
二、糖酵解系統
「糖酵解系統」主要在運動開始后6s-3min,為身體進行供能。在中高強度的運動中主要由糖酵解系統參與。
「糖酵解系統」分為快速糖酵解和慢速糖酵解。
快速糖酵解是無氧反應,慢速糖酵解是有氧反應。
快速糖酵解和慢速糖酵解區別在于兩者的產物「丙酮酸」的去處。前者的丙酮酸轉化為乳酸,后者的丙酮酸進入線粒體通過氧化系統供能,所以快速糖酵解也叫做無氧糖酵解,慢速糖酵解也叫做有氧糖酵解。
當肌細胞內氧氣不足時,就會發生快速糖酵解(此時生成乳酸),氧氣充足時,就是慢速糖酵解。所以你在做那些中高強度的運動時,肌肉細胞氧氣不足的時候,你的肌肉就會堆積乳酸,就容易酸痛。同時,乳酸過多還會使氫離子濃度增加,從而抑制糖酵解從而引起肌肉收縮。
而在進行低強度長跑、游泳時,乳酸就不會堆積,因為丙酮酸進入線粒體功能了,你的身體就沒有乳酸堆積就不會酸痛。
三、有氧氧化系統
「有氧氧化系統」主要在運動開始后2min內由糖、碳水化合物、脂肪和蛋白質氧化為身體進行供能,它需要大量的氧氣參與。再說一次,在運動2min后,有氧大量供能便開始了,脂肪的氧化也開始了。
有氧氧化系統的輸出功率是最弱的。
四、運動時人體的供能順序
事實上,在任何情況下——無論你是靜止還是運動,三大供能系統都在運轉,有氧系統也都在參與運轉。人們將某種運動劃分為有氧和無氧,更多的是參考它主要的供能系統(供能系統所占供能比例)。
為了便于理解,我參考《美國體能協會私人教練基礎》做了一個簡單的表格:
為了便于理解,我再舉一個簡單的例子:
在進行跑步時,最開始的那6秒鐘,大部分是屬于磷酸原供能。6秒后糖酵解系統開始為運動供能,磷酸原功能減少。到30秒時糖酵解成為主要供能系統。2分鐘后氧化系統開始為運動供能,糖酵解供能逐漸減少。到30分鐘時有氧系統供能比例達到最大。
而且,供能系統提供ATP的速率和提供的量是成反比的。所以,磷酸原供能系統,主要為高強度短時間的運動提供能量,糖酵解系統主要為中高強度、中短時間的運動提供能量,氧化系統主要為低強度、中長時間的運動進行功能。這其中只是比例問題的不同。
下圖來源于《運動生理學》(王瑞元主編,人民體育出版社2012年版),cp系統即為磷酸原系統。
給三大供能系統做個形象的比喻,磷酸原系統就像法師,輸出高,但是血量少,不耐操,幾秒就掛,技能CD時間還長。
糖酵解系統就像戰士,輸出強度一般,但是可攻可防(可有氧可無氧),綜合素質高。
有氧氧化系統就像肉盾,沒啥攻擊力,但是血量厚,面對敵人可以堅持很久。
五、籃球、足球、長時間的俯臥撐是有氧運動嗎?
之前已經說過了。一個運動是否是無氧和有氧主要取決于,它的運動強度,然后才是取決于時間。
無氧有氧運動最暴力的、最直接的區分方法就是,運動強度。如果這項運動對你而言,運動強度較大、很大,那么可以認為是無氧運動了。
連續做幾百個俯臥撐,讓俯臥撐進入有氧供能系統可能嗎?——可能,但是從本質上來說,俯臥撐還是屬于無氧運動,因為磷酸原和快速糖酵解的供能還是占了俯臥撐過程中較大的比重。如果某個運動是無氧(磷酸原和糖酵解)系統供能居多,那就無法將這個運動稱為有氧運動。俯臥撐正是如此,籃球、棒球、足球也是如此。
在運動時,俯臥撐、深蹲是磷酸原系統和糖酵解系統參與主要的供能,所以即使你「慢慢地」做俯臥撐、連續做幾百個俯臥撐,也會在一定時間內消耗完磷酸原系統的能量和糖酵解的能量(這是疲勞的原因之一),另一方面,在沒有氧氣參與的快速糖酵解過程中,運動會在相應的肌肉部位產生乳酸,造成肌肉酸痛,乳酸堆積后會抑制糖酵解的進行,并引起肌肉收縮(這是疲勞的原因二)。
一個運動是否是無氧和有氧主要取決于它的供能系統,取決于它的運動強度,然后才是取決于時間。而運動強度基本上就已經決定了一個運動的持續時間了。
看看下圖:
看了上面這張圖,我們再回到我一開始問的那個問題:我們為什么很少將籃球、棒球、足球這類運動時間也很長的運動稱為有氧運動呢?他們也有持續性啊。也要跑啊,走啊,跳啊。
原因就在于籃球、棒球這種運動,主要供能系統是磷酸原和糖酵解系統。他們需要對抗、發力和快速位移的時間是很短的,但是運動強度卻是極高的,在整個比賽過程中,人體就處于高強度無氧運動和低強度位移的過程中。
所以明白了么?慢慢做的無氧運動也不會變成有氧運動。
一方面是由于你的供能系統(磷酸原)跟不上,另一方面是由于你肌肉乳酸堆積過多導致你的肌肉疲勞。
(我好啰嗦……)
六、啥玩意減脂?
看到這里你知道怎么區分無氧和有氧運動了嗎?
最后再說一次哦:
——是否無氧和有氧主要取決于它的供能系統所占的比重,取決于它的運動強度,然后才是取決于時間。而運動強度基本上就已經決定了一個運動的持續時間了。
所以你與其區分有氧無氧,不如區分是抗阻訓練還是心肺訓練來的更加實在。
(我好啰嗦……)
最后還要吐槽一下,能不能減肥和這個動作是否有有氧/無氧沒關系啊!!!而是和這個動作消耗的能量有關系,有氧不等于容易減肥,無氧不等于不能減肥。要知道單位時間內減肥效率最高的動作叫做HIIT(高強度的無氧間歇運動)!
所謂HIIT,它就是連續40~120s的高強度無氧運動后,休息5~15s,再繼續進行下一組高強度無氧運動。主要依靠磷酸原系統和糖酵解系統進行供能,在一兩分鐘的短時間內完成高強度運動后,休息短時間,等無氧系統不完全恢復后(恢復一定是不完全的),再立馬進行下一組運動。這樣就能夠靠磷酸原系統和糖酵解系統消耗大量的能量。
(參見:在健身房怎么做 HIIT? )
主要參考資料:
[1]王瑞元,蘇全生主編.運動生理學[M],人民體育出版社,2012.02
[2]羅杰,W·爾勒.美國國家體能協會私人教練基礎[M].文匯出版社,2003.09
作者:陳柏齡
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的健身三大供能系统详解的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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