ATP是一种化学物质,是人体内能量的直接来源.我们吃的食物里,淀粉之类的物质经过消化吸收的葡萄糖,是人体的能量来源.但这种能量在人体不能被直接利用,必须在细胞内专门的细胞器(主要是线粒体)内通过一系列氧化反应转化为人体能直接利用的ATP.ATP为人体提供化学能后转化为ADP,ADP在体内吸收能量有能转化为ATP.ATP在人体内的含量很少,转化却十分迅速.由于这个特点,人体把吸收来的糖类绝大部分变成糖元储存在肌肉和肝脏中.在肝脏中称为"肝糖元",在肌肉中成为"肌糖元".
在人运动时,以跑步为例,刚开始活动时腿部肌肉所需要的能量,由ATP提供,而运动所需能量大大高于微量ATP的储能,所以储存在肌肉内的肌糖元要不断分解为葡萄糖,再通过有氧呼吸(需有氧气的参与,氧气来自血液)---此过程主要发生在线粒体中(上文已提到)---将葡萄糖氧化分解以获得能量,大约60%以热的形式散失40%左右储存在ATP里
运动有可能是厌氧的,也有可能是需氧的。厌氧运动一般是高强度、短时间的,这时肌肉不能及时获得其所需要的全部氧气,这类运动包括200-400米短跑、50米游泳、举重、足球、篮球、排球等,这些运动需要在短时间内迅速爆发性地提供大量能量。在厌氧运动中人体主要是利用糖元,虽然每次爆发运动的持续时间不长,但多次累积的结果也会导致糖元的耗尽。
需氧运动的强度方面一般是低等到中等程度的,但持续时间长,例如马拉松赛跑、长距离游泳或骑自行车、慢跑等。在这些运动中,肌肉细胞能够获得它们所需要的绝大部分氧气,能源物质大约70%来自于糖元,其余来自于脂肪。
生物体产生ATP的方式大致有三:有氧呼吸(大量)、无氧呼吸(少量)及磷酸肌酸中能量的转移(少)。在不同的生理状态下,主要通过何种途径形成ATP,就需要理解有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸的反应产物及供能的特点。
当你进行长跑时(比如说5000跑或10000米跑,要提问学生是否跑过),此时为需氧运动,此过程中供能的主要方式是有氧呼吸;
当你进行200米跑时为厌氧运动,此过程中主要的供能方式是无氧呼吸,而人体糖类物质无氧呼吸产物是乳酸,因此血液中乳酸含量显著增加;
当你进行100米跑时情况较为特殊,此过程特点是在非常短的时间内从静止状态达到高速状态,需要消耗大量的能量,但此时有氧呼吸,甚至于无氧呼吸都没有及时被调动起来,以适应这种高能量需求,怎么办呢?原来此时ATP的合成完全依靠体内高能化合物磷酸肌酸的能量转移。当磷酸肌酸分解为肌酸和磷酸时,能释放出大量的能量迅速形成ATP,供机体剧烈运动时对能量的需求。要注意由磷酸肌酸转移到ATP的能量是非常有限的,不能维持较长的时间。
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