[摘要]文章運(yùn)用了生物化學(xué)及運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)原理，論述了人體在運(yùn)動(dòng)中，供能的物質(zhì)來(lái)源糖類(lèi)和脂類(lèi)。它們通過(guò)生物氧化過(guò)程，提供人體運(yùn)動(dòng)所需的能量——三磷酸腺苷(ATP)。

[關(guān)鍵詞]運(yùn)動(dòng) 糖類(lèi) 脂類(lèi) 能量來(lái)源

生物化學(xué)是用化學(xué)的方法和理論研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及化學(xué)變化的一門(mén)科學(xué)。運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)是體育科學(xué)的一門(mén)重要基礎(chǔ)學(xué)科。它是在生物化學(xué)和生物學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)是認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)生理機(jī)能的銳利機(jī)器。用生化原理、手段揭示和闡明人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的生化機(jī)制，也是運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)的重要任務(wù)之一。

眾所周知，生命在于運(yùn)動(dòng)，然而，最明顯、最常見(jiàn)的應(yīng)該是肌肉運(yùn)動(dòng)。那么，肌肉運(yùn)動(dòng)收縮時(shí)的能量從何而來(lái)?一般說(shuō)來(lái)，肌肉活動(dòng)時(shí)的能量直接來(lái)源于三磷酸腺苷——ATP，從ATP裂解成ADP和磷酸同時(shí)釋放能量，就是肌肉收縮的能量來(lái)源。ATP在肌肉中的儲(chǔ)存和連續(xù)再合成成為維持肌肉收縮，保證肌肉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的重要條件。然而，ATP又是怎樣產(chǎn)生的呢?能量供應(yīng)是人體生命的基礎(chǔ)，所以列寧說(shuō)“把能量理解為物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)”。

人的機(jī)體內(nèi)一切能量都是通過(guò)一定的物質(zhì)形態(tài)變化而實(shí)現(xiàn)的。這些物質(zhì)主要是糖類(lèi)、脂類(lèi)。

一、糖類(lèi)

糖類(lèi)是一大類(lèi)有機(jī)化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛多羥酮及其衍生物或多聚物。糖類(lèi)是自然界最豐富的物質(zhì)之一，廣泛分布于幾手所有生物體內(nèi)，其中以植物中含量最多，約為80%～95%。糖在生命活動(dòng)中的主要作用是提供能量和碳源。人體所需能量的50%～70%來(lái)自于糖。食物中的糖類(lèi)主要是淀粉。淀粉被消化成基本組成單位葡萄糖后，以主動(dòng)方式被消化入血。在機(jī)體的糖代謝中，葡萄糖居于主要地位，它的多聚體糖原是糖在體內(nèi)的儲(chǔ)存形式，血液運(yùn)輸?shù)囊彩瞧咸烟?。lmol葡萄糖徹底氧化成二氧化碳和水可釋放2840KJ的能量。其中約40%轉(zhuǎn)化為ATP，以供機(jī)體生理活動(dòng)所需的能量。

現(xiàn)在讓我們看看葡萄糖產(chǎn)能的基本過(guò)程：葡萄糖入血后，在體內(nèi)首先需進(jìn)細(xì)胞。這是依賴葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有五種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLUTl-5)，它們分別在不同的細(xì)胞中起作用。如GLUTl主要在紅細(xì)胞中起作用，GLUT4主要在脂肪和肌組織起作用。糖代謝主要是指葡萄糖在體內(nèi)的一系列化學(xué)反應(yīng)。它在不同類(lèi)細(xì)胞中的代謝途徑有所不同，其分解代謝方式還在很大程度上受氧供狀態(tài)的影響。在缺氧時(shí)，葡萄糖進(jìn)入無(wú)氧代謝也稱糖酵解?；痉磻?yīng)過(guò)程：第一階段是由葡萄糖分解成丙酮酸；第二階段丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸。全部過(guò)程產(chǎn)生兩個(gè)ATP，這對(duì)肌肉收縮更重要。因?yàn)?，肌肉中的能量ATP含量很低，僅5-7μmol／L新鮮組織，只要肌肉收縮幾秒鐘即耗盡。這時(shí)，即使氧不缺乏，但因葡萄糖有氧氧化的反應(yīng)過(guò)程比無(wú)氧氧化(糖酵解)長(zhǎng)，來(lái)不及滿足需要，而通過(guò)糖酵解則可迅速得到能量。人在安靜時(shí)，肌肉的能量消耗率小，ATP分解率低，只需維持正常的代謝需要。由于人體的最大攝氧量一般為每分鐘2～4升，故人在安靜時(shí)，ATP來(lái)源或合成反應(yīng)完全來(lái)自有氧代謝，當(dāng)人體進(jìn)入大強(qiáng)度的肌肉活動(dòng)時(shí)，以及人體由安靜轉(zhuǎn)入活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，或由活動(dòng)較慢狀態(tài)轉(zhuǎn)入活動(dòng)更快的狀態(tài)時(shí)，糖的分解率顯著提高。由于內(nèi)臟器官的惰性較大，氧氣供應(yīng)不可能立即達(dá)到最高的水平，即使達(dá)到最高的供氧水平，由于有氧代謝生成ATP的速率較慢也不可能滿足大強(qiáng)度的活動(dòng)需要。如優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量每分鐘可達(dá)4～6升，而短跑時(shí)每分鐘40升。即使是短跑一開(kāi)始組織得到的氧氣數(shù)量就達(dá)到4～6升(實(shí)際不可能)，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足短跑的需要。在這種情況下，糖酵解產(chǎn)生ATP太重要了。肌肉有了無(wú)氧代謝這一重要能源途徑，才能進(jìn)行各種極限強(qiáng)度的活動(dòng)。由此可見(jiàn)，糖無(wú)氧代謝的生理意義在于迅速為肌肉提供能量。這一功能是脂肪、蛋白質(zhì)無(wú)法代替的。

無(wú)氧代謝是生物發(fā)展史上一條十分古老的代謝途徑，在進(jìn)化道路上經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歲月一直保留到今天，但是，人體肌肉獲得能量的主要方式是有氧代謝。有氧代謝大致分三個(gè)階段。第一階段：一分子葡萄糖分解成丙酮酸。第二階段：進(jìn)入線粒體，氧化脫羧生成乙酰輔酶A。第三階段：乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化。全部階段共產(chǎn)能量38個(gè)ATP。人體安靜時(shí)，ATP的代謝率低，磷酸肌酸(CP，它是一種高能化合物，來(lái)自于ATP)，乳酸也不堆積，有氧代謝就可以滿足要求，故有氧代謝是人體安靜時(shí)產(chǎn)生能源的方式。

當(dāng)人們由靜到動(dòng)，由慢到快時(shí)，ATP的代謝率高，動(dòng)用磷酸肌酸，糖酵解發(fā)生，由于糖酵解和磷酸肌酸的供能有限，只能滿足持續(xù)工作時(shí)間較短的工作項(xiàng)目的需要，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的ATP再合成，就主要依靠有氧代謝，故有氧代謝是持久工作產(chǎn)能的主要反應(yīng)。運(yùn)動(dòng)停止后，人體便處于恢復(fù)階段，其中包括糖元和CP的恢復(fù)，以及乳酸的消除。由于CP為肌肉大強(qiáng)度的工作和應(yīng)急時(shí)的能源，故CP的恢復(fù)不僅發(fā)生在運(yùn)動(dòng)停止后，一旦運(yùn)動(dòng)過(guò)程中ATP的有氧合成率大于分解率時(shí)，也可發(fā)生CP的恢復(fù)(ATP+C→CP+ADP)，以保證肌肉再次大強(qiáng)度工作和應(yīng)急時(shí)的需要，恢復(fù)過(guò)程要消耗能量，所耗之能皆直接或間接來(lái)自有氧代謝生成的ATP，故有氧代謝還是人體運(yùn)動(dòng)時(shí)和運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)過(guò)程的能源。有氧代謝能力強(qiáng)，則恢復(fù)快，反之則恢復(fù)慢。所謂有氧代謝是無(wú)氧代謝或運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，就是指的恢復(fù)過(guò)程。

由于有氧代謝能力主要取決于內(nèi)臟器官的功能水平，而內(nèi)臟器官的功能水平又是健康的主要標(biāo)志，故有氧代謝與人體的健康水平相關(guān)。由此可見(jiàn)，在身體運(yùn)動(dòng)中，除了長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目必須主要發(fā)展有氧代謝能力外，以無(wú)氧代謝為主的短時(shí)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)有氧代謝也有一定的要求，這樣才能使無(wú)氧代謝運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)過(guò)程既快又好，從而把無(wú)氧代謝能力提高到更高水平。此外，為了健康，也應(yīng)保證一定的有氧代謝訓(xùn)練。

二、脂類(lèi)

脂類(lèi)是脂肪和類(lèi)脂的總稱，是一類(lèi)不溶于水而易溶于有機(jī)劑，并能為人體提供能量的物質(zhì)，脂類(lèi)以脂肪為主，脂肪不溶于水，必須在小腸經(jīng)膽汁酸的作用乳化并分散成細(xì)小的微團(tuán)，最后在胰脂酶的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)楦视秃椭舅?，進(jìn)入細(xì)胞分解供能。脂肪分解的基本過(guò)程：第一階段：脂肪的動(dòng)員，產(chǎn)物是脂肪酸和甘油。第二階段：脂肪酸的β氧化，產(chǎn)物是乙酰輔酶A。第三階段：乙酰輔酶A徹底氧化為C02、H20以及能量。以軟脂酸為例可產(chǎn)生129個(gè)ATP，其能量的利用效率為68%。實(shí)踐證明：肌肉利用脂肪為燃料，主要攝取血中的脂肪酸(FFA)，血漿中的FFA濃度越高，攝取越多。因此血漿中的FFA增加不僅表明脂肪分解加強(qiáng)，還說(shuō)明了肌肉增加對(duì)FFA的攝取利用，至于短時(shí)運(yùn)動(dòng)血漿FFA變化不大或下降，則主要是因依靠糖供能，而脂解作用并未增強(qiáng)之故。運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)期，機(jī)體不僅節(jié)省糖的消耗，而且盡可能快地恢復(fù)已消耗的糖，故恢復(fù)期的能量消耗又主要來(lái)自脂肪而使血FFA仍處于很高水平。由此可見(jiàn)，脂肪酸和葡萄糖都是機(jī)體的能源物質(zhì)。在氧供給充足時(shí)，脂肪是人體的主要能量來(lái)源。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不大時(shí)，脂酸和葡萄糖供能比例相近，只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度加大時(shí)，脂肪供能比例相對(duì)減少，糖供能比例才加大。以前，人們認(rèn)為脂肪是體內(nèi)的后備燃料，只有糖供應(yīng)不足時(shí)，才動(dòng)用脂肪為燃料。現(xiàn)代科研證明，人在安靜時(shí)，持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)期，脂肪供能占有重要的甚至是主要地位。

綜上所述，糖類(lèi)和脂類(lèi)是人體肌肉運(yùn)動(dòng)的主要能量來(lái)源。

（作者單位：黑龍江農(nóng)墾職業(yè)學(xué)院）