atp是什么(三磷酸腺苷(ATP)——新陈代谢的能量基础)

本文提要:

  • 必不可少的ATP和磷酸原系统
  • 如何生成ATP
  • 一水肌酸也可以帮助快速合成ATP

必不可少的ATP和磷酸原系统

三磷酸腺苷(ATP)是由一个叫做腺苷的物质和三个称为磷酸基(P)的简单原子群组成的复杂化学结构。三个磷酸基组成的磷酸基团之间存在着特殊的高能键,而这些高能键分解之后会释放能量直接作用于细胞,使细胞工作。在肌细胞中,ATP的分解可实现肌肉收缩,如果没有ATP,肌肉就会停止收缩,并且ATP是新陈代谢的能量基础

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而磷酸肌酸(CP)是在肌细胞中发现的另一种高能磷酸化合物,ATP和CP组成的系统叫做磷酸原系统(ATP-CP系统),会以磷酸肌酸的形式短暂存储于人体中(可以简单的理解为ATP是体内能量转化和利用的关键物质,而磷酸肌酸是ATP的存储库)。并且ATP在实现肌肉收缩时会分解CP快速再次合成ATP,这个过程非常高效,即使是最剧烈的运动,它的浓度也不会降低,但是CP的浓度会下降到一个极低的水平。

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虽然肌肉中储存的ATP和CP总量非常的少,但是由于它可以立即用于肌肉的收缩,所以它在开始身体活动时(例如站起来的一瞬间)和短期高强度的活动(例如举重、短跑)期间是必不可少的。所以训练中的供能下降也是提示我们ATP合成较慢或无法继续合成的一个信号,来告诉我们需要适应训练或是放弃训练。

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如何生成ATP

在运动中如果不持续重新合成ATP,磷酸原系统的能量可能只够全力运动10秒。所以运动时ATP的持续合成成为关键。由于运动能力对人类祖先获取食物、追求配偶或逃避捕食的能力的极为重要,因此,它们对很多人体机能进行了组织,以便连续提供ATP:

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无氧糖酵解产生ATP:无氧糖酵解需要肌肉葡萄糖与糖原作为基质分解生成ATP,这是除了磷酸肌酸以外最快的提供ATP的途径。因此,当我们需要的ATP比磷酸原系统允许的时间长的多的时间(通常1-3分钟)活动时,就需要进行无氧糖酵解。但是由于无氧糖酵解会产生乳酸盐导致肌肉疲劳疼痛,所以无氧糖酵解发挥的作用有限,最多能为可持续约三分钟的高强度运动提供主要的ATP来源。

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有氧糖酵解产生ATP:有氧糖酵解需要血糖、糖原、脂肪酸与蛋白质作为基质,并且在循环系统需要持续提供氧气来产生ATP。由于它生成的速度较慢,更适合于更低强度、更长时间的活动。但是它可持续的运动时间可以长达数个小时,这也是为什么马拉松运动员可以进行长时间持续运动的原因之一。

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一水肌酸也可以帮助快速合成ATP

除了这两种代谢途径帮助代谢生成ATP外,还有一种方式就是增加肌肉中肌酸的存储量。由于人体中95%的肌酸存储于我们的骨骼中,而其余的肌酸则存储于不同的器官内,所以肌肉中的可用帮助合成ATP的肌酸少之又少。

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正常人每天可以通过动物性食物为人体提供约1克肌酸,还有1克由人体在肝脏、肾脏和胰腺中自行产生并且每天会有2克排出体外。对于健康人来说体内的肌酸是平衡的,但对于运动者可能不够。这时加大肌肉中肌酸的存储可以帮助持续快速生成ATP以提高运动表现,所以很多人会用一水肌酸进行补充。研究表明每天摄入20-30克肌酸,持续长达2周可使肌肉中肌酸的存储量提高10%到30%,并可使力量提高约10%。因为肌酸是由身体产生的天然物质,因此不包括在任何兴奋剂清单中。但是对于肾功能不全的患者应该经过医生许可使用。

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小结:虽然本文中说了三大能量系统(磷酸原系统、无氧糖酵解、有氧糖酵解)如何产生ATP以及在运动中的作用,但是这些系统并不是独立工作的。也就是说,在一次活动中,一个能量系统通常会占据主导,但全部三个系统也都会提供活动中所需的燃料。

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