ATP～CP供能系统特点及提高其能力的方法

运动时ATP～CP系统供能有何特点?如何提高其供能能力?

人体组织细胞中存在有由三个不同途径的能量生成来源，所组成的能量供应体系，常称三个供能系统，即ATP～CP系统、糖无氧酵解系统，有氧氧化供能系统。三个系统不是互不相关各自完全独立的，是紧密相联互相协调、共同组成的一完整能量供应体系。人体在不同强度运动时，有氧与无氧供能所占比例有不同。ATP～CP系统是以储存在骨骼肌细胞中的高能磷酸化合物分解释放能量，使肌肉收缩活动的，故又称为磷酸原供能系统。

体内各器官、组织细胞生理活动所需能量，大都直接来源于三磷酸腺苷。ATP是核糖核苷酸的一种，广泛地存在于一切细胞中，既是储存能量的物质，又是细胞活动的直接供能物质。此外，肌细胞中还存在有CTP、UTP、ITP等三磷酸核苷酸，但其能量储备极少，其浓度比ATP小50～100倍，因此，在能量供应中并不重要。ATP因其酸性较强，不宜在细胞内过多存在，故细胞内的含量很低。不同细胞中ATP的含量不同，人体中以骨骼肌细胞相对含量最多。安静状态时，每公斤骨骼肌(湿肌)含ATP5～7毫克分子(干肌含ATP24.6毫克分子/公斤)。ATP的化学结构复杂，简单地讲，是由一个称为腺苷的大分子化合物和三个较简单的磷酸根组成，后两个磷酸根上含有“高能键”。可简写为A～P～P～P。高能键储存有大量化学能，在酶催化下，末端一个高能磷酸键断裂时释放出的能量，容易转移到其他分子上，使细胞做功，所以，ATP是机体组织极为重要的供能物质。ATP在ATP酶的催化作用下，分解成二磷酸腺苷(ADP)和无机磷酸(Pi)与能量，这个能量供骨骼肌收缩利用。

人体内1克分子ATP分解释放的能量约为7～12千卡。任何运动开始都是由ATP供能，因其储备量极少，很快被耗竭，肌肉在持续收缩活动时，ATP必须不断再重合成，才能不间断地持续供能。其不断再合成过程先后分别由三个供能系统进行，不同强度运动时，各系统供能合成ATP所占比例不同。因ATP不宜在细胞内过多储存，故ATP将一个高能磷酸键(～P)转移给骨骼肌中的另一物质——肌酸(C)，生成磷酸肌酸(CP)，成为一种储能的形式，可使较多的能量暂时储存在CP之中以备用。CP由一分子肌酸和一分子含高能键的磷酸合成。

当细胞活动时，ATP浓度降低及ADP浓度增高时，CP首先迅速分解释放高能键供ADP重新合成ATP。(www.xing528.com)

ATP与CP同样都是通过分子内高能磷酸键裂解时释放能量，以实现快速供能，因此，在运动时供能系统中将CF一起共称为磷酸原系统。ATP～CP系统，在运动时全部可供利用的能量约为5～7千卡。CP在肌肉细胞中含量最高，约占体内CP总量的98%左右。在骨骼肌中CP含量比ATP多4～6倍。人体骨骼肌中CP含量约为20～30毫克分子/公斤(干肌含CP76.8毫克分子/公斤)。不同类型肌纤维中CP含量不同，快肌纤维CP含量比慢肌纤维高。男性骨骼肌保留肌酸的能力强，尿中排出肌酸量也较少，故男性比女性和儿童的肌肉发达有力。CP在肌肉中的含量仍是极有限的，它不是长时间运动的供能者，运动中当CP在骨骼肌中的储备不能满足供能的需求时，肌糖元无氧酵解生成乳酸的供能过程便逐渐增强。目前认为，磷酸肌酸不能由食物分解生成的能量直接合成。CP的重合成只有在ATP充足的基础上，通过逆反应而进行的。当糖无氧酵解与有氧氧化生成较多ATP时，此ATP不独用于支持肌肉收缩利用，也可用以再合成CP。在无氧条件下可有部分CP被重合成，氧供应充足时，CP则全部被重新合成。

任何强度的肌肉运动，开始首先供能的是ATP～CP系统。其供能特点;①分解供能速度快，重新合成ATP速度最快;②不需要氧;③也不产生乳酸;④ATP－CP供能系统最大输出功率(指单位时间内做的功)为50瓦/公斤体重，是三个供能系统中输出功率最高者;⑤维持供能的时间短。例如一名70公斤体重的人，如参加运动的骨骼肌以20公斤计算，ATP～CP系统储备的能量，可供轻快走步运动的时间约为1分钟;或可维持越野跑的时间约为20～30秒;或可维持最大强度运动的时间约为6～8秒左右。30～60公尺疾跑全靠ATP～CP供能系统保证。60～100公尺跑主要靠ATP～CP系统供能。200～400公尺跑大部分由ATP～CP系统供能(也靠糖无氧酵解系统提供部分能量)。可见，磷酸原系统在短时间最大强度运动的供能体系中起着重要作用。因此，骨骼肌中磷酸原的含量，明显影响着短时间几秒钟内完成的最大强度工作的能力。其它项目如投掷、跳跃、举重、足球冲跑、篮球快攻、排球大力扣球、以及击剑、体操等项目动作都要求用最大功率做功。为此必须提高ATP分解速度与CP在肌肉中的含量。

研究证明，运动训练对骨骼肌中ATP储量的提高影响不大，但能提高ATP酶活性。托尔斯坦逊(1975)对4名男子进行8周短跑训练，发现肌纤维组成及面积无显著变化，而肌纤维中ATP酶活性有显著性提高。ATP酶活性增强可提高ATP分解率，加快供能速度，以提高肌肉收缩速率。由于ATP储量少，正常细胞的ATP是不能透过细胞膜的，肌细胞不能从血液中或其他组织中摄取ATP，因此，给运动员注射ATP来增加能量提高运动能力是不现实的。从供能角度看，ATP消耗后的重合成速度是影响运动能力的最重要因素，则提高骨骼肌中CP含量是关键。实验证明，进行速度训练后，动物肌肉中CP含量高于对照组58%;力量训练后也比对照组高15%。同时，运动对肌酸激酶(CK)活性也有影响，动物进行速度训练后CK活性提高20%;耐力训练后提高15%。有人对11～13岁男童进行4个月速度训练后，对大腿肌肉中CP含量作微量分析，发现CP含量增加15%。

短跑训练应以最大强度的无氧训练为主，约占全部训练的75%。重复训练法是短跑项目主要训练手段，每次练习要使机体机能完全恢复后再进行下次练习，即间歇时间长、工作时间短(例如6～8秒，或跑短距离如30～60公尺)、最大强度重复疾跑(无氧工作强度训练)的训练，主要是提高跑速发展步频。桑德威克(1976)曾采用牵引跑，即用汽车牵引运动员跑，或在跑台上跑的训练方法，使运动员在不缩短步长情况下提高步频，效果是惊人的，在5周训练后该运动员100码跑的成绩由10.5秒提高至9.9秒。或者采用下坡跑，顺风跑提高跑速。训练中不降低跑速，可训练供能速度，提高ATP酶活性。另方面，为提高肌肉中CP含量，则训练时每次疾跑的持续时间不得太短(一般不少于15秒钟，如15～20秒)，应使CP大量消耗，才能产生超量恢复。但每次疾跑持续时间也不能过长，否则造成乳酸堆积过多，训练供能特点将被改变，并导致恢复障碍。即采用低乳酸值的间歇训练(如间歇时间15秒)，是提高CP含量的重要训练手段，凡20秒以内的练习，血乳酸值维持在低水平。有资料报道，在百公尺跑后，CP的超量恢复时间约在第2～5分钟。