关于细胞能量的相关知识起源于高中生物学课程。随着平时训练次数增加，我的体能状态受到多种因素的影响而不断变化。渐渐意识到深入了解身体能量的科学原理对我进行科学训练非常重要。通过对能量科学知识的掌握，去理解身体内能量的运作机制，从而以科学系统的方式指导自己进行训练。

下面是一个简要导图，概括了这个过程。

(资料图片仅供参考)

人体在进行日常生活和运动训练时需要能量，而这些能量主要由三个供能系统提供：磷酸肌酸系统、糖酵解系统和有氧氧化供能系统。这些系统都会产生ATP这种能量“货币”为机体提供能量。我们平时摄入的所有食物都要在消化吸收后被转换成ATP才会给机体提供能量。

三大供能系统不是此消彼长的过程，在整个运动的过程中，三大供能系统都在提供能量，只是在不同的运动时期供能的比例不一样。磷酸肌酸系统是最先被利用进行供能的高效系统，随时间的延长，无氧糖酵解和有氧氧化供能系统会逐步参与进来。

磷酸肌酸系统常被用于高强度的短时间运动，如100米短跑。在这类短时高强度运动中，其提供的ATP能量可以在10秒内耗尽。无氧糖酵解系统则常被用于中等强度的运动，如800米跑。这种系统可以持续供能1-2分钟左右。最后，有氧氧化供能系统适用于长时间的中低强度运动，如长跑和骑车。这种系统可以持续供能数小时，但要求运动员有足够的耐力才能够在长时间内保持运动状态。

在人体长时间承受中等强度的负荷运动时，会进行混合代谢，从碳水化合物和脂肪中获取能量，并生成新的三磷酸腺苷。一克的碳水化合物释放4.1千卡的能量，脂肪为9.3千卡的能量。因此，长时间的运动会消耗大量的能量，需要运动员合理地摄取足够的营养和水分以维持身体的正常运转。

不同的运动类型对人体能量的消耗也有所不同。例如，长跑时，人体会优先利用糖原和葡萄糖来提供能量。糖原储备不足时，身体会开始转向脂肪代谢来提供能量。而对于短时间高强度的运动，人体主要依赖磷酸肌酸系统和无氧糖酵解系统来提供能量，因为这些系统可以迅速提供大量的ATP能量。在短时间内，脂肪代谢所提供的能量相对较少。

在人体中，碳水化合物是以糖原和葡萄糖的形式存在的。糖原是由很多葡萄糖结合而成的长链分子。通过新陈代谢，碳水化合物被分解成葡萄糖，葡萄糖可以被人体吸收并提供能量，也可以以糖原的形式储存在肌肉（占2/3～4/5）和肝脏（占1/5～1/3）中。在人体需要能量时，葡萄糖或糖原会被分解成葡萄糖分子，通过糖酵解和有氧氧化代谢产生ATP。

在长时间的运动中，人体会逐渐转向脂肪代谢来提供能量，因为脂肪所含能量更多，可以提供更长时间的能量供应。然而，脂肪代谢所需要的氧气量也更多，因此，在高强度短时间运动中，脂肪代谢所提供的能量相对较少。

储存的糖原越多，耐力运动维持的时间就越长。通过训练和采用糖原负荷法肌肉中的糖原储量最多可以增加60%，肝脏中的糖原储量则可以翻一番。例如，一名体重70千克的跑步者最多可以储存400克糖原（能释放1800千卡能量）。其中有80克储存在肝脏中，320克储存在肌肉中。持续跑90～100分钟后，体内的糖原储备几乎被消耗殆尽。

关于脂肪的燃烧：受荷超过20秒后，脂肪提供的能量会越来越多。如果受荷时间较长，那么在混合代谢中，脂肪和碳水化合物会发生氧化。尽管如此，在耐力型运动员的体内脂肪所占的比例还是很低（男子8%，女子12%）。脂肪的代谢（氧化）能力必须通过经常进行慢速耐久跑来得到提高，以确保脂肪更有效地为人体提供能量。

对于长时间的马拉松运动，需要运动员提供充足的能量补给或者有氧系统中脂肪为主要燃料的路线。而对于短跑和中等强度的运动，运动员需要更多地依靠磷酸肌酸系统和无氧糖酵解系统来提供能量。

参考：

--徐国峰, & 罗誉寅. (2016). 马拉松全方位科学训练指南: ：体能、力量、技术、心理. 人民邮电出版社.

--德 贝克 Beck, H., 李一汀, & 陈依慧. (2019). 马拉松圣经: = Das groβe Buch vom Marathon：掌握系统而高效的马拉松训练方法. 北京科学技术出版社.

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