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【说人话 谈三大供能系统】

 Dxy360 2019-02-18

前言

一直都想写一下宏养和人体三大供能系统。因为总会有很多新手接触了这两个概念,产生诸多疑问,却苦于网上的多数科普并不是特别的通俗易懂。

我们大多数的健身计划以及饮食计划其实都是建立在对’人体三大供能系统’和’宏养’理解的基础之上。换句话说,如果你没有一个特别好的贴身教练为你做这些服务,而自身又是认认真真想要健身的人士,那么这两个概念最好还是略知一二,毕竟这是根基。下面我就试着用大多数人可以听懂的’人话’,来解释一下这两个时时刻刻都在我们身边,而很多人却不甚了解的概念。

专业词汇 越看越傻?
专业词汇 越看越傻?

在把理论通俗化的过程中肯定会有很多漏洞,我的学习语境是英文,有的地方专业词汇可能中文的翻译也不标准,还希望大神能不吝赐教。


【1、食物是身体的能量来源】

作为一个活人,你大概已经想明白了一句话-

‘人活着,不就是为了混口饭吃嘛’。 

是的,你必须吃饭来获取营养和能量,让身体器官和肌肉运作, 完成新陈代谢。不同的食物有着不同的营养,而最重要的营养可以被分为三大类【蛋白质】【脂肪】【碳水化合物】。它们在一起又被称作【宏观营养 Macronutrients】(我们简称宏养 macro)

你可能经常听别人说起来哪种宏养对你 ’好’ 哪种又 ’不好’,而且很多说法随着时间的推移不停的改变和相互矛盾着。比如说,’脂肪’曾经被认为是’健康杀手’和’肥胖元凶’。 而如今这个罪名被扣到了碳水身上,随便打开一种饮食方法就是’低碳’, 好像这么吃能环保似的。

饮食是一个生化的过程
饮食是一个生化的过程

说句实在话,作为一个什么方法都试验过的过来人,我可以很负责的说一句。没有一种宏养是你身体的敌人,它们都在你的生存和健康中扮演极其重要的角色。无论是生酮,碳水循环,生素食,高蛋白低蛋白中蛋白,地中海饮食还是其它的各种饮食方法,极端或者温和,都没有绝对的’对’与’错‘,只有适合你或者不适合。

而在这里我们以健身的视角出发,探讨一下三大宏养在身体里的功能和作用。


【营养的基础】:

每一种宏养都为身体提供能量,同时也都有各自不同的职责。

三大宏养的健康选择
三大宏养的健康选择

​【蛋白质】 是构成你的肌肉和其它有机组织的’砖瓦’, 我们的身体用蛋白质(氨基酸)作为基本的建筑原料来修复器官和壮大肌肉,这是为什么我们在锻炼和受伤、手术后往往都被建议采用高蛋白饮食,无非就是给身体足够的砖瓦去生长及维护。

【脂肪】是热量的重要来源,脂肪在氧化时产生的热量是其它两种宏养产生的2.2倍。脂肪是构成活性组织的重要材料,内脏器官和脑部的神经含有大量的脂肪。脂肪平衡激素水平,保持体温,联系和构成细胞,保护内脏等等无数重要作用。

【碳水化合物】是人体利用率最高也是最快最直接的能量来源,碳水到身体内会被转化成各种’糖’。有没有读到过葡萄糖dextrose, 蔗糖sucrose,果糖fructose...等等名称?那些全是糖类,也全都是碳水。从健身的视角出发,最简单的理解-碳水是身体最有效快捷的能量来源(与脂肪和蛋白质相比)。

【微量营养素Micronutrients】除了宏养,当然还有微养。这些营养例如维他命和矿物质,并不能够为身体提供能量,但是确是身体各项生理化学反应发生不可或缺的条件。这也是为什么营养学在强调宏养的重要性同时,也必须要强调食物的多样性,以保证微量元素的足量摄入,保证身体的健康运作。但是在今天这个命题下,我们暂且把微量营养素放在一旁,只跟宏养死磕。

足量的微量营养素摄入也是健康必不可少的方面
足量的微量营养素摄入也是健康必不可少的方面

​【2、食物是能量来源,可身体是如何使用它们的呢?】

看完上面我们大体了解了每种宏养对’活命’这件事情的责任。下面我来说说长期健身运动的人群(除了希望活命,还希望自己身体更强壮更快速的人群)对于宏养的应用。

也就是说,这些能源到了我们体内,是怎么支持我们进行健身和运动的?

说道 ’活’ 和 ’动’ 这件事情,无论这篇文章是想要写的多么通俗易懂,我们都需要理解一样东西,那就是 ATP。’ATP‘是我们身体为了’动’而使用的一种化学成分,也叫做Adenosine TriphosPhate(三磷酸腺苷)在生物化學中是一种核苷酸,作为細胞内能量传递的“分子通货”,储存和传递化学能。

ATP Molecule
ATP Molecule

OK!说人话!

假如你的身体是个大社会,你的细胞、肌肉和身体各项机能像是各类职业的工人。无论你是想要举起20kg的哑铃,还是眨一下眼睛,又或者心脏跳动一下,脑子想个问题,这些’活’和’动’的项目,你都需要向这些工人支付’佣金’。 那么ATP就像是你给它们的现钞,没有钱,他们不干活!

你的每一个细微的动作,都需要这种叫做ATP的钱来运作,它是任何行动的最小单位。

身体作为一个精密运作的大社会,像现实中的社会一样。现金只在最基层的地方运转,比如在码头和市场,这些地方cash only只收现金。但是我们的身体又没有那么多的地方储存现金,那么怎么办?我们只好把钱存在银行里,在需要的时候从活期死期以及各种理财产品中临时取出或者兑换。拿着取出来的现金(ATP)交到工人(细胞与肌肉)手中,由它们去完成最基础的工作。

ATP可以看做人体行动的货币 来,先做20块钱的深蹲
ATP可以看做人体行动的货币 来,先做20块钱的深蹲

​而这整个系统,即把各类物质转换为ATP(把各种收益最终转换为现金)的过程,就是人体为动作提供能量的系统,也就是我们常说的- 供能系统。

【3、三大供能系统】

现在我们知道了:要动,就要有ATP。那么ATP是怎么产生的呢?就像你从银行取钱往往有不同的渠道一样,比如活期、死期、各种不同条款的理财产品。身体也有不同的转化系统,通常我们说的供能系统有三:【ATP/PCr系统】【无氧系统】【有氧系统】

三大系统的参与时长与功率
三大系统的参与时长与功率

【ATP/PCr磷酸原系统】-“冲啊!!…..唉?怎么已经没劲了…”

 我们的身体在任何时刻,始终存有一部分的ATP在身体的细胞中,以备不时之需。然而遗憾的是,我们能储备的可以直接利用的ATP只有一个很少的量。通常来说,一个运动员身体通常储备可以供他全速使用5秒钟的ATP。对于我们日常生活的活动量来说,我们永远不会用完身体储备的那点ATP,因为我们的身体可以在使用的同时缓慢的补充这些现金。但是如果你从事高强度体育运动(比如冲刺跑或者举铁),那么存在体内的那点ATP很快就会被用掉了,新的ATP却还来不及补足。

细胞内自储的ATP仅够高强度运动的前几秒使用
细胞内自储的ATP仅够高强度运动的前几秒使用

​打个比方,肌肉本身就像是挥霍无度不懂理财的小暴发户,它们可以一掷千金,身上有多少现金就花多少钱,然而如果秘书提钱不及时,很快就把身上的现金都用光了。

一旦我们ATP花光了,我们就需要想办法去弄更多的来。这个时候我们身体首先想到的系统就是ATP/PCr系统。除了储存ATP,我们的细胞里还有一种东西,叫做Creatine Phosphate(磷酸肌酸 PCr),而这种化学成分可以快速生产ATP (有兴趣的同学可以去做点PCr的研究,这里就不说了,基本上是三个小胖子挤一辆公车,挤下去一个,然后又上来一个小胖子的故事..)

ATP/Pcr系统是在身体储存的那点ATP不足时,会优先启用的系统(在这里我们可以理解为小暴发户现金用光了,那么首先想到的方法就是去附近的ATM机提款。)

这套系统,可以供给我们全速运动大约8-15秒的时间,然而在这之后,我们的PCr系统也用尽了,如果你还需要高强度运作,身体就必须使用其它的供能方式转换ATP。(在这里我们可以理解为,小暴发户把ATM的提款限额也用光了,只能去银行去办理取款业务了)。

题外话(运动中的应用):首先我们在这里看到了一个名词’肌酸’,所以是的,肌酸这种补剂功效就运作在这个层面。这也是为什么补充肌酸会让运动员在训练的时候举的更重一点,坚持更久一点,因为它强化了你的ATP/PCr系统转换。(我使用PVL肌酸!哇!一脸广告淬不及防!)

另外,ATP/PCr系统在你休息的时候也会恢复,这也是为什么在从事高强度抗组运动的时候我们经常会有个组间隔,而这个组间隔的时长判定,往往是你举的越重,休息时间越长,一分钟甚至三四分钟。这个过程其实你就是在等待ATP的恢复。

【无氧系统 Anaerobic Glycolysis 】又称乳酸能系统/糖醇解系统

-“算了!能跑多快跑多快把!“

很显然,我们用完身体细胞储存的那点ATP,也没见到谁就狗啃泥的趴下不动了。我们还是可以继续向前,只不过慢了点,缓了点。

因为我们的细胞能储存的ATP和肌酸的量毕竟是有极限的(而且一点也不多),我们需要把其它物质转化成能量来使用。最直接快速的便是碳水化合物,它们储存在肌肉和肝脏里。肌肉中储存的碳水(糖原或葡萄糖)可以直接进行ATP的转化,而肝脏里的糖(例如Frutose果糖)则需要一些时间和过程才能到达肌肉。扯远了,无论哪种碳水,最终都会转化为Glucose(糖原)被血液传送到肌肉里。在那里它们转化为ATP。

高强度 短时间的无氧运动中-比如举铁,无氧供能最为明显
高强度 短时间的无氧运动中-比如举铁,无氧供能最为明显

​碳水(糖原)转化成ATP的过程叫做Glycolysis糖醇解-,然后它分为快速和慢速的,这里说的是没有氧气参与的时候,它们快速在细胞浆内分解成乳酸,再合成ATP。由于这个过程不需要氧化参与,因此也被归纳为无氧系统。它产生的供能总量比ATP/PCr系统多,但是功率次之。而由于它的便利性,这个系统通常在高强度运动10秒左右参与进来,并且允许身体在一个相对ATP/PCr强度略弱的水平下维持6s-3分钟的做功。比如你在大重量深蹲,第一个和第二个特别有劲,但是越往后做就越困难,而做到第六个的时候就开始力竭了。这其实就是因为无氧系统(糖原系统)转化ATP的效率没有ATP/PCr那么高,而这种转换效率上的落后就会体现在你身体的感觉上。

两种糖醇解,快速(无氧)和慢速(有氧)
两种糖醇解,快速(无氧)和慢速(有氧)
打个比方,你的肌肉细胞小暴发户用光了身上的现金(ATP),用光了附近ATM的限额(ATP/PCr系统),于是来到了银行。银行的人告诉你,最容易换成现金的方法就是取出你的活期存款(无氧系统)。

题外话(运动中的应用):这也就是为什么举铁被叫做无氧运动,因为为它供能主要依赖无氧供能。这也是为什么举铁前常常建议吃一些碳水化合物,为肌肉补充糖原,可以更高效的运作。同时这也是为什么训练会有泵感和酸胀感,因为在供能过程中乳酸的产生。(在这里不讨论DOM延迟性酸痛和乳酸的关系,因为很有争议)

然而有的时候,我们需要更有效但是缓慢的方法制造ATP,这就把我们引入第三个供能系统:


【有氧系统Oxidative system】’…要不我还是慢跑吧’

在高强度运动两分钟后,碳水化合物,脂肪和蛋白质通过氧化为身体供能的”长久“能量的工程就开始成为供能的主要组成部分了。三大宏养会在细胞内彻底氧化成水和二氧化碳,再合成ATP。有氧系统在三大供氧系统中,输出功率是最弱的,但是因为其可持续性,输出总量也应该是最大的。它更适合长时间的,低强度的运动,比如匀速跑步和游泳。

打个比方,你的肌肉细胞小暴发户用光了身上的现金(ATP),用光了附近ATM的限额(ATP/PCr系统),于是来到了银行,在取了一部分活期存款(无氧系统)后已然觉得觉得不够,于是考虑了一下,把一部分死期存款也解冻了,并且开始利用利息和各种各样的理财产品和投资收益…

低强度,高时长的运动,有氧供能为主导 比如长跑和马拉松
低强度,高时长的运动,有氧供能为主导比如长跑和马拉松

​关于有氧运动,自然就是指的以有氧供能为主要方法的运动了。这里想提一句的是关于有氧运动的刻板印象:并非像很多人认为的,有氧主要消耗脂肪。其实有氧系统包含了氧气参与的一整个供能体系,这个过程其实非常复杂(包含Krebs Cycle,有兴趣的人可以研究一下)。其中包含了慢速糖醇解(Slow Glycolytic),它依旧使用的是糖(碳水),但是过程有氧气参与进来,并且不产生乳酸。有氧也包括了对蛋白质的氧化分解,也就是为什么很多人一说有氧就会提到”掉肌肉“这件事情,也有很多人减肥总是长跑,结果从大胖子跑成小胖子,其实就是脂肪肌肉一起掉,自体脂肪和肌肉同时被用来供能的一种后果。

Krebs Cycle 三羧酸循環(tricarboxylic acid cycle)别紧张,我也看不懂

【4.三大系统同时运转】

三大系统的确是互相分离的三个系统。然而他们的协同运作却是无时无刻的,人体并不是每次只选用一个系统,而是这三种系统会在不同的情况下,按照不同的比例同时运作。某一些运动可能用一种供能方式比另一项多一些:比如举重运动员或者力量举运动员在憋气做1MR的时候,ATP/PCr系统和无氧系统肯定是主导;又比如马拉松运动员一跑几个小时,那么自然有氧供能占主要。对于运动员来说,通过训练也可以让某一种供能系统变得更强,效率更高。但是对于大多数综合性的运动,以及健身者来说,这三种系统同等重要,且都需要利用和锻炼。

三大系统无时无刻都在进行,然而参与的比率根据运动情况而不同
三大系统无时无刻都在进行,然而参与的比率根据运动情况而不同

总体来说,爆发力更依赖于ATP/PCr系统(跳高/跳远/举重); 

高强度、中短时间的运动主要为无氧系统糖醇解(举铁/crossfit/Hiit/短跑/短距离游泳),

长时间低强度的运动则主要为有氧系统供能 (马拉松/长跑/长距离游泳/自行车)

而球类项目则需要三种供能以一个比较均衡的比例运作了,因为它既需要爆发力也需要持久性。(篮球/足球/乒乓球)

回到饮食上来,我们也不难看出,不同的运动种类和健身目的也决定了不同的饮食。

如果你是力量型运动员(Sthrength Athlete), 比如力量举和举重,你的饮食也会更加偏向高蛋白(需要肌肉量)和高碳水(为无氧系统供能提供足够燃料)

如果你是耐力型运动员(Endurance Athlete),比如铁人三项或者马拉松,那么大肌肉量反而会成为你的负担,因此你只需要摄入足量的蛋白质以保持足够你运动的肌肉,而多摄入脂肪以及持续补充碳水化合物。

目的不同 训练方法不同 体型不同 饮食也不同 连强项的供能系统都不同
目的不同 训练方法不同 体型不同 饮食也不同 连强项的供能系统都不同

​对于只是普通健身的我们,以健康为第一目的,则需要保持一个平衡的摄取比例,和均衡的营养来源。我们既需要蛋白质增加肌肉量,又需要碳水和脂肪来供我们训练。而你更偏爱哪一种训练方法,则可以根据自己的喜好和需求进行调整。了解你的身体和原理,再进行学习和调整,那比什么现成的食谱都有效。


回到我们”肌肉小暴发户“的比喻,其实真的说回来,我们的身体和肌肉并不是小暴发户,只管挥霍和要钱。它们其实是一个精密的理财公司,把ATP这个这项资金管理的井井有条。

附录:关于饮食和运动常有的误区

总热量 > 宏观营养>微量营养> 进食时机 > 补剂

饮食的金字塔
饮食的金字塔

经常被问的就是:姐我该用什么补剂?姐我晚饭这么吃可以吗?姐多吃肉了怎么还不长肌肉?​可我一问,你一天的总热量吃多少?却一概不知。

亲爱的,你把问题的重点本末倒置了。对于营养我们有一个金字塔,只有下方一层你做到了,再去考虑上面的一个层次。很多人连自己的热量总量都不知道,宏养都不知道是个什么东西,就直接去喝补剂了。我把这样的问题看做浪费时间。

1.先考虑整体热量的摄入(是创造热量缺口,还是热量盈余)

2.再安排三大宏养的分配(根据个人情况,目的和训练方式安排三大宏养的比例)

3.注重微量营养的均衡(食物的种类与多样性,矿物质的摄取)

4.掌握进食时机(少吃多餐还是轻断食,完全看你的生活方式和个体反应)

5.补剂 (吃不够再粉来凑。关于补剂,我选择PVL。噗,又是淬不及风一脸广告)

只有有氧才能减脂?胡扯

减脂,也就是自体脂肪的消耗,是在消耗热量大于输出热量的情况下产生的。当你消耗的热量大于摄入的热量时候,你的身体就需要寻找自身储存的热量来填补这个缺口。你身体储存的热量大多是脂肪。

而这个消耗脂肪的过程,除了少部分可以在运动过程中实现外(长时间有氧),大多数是在你产生热量缺口后,身体在日常新陈代谢和休息修复中完成的。因此并不存在想要减脂就必须要进行有氧运动的说法,而是任何能够帮助你产生热量缺口的运动,都对减脂有效。而产生热量缺口的主要努力应该在饮食,训练只是辅助作用。而在运动种类上,我认为负重的复合型动作是消耗热量的真正王者。(仅是自己生活训练习惯决定的个人意见)

而且大家,特别是女性千万不要觉得一碰铁就可以练就一身大肌肉。健美运动员的体型是需要付出超越常人的努力和自制力才能达到的。

你以为你一碰铁就会变成左图? 事实上你拼了命也就能成右图!
你以为你一碰铁就会变成左图?事实上你拼了命也就能成右图!

​至于那些特意留言告诉我既不想运动,也控制不了饮食,但是还想要减肥,向我寻求意见。

我唯一的建议就是多睡觉。

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只有睡着了

你才能 “做梦 ”啊

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