设计有效的运动训练计划前，先搞懂能量系统

虽然大多数人都知道，有氧运动对心臟有好处，阻力训练有助于肌肉增加，但大多数人并不完全了解这些不同类型与强度的运动其实在我们的体内引起了非常不同的反应。了解身体在不同运动下使用能量的状况，对于设计有效的训练计划至关重要。 

本篇，我们将重点了解能量系统，即－身体如何利用脂肪，碳水化合物和蛋白质来产生能量，以及这些能量系统在不同运动中的相互关係。看完后将让你更了解身体如何将你所吃的食物转化为可用的能量，以及如何利用特定的能量系统来帮助你实现个人健康和健身目标。 

能量系统概述

在哺乳动物肌肉细胞中，有三大基本能量系统：

（1）磷酸肌酸（phosphagen）系统；也称为CP或即时能量系统

（2）醣解（glycolytic）系统；又称为乳酸系统

（3）线粒体呼吸（mitochondrial respiration）；又名有氧系统 

磷酸系统与醣解系统都属于无氧代谢，在肌细胞肌浆中进行。而线粒体呼吸系统为有氧代谢，在肌细胞的线粒体中进行。不管使用什么能量系统，最终的结果是三磷酸腺苷（adenosine triphosphate; ATP）的产出，ATP是任何肌肉收缩所涉及的生化反应都必需的。 

活动的强度和持续时间决定了哪些食物被分解，以及哪个能量系统占主导地位。要牢记，没有一个能量系统是单独行动的，而是根据活动强度和持续时间而产生相对的贡献比例。例如：进行百米衝刺的能量供应为磷酸肌酸、无氧醣酵解及有氧系统分别占了95%、3%、2%；而42公里的马拉松，三者的比例则转变成5%、5%、90%。 

1. 磷酸肌酸系统

磷酸肌酸系统在持续约5至10秒、用尽全力的运动中最活跃，例如百米的冲刺、跳跃、举重、挥棒击球、挥拳或任何其他需要在短时间内发挥最大能量突发的活动。该系统依赖于储存在肌肉中的ATP以及磷酸肌酸（phosphocreatine，PC）来提供即时能量。其他持续时间超过10秒的最大强度运动，皆需要其他能量系统的帮助。

磷酸肌酸系统也是人体製造ATP最快速的方式，当肌肉细胞内的ATP被分解，同时间原本储存在肌肉细胞内的磷酸肌酸（PC）会藉由肌酸激酶（Creatine Kinase）的催化分解为肌酸及磷酸，同时也会释放出能量，而这过程产生的能量则可以帮助二磷酸腺苷（ADP）重新合成为ATP。 

PC → P + C + 能量

能量 + ADP + P → ATP 

2. 醣解系统

除了磷酸肌酸系统外，人体还可以在没有氧气的情况下，借助醣解能量系统来产生ATP供肌肉活动之用。虽然醣解能量系统所提供的能量非常有限，但其重要性也和磷酸肌酸系统一样，就是能够在很短的时间内提供能量作为肌肉活动之用，特别是当磷酸肌酸系统的供能效率大幅下降时，就有赖醣解能量系统继续提供能量作为活动之用。 

醣解能量系统是肌肉细胞中ATP与PC将耗尽且运动需持续进行时启动的能量系统。由于醣解能量系统与磷酸盐系统过程中都不需氧气的参与，因此两者又合称为无氧系统。醣解能量系统涉及将葡萄糖部分分解成称为丙酮酸（Pyruvic Acid）的分子，在该分解过程中，产生少量的能量。当氧气需求超过供氧量时，丙酮酸转化成乳酸盐（Lactate）。在这情况下，醣解通常被称为“快速”或“无氧” 醣解。无氧醣解是中等至高强度运动持续约1-2分钟的总能量需求的关键因素。虽然这个系统可以提供快速的能量来源，但它的速度只是磷酸肌酸系统的一半。 

而当有足够的氧气以满足氧需求时（例如在长时间的轻度至中等强度的运动中），醣解进行速度就慢得多，形成的丙酮酸通过有氧过程参与形成额外的能量。在这种情况下的醣解有时被称为“有氧”或“慢”醣解。 

3. 线粒体呼吸系统

线粒体呼吸系统是我们日常生活或轻度运动时，最主要的能量系统。主要使用碳水化合物跟脂肪，在长期飢饿或很长的运动时间（超过90分钟），才会用到蛋白质供给能量。 

在氧气充足的状况下，葡萄糖跟肝醣不会转变成乳酸，而是被送进线粒体；而脂肪分解成脂肪酸，也进入线粒体，接下来就开始了三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）（亦作柠檬酸循环（citric cycle），或克雷布斯循环（Krebs cycle）），此循环将醣跟脂肪的产物转换成能量，这个过程需要氧气的参与，因此称为有氧系统。 

简言之，线粒体呼吸是身体将所摄取的碳水化合物、脂肪与蛋白质经过消化分解，并经过一连串的代谢作用之后，产生能量来帮助ATP的合成。从事的运动强度较低时，ATP会以较慢的速度被消耗，因此也会有较为充裕的时间进行ATP的再合成，只要能充分地供给氧气，并摄取足够的碳水化合物、蛋白质与脂肪，就能长时间持续地供应身体运动所需能量。此系统在进行长距离跑步、快走等运动中扮演主导的角色。 

监测你的能量使用情况

我们经常认为低至中等强度的有氧运动是燃烧大量脂肪的好方法。虽然这是真的，但有氧运动的能量来源不单只有脂肪，也从碳水化合物和少量的蛋白质消耗中产生。事实上，即使在轻度至中度的有氧运动中，碳水化合物也提供了高达总能量需求的40％至60％（参见表1）。相较之下，不管是哪种形式的运动，蛋白质都不是能量的主要来源，通常贡献不到总能量需求的10％。 

表一：不同运动强度下的能量消耗比例 

确定你的运动主要是由哪个能量系统供应能量的最有效方法之一就是监测你的心率。心率监测可以帮助你确定训练的强度，以及估算从有氧运动到无氧运动（即从碳水化合物和脂肪的混合使用到主要以碳水化合物为主）的心率，如图一所示。

图一：心率区间与能量供给系统对照表 

虽然有氧运动到无氧运动的转换点因人而异，但你可以透过观察心率、肌肉疲劳或呼吸深度和频率的增加，来了解自己的转换点。真正进行高强度无氧运动时，你将无法在这样的强度下持续运动超过2分钟。而随着你的健身状况改善，你将能够在更长的时间内进行更高强度的运动。 

散步、慢跑、传统Hi-Lo健美操等「有氧运动」通常被认为燃烧大量脂肪的好方法，虽然这样的说法不能说是错误的，但可能会造成误导。例如，低强度的有氧运动，脂肪是燃料的主要来源，但是你没有燃烧大量的热量。如果你的目标是减肥，需要考虑的是卡路里的赤字，而不是热量来自哪裡。而随着运动强度的增加，燃烧的卡路里的总数也增加，因此，尽管在较低强度的运动中，脂肪消耗佔总能量的比例较大，但是在较高强度的运动中，相同时间内进行运动的脂肪消耗总量可能更大。（别忘记还有后燃效应） 

虽然阻力训练不一定会燃烧大量的热量，但它可以提供明显的健康和健身帮助，阻力训练不仅能够增加肌肉量，提升代谢率，让你在休息时，燃烧更多的热量之外，还可以对胆固醇、葡萄糖代谢和骨密度等产生好的影响。 

小结

下表是针对不同能量系统所对应的养分、代谢方式与供能速度的总整理。对能量系统有概念后，我们就知道怎么根据需求选择运动的方式，如果你练的是短时间的爆发力运动，例如100公尺短跑、跳远，你需要训练磷酸肌酸系统。如果你从事的运动是以间歇性为主，如篮球，足球…等，这时就需要集中在醣解跟有氧系统。如果你从事的运动是长跑类型，那你必须把重心放在锻炼有氧系统以提升有氧耐力。简言之，根据你想达成的运动目标选择相对应的能量系统去训练，才能让自己变的更好更强！ 

表二：运动能量系统比较表