p*********l
发帖数: 26270 | 1 【 以下文字转载自 Running 讨论区 】
发信人: maht ()(), 信区: Running
标 题: 有氧/无氧（一些笔记）
发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 27 17:02:41 2012, 美东)
跑步一年，在这里学了不少。但是很多概念，还是很困惑。最近重新复习了一把中学生
理卫生和生物。 我不是搞生物或者生化的，本文很多错误是难免的。
０ 运动的基本过生化过程
细胞内的线粒体 mitochondrion 合成 ATP 三磷酸腺苷 (Adenosine triphosphate)。
ATP提供能量给肌纤维，肌肉细胞在神经细胞的信号下收缩肌纤维，产生运动。
1 有氧代谢 (aerobic respiration) 和无氧代谢 （anaerobic respiration)
在讨论有氧代谢和无氧代谢，实际我们讨论的是葡萄糖 glucose 的代谢方式。脂肪的
代谢，无氧是可能的，但是人体基本没有这个能力，跑步的时候完全不用考虑脂肪的无
氧代谢。糖的两种代谢方式都发生在细胞内的线粒体里面。
1.1 糖的有氧代谢
具体细节，大家可以看 http://en.wikipedia.org/wiki/Citric_acid_cycle。一个简单的总结就是： 线粒体在氧气充足的环境下，通过Citric acid cycle,燃烧一个葡萄糖分子，产生３７个ATP。代谢产物是二氧化碳和水。这有２个问题：１，细胞的有氧代谢有个功率极限，取决于细胞内的线粒体的数量和大小，假设氧气无限供给；２，速度慢，从氧气的吸入传递到线粒体，要１０多秒（不是说代谢要１０多秒完成），细胞要提高有氧代谢的ATP输出，需要等待１０多秒。
这个过程，你只要在呼吸，无时无刻不在进行，所以不存在启动有氧代谢的问题，有的
问题是有氧代谢的强度问题。你总是在做有氧代谢，无论是你睡觉，走路，跑步，踢球
，除非你较长时间闭气，比如潜水。
1.2 糖的无氧代谢 糖酵解 glycolysis
对于这个，很多的困惑和误解，原因是这个过程远比糖的有氧代谢的复杂。一些细节在
这个 http://en.wikipedia.org/wiki/Glycolysis
最基本的过程是，线粒体把糖一掰两半，变成 2个 pyruvate （丙酮酸）,产生２个
ATP。细胞进行无氧代谢的原因是为了快速的产生ATP。糖的无氧代谢的是最古老的代谢
方式，当然这是一种低效方式 （low yield），但是可靠快速，立刻启动，没有上限
，有多少糖都能给烧掉。事实上人体不管你在不在呼吸，糖的无氧代谢也是无时无刻不
在进行。就算氧充足，由于各种原因（比如急需ATP，或者肌肉纤维的不同），人体内
无氧代谢总是在进行。所以讨论无氧还是有氧，其实是讨论有氧和无氧的比例。
１.3 pyruvate 丙酮酸
pyruvate的进一步的处理关键。在氧气充足的情况下，线粒体可以像燃烧葡萄糖一样燃
烧pyruvate。在你运动强度不大的情况下，糖的无氧代谢的产物被继续有氧代谢掉了。
但是有氧代谢长时间不足以产生足够的ATP来支持运动，大量糖的无氧代谢时，过量产
生pyruvate，我们就有了一个问题：线粒体无法燃烧掉足够的pyruvate。这就是常说的
欠了氧债 oxygen debt。这个时候，pyruvate被转化成lactic acid，释放到血液里面。
１．４ lactic acid 乳酸 和 lactic acid threshold
由于种种原因，在运动时，糖的无氧代谢总是在进行，同样lactate acid也会不断被释
放到血液里。事实上，血液里总是可以检测到乳酸，在静态的时候，一般在 0.5-2 mEq
/L。在高强度的运动后，这个指标可飙到２０。lactic acid的坏处就不讨论了，总之
高浓度的la可以降低肌肉的效率。多少算到达LT (超过这个阙值，会影响肌肉效能)，
事实上没有共认的标准，一般认为 ４-6 mEq/L，就说明乳酸在不断堆积，更高会降
低肌肉的效能。
１.5 la removal/recycle
很显然，人体必需从血液里面移除LA，这个是在肝脏内完成。简单的总结是，输入６个
ATP，２个lactic acid被合成为１个葡萄糖，释放到血液或者合成肝糖元。如果经常面
对高乳酸，肝脏能被训练来提高回收能力。
简单总结一下，糖无氧代谢的产物可以继续进行有氧代谢被彻底燃烧，不是所有的无氧
代谢都会产生乳酸，实际上绝大多数的时候，临时启动的无氧代谢的产物pyruvate都被
线粒体氧化掉了；大家担心的无氧代谢是糖酵解后产生乳酸释放到血液；过程是，葡萄
糖无氧代谢产生乳酸，释放到血液，肝脏回收乳酸合成葡萄糖。这个过程（cori cycle
）是负能量的，一个循环浪费４个ATP，浪费了１１％的能量。肌肉持续的释放乳酸到
血液会触发LT，导致运动的效能下降。
１.6 脂肪的代谢
人体只能做脂肪有氧代谢。简单的总结就是，不饱和的首先被氧化成饱和的； 长链的
被打断成短链； 最后线粒体把处理过的短链的有氧燃烧掉。一个脂肪分子得彻底燃烧
，大概能提供105个ATP，所以说脂肪是高能分子。脂肪代谢的问题是：1，很多的预处
理，过程复杂，通常需要能量的预输入，也就是说燃烧速度慢；2，耗氧多，燃烧完脂
肪要消耗多一点氧气。好处是：1，储备高，人体有充分的脂肪；2，由于是有氧代谢，
输出稳定，一个要指出的是，人体总是在不停的燃烧脂肪。
简单说，只有有氧，对于线粒体来说，葡萄糖，pyruvate，处理过的脂肪，有啥烧啥，
不歧视脂肪。但是脂肪需要预处理才能变成线粒体能燃烧的燃料。所以燃烧慢，能够提
供的输出功率低。
1.7 线粒体
http://en.wikipedia.org/wiki/Mitochondrion
线粒体是细胞的，也就是人体的发电站，回收ADP/P合成ATP，提供ATP给别的生化过程
提供能量。肌细胞的线粒体的half life大概是7-10天，线粒体是分裂生殖。线粒体能
通过Citric acid cycle有氧燃烧:葡萄糖,pyruvate 和预处理过的脂肪。线粒体也做糖
的无氧代谢。如果太多的糖的无氧代谢，细胞释放代谢产物LA到血液。
如上面提高的，肌细胞有氧代谢的输出功率由线粒体决定。人体细胞内的线粒体多少不
一，大小不一，忙的细胞就多，肝脏细胞内会有上千个，不用的细胞，可能就只有一个
线粒体。非常典型的用进废退。
肌细胞的线粒体平时处于休息状态，在一系列复杂的信号下（没有搞懂怎么激活的），
越来越多的线粒体开始工作提供ATP，有啥烧啥，直到全功率输出。在肌细胞受到刺激
的情况下，线粒体会分裂生殖，会长大，结构会变复杂。
总之呢，细胞的使用程度决定了线粒体的多少和大小，线粒体的多少和大小决定了肌细
胞的输出功率。要想提高肌纤维的输出，就必须增加线粒体，增大线粒体。要想增加/
增大，就要多用肌纤维。
1.8 肌纤维/肌肉
这里讨论的肌肉都是骨骼肌（Skeletal striated muscle）。
详细介绍见： http://en.wikipedia.org/wiki/Skeletal_muscle
每个肌肉细胞内都有一组肌纤维，肌纤维外面围绕着线粒体为之提供能量。一般认为，
每个人的肌纤维的总量是一样，和年纪或性别无关。肌肉的最大力量和肌肉（肌纤维）
的横截面大小相关。肌肉的收缩/舒张速度和长度有关(不是特别理解这个)。换成跑步
，就是步幅和横截面有关，步频和肌肉的长度有关。
由于力量只和横截面有关,也就是腿的粗细和只和腿的负载有关。假设步幅变化不大，
那腿的粗细只和你的体重有关。如果你能匀速跑1分钟，那么你提高到匀速跑4个小时，
腿粗细不会有太多的变化。换句话说，跑步不会使得你的腿变粗，也不会变细，除非体
重有巨大的变化。尤其小腿，皮下脂肪少，变化更不明显。如果想腿练粗，练短跑或者
负重。腿练细，只能啥都不干，少吃减重。
1.9 3种肌纤维
详细介绍见： http://en.wikipedia.org/wiki/Skeletal_muscle
人体有3种肌纤维：1，红肌（slow twitch），慢速，线粒体多，有氧代谢强，耐疲劳
，可以持续全功率工作数小时，大量储存糖原；2，白1(fast twitch I)，不是很快，
线粒体不是很多，有氧代谢不是很强，全功率最多工作30分钟，储存糖原；3，白2(
fast twitch II)，快速，全功率最多1分钟,不存糖原，线粒体少，有氧代谢不强。
不运动的人，55%的红肌，45%的白肌。优秀的马拉松选手，85%或者更多的红肌。这三
种肌纤维可以互相转化。不是说无氧运动就用白2。实际上，红肌总是被首先启动，然
后白1，最后白2。最大力量输出时，三种肌纤维都在工作。
２ 有氧运动和无氧运动以及LT
运动时候，总是在有氧代谢的。如果人体无法进行有氧代谢（完全无氧的环境），只能
活几分钟：肝糖原完全燃烧能提供５００卡，彻底的无氧代谢只能利用５。４％（２个
ATP vs 37个ATP），也就是２７卡，只能维持生命１０几分钟。这么短时间的原因主要
是人体不能进行脂肪的无氧代谢。无氧运动（或者说肌细胞的无氧代谢）大量发生，只
有当肌细胞的有氧代谢全力工作不能提供足够的ATP的时候，会被快速的启动来提供ATP
供给肌纤维。由于有氧代谢还是无氧代谢是每个细胞自己决定，而不同的细胞有氧代谢
能力差别很大的，比如肌纤维白2有氧能力差的，常常依赖无氧代谢的，这样，人体在
运动的时候都是有氧运动和无氧运动的混合，总是进行着有氧代谢，在需要的时候人体
会提高无氧代谢的比例。
在运动时候，如果你的肌肉效率没有变化（比如你匀速跑，呼吸没有变化），那就说明
你产生乳酸的速度低于肝脏回收的速度，体内没有大量堆积乳酸，你总体是在做有氧运
动。反过来，如果你产生乳酸的速度远大于肝脏回收的速度，你的肌肉的效能迅速下降
，你就自动慢下来了，给肝脏时间去回收血液里面的乳酸。假设你体内有２０００卡的
糖原来供给运动，在完全依赖无氧代谢下，只能利用108卡，也就是跑１mile左右的。
由于人体总在呼吸，在全力有氧代谢＋全力无氧代谢＋肝脏全力回收下，良好训练的
runner大概能全速跑２mile，大概８分钟左右。普通人要短的多，也就是0.5-１ mile
的距离。某种意义上，这是为什么很多人觉得跑步跑了１mile就累得不行，原因是跑的
太快，糖原浪费太多，乳酸堆积太快。
个人觉得，过多纠缠有氧无氧没有意义，只要时间够长（10分钟以上，其实是很短的时
间），必然有氧为主。
在不同距离的跑步比赛里面：
１００米，体内存的ATP够支持跑完全程，不用任何代谢。
２００米-１５０0米，人体全功率输出，有氧代谢和无氧代谢一起上，跑的越快，无氧
越多。
５０００米-Marathon,无氧代谢变成一种奢侈，途中跑基本靠有氧代谢，最后冲刺还是
要靠无氧代谢。
３ 马拉松
从上面的分析看，跑步是有氧运动和无氧运动的混合体。如果你要跑得远，这个涉及到
脂肪的代谢和运动时营养的摄入。如果在给定距离跑得最快，那就是单位时间内人体输
出的能量越多，那么你速度越快。对于长距离跑步来说，最优是在冲刺那一瞬间，体内
的储存的糖原彻底消耗干净，全部用于跑步。以下假设人体储存２０００卡糖原。
对于马拉松，糖原提供的能量每mile可以有７６卡，对于体重在１３０－１３５磅左右
的职业跑步的（２小时１０左右的成绩），每mile大概需要８０－８５卡。脂肪的有氧
代谢大概能提供１００多卡每小时，脂肪可以提供１０卡每mile。运动时摄入的营养在
２００卡每小时左右，跑的快的摄入会降低，差不多时１２－１５卡/mile。这样每
mile，人体可以提供大概１００卡，需求是８５卡，留下的富裕只有１５％。这个富裕
不是很大的，每产生一对乳酸就是浪费９4.6％的能量，１００卡就变成了５．４卡，
所以呢，不能持续堆积乳酸，换句话说，最高速度受到LT的限制。就算cori cycle帮助
回收乳酸，也要浪费１１％的能量。所以马拉松必须依赖有氧代谢，不能有太多的浪费
，尽量减少无氧运动：匀速上坡，变速跑，等等。
从上面的分析，跑步的时候如果不摄入糖类，体重合适的选手是可以完成马拉松的。由
于体内的糖原储存差不多是刚刚够跑马拉松，如果跑更长的距离，那么就必须降速来降
低单位时间的能量消耗，同样的距离给身体给多的时间去燃烧脂肪和吸收营养。
4 长跑训练
长跑到底练啥？大家练长跑的目标是跑的远的同时跑的快。从上面的分析看，无氧代谢
是无法跑的远。所有只能提高有氧代谢的能力，这个有两个限制： 1，红肌的比例；2
，肌细胞内线粒体的数量和大小。大家要做的就是寻找适合的训练能提高红肌的比例，
刺激肌肉细胞合成更多的线粒体。辅助性：1,提高肝脏回收乳酸的能力;2,提高人体预
处理脂肪的能力。 |
B*Q
发帖数: 25729 | |
p*********l
发帖数: 26270 | 3 跟他不熟，不过我喜欢多看多想多总结的人
有的人看了一个理论就奉为圣经，不质疑不求证
有的人看了很多，但是不能相互印证，归纳自己的想法
【在 B*Q 的大作中提到】
: 嗯，看来你很赞赏数据帝。。。
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b*******c
发帖数: 20683 | 4 新科状元的笔记怎么也要拜读下
【在 B*Q 的大作中提到】
: 嗯，看来你很赞赏数据帝。。。
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b****i
发帖数: 11322 | 5 线粒体用进废退这一条太令人沮丧了。。。
【在 p*********l 的大作中提到】
: 跟他不熟，不过我喜欢多看多想多总结的人
: 有的人看了一个理论就奉为圣经，不质疑不求证
: 有的人看了很多，但是不能相互印证，归纳自己的想法
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s*******t
发帖数: 7746 | 6 不是好消息吗？你们举铁的红肌应该更多啊。
【在 b****i 的大作中提到】
: 线粒体用进废退这一条太令人沮丧了。。。
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s*******t
发帖数: 7746 | |
b****i
发帖数: 11322 | 8 师姐。。。打回去重读。。。
【在 s*******t 的大作中提到】
: 不是好消息吗？你们举铁的红肌应该更多啊。
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s*******t
发帖数: 7746 | 9 “在肌细胞受到刺激的情况下，线粒体会分裂生殖，会长大，结构会变复杂。”
【在 b****i 的大作中提到】
: 师姐。。。打回去重读。。。
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p*********l
发帖数: 26270 | 10 爆发力主要靠白肌
不过，不管糖代谢还是脂肪代谢，都要用到线粒体
【在 s*******t 的大作中提到】
: 不是好消息吗？你们举铁的红肌应该更多啊。
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b****i
发帖数: 11322 | 11 你再看看红白肌部分
【在 s*******t 的大作中提到】
: “在肌细胞受到刺激的情况下，线粒体会分裂生殖，会长大，结构会变复杂。”
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p*********l
发帖数: 26270 | 12 数据帝还有个著名的理论，就是什么都靠意念
你天天念叨＂线粒体快快长＂，估计也有用处
【在 b****i 的大作中提到】
: 你再看看红白肌部分
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s*******t
发帖数: 7746 | 13 哦，写错了，I meant线粒体更多：）
【在 p*********l 的大作中提到】
: 爆发力主要靠白肌
: 不过，不管糖代谢还是脂肪代谢，都要用到线粒体
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s*******t
发帖数: 7746 | 14 写错了，举铁线粒体多 ：）
【在 b****i 的大作中提到】
: 你再看看红白肌部分
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p*********l
发帖数: 26270 | 15 其实几乎所有的运动，都是有氧无氧结合，也都会用到红肌，所以不用担心啦
【在 b****i 的大作中提到】
: 你再看看红白肌部分
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b****i
发帖数: 11322 | 16 yeah right。。。
【在 p*********l 的大作中提到】
: 数据帝还有个著名的理论，就是什么都靠意念
: 你天天念叨＂线粒体快快长＂，估计也有用处
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b****i
发帖数: 11322 | 17 个人体会，差很多！跑步不能停。。。
【在 p*********l 的大作中提到】
: 其实几乎所有的运动，都是有氧无氧结合，也都会用到红肌，所以不用担心啦
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b****i
发帖数: 11322 | 18 举铁线粒体少才对。。。
【在 s*******t 的大作中提到】
: 写错了，举铁线粒体多 ：）
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b****i
发帖数: 11322 | 19 当然我是拿自己跟天生线粒体多的和长跑健将比。。。
【在 b****i 的大作中提到】
: 举铁线粒体少才对。。。
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s*******t
发帖数: 7746 | 20 哈哈，我是拿举铁的和不锻炼的比
【在 b****i 的大作中提到】
: 当然我是拿自己跟天生线粒体多的和长跑健将比。。。
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b****i
发帖数: 11322 | 21 其实我更xmjd天生线粒体多的。。。现在想来人家就是猛吃不胖型，哎！
【在 s*******t 的大作中提到】
: 哈哈，我是拿举铁的和不锻炼的比
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p*********l
发帖数: 26270 | 22 "不是说无氧运动就用白2。实际上，红肌总是被首先启动，然
后白1，最后白2。最大力量输出时，三种肌纤维都在工作。"
照这么说，推大重量就可以了哇
【在 b****i 的大作中提到】
: 个人体会，差很多！跑步不能停。。。
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b****i
发帖数: 11322 | 23 红肌要低强度长时间才练得到
【在 p*********l 的大作中提到】
: "不是说无氧运动就用白2。实际上，红肌总是被首先启动，然
: 后白1，最后白2。最大力量输出时，三种肌纤维都在工作。"
: 照这么说，推大重量就可以了哇
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p*********l
发帖数: 26270 | |
l***o
发帖数: 5337 | 25 脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
脂肪细胞快快缩。
【在 p*********l 的大作中提到】
: 数据帝还有个著名的理论，就是什么都靠意念
: 你天天念叨＂线粒体快快长＂，估计也有用处
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m**t
发帖数: 1956 | 26 给包子不？
一些更新:
1 现在普遍认为红白肌纤维的比例是天生，后天怎么练也不可能把白练成红。红肌多少
和耐力可能关系不大。东非那帮人红肌成分其实不高（相对来说）。另外一个流派的解
释，马拉松不是耐力运动。
2 不同组的肌肉，红白成分是不一样的。比如小腿的红肌成分要高于大腿的。别的部分
我不懂。
3 在锻炼中，乳酸的生成不一定是无氧带来的，和整个ATP合成过程有关。
【在 p*********l 的大作中提到】
: 低强度长时间用红肌就够了，强度变高以后白肌也参加近来
: 昨天另外那个楼里给了你mark的两篇博文
: http://www.marksdailyapple.com/managing-your-mitochondria/#axzz
: http://www.marksdailyapple.com/managing-your-mitochondria-exerc
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m**t
发帖数: 1956 | 27 这个咋的出来的？ 我最多说过训练时大脑常常要自我保护，阻止你上强度。
【在 p*********l 的大作中提到】
: 数据帝还有个著名的理论，就是什么都靠意念
: 你天天念叨＂线粒体快快长＂，估计也有用处
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m**t
发帖数: 1956 | 28 跑步的
1 供氧能力强，肌肉中的毛细血管更多。这个是最大的区别，可以观察到的。
2 另外可能，线粒体持续工作能力更强。这是推测。
【在 b****i 的大作中提到】
: 个人体会，差很多！跑步不能停。。。
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p*********l
发帖数: 26270 | 29 给包子~ :)
【在 m**t 的大作中提到】
: 给包子不？
: 一些更新:
: 1 现在普遍认为红白肌纤维的比例是天生，后天怎么练也不可能把白练成红。红肌多少
: 和耐力可能关系不大。东非那帮人红肌成分其实不高（相对来说）。另外一个流派的解
: 释，马拉松不是耐力运动。
: 2 不同组的肌肉，红白成分是不一样的。比如小腿的红肌成分要高于大腿的。别的部分
: 我不懂。
: 3 在锻炼中，乳酸的生成不一定是无氧带来的，和整个ATP合成过程有关。
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f******f
发帖数: 912 | 30 更新1…… 55555555555555 T_T
【在 m**t 的大作中提到】
: 给包子不？
: 一些更新:
: 1 现在普遍认为红白肌纤维的比例是天生，后天怎么练也不可能把白练成红。红肌多少
: 和耐力可能关系不大。东非那帮人红肌成分其实不高（相对来说）。另外一个流派的解
: 释，马拉松不是耐力运动。
: 2 不同组的肌肉，红白成分是不一样的。比如小腿的红肌成分要高于大腿的。别的部分
: 我不懂。
: 3 在锻炼中，乳酸的生成不一定是无氧带来的，和整个ATP合成过程有关。
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