什么是能量代謝？

能量代謝通常被定義為有機體化學過程的全部。這些化學過程表現的形式是細胞內的復雜代謝途徑，通常歸類為分解代謝或合成代謝。在人類方面，關于能量如何流動和身體處理過程的研究叫做生物能量學，并且主要涉及脂肪，蛋白質和碳水化合物等大分子如何分解，以給身體生長，修復和體力活動提供可用能量。

合成代謝途徑使用三磷酸腺苷（ATP）形式的化學能量給細胞工作提供動力。從氨基酸的蛋白質合成等較小成分的大分子構成，以及用三磷酸腺苷給肌肉收縮提供動力就是合成代謝的實例。在給合成代謝提供動力時，三磷酸腺苷要捐出一個單磷酸鹽分子，并在這一過程中釋放存儲能量。一旦工作細胞的三磷酸腺苷供應被耗盡，還需要通過分解能量代謝產生更多三磷酸腺苷讓細胞繼續工作。

分解代謝途徑是把大分子分解成組成部件的過程，并在該過程中釋放能量。人體能通過厭氧和需氧能量代謝合成和存儲自己的三磷酸腺苷。厭氧代謝發生在沒有氧氣時，并且與短期，劇烈能量迸發相關。需氧代謝是在有氧氣的情況下分解大分子，并且與低強度運動和細胞日常活動有關。

厭氧能量代謝以兩種形式發生，即ATP-磷酸肌酸系統和快速糖酵解。ATP-磷酸肌酸系統使用存儲的磷酸肌酸分子再生被耗盡并降為低能量形式（二磷酸腺甙）的三磷酸腺苷。磷酸肌酸向二磷酸腺甙捐獻一個高能量磷酸鹽分子，因此能替換耗盡的三磷酸腺苷并給細胞提供能量。肌肉細胞通常包含足夠的可自由活動ATP和磷酸肌酸，以維持大約10秒種的劇烈活動，之后細胞必須轉換為快速糖酵解過程。

快速糖酵解從血液中的葡萄糖和肌肉中的糖原合成三磷酸腺苷，并產生乳酸這一副產物。這種能量代謝形式與舉重或疾跑等簡短的能量迸發運動有關，這時的心肺系統沒有時間給工作細胞傳輸充足氧氣。在快糖酵解過程中，乳酸會積聚在肌肉中，導致一種叫做乳酸酸中毒（或肌肉燒傷）的疾病。快速糖酵解產生可用于10秒到2分鐘運動的大多數三磷酸腺苷，之后的心肺系統有機會給工作肌肉傳輸氧氣，并開始需氧代謝。

需氧代謝以快速糖酵解或脂肪酸氧化的其中一種形式發生。快糖酵解與慢糖酵解一樣，分解葡萄糖和糖原并產生三磷酸腺苷。然而，由于是在有氧氣之前產生，該過程是一個完整的化學反應。

盡管快糖酵解能為每個代謝的葡萄糖分子產生兩個ATP分子，但慢糖酵解能從同樣的燃料產生38個ATP分子。由于在該反應過程中沒有乳糖積聚，快糖酵解與肌肉燒傷或疲勞沒有關系。

總之，最慢和最有效的能量代謝形式是脂肪酸氧化。這是被用于消化，細胞修復和生長，以及長時間耐久鍛煉（如馬拉松賽跑或游泳等）等能量活動的過程。這一過程不是使用葡萄糖或糖原作為燃料，而是燃燒存儲在體內的脂肪，并且每個脂肪酸單元能產生100多個ATP分子。盡管這是高效，高能量過程，但需要大量氧氣，并且只發生在30-45分鐘低強度運動后。