生物学怎么解释长跑的「临界点」一词？ Jack Wang，学应用统计和生物的摄影工作者 刚好最近在复习 MCAT 生化部分，不请自来。 长跑中的临界点，想必诸多跑友都有所体会，在英文中一般叫做 hitting the wall。或者 bonk。要想确切知道处于“临界点”的时候发生了什么，我们还是需要翻开大一生物化学的课本来一探究竟。 首先， 要明确的是，细胞层面，绝大多数的能量供给都来自于 ATP。大家可能还记得高中课本说，ATP 是人体细胞的能量通货，事实就是如此。无论是葡萄糖，糖原还是脂肪，要想供能，必须把自己转化成为 ATP。 就像金条值钱，但是拿金条上街一个包包都买不回来一个道理，必须去店里换成一沓沓的人民币，这才是通货的意义。 具体肌肉是怎么使用 ATP 的，详见 肌肉发力的微观机制是什么？人奋力推一块巨石，巨石纹丝不动，人为什么会累的满头大汗？ - 生物学 中董傲和刘水的答案。 理解了这一点之后，让我们回到问题，为什么会有临界点的出现呢？ 因为不同供能物质在不同条件下的供能速度（转化成 ATP 的速度）和效率都不同。这句话看起来好绕，举个通俗的例子： 如果把生成 ATP 比作到达终点的话，有氧情况下： 用葡萄糖供能就好像是跑一个 100 米直线，用糖原供能好像是跑一个 3000 米，而用脂肪供能是一个 2000 米越野跑。路径不一样，长短不一样，障碍不一样，速度完全就不一样。 如图。 这里是一个简化版的生物化学能量分解产生 ATP 的示意图。不用在意里面的专业词汇，我们把里面的线想象成铁人三项中的路径。 从葡萄糖变成 ATP 的路径是啥呢？ 是这样的： 诶看起来像先热个身然后去跑步。 从糖原呢？ 可以看到和葡萄糖基本一致，但是多了个帽子，路更长，更费劲了。 （糖原首先水解成为葡萄糖，再进入反应。） 那脂肪呢？ 感觉不走寻常路的样子，除了一个大圆圈，和葡萄糖和糖原都不太一样。 对的，脂肪这种”不走寻常路“的走法，导致它”不能被很快的转化成为 ATP" 其中最大的问题就出在这个环上，他有个让无数生科学子颤抖的名字 --柠檬酸循环,也叫三羧酸循环， TCA cycle。 简单来说，柠檬酸循环就是一个 N 步的反应：Acetyl CoA, 乙酰辅酶 A，通过一系列的反应，产生很多有能量的物质，而后转化成为 ATP. 其中，最后一步的产物 Oxaloacetate 草酰乙酸，可以继续回到反应中，使反应变成一个循环的结构。 一个葡萄糖“分解”所能产生的 30 个 ATP 当中，绝大部分都来自这个循环。不太严谨的解释就是，这个循环能进行多“快”，ATP 就能产生多快。 在糖原和葡萄糖水解的时候，都会先分解成为丙酮酸，pyruvate。如图中绿圈。 丙酮酸不仅可以分解成为乙酰辅酶 A 直接进入柠檬酸循环，还可以转化为柠檬酸循环最后的产物，草酰乙酸，回到进一步加快反应。 而脂肪水解中，虽然也会产出乙酰辅酶 A，但是并不会产出丙酮酸，所以就没有此等加成，相对来说提供 ATP 的速度就会慢一些。 OK，现在我们知道了葡萄糖和糖原提供 ATP 的速度相对比较快，脂肪稍微慢一些。那这个和“临界点”有什么关系？ 打个比方 身体利用能量其实就像农村做饭点柴火（没用过灶台的同学请想象 camping 的时候点篝火） 要做饭点火的时候，一般先点容易燃烧的秸秆（点篝火用油），用秸秆点燃耐烧的大块柴火（camping 里叫木块哦）。理想状态下，不耐烧的秸秆烧完之后，就能引燃大块儿的柴火，熊熊燃烧，持续提供大量的能量，身体新陈代谢同理。 身体中存有一部分容易分解，能快速产生 ATP 的糖原，在跑步的时候，这些容易被分解的能量首先被使用，就像秸秆一样。而在糖原“耗尽”之后，脂肪（柴火）逐渐成为供能主力，为身体活动提供能量。 “临界点”，就是从由糖原主供能到由脂肪主供能的转化区间。 如图，跑马拉松时，运动员能量来源曲线。黑色点为碳水（糖原），白色点为脂肪。可以看到，随着时间推移，糖原量减少，糖原供能的比例也减少，脂肪供能逐渐增多。 如果糖原迅速耗尽，身体就不得不进入相对慢速的脂肪分解。这时，人体产生能量的速度就不“够”剧烈运动所需，就出现了所谓的临界点反应，hitting the wall. 回到烧柴火的比方，临界点在我们烧柴火界，就是秸秆烧完了，柴火还没烧起来…… 哪有什么办法可以减缓临界点反应，或者推迟临界点反应呢？ 最简单的答案就在烧柴火当中 （感叹下人民的智慧） 秸秆烧完了怎么办？ 废话，当然是加啊！ 糖原用完了怎么办？废话，当然是吃啊！ 在开始运动前把体内碳水维持在一个相对高的水平，俗称 carb-loading 运动的时候补充 还能怎么办呢？答案还是在烧柴火当中。 柴火烧得小，那就别炒菜了，蒸馒头吧。 脂肪供能速度慢，那就别跑步了，走走吧。 恩，不说了，我回家砍柴（屯膘）去了。 查看知乎原文
