生物學怎麼解釋長跑的「臨界點」一詞？

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長跑及其他耐力運動有一個感覺，就是在不停跑步過程中某個」臨界點「身體會感覺極度疲勞，過了這段時間反而會好一些。請問這個」臨界點「是怎麼產生的？身體發生了什麼變化咩？

感謝日報團隊收錄這篇答案.
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剛好最近在複習MCAT生化部分，不請自來。 @賀望德的答案基本點出了方向，在這裡作為生物的坑中人，做一點詳盡的補充。

長跑中的臨界點，想必諸多跑友都有所體會，在英文中一般叫做hitting the wall。或者bonk。要想確切知道處於「臨界點」的時候發生了什麼，我們還是需要翻開大一生物化學的課本來一探究竟。

首先，要明確的是，細胞層面，絕大多數的能量供給都來自於ATP。大家可能還記得高中課本說，ATP是人體細胞的能量通貨，事實就是如此。無論是葡萄糖，糖原還是脂肪，要想供能，必須把自己轉化成為ATP。就像金條值錢，但是拿金條上街一個包包都買不回來一個道理，必須去店裡換成一沓沓的人民幣，這才是通貨的意義。

具體肌肉是怎麼使用ATP的，詳見
肌肉發力的微觀機制是什麼？人奮力推一塊巨石，巨石紋絲不動，人為什麼會累的滿頭大汗？ - 生物學中董傲和劉水的答案。

理解了這一點之後，讓我們回到問題，為什麼會有臨界點的出現呢？

因為不同供能物質在不同條件下的供能速度（轉化成ATP的速度）和效率都不同。這句話看起來好繞，舉個通俗的例子：

如果把生成ATP比作到達終點的話，有氧情況下：
用葡萄糖供能就好像是跑一個100米直線，用糖原供能好像是跑一個3000米，而用脂肪供能是一個2000米越野跑。路徑不一樣，長短不一樣，障礙不一樣，速度完全就不一樣。

如圖。

這裡是一個簡化版的生物化學能量分解產生ATP的示意圖。不用在意裡面的專業辭彙，我們把裡面的線想像成鐵人三項中的路徑。

從葡萄糖變成ATP的路徑是啥呢？
是這樣的：

誒看起來像先熱個身然後去跑步。

從糖原呢？

可以看到和葡萄糖基本一致，但是多了個帽子，路更長，更費勁了。
（糖原首先水解成為葡萄糖，再進入反應。）

那脂肪呢？

感覺不走尋常路的樣子，除了一個大圓圈，和葡萄糖和糖原都不太一樣。

對的，脂肪這種」不走尋常路「的走法，導致它」不能被很快的轉化成為ATP"
其中最大的問題就出在這個環上，他有個讓無數生科學子顫抖的名字--檸檬酸循環,也叫三羧酸循環， TCA cycle。

簡單來說，檸檬酸循環就是一個N步的反應：Acetyl CoA, 乙醯輔酶A，通過一系列的反應，產生很多有能量的物質，而後轉化成為ATP. 其中，最後一步的產物 Oxaloacetate 草醯乙酸，可以繼續回到反應中，使反應變成一個循環的結構。

一個葡萄糖「分解」所能產生的30或32個ATP當中，絕大部分都來自這個循環。不太嚴謹的解釋就是，這個循環能進行多「快」，ATP就能產生多快。

在糖原和葡萄糖水解的時候，都會先分解成為丙酮酸，pyruvate。如圖中綠圈。

丙酮酸不僅可以分解成為乙醯輔酶A直接進入檸檬酸循環，還可以轉化為檸檬酸循環最後的產物，草醯乙酸，回到進一步加快反應。而脂肪水解中，雖然也會產出乙醯輔酶A，但是並不會產出丙酮酸，所以就沒有此等加成，相對來說提供ATP的速度就會慢一些。

OK，現在我們知道了葡萄糖和糖原提供ATP的速度相對比較快，脂肪稍微慢一些。那這個和「臨界點」有什麼關係？

打個比方
身體利用能量其實就像農村做飯點柴火（沒用過灶台的同學請想像camping的時候點篝火）

要做飯點火的時候，一般先點容易燃燒的秸稈（點篝火用油），用秸稈點燃耐燒的大塊柴火（camping里叫木塊哦）。理想狀態下，不耐燒的秸稈燒完之後，就能引燃大塊兒的柴火，熊熊燃燒，持續提供大量的能量，身體新陳代謝同理。

身體中存有一部分容易分解，能快速產生ATP的糖原，在跑步的時候，這些容易被分解的能量首先被使用，就像秸稈一樣。而在糖原「耗盡」之後，脂肪（柴火）逐漸成為供能主力，為身體活動提供能量。「臨界點」，就是從由糖原主供能到由脂肪主供能的轉化區間。

如圖，跑馬拉松時，運動員能量來源曲線。黑色點為碳水（糖原），白色點為脂肪。可以看到，隨著時間推移，糖原量減少，糖原供能的比例也減少，脂肪供能逐漸增多。

如果糖原迅速耗盡，身體就不得不進入相對慢速的脂肪分解。這時，人體產生能量的速度就不「夠」劇烈運動所需，就出現了所謂的臨界點反應，hitting the wall.

回到燒柴火的比方，臨界點在我們燒柴火界，就是秸稈燒完了，柴火還沒燒起來..
哪有什麼辦法可以減緩臨界點反應，或者推遲臨界點反應呢？最簡單的答案就在燒柴火當中（感嘆下人民的智慧）
秸稈燒完了怎麼辦？廢話，當然是加啊！
糖原用完了怎麼辦？廢話，當然是吃啊！

在開始運動前把體內碳水維持在一個相對高的水平，俗稱carb-loading
運動的時候補充

還能怎麼辦呢？答案還是在燒柴火當中。
柴火燒得小，那就別炒菜了，蒸饅頭吧。
脂肪供能速度慢，那就別跑步了，走走吧。

恩，不說了，我回家砍柴（屯膘）去了。

似乎應該有兩個臨界點。第一個臨界點是因為剛開始運動，機體各個部分還沒有全部動員起來，主要是氧氣供應還接不上肌肉突然增大的需求，形成了無氧呼吸，產生了過多的乳酸，使肌肉酸困不適。但總體的感覺是氣不夠用，只要減緩或停止運動，不適感減輕或消失的較快。這個臨界點還不涉及能量供應問題，其實質是短暫的氧氣透支。第二個臨界點就是能量供應問題了。一般只有在長時間運動中才能出現，感覺到的是體力不支，是沒勁兒了，停止運動後緩解恢復過程也比較長。

供能方式【比重】產生變化。

以短跑為例，最初幾秒以ATP為主，迅速消耗之後，以糖原為主。這之間會產生適應時間。

1000m的中長跑，大概在400-600m處產生極點，脂肪供能比重開始增大，但依然以糖原為主要功能物質。

馬拉松長跑35km撞牆現象就是因為糖原已經消耗的差不多了，脂肪轉化能量沒有糖原速度快。

總體來說供能速度ATP&>糖原&>脂肪。

順便說一下：各種供能物質在運動的時候都在參與供能，只是比重不一樣而已，葡萄糖快速分解的時候，分解起來費勁吧啦的脂肪就分解的少一點啦，但是依然參與分解的。

跑馬拉松最後還會用到分解蛋白質供能，但是這樣消耗肌肉（也是蛋白質），所以健身人士不推薦大量的有氧運動。

1.在進行持續時間較長的劇烈運動中，由於運動開始階段內臟器官的功能不能滿足運動器官的需要，運動者常常產生一些非常難受的生理反應，如呼吸困難、胸悶、頭暈、肌肉酸軟無力、動作遲緩不協調、精神低落等現象稱為「極點」

「極點」是運動過程中人體暫時性的機能紊亂，其原因主要是內臟器官的活動跟不上肌肉活動的需要，出現體內氧氣供應不足、大量代謝產物在體內堆積、血漿pH下降、內環境發生改變等現象。這不僅影響了神經肌肉的興奮性，還反射性地引起呼吸和循環系統的活動紊亂。同時，機能失調的強烈刺激傳入大腦皮質，使運動動力定型遭到破壞，運動中樞抑制過程佔優勢

2.「極點」出現後，運動者依靠意志力和調整運動節奏繼續堅持運動，不就，一些不良的生理反應便會逐漸減輕或消失，此時呼吸變得均勻自如，心律趨於平穩，動作變得輕鬆有力，能以較好的機能狀態繼續運動下去，這種狀態稱為「第二次呼吸」

「第二次呼吸」是運動中機體建立新平衡的一種表現。產生的原因是由於運動中內臟器官惰性逐步得到克服，氧供應增加，乳酸得到逐步清除；同時「極點出現時」，運動強度暫時性下降，使機體需氧量下降、乳酸產生減少，內環境得以改善，動力定型得到恢復。此外，「第二次呼吸」還與腎上腺素等運動應激性激素分泌量的增加有密切關係。「第二次呼吸」的出現標誌著進入工作狀態階段的結束，技能水平進入一個相對穩定的狀態

以上內容摘自《運動生理學》運動中過程中人體機能變化規律

內臟器官，比如血液循環系統，呼吸系統等內臟器官是由神經——體液調節來控制的，速度相對較慢，而運動器官，也就是肌肉，是由神經系統來控制的，速度相對較快，兩者的反應速度是不同的，它們到達最大工作狀態的時間差，才是導致「極點」出現的根本原因，而不是最高票所謂的臨界點就是由糖原供能轉化為脂肪供能，運動中主要由哪種系統供能，是由運動強度所決定的，一般的指標有最大心率的百分比，而有氧運動的指標更多由最大攝氧量的百分比決定。要說長跑或馬拉松比賽用到糖酵解系統供能的話，更多的還是最後時段的衝刺，之前的勻速跑，哪怕是剛開始，大部分還都是用的脂肪酸系統供能的

我看了幾位的解釋，特別是Jack的答案，寫得很專業，很生化。理論上沒有錯，不過我有幾點不同的看法。第一次上知乎，請多指教。1. 人體供能有ATP，CP，肌糖元，肝糖原，脂肪2. 100米用ATP，CP。100米以上短跑用糖酵解供能為主，產生乳酸。中長跑主要用糖的有氧代謝供能，肌糖元，肝糖原。優秀的馬拉松選手用的也主要是糖代謝供能。當然，長跑愛好者，不計時的馬拉松會用到脂代謝。慢跑，快走，散步用脂代謝供能。3. 圖中顯示的馬拉松運動中糖脂代謝比例。我覺得這個圖不能解釋臨界點的問題。先不談是什麼級別運動員的指標，也不提跑完全程的速度和不同時段的速度，我們單看數據。糖脂代謝的變化的拐點在36公里。而臨界點一般會出現在長跑的前半程。最後一段，運動員應該是要準備衝刺，這個階段主要是使用儲備的糖元供能。3. 臨界點，又稱「極點」，過度之後的好的感覺叫「二次呼吸」。不同人（運動能力），不同項目（距離，負荷），產生臨界點的情況不同。原因多種多樣，有可能是功能方式（有氧和無氧）和原料（CP，糖，脂）的改變，還有可能是人體其他器官是否進入工作狀態，比如：循環系統，呼吸系統，肌肉和內分泌系統。這些內容就太複雜了。情況各異。不過，簡而言之，人體在運動時會由於負荷和身體各系統的不平衡，造成一個負積累，這個負積累達到極限時就是「臨界點」。隨著身體的自身調節，適應了運動負荷，達到了一個新的供能和消耗的平衡點，就是「二次呼吸」。

學的不深，簡要答一下
細胞供能順序宏觀上是葡萄糖，糖原，脂肪，蛋白質，想像一下長跑後明顯血液葡萄糖不足以供能，那麼其他物質就要分解提供能量，同時長跑過程中會積累很多機體短時間難以分解的物質，比如乳酸，這樣就增加了機體的代謝負擔，所以體質差的人不要輕易嘗試長期劇烈長跑，不然得不償失，剛剛好的狀態就夠了

為啥我從來沒有體驗過臨界點？長跑測試從初中到高中都沒及格過TT

我跑步的時候會在2000米和2500米之間有一個臨界點，胸腔、腹部、腿部肌肉包括大腦意識都會有各種不適應的感覺，如果沒有克服這一點就跑步終止了，如果克服了這一點的話就能很輕鬆跑完5公里或者10公里......

記得以前老師解釋過這個問題。你要知道，人體所有的細胞都是需要氧氣的。因為可愛的小細胞要運動也是需要能量的。而代謝過程就自己百度或者再問一個問題吧。這裡就不贅述了。
～～～～～～～～～～不知道有什麼用的分界線。
接著上面說的，我們呼吸吸收了氧氣，而氧氣的運輸是一個迅速而又緩慢的過程，它很快，但是並不能跟的上代謝的消耗。於是我們就發現，我們開始缺氧。但是你想啊，全校性的運動會，女神就在一旁。咱能慫嗎。不能!!!
所以你企圖加速，但是越來越慢，同時你細胞內的氧氣濃度也在無限接近那個臨界線。所以你感到很疲憊。當你到達那個臨界點的時候，會出現休克虛脫等等情況。所以，裝逼有風險，選擇需謹慎。

答主三年前期學的，臨時發揮。如有大V賜教不勝感激。

題主還問了身體會發生什麼變化，就是缺氧啊。以及一些副現象。專業的我也不懂。畢竟我只是一個挖水管的。