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碳水化合物是人体最重要的能量来源，被称为健身房的火箭燃料。它们主要分为三类：单糖如葡萄糖和果糖，双糖如蔗糖和乳糖，以及多糖如淀粉和糖原。碳水化合物之所以被称为火箭燃料，是因为它们能够快速释放能量，高效产生ATP，是肌肉运动的首选燃料。
葡萄糖通过细胞呼吸转化为ATP，为肌肉收缩提供直接能量。这个过程分为两个主要阶段：首先是糖酵解，葡萄糖在细胞质中分解为丙酮酸，产生2个ATP分子，这个过程不需要氧气。然后是柠檬酸循环，丙酮酸在线粒体中进一步氧化为二氧化碳和水，产生34个ATP分子，需要氧气参与。总的来说，一个葡萄糖分子可以产生36个ATP分子，这就是碳水化合物高效供能的原理。
不同运动强度下，身体选择不同的燃料供应策略。在有氧运动中，心率保持在50到70%最大心率，此时脂肪提供约70%的燃料，碳水化合物提供30%。而在无氧运动中，心率达到85到95%最大心率，碳水化合物成为主要燃料，提供85%的能量，脂肪仅提供15%。这是因为高强度训练需要快速释放能量，而碳水化合物能够更迅速地转化为ATP，满足肌肉的即时需求。
糖原是碳水化合物在体内的主要储存形式。肌糖原储存在骨骼肌内，储存量为300到600克，直接为肌肉收缩提供能量。肝糖原储存在肝脏内，储存量为80到120克，主要用于维持血糖稳定。在高强度运动中，糖原会逐渐消耗，通常在90到120分钟后出现糖原耗竭，导致运动表现急剧下降和疲劳感的出现。这就是为什么长时间高强度训练需要及时补充碳水化合物的原因。
科学的碳水化合物补充时机能最大化训练效果。训练前1到3小时，应补充1到4克每公斤体重的复合碳水化合物，目的是储备糖原。训练中如果超过60分钟，需要每小时补充30到60克简单碳水化合物，维持血糖稳定。训练后30分钟内是黄金窗口期，应补充1.2克每公斤体重的快速吸收碳水化合物，促进糖原恢复。例如，70公斤的运动员训练后需要补充84克碳水化合物。不同类型的碳水化合物有不同的吸收速度，简单碳水快速吸收，复合碳水持续供能。