第五部分運(yùn)動的能量代謝

1、 物質(zhì)代謝：人體與其周圍環(huán)境之間不斷進(jìn)行的物質(zhì)交換過程. 能量代謝：機(jī)體內(nèi)物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用。第五部分 運(yùn)動的能量代謝 運(yùn)動狀態(tài)下的能量代謝 要點(diǎn)： 生物能量學(xué)概要 新陳代謝、生長和運(yùn)動是生命的基本功能 物理運(yùn)動化學(xué)運(yùn)動生命運(yùn)動是最高級運(yùn)動形式 物質(zhì)不滅。能量守恒的基本規(guī)律第一節(jié) 生物能量學(xué)概要一、葉綠體和線粒體是高等生物細(xì)胞主要的能量轉(zhuǎn)換器 葉綠體存在在綠色植物細(xì)胞中，能進(jìn)行光合作用，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并儲存于糖、脂肪、和蛋白質(zhì)等有機(jī)大分子中電鏡下的葉綠體 線粒體普遍存在于動、植物細(xì)胞內(nèi)，是進(jìn)行生物氧化的場所，產(chǎn)生機(jī)體生命活動的唯一直接能源ATP二、 ATP與ATP

2、穩(wěn)態(tài) 由腺嘌呤核苷酸再加上三個磷酸根組成，后面的兩個磷酸之間的鍵稱為高能磷酸鍵，可以貯存或釋放能量。 （一）細(xì)胞能量代謝的重要-ATP（二） ATP的分解釋能圖上側(cè)：生物大分子（如葡萄糖）在酶的催化下經(jīng)過多步驟反應(yīng)分解成（丙酮酸等）小分子，同時釋放出能量。圖中間：分解反應(yīng)所釋放出的能量，使無機(jī)磷酸結(jié)合到 ADP 分子上去,形成高能磷酸鍵,生成ATP。ATP 所攜帶的能量，也可釋放出來推動.圖下側(cè)所示的反應(yīng)，同時產(chǎn)生 ADP 和無機(jī)磷酸。 ATP能量的利用（三） ATP的穩(wěn)態(tài)體內(nèi)ATP的貯備及輸出功率1、肌肉ATP含量：6mmol/kg濕肌2、最大輸出功率：11.2mmolATP/kg/s3、啟

3、動極為迅速。4、但由于ATP貯量有限，運(yùn)動中ATP消耗后的補(bǔ)充速度成為影響運(yùn)動能力的重要因素。 ATP的分解供能及補(bǔ)充 ATP三磷酸腺苷酸 ADP二磷酸腺苷酸 CP磷酸肌酸ATP ADP+Pi+E每克分子ATP可釋放29.3-50.2KJ(7-12Kcal)ATP一旦被分解，便迅速補(bǔ)充 CP+ADPC+ATP肌肉中CP的再合成則要靠三大能源物質(zhì)的分解供能。 三、生命活動的能量來源 -糖、脂肪、蛋白質(zhì) 人體主要營養(yǎng)物質(zhì)包括糖、脂肪、蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽、維生素、水、膳食纖維七大類。 其中糖、脂肪、蛋白質(zhì)有提供能量的生理作用，稱為三大能源物質(zhì)。其他營養(yǎng)物質(zhì)起介導(dǎo)作用。 (一)糖代謝 (二)脂肪代謝 (三

4、)蛋白質(zhì)代謝(一) 糖代謝1糖在體內(nèi)的存在形式 人體內(nèi)糖類主要是糖原及葡萄糖，通過食物獲得。 單糖被吸收進(jìn)入血液后，一部分合成肝糖原；一部分隨血液運(yùn)輸?shù)郊∪夂铣杉√窃A存起來；一部分被組織直接氧化利用；另一部分維持血液中葡萄糖的濃度。 因而，人體的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在，并以血糖為中心，使之處于一種動態(tài)平衡。葡萄糖是人體內(nèi)糖類的運(yùn)輸形式，而糖原是糖類的貯存形式。 2.糖的分解供能 供能特點(diǎn):1克葡萄糖在體內(nèi)徹底氧化釋放約4千卡熱能。人體供能的50-70%有氧供能、無氧也可供能；動員快、耗氧少、能效高 （1）糖的有氧分解 （2）糖的無氧分解底物 葡萄糖或糖原 葡萄糖或糖原 氧氣 有

5、無1分子葡萄糖生成 38分子ATP 2分子ATP產(chǎn)能速率 較低 較高糖的有氧氧化 糖的有氧氧化途徑 糖的無氧分解 糖酵解與乳酸生成 3. 糖在體內(nèi)以肌糖原和肝糖原的形式儲備，儲量有限，超長時間運(yùn)動會導(dǎo)致機(jī)體糖原的耗竭，需要合理科學(xué)補(bǔ)糖。 (二)脂肪代謝 脂肪的生理功能氧化供能含能量多，9.5千卡/克脂肪。構(gòu)建細(xì)胞的組成成分促進(jìn)脂溶性維生素的吸收和利用 保護(hù)作用1、脂肪的儲存與動員 人體脂肪的貯存量很大，約占體重的10%-20%。一般認(rèn)為，最適宜的體脂含量為：男性為體重的6%-14%，女性為10%-14%。2、脂肪在體內(nèi)的分解代謝 脂肪在脂肪酶的作用下，分解為甘油及脂肪酸，然后再分別氧化成二氧化

6、碳和水，同時，釋放出大量能量，用以合成ATP。 在氧供應(yīng)充足時進(jìn)行運(yùn)動，脂肪可被大量消耗利用。3、運(yùn)動中脂肪代謝的特點(diǎn)（與糖代謝比較）1）動員較慢。 2）耗氧量大。 3）能效率低。因此， 長時間運(yùn)動后期主要依靠脂肪酸氧化供能短時間劇烈運(yùn)動時脂肪酸分解受到抑制。4、 運(yùn)動對脂肪代謝的影響 1）提高機(jī)體氧化利用脂肪酸供能的能力。 2）改善血脂異常。 3）減少體脂積累。5、脂肪代謝與運(yùn)動減肥 運(yùn)動減肥通過增加人體肌肉的能量消耗，促進(jìn)脂肪的分解氧化，降低運(yùn)動后脂肪酸進(jìn)入脂肪組織的速度，抑制脂肪的合成而達(dá)到減肥的目的。 減肥的方式：一是參加運(yùn)動，二是控制食物攝入量。 選擇較適宜的運(yùn)動方式，提倡采用動力型

7、、大肌肉群參與的有氧運(yùn)動，如步行、跑步、游泳、騎自行車、“迪斯科”舞蹈等運(yùn)動，均可以有效地降低體脂水平。 水中運(yùn)動減肥為近年來提倡的減肥方式。水中運(yùn)動已發(fā)展到在水中行走、跑步、跳躍、踢水、水中球類游戲等多種運(yùn)動。 6、減肥運(yùn)動量的設(shè)定 適宜：每周減輕體重0.45公斤(1磅) 上限：每周減輕體重0.9公斤(2磅) 具體措施為： 運(yùn)動頻度：每周運(yùn)動3-5次。 運(yùn)動時間：每次持續(xù)30-60分鐘。 運(yùn)動強(qiáng)度：刺激體脂消耗的“閾值”。 即50%-85%最大攝氧量或60%-70%最大心率。(三) 蛋白質(zhì)代謝 1、蛋白質(zhì)的生理功能 1）構(gòu)成和修補(bǔ)機(jī)體組織 2）調(diào)節(jié)機(jī)體生理功能 3）氧化供能2、體內(nèi)氨基酸的來

8、源和去路 來源：1）食物消化分解產(chǎn)生 2）組織細(xì)胞蛋白質(zhì)降解 3）其他物質(zhì)中間代謝轉(zhuǎn)化而來 去路： 1）再合成蛋白質(zhì),更新和修復(fù)組織 2）合成肽類激素、激酶及核酸堿基等 3）脫氨基后進(jìn)一步氧化供能 4）脫氨基后再合成糖、脂肪貯存 5）再合成新的氨基酸3、蛋白質(zhì)在體內(nèi)的代謝 氮總平衡 氮的正平衡 氮的負(fù)平衡 4、運(yùn)動對蛋白質(zhì)的影響 1）機(jī)體運(yùn)動時蛋白質(zhì)可提供一部分能量。 2）運(yùn)動導(dǎo)致骨骼肌蛋白質(zhì)合成增加肌肉壯大。 四、 ATP 的生成過程 （一）、 ATP供能的無氧代謝過程 1、磷酸原供能系統(tǒng) ATP ADP+Pi+E CP+ADP C+ATP特點(diǎn)：無氧代謝；供能速度極快；能源：CP； ATP生

9、成很少； 肌肉中貯量少，最大強(qiáng)度運(yùn)動持續(xù)供能時間6-8秒； 用于短跑或任何高功率、短時間活動 。2、糖酵解供能系統(tǒng) 肌糖元+ADP+ Pi 乳酸+ ATP特點(diǎn)：無氧代謝；供能速度快；能源：肌糖元； ATP生成有限； 終產(chǎn)物乳酸可導(dǎo)致肌肉疲勞； 用于23的最大強(qiáng)度運(yùn)動。 （二） ATP供能的有氧代謝過程有氧氧化系統(tǒng)糖脂肪 +ADP+Pi+O2 CO2+H2O +ATP蛋白質(zhì)特點(diǎn)：有氧代謝；供能速度慢； 能源：糖、脂肪、蛋白質(zhì)； 沒有導(dǎo)致疲勞的副產(chǎn)品； 用于耐力或長時間的活動 。五、比較人體內(nèi)的三個供能系統(tǒng) （一） （二） （三） 磷酸原系統(tǒng) 糖酵解系統(tǒng) 有氧氧化系統(tǒng)能源物質(zhì) ATP、CP 糖原、

10、葡萄糖 糖、脂肪、蛋白質(zhì)體內(nèi)貯量 很少 962 jkg-1 體重 無限大輸出功率 56jkg-1 s-1 29.3jkg-1 s-1 15 jkg-1 s-1 持續(xù)時間 7.5s 33s 長時間供能特點(diǎn) 不需 O2 不需O2 產(chǎn)生乳酸 需O2項(xiàng)目 短跑投擲跳躍舉重 1min以內(nèi)運(yùn)動 耐力運(yùn)動指標(biāo) 血乳酸 VO2max 無氧閾六、能源物質(zhì)的消化與吸收 消化：食物在消化道內(nèi)被分解為小分子的過程。吸收：經(jīng)過消化的食物，透過消化道粘膜，進(jìn)入血液和淋巴循環(huán)的過程。（一）消化消化的方式：機(jī)械性消化或物理性消化：通過消化道肌肉的舒縮活動，將食物磨碎，并使之與消化液充分混合，并將食物不斷地向消化道遠(yuǎn)端推送?；?/p>

11、學(xué)性消化：通過消化腺分泌的消化液來完成，消化液中所含的各種消化酶能分別將糖類、脂肪及蛋白質(zhì)等物質(zhì)分解成小分子顆粒。 消化液的主要功能為： 稀釋食物，使之與血漿的滲透壓相等，以利于吸收； 改變消化道內(nèi)的pH，使之適應(yīng)于消化酶活性的需要； 水解復(fù)雜的食物成分，使之便于吸收； 通過分泌粘液、抗體和大量液體，保護(hù)消化道粘膜。例如，胃的粘液具有較高的粘滯性和形成凝膠的特性。 消化液的作用 營養(yǎng)物質(zhì)在消化道各部位消化過程 口腔內(nèi)消化胃內(nèi)消化 小腸內(nèi)消化 大腸內(nèi)消化 1、口腔內(nèi)消化2、 胃內(nèi)消化 胃液的性質(zhì)、成分和作用 性 質(zhì)：無色，pH 0.91.5 是體內(nèi)pH最低的液體 分泌量：1.52.5L/日 成

12、分：鹽酸、胃蛋白酶原、粘液、內(nèi)因子 和HCO3- 等無機(jī)物。 胃蛋白酶蛋白質(zhì) 蛋白shi、蛋白胨、多肽 胃排空：食物由胃進(jìn)入十二指腸的過程 食物的排空速度與食物的物理性狀及化學(xué)組成有關(guān)。 通常稀薄、流體食物比粘稠、固體食物排空快，顆粒小的食物比大塊食物排空快。 糖類排空速度最快，蛋白質(zhì)次之，脂肪類最慢。混合食物完全排空通常需要4-6小時。 3、 小腸內(nèi)消化 A. 胰液 胰液為無色透明的堿性液體 pH7.88.4，滲透壓血漿 胰液呈間歇性分泌,分泌量約為12L/每日。 胰液是消化液中最重要的一種消化液。 a、水和碳酸氫鹽 b、碳水化合物水解酶：胰淀粉酶 c、脂類水解酶：胰脂肪酶 d、蛋白質(zhì)水解酶

13、：主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶B. 膽汁a、膽鹽: 促脂肪消化:乳化脂肪、增加酶作用面積 促脂肪吸收:與脂肪形成水溶性復(fù)合物 促脂溶性維生素吸收: 促膽汁的自身分泌:腸-肝循環(huán)b、膽固醇: 正常時，膽固醇與膽鹽的濃度呈一定的比例，若膽固醇膽石癥。c、膽色素: C. 小腸液 弱堿性液體，pH7.6。滲透壓與血漿相等。 特點(diǎn) ：酶種類多； 持續(xù)分泌。 分泌量大(13L/日) 小腸液的成分和作用:a、中和胃酸,保護(hù)十二指腸粘膜免遭胃酸侵蝕。b、稀釋腸腔內(nèi)容物，利于吸收。c、腸激酶能激活胰蛋白酶原變?yōu)橛谢钚缘囊鹊鞍酌浮、腸淀粉酶能水解淀粉成為麥芽糖。e、多種消化酶進(jìn)一步消化水解食糜。4、 大腸內(nèi)的消化

14、功能： 吸收水分； 儲存食物殘?jiān)?。大腸液：黏液蛋白 保護(hù)和潤滑作用。(二）吸收 1、 吸收的部位 食物在口腔及食道內(nèi)不被吸收。胃所吸收的食物也很少，只吸收酒精和少量水分。 小腸是吸收的主要部位， 一般認(rèn)為糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的消化產(chǎn)物大部分在十二指腸和空腸吸收，回腸能夠吸收膽鹽和維生素B12。大腸主要吸收水分和鹽類，結(jié)腸可吸收其腸腔內(nèi)80%的水和90%的Na+及Cl-。 2、小腸吸收的特點(diǎn) 小腸吸收的有利條件：面積保證：長56米皺褶絨毛微絨毛200m2； 設(shè)備保證：酶多轉(zhuǎn)運(yùn)工具運(yùn)輸途徑；時間保證：停留時間長，約38h；動力保證：絨毛伸縮具有唧筒樣作用。3、三大能源物質(zhì)的吸收糖：分解成單糖，被小腸

15、上皮細(xì)胞吸收入血。蛋白質(zhì)分解成氨基酸，被小腸上皮細(xì)胞吸收入血。脂肪與膽鹽結(jié)合形成水溶性復(fù)合物，自小腸上皮吸收入淋巴，然后再進(jìn)入血液循環(huán)七、機(jī)體能量的利用 機(jī)體中的能量除以ATP的形式提供給各種生理功能利用以外，大部分轉(zhuǎn)化為熱能。運(yùn)動中各能源物質(zhì)的動員 運(yùn)動開始時機(jī)體首先分解肌糖原，持續(xù)運(yùn)動5-10分鐘后，血糖開始參與供能。 脂肪在安靜時即為主要供能物質(zhì)，在運(yùn)動達(dá)30分鐘左右時，其輸出功率達(dá)最大。 蛋白質(zhì)在運(yùn)動中作為能源供能時，通常發(fā)生在持續(xù)30分鐘以上的耐力項(xiàng)目。隨著運(yùn)動員耐力水平的提高，可以產(chǎn)生肌糖原及蛋白質(zhì)的節(jié)省化現(xiàn)象。 八、基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝：指基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。 所謂基礎(chǔ)狀態(tài)是指人體

16、處在清醒、安靜、空腹、室溫在20-25C條件下?；A(chǔ)代謝率：指單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝。影響能量代謝的因素 1、肌肉活動 2、精神緊張 3、食物的特殊動力作用 4、環(huán)境溫度 基礎(chǔ)代謝率隨年齡、性別不同而有生理變化。其他條件相同時，男性的基礎(chǔ)代謝率平均比女性高。幼兒比成人高，年齡越大，基礎(chǔ)代謝率越低。第二節(jié) 運(yùn)動狀態(tài)下的的能量代謝 一、肌肉活動時能量供應(yīng)的代謝特征（一） ATP 供能的連續(xù)性 運(yùn)動時能量的供應(yīng)是連續(xù)的，因此 ATP的消耗與再合成也必須是連續(xù)性。（二）耗能與產(chǎn)能之間的匹配性 運(yùn)動時，不同的運(yùn)動強(qiáng)度耗能不同，因而需求的供能速率也不同。即產(chǎn)能速率必須與耗能強(qiáng)度相匹配。三個能量系統(tǒng)輸出功率各

17、有特點(diǎn)，分別滿足不同運(yùn)動強(qiáng)度的需要。（三）供能途徑與強(qiáng)度的對應(yīng)性 人體在進(jìn)行不同強(qiáng)度的運(yùn)動時 ，由于不同的產(chǎn)能和耗能速率的匹配關(guān)系，優(yōu)先啟動相應(yīng)的供能系統(tǒng) 為主要供能系統(tǒng)。（四） 無氧供能的暫時性 由運(yùn)動強(qiáng)度決定運(yùn)動供能方式是有氧或無氧。大強(qiáng)度運(yùn)動需無氧代謝供能，而無氧代謝的終產(chǎn)物導(dǎo)致疲勞產(chǎn)生，因此，無氧供能的時間是短暫的。五）有氧代謝的基礎(chǔ)性 有氧代謝是人類生命活動基本的代謝方式能把三大營養(yǎng)物質(zhì)徹底氧化成CO2 和 H2O，產(chǎn)生較多的能量。同時，運(yùn)動中無氧代謝產(chǎn)物的清除、能源物質(zhì)的恢復(fù)和疲勞的消除都需要有氧代謝來完成。 運(yùn)動時間與最大輸出功率及能源系統(tǒng) 在不同的運(yùn)動模式中，各能量代謝系統(tǒng)的動

18、用取決于運(yùn)動強(qiáng)度和運(yùn)動持續(xù)時間。二、能量代謝對急性運(yùn)動的反應(yīng)（一）急性運(yùn)動時的無氧代謝 急性運(yùn)動開始時的能量供應(yīng)主要是高能磷酸原系統(tǒng)供能，不需要氧氣，不產(chǎn)生乳酸無氧代謝的非乳酸成分，僅能維持?jǐn)?shù)秒鐘的極大強(qiáng)度運(yùn)動。 如果運(yùn)動保持較高的強(qiáng)度繼續(xù)進(jìn)行。氧運(yùn)輸系統(tǒng)不能滿足運(yùn)動的需氧量，糖酵解系統(tǒng)供能為主。糖酵解供能產(chǎn)生乳酸，無氧代謝的乳酸成分。乳酸將導(dǎo)致疲勞，不能保持長時間運(yùn)動。（二）急性運(yùn)動時的有氧代謝有氧代謝供能需要氧氣，功率輸出最低，所以急性運(yùn)動強(qiáng)度大，單位時間需要能量多，有氧代謝功能不能滿足運(yùn)動的需要，不是主要的供能系統(tǒng)。最新研究，在的極大強(qiáng)度運(yùn)動中，也有有氧氧化系統(tǒng)供能。（三）急性運(yùn)動中能量代謝的整合急性運(yùn)動中三種能量代謝系統(tǒng)之間相互整合協(xié)調(diào)，共同滿足運(yùn)動對能量的需求。在不同的運(yùn)動中，由于運(yùn)動的模式不同。運(yùn)動強(qiáng)度和持續(xù)