運動性疲勞及恢復(fù)過程的生化特點

關(guān)于運動性疲勞及恢復(fù)過程的生化特點第1頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六第一節(jié)運動性疲勞概述

一、運動性疲勞的概念運動性疲勞：機體生理過程不能持續(xù)其機能在一特定水平上和/或不能維持預(yù)定的運動強度。第2頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六

這個疲勞定義的特點是：

(1)把疲勞時體內(nèi)組織、器官的機能水平和運動能力結(jié)合起來評定疲勞的發(fā)生和疲勞程度；

(2)有助于選擇客觀指標(biāo)評定疲勞。

例如，在某一特定水平工作時單一或同時使用心率、血乳酸、最大攝氧量和輸出功率來評定疲勞。第3頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六

二、疲勞的分類

根據(jù)疲勞發(fā)生部位：全身性疲勞局部疲勞中樞性疲勞根據(jù)疲勞發(fā)生的機理與表現(xiàn)：外周性疲勞混合性疲勞第4頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六外周性疲勞可能發(fā)生的部位是從神經(jīng)-肌肉接點到肌纖維內(nèi)部線粒體。(1)神經(jīng)肌肉接點(2)肌細胞膜(3)肌質(zhì)網(wǎng)(4)線粒體(5)收縮蛋白第5頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六中樞性疲勞概念：指發(fā)生腦至脊髓部位的疲勞。特點：①功能紊亂，改變了運動神經(jīng)元的興奮性。疲勞時，神經(jīng)沖動的頻率減慢，使肌肉工作能力下降。②代謝功能失調(diào)，大腦細胞中ATP、CP水平明顯降低，血糖含量減少，r-氨基丁酸含量升高，特別是5-羥色胺和腦氨升高，可引起多種酶活性下降，ATP再合成速率下降，從而使肌肉工作能力下降，導(dǎo)致疲勞。第6頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六中樞性疲勞1:大腦2:向心傳入抑制3:運動神經(jīng)元興奮性下降4:分支點興奮衰弱5:神經(jīng)肌肉接點抑制

第7頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六第二節(jié)運動性中樞疲勞的生化特點第8頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六一、腦內(nèi)代謝變化長時間運動情況下，骨骼肌細胞吸收的血糖增加，引起血糖濃度的下降，腦內(nèi)能量代謝也會因此受到影響，能量供應(yīng)不足會導(dǎo)致腦功能改變；而且腦細胞內(nèi)糖的大量消耗，還會影響其對氨的清除能力。第9頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六二、神經(jīng)遞質(zhì)的變化神經(jīng)遞質(zhì)性質(zhì)疲勞時的變化γ-氨基丁酸抑制性升高5-羥色胺抑制性升高多巴胺興奮性過度升高乙酰膽堿興奮性下降第10頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六三、其他因素病毒第11頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六第三節(jié)運動性外周疲勞的

生化特點第12頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六一、短時間大強度運動性外周疲勞

的生化特點運動時間疲勞的生化特點0-5s

5-10s10-30s45-60s30s-15min與神經(jīng)遞質(zhì)代謝有關(guān)ATP、CP濃度下降明顯，快肌纖維內(nèi)乳酸開始堆積ATP、CP消耗達到極限，乳酸堆積量迅速增加CP下降75%-90%,ATP下降20%-30%,ADP濃度上升75%-90%,PH低于6.6肌肉和血液中的乳酸濃度值達到最大、PH下降，導(dǎo)致疲勞第13頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六二、耐力運動性外周疲勞的生化特點運動時間疲勞的生化特點15-60min

1-5h6h以上肌肉糖原消耗最大，體溫升高糖儲備大量消耗，血糖濃度下降體溫升高，脫水體溫升高，脫水，電解質(zhì)代謝失調(diào)第14頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六三、不同時間全力運動和不同代謝類型運動項目疲勞的代謝特點(一)不同時間全力運動疲勞時的代謝特點第15頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六(二)不同代謝類型運動項目疲勞時的代謝特點1．無氧運動疲勞的代謝特點：

無氧代謝運動所引起的疲勞主要與磷酸原消耗、乳酸生成和積累有關(guān)。在運動至力竭時，磷酸肌酸濃度接近耗盡，ATP濃度下降量可多達開始量的30％-40％；血乳酸濃度明顯增高。以不同時間作一次性運動達到疲勞時，檢測到血乳酸最高值為18毫摩爾／升左右。此外，血氨濃度上升也是引起短時間、大強度運動性疲勞的因素。

2．有氧運動疲勞的代謝特點：

有氧代謝運動的疲勞與肌糖原大量消耗、血糖濃度下降、體溫升高和脫水、無機鹽丟失有關(guān)。第16頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六第17頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六第四節(jié)運動性疲勞的產(chǎn)生機理

自從19世紀(jì)80年代莫索開始研究疲勞以來，人們對運動性疲勞產(chǎn)生的機理提出多種假說，最具代表性的有以下幾種：(一)“衰竭學(xué)說”

(二)“堵塞學(xué)說”

(三)“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性失調(diào)學(xué)說”

(四)“保護性抑制學(xué)說”

(五)“突變理論”第18頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六（一）“衰竭學(xué)說”

觀點：能源物質(zhì)的耗竭依據(jù)：長時間運動產(chǎn)生疲勞的同時常伴有血糖濃度降低，而補充糖后工作能力有一定程度的提高現(xiàn)象CP貯備下降程度與運動強度的關(guān)系第19頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六(二)“堵塞學(xué)說”觀點：

代謝產(chǎn)物在肌組織中堆積依據(jù)：疲勞時肌肉中乳酸等代謝產(chǎn)物增多，由于乳酸堆積而引起肌組織和血液中pH值的下降，阻礙神經(jīng)肌肉接點處興奮的傳遞，影響沖動傳向肌肉，抑制果糖磷酸激酶活性，從而抑制糖酵解，使ATP合成速率減慢。另外，pH值下降還使肌漿中Ca++的濃度下降，從而影響肌球蛋白和肌動蛋白的相互作用，使肌肉收縮減弱。第20頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六(三)“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性失調(diào)學(xué)說”觀點：pH值下降、水鹽代謝紊亂和血漿滲透壓改變。依據(jù)：有人研究，當(dāng)人體失水占體重5%時，肌肉工作能力下降約20%-30%。哈佛大學(xué)疲勞研究所發(fā)現(xiàn)，高濕作業(yè)工人因泌汗過多，達到不能勞動的嚴(yán)重疲勞時，給予飲水仍不能緩解，但飲用含0.04%-0.14%的氯化鈉水溶液可使疲勞有所緩解。第21頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六(四)“保護性抑制學(xué)說”觀點：大腦皮質(zhì)產(chǎn)生了保護性抑制依據(jù)：貝柯夫研究發(fā)現(xiàn)，狗拉載重小車行走30-60分鐘產(chǎn)生疲勞時，一些條件反射量顯著減少，不鞏固的條件反射完全消失。1971年雅科甫列夫發(fā)現(xiàn)，小鼠在進行長時間工作(10小時游泳)引起嚴(yán)重疲勞時，大腦皮質(zhì)中γ-氨基丁酸水平明顯增加，該物質(zhì)是中樞抑制遞質(zhì)。

此外，血糖下降、缺氧、pH值下降、鹽丟失和滲透壓升高等，也會促使皮質(zhì)神經(jīng)元工作能力下降，從而促進疲勞(保護性抑制)的發(fā)生和發(fā)展。第22頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六(五)“突變理論”

觀點：運動過程中三維空間（能量消耗、肌力下降和興奮性改變）關(guān)系改變所致。肌肉疲勞控制鏈第23頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六代表人Edwards認(rèn)為：在肌肉疲勞的發(fā)展過程中，存在著不同途徑的逐漸衰減突變過程，其主要途徑包括:1.單純的能量消耗2.在能量消耗和興奮性衰減過程，存在一個急劇下降的突變峰。3.肌肉能源物質(zhì)逐漸消耗，興奮性下降，但這種變化是漸進的，并未發(fā)生突變。4.單純的興奮性喪失，并不包括肌肉能量的大量消耗。第24頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六（六）“自由基損傷學(xué)說”自由基：指外層電子軌道含有未配對電子的基團，如氧自由基、烴自由基、過氧化氫及單線態(tài)氧等物質(zhì)。產(chǎn)生部位：細胞內(nèi)，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細胞核、質(zhì)膜和胞液中都可以產(chǎn)生。作用：由于自由基化學(xué)性質(zhì)活潑，可與機體內(nèi)糖類、蛋白質(zhì)、核酸及脂類等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因而造成細胞功能和結(jié)構(gòu)的損傷與破壞。第25頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六七、運動性疲勞與神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫和代謝調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)大腦（神經(jīng)遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)）下丘腦垂體促激素內(nèi)分泌腺及某些細胞激素細胞能量釋放和運動能力免疫系統(tǒng)激素釋放激素抑制激素脊髓基因調(diào)節(jié)酶調(diào)節(jié)Ca2+K+Zn2+代謝過程能量消耗內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)第26頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六第五節(jié)運動后恢復(fù)過程的生化特點第27頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六概念：恢復(fù)過程是指人體在運動過程中和運動結(jié)束后，各種生理機能和能源物質(zhì)逐漸恢復(fù)到運動前水平的變化過程。階段：運動中恢復(fù)階段、運動后恢復(fù)到運動前水平階段和運動后超量恢復(fù)階段

一、運動后恢復(fù)的生化規(guī)律第28頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六恢復(fù)過程的三階段特點：第一階段：消耗占優(yōu)勢，消耗>恢復(fù)∴能源物質(zhì)逐漸減少，各器官系統(tǒng)的工作能力下降。第二階段：恢復(fù)過程占優(yōu)勢，能源物質(zhì)和各器官系統(tǒng)的功能逐漸恢復(fù)到原來水平。第三階段：運動時消耗的能源物質(zhì)及各器官系統(tǒng)機能狀態(tài)在這段時間內(nèi)不僅恢復(fù)到原來水平，甚至超過原來水平，這種現(xiàn)象稱為“超量恢復(fù)”

第29頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六（一）超量恢復(fù)原理：超量恢復(fù)的程度和出現(xiàn)的時間與所從事的運動負(fù)荷有密切的關(guān)系，在一定范圍內(nèi)，肌肉活動量越大，消耗過程越劇烈，超量恢復(fù)越明顯。如果活動量過大，超過了生理范圍，恢復(fù)過程就會延長。

第30頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六消耗和恢復(fù)過程的規(guī)律示意圖第31頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六第32頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六超量恢復(fù)實驗：讓兩名實驗對象分別站在一輛自行車的兩側(cè)同時蹬車，其中一人用右腿蹬車左腿休息，另一人用左腿蹬車右腿休息，當(dāng)運動至力竭時，測腿股外肌的肌糖原含量，結(jié)果運動后3天運動腿股外肌肌糖原含量比安靜腿多1倍。第33頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六（二）運動應(yīng)激-適應(yīng)學(xué)說第34頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六二、運動后物質(zhì)代謝的恢復(fù)（一）代謝產(chǎn)物的消除

1.乳酸的消除

2.氨的消除

3.自由基的消除第35頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六（二）機體能源物質(zhì)的恢復(fù)

(一)磷酸原的恢復(fù)磷酸原的恢復(fù)很快，在劇烈運動后被消耗的磷酸原在20-30秒內(nèi)合成一半，2-3分鐘可完全恢復(fù)。

(二)肌糖原貯備的恢復(fù)第36頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六

(三)氧合肌紅蛋白的恢復(fù)氧合肌紅蛋白存在于肌肉中，每千克肌肉約含11ml氧。在肌肉工作中氧合肌紅蛋白能迅速解離釋放氧并被利用，而運動后幾秒鐘可完全恢復(fù)。(四)乳酸再利用①乳酸在肝臟→肝糖原（小部分）②乳酸在工作肌→氧化分解（大部分）第37頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六筋疲力竭運動后可取的恢復(fù)時間

可取的恢復(fù)時間最小最大ATP和CP的恢復(fù)2分鐘3分鐘非乳酸氧債的償還3分鐘5分鐘氧合血紅蛋白的恢復(fù)1分鐘2分鐘肌糖元的恢復(fù)10小時46小時（長時間運動后）5小時24小時（間歇運動后）肌和血中乳酸的消除30分鐘1小時（活動性恢復(fù)）1小時2小時（休息性恢復(fù)）乳酸氧債的償還30分鐘1小時第38頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六三、過度訓(xùn)練第39頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六四、運動能力提高的代謝適應(yīng)機制第40頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六艱苦的訓(xùn)練肌肉的適應(yīng)第41頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六二、超量恢復(fù)原理的應(yīng)用

不同能源物質(zhì)在運動時的消耗速率和恢復(fù)時間是不相同的，而不同專項運動對消耗能源物質(zhì)的要求不同，這就成為選擇休息間歇、掌握負(fù)荷強度和量度的一個重要依據(jù)和指標(biāo)。目前認(rèn)為可以根據(jù)不同能量物質(zhì)恢復(fù)的速率來安排不同專項練習(xí)的間歇休息時間；而超量恢復(fù)則是課后休息期至下次訓(xùn)練時應(yīng)掌握的指標(biāo)。第42頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六(一)確定訓(xùn)練課運動間歇的依據(jù)：

在訓(xùn)練課中，如何選擇最適宜的休息間歇以保證完成訓(xùn)練量，又取得良好的訓(xùn)練效果，是值得注意的問題。在訓(xùn)練課中被消耗的能量物質(zhì)和產(chǎn)生的酸性代謝產(chǎn)物，在運動間歇休息期恢復(fù)或消除。能量物質(zhì)的恢復(fù)通常用半時反應(yīng)(ReactionofHalfTime)表示，半時反應(yīng)是指恢復(fù)運動時消耗物質(zhì)二分之一所需要的時間。第43頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六1．磷酸原恢復(fù)規(guī)律的應(yīng)用

目前研究較為清楚的是磷酸原恢復(fù)。在10秒全力運動中消耗ATP和大部分CP，運動后其恢復(fù)規(guī)律。第44頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六

研究表明，磷酸原恢復(fù)一半的時間為20—30秒，力竭性運動后30秒CP恢復(fù)約70％，基本恢復(fù)的時限為2—5分鐘。這意味著在10秒以內(nèi)全力運動的訓(xùn)練中，二次運動的間歇時間不能短于30秒，保證磷酸原在盡可能短的時間內(nèi)，至少恢復(fù)一半以上，就可以維持預(yù)定的運動強度。組間休息間歇控制在磷酸原完全恢復(fù)時。由表9-15可見，組休息間歇在4—5分鐘為宜，使機體活動在一個新的起點開始。第45頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六第46頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六2．乳酸消除規(guī)律的應(yīng)用：

如果運動肌中有大量的乳酸生成，則選擇氫離子透過肌膜達二分之一量的時間，作為適宜休息間歇的最適宜的時間。目前研究結(jié)果認(rèn)為，30秒全力運動的半時反應(yīng)為60秒，因此，最適宜的休息間歇為60秒左右。1分鐘全力運動后，半時反應(yīng)約為3—4分鐘，因此，休息時間要長達4—5分鐘。最大乳酸生成的成組練習(xí)為4X100米跑，跑后血乳酸消除的最佳半時反應(yīng)為15分鐘左右，‘活動性休息有助于乳酸的消除速度加快。在運動后恢復(fù)期，乳酸的消除速率受休息方式影響?；顒有孕菹⒅醒樗嵯陌霑r反應(yīng)為11分鐘，恢復(fù)至安靜水平約1小時，而休息性恢復(fù)中乳酸消除的半時反應(yīng)需要25分鐘，恢復(fù)至安靜水平則需要2小時。第47頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六

實驗證明，進行輕量的活動(如散步、慢跑)比靜坐和躺臥休息方式乳酸的消除速度快(圖9-5)。因為輕量活動時，血液循環(huán)較快，輸送至肌肉中的氧較靜坐時多，肌肉中代謝水平也較高一些，有利于乳酸消除。第48頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六(二)訓(xùn)練期糖原超量恢復(fù)的應(yīng)用

在訓(xùn)練期應(yīng)根據(jù)體內(nèi)糖儲備消耗的代謝特點，合理補充糖膳食，可以加速糖原恢復(fù)過程。采用糖膳食與運動配合以導(dǎo)致肌糖原儲備大大增加的方法，稱為糖原負(fù)荷法。增加肌糖原儲量能提高速度耐力或耐力的運動成績。例如馬拉松跑運動員在賽前一周至三日前，以較快速度跑20公里，大量消耗肌糖原，然后降低負(fù)荷量和強度，賽前3-4天連續(xù)吃糖類食物，如淀粉、蜂蜜、蔗糖或葡萄糖等，每日量達到600克左右為宜。這樣在賽前肌糖原數(shù)量可出現(xiàn)明顯的超量恢復(fù)，由原來每千克濕肌含肌糖原1—2克增至3—4克，有助于運動員創(chuàng)造優(yōu)異的運動成績。第49頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六

肌糖原超量恢復(fù)與膳食及運動模式有關(guān)，讓受試者以75％最大攝氧量做單腿自行車活動，直至力竭，另一腿為安靜對照。在運動后連續(xù)3天休息兼高糖膳食，結(jié)果運動腿肌糖原數(shù)量超過安靜時水平，是安靜腿的兩倍，而安靜腿肌糖原水平只是稍有波動。上述研究揭示了肌糖原儲備增多的可能性，膳食糖和運動相結(jié)合，引起肌糖原水平增高，比單獨高糖膳食后多得多，糖原量高達4—5克％，說明運動后肌糖原超量恢復(fù)與肌糖原儲備的消耗量有關(guān)。第50頁，共56頁，2022年，5月20日，10點15分，星期六

肌糖原超量恢復(fù)的快慢和數(shù)量依賴于食物補充。高糖膳食后肌糖原每分鐘合成速率為40微摩爾葡萄糖／千克濕肌，是缺糖膳食下合成速度的8倍，24小時后恢復(fù)正常，以后超過安靜水平。運動后高糖膳食明顯引起肌糖原超量恢復(fù)的機理是：胰島素對糖的應(yīng)答增強，表現(xiàn)為葡萄糖和胰島素激活糖原合成酶，使糖原合成酶對6-磷酸葡萄糖敏感性提高；促進葡萄糖轉(zhuǎn)運，增強了葡萄糖對糖原合成酶的效益和提高6-磷酸葡萄糖水平，改善了糖耐量。經(jīng)常從事體育訓(xùn)練的人，由于肌肉對胰島素的敏感性提高，糖