運動生理學-1213有氧工作能力

第五章

有氧運動能力某女性身高160cm，體重長期穩(wěn)定在75kg，經(jīng)營養(yǎng)監(jiān)控計算其每日熱量攝入為2500Kcal。現(xiàn)該女性希望通過每天慢跑來達到一周減重1kg的目標，請問每天應該慢跑多長時間？Exerciseismedicine

TheroleofAMPK/mTOR/S6K1signalingaxisinmediatingthephysiologicalprocessofexercise-inducedinsulinsensitizationinskeletalmuscleofC57BL/6mice.

XiaoleiLiu,HairuiYuan,etal.BBA(2012)1716–1726.Themiceinitiallyranattheintensityof50%VO2maxfor20min/dayduringthefirstweek;thereafter,therunningintensityandtimewereincreasedto75%VO2max(12m/min)for60min/day.……Insummary,exercisetraininginhibitsSREBP-1ccleavagethroughAMPK/mTOR/S6K1signaling,resultingindecreasedintramyocellularlipidaccumulation.OurresultsprovidenewinsightsintothemechanismbywhichAMPK/mTOR/S6K1signalingaxismediatesthephysiologicalprocessofexercise-inducedinsulinsensitization.第一節(jié)：概述有氧耐力（aerobiccapacity）：是指人體長時間從事有氧運動（以有氧代謝供能為主的運動）的能力。O2在體內的運輸過程1.經(jīng)呼吸道將氧吸入肺泡

2.肺泡氧分壓高，靜脈血氧分壓低，氧進入血液

3.氧氣與血紅蛋白結合物理溶解1.5%，98.5％進入紅細胞與血紅蛋白結合成氧合血紅蛋白4.HbO2經(jīng)：肺靜脈左心房左心室主動脈毛細血管組織

5.組織中氧和血紅蛋白解離釋放出氧，供組織利用以上過程的各個環(huán)節(jié)均對人體利用O2的能力產生關鍵影響；人體利用O2的能力越高，則有氧運動（工作）能力越強；①②③④需氧量（oxygenconsumption）是指人體為維持某種活動所需要的氧量。單位時間需氧量與運動強度正相關；但總需氧量主要受運動持續(xù)時間決定。成人安靜時的需氧量與體重正相關。攝氧量（oxygenuptake）單位時間內，機體攝取并被實際消耗或利用的氧量。安靜時，需氧量=攝氧量（約3.5ml/kg/min）隨運動強度的增加，需氧量>攝氧量測量攝氧量計算需氧量運動的凈需氧量（單純由運動引起的額外耗氧量）

=(運動時每分攝氧量-安靜時每分攝氧量)×運動時間+(恢復期每分攝氧量-安靜時每分攝氧量)×恢復時間運動的總需氧量

=運動時每分攝氧量×運動時間+(恢復期每分攝氧量-安靜時每分攝氧量)×恢復時間即：運動時耗氧量+運動后過量氧耗舉例：計算某人蹬車5分鐘的需氧量安靜攝氧量：300ml/min蹬車5分鐘攝氧量：3300ml/min

恢復時間30分鐘

攝氧量：500ml/min凈需氧量=（3300ml/min-300ml/min）×5min+（500ml/min-300ml/min）×30min=21升總需氧量=3300ml/min×5min+（500ml/min-300ml/min）×30min=22.5升當運動強度增大時，需氧量上升，攝氧量也隨之上升，但攝氧量不能滿足需氧量時，出現(xiàn)氧的虧欠。糖酵解磷酸原有氧氧化需氧量運動強度時間（分鐘）04210.51.532.53.5

氧虧（oxygendeficit）

運動過程中，機體攝氧量滿足不了運動實際需氧量，造成氧的虧欠稱為氧虧。較低運動強度的開始階段，由于內臟器官（氧運輸系統(tǒng)）生理惰性，導致攝氧量不能及時提高到需氧量水平；較高運動強度時，除開始階段生理惰性因素外，即便是整個機體興奮性達到高峰，攝氧量也不能滿足需氧量；氧虧和運動后過量氧耗示意圖

運動后過量氧耗（excesspost-exerciseoxygenconsumption,EPOC）運動后的恢復期，機體的耗氧水平高于運動前（安靜狀態(tài)）耗氧水平的現(xiàn)象稱為運動后過量氧耗運動后過量氧耗影響因素1）運動使體溫升高，參與代謝的酶類活性增強

占運動后過量氧耗的60-70%（Hegberg）2）兒茶酚胺、甲狀腺素和腎上腺皮質激素的升高

促使Na-K泵活性增強，使機體處于高代謝水平3）運動后磷酸肌酸的再合成和乳酸的清除4)肌細胞內Ca2+濃度增加，刺激線粒體呼吸和誘發(fā)肌肉震顫第二節(jié)代謝當量及其應用代謝當量:運動的耗氧量與安靜時耗氧量的比值稱為代謝當量(MetabolicEquivalent，MET)。1MET相當于耗氧量250ml/min或3.5ml/kg·minMET是以安靜時機體的耗氧量（能量消耗）水平為基準，可以衡量運動強度，亦可以用于評價機體運動時的相對能量代謝水平，在運動處方的制定和計算運動中能量消耗具有實際應用價值。計算舉例某體重85kg受試者完成5min蹬車運動的氣體分析如下，計算該項運動的MET值和能量消耗。時間內容攝氧量(L)CO2產量(L)5分鐘安靜1.5001.3005分鐘蹬車16.50016.50030分鐘恢復15.00013.0001.MET的計算安靜耗氧量：300ml/min運動耗氧量：運動時耗氧量+運動后過量氧耗5min蹬車過程中耗氧量：16.5L恢復期的過量氧耗：15L-0.3L/min×30min=6L5min蹬車總耗氧量：16.5+6=22.5L單位時間運動耗氧量：4500ml/min本項運動的MET值：4500/300=15MET時間內容攝氧量(L)CO2產量(L)5分鐘安靜1.5001.3005分鐘蹬車16.50016.50030分鐘恢復15.00013.000常用日常生活、娛樂及工作活動MET量表生活活動MET職業(yè)活動MET娛樂活動MET進食1.4秘書1.6打牌1.5-2.0坐便3.6機械組裝3.4拉小提琴2.6穿衣2磚瓦工3.4有氧舞蹈6站立1織毛衣1.5-2.0跳繩12洗手2寫作2網(wǎng)球6淋浴3.5焊接工3.4乒乓球4.5上下床1.65油漆工4.5桌球2.3掃地4.5開車2彈鋼琴2.5拖地7.7縫紉1.6吹長笛2鋪床3.9木工4.5打鼓3.8做飯3挖掘工7.8羽毛球5.5散步(4Km/h)3

游泳(慢)4.5下樓5.2

游泳(快)7上樓9

跑步(9.7km/h)10.2

騎車（慢速）3.5

騎車（快速）5.7

資料來源：曲綿域等.實用運動醫(yī)學手冊.北京：北京大學醫(yī)學出版社，2003.2.運動能量消耗的計算直接計算法間接計算法直接計算：測吸入、呼出氣成分

分析運動耗氧量、二氧化碳呼出量

求出呼吸商

據(jù)呼吸商查出氧熱價

氧熱價×該時間內的耗氧量求出總能耗總能耗-安靜能耗運動中的凈能耗呼吸商與氧熱價呼吸商氧化百分比（％）

氧熱價（kJ）糖脂肪0.711.1098.919.6370.7515.684.419.8420.8033.466.620.1020.8136.963.120.1520.8240.359.720.2020.8343.856.220.2570.8447.252.820.3070.8550.749.320.3570.8654.145.920.4120.8757.542.520.4620.8860.839.220.5120.8964.235.820.5620.9067.532.520.6170.9584.016.020.8721.00100.00.021.132氧熱價（kcal）4.6904.7394.8014.8134.8254.8384.8504.8624.8754.8874.8994.9114.9244.9855.047

5min安靜時的呼吸商=1.3÷1.500=0.87

5min安靜時的能耗=耗氧量×氧熱價

=1.500×4.9Kcal/L=7.4（kcal）

5min運動時呼吸商=16.500÷16.500=1.005min運動時總能耗=16.500×5.0Kcal/L=82.5（kcal）30min恢復期呼吸商=13.00÷15.00=0.8730min恢復期額外能耗=15.00×4.9-7.4÷5×30=73.5-44.4=29.1（kcal）本次運動的總能量消耗=運動時能耗+恢復期額外消耗

=82.5+29.1=111.6（kcal）時間內容攝氧量(L)CO2產量(L)5分鐘安靜1.5001.3005分鐘蹬車16.50016.50030分鐘恢復15.00013.000活動種類活動時間MET活動能量消耗(KCal)睡覺12：00am~8:00am=8h0.90.9×80×8=576淋浴8:00~8:15=0.25h44×80×0.25=80洗換8:15~8：25=1/6h1.51.5×80×1/6=20進餐8:25~9:00=7/12h1.51.5×80×7/12=70駕車9:00~9:30=0.5h22×80×0.5=80計算機伏案工作9:30~12:00=2.5h1.81.8×80×2.5=360散步談話12：00~12：30=0.5h44×80×0.5=160進餐12:30~13:30=1h1.51.5×80×1=120快步走13:30~13:45=0.25h4.54.5×80×0.25=90腦力工作13:45~16:45=3h1.81.8×80×3=432駕車16:45~17:30=0.75h22×80×0.75=120看電視17:30~18:30=1h11×80×1=80準備晚餐18:30~19:00=0.5h2.52.5×80×0.5=100進餐19:00~19:30=0.5h1.51.5×80×0.5=60駕車19:30~20:00=0.5h22×80×0.5=80搏擊鍛煉20:00~21:30=1.5h1010×80×1.5=1200駕車21:30~21~45=0.25h22×80×0.25=40快步走21:45~22:00=0.25h4.54.5×80×0.25=90洗換22:00~22:15=0.25h2.52.5×80×0.25=50看電視22：15~24：00=1.75h11×80×1.75=140合計3948KCal間接計算法體重80kg的男子一天內的活動和能耗情況表引自：譚思潔等.運動處方理論與應用.人民體育出版社.2007運動能量消耗(Kcal)=MET值×體重(kg)×時間(h)1MET代表的耗氧量=3.5ml/kg/min=3.5×60ml/kg/h1MET代表的能量消耗=3.5×60×10-3L/kg/h×4.86Kcal/L=1.02Kcal/kg/h≈1Kcal/kg/h

由于安靜時混合食物共同氧化供能，呼吸商0.85左右，對應氧熱價約4.86

nMET強度運動的能量消耗=nKcal/kg/h體重85kg運動者進行5min,15MET強度運動的能量消耗=15×85kg×5/60h=106.3Kcal

運動能量消耗(Kcal/min)=（METs×3.5Kcal/kg/min×體重(kg)/200

（該公式將氧熱價按照5Kcal/L來計算）1MET代表的耗氧量=3.5ml/kg/min=3.5×10-3L/kg/min1MET代表的能量消耗=3.5×10-3L×5Kcal/Lkg.min