有氧和無氧運(yùn)動能力

第十二章

有氧和無氧運(yùn)動能力運(yùn)動是人體的行為之一從系統(tǒng)和發(fā)展的觀點(diǎn)來看，人類的行為（behavior）是大腦功能活動的表現(xiàn)，是人為了適應(yīng)社會環(huán)境而發(fā)展演化的外部活動，是維持個體、種系生存繁衍所作的全部反應(yīng)。簡言之，人的行為是大腦的功能，是內(nèi)部生理、心理需要導(dǎo)致的外現(xiàn)活動，更是對環(huán)境變化的適應(yīng)性反應(yīng)。運(yùn)動是人體的行為之一個體的行為經(jīng)一定的需要與動機(jī)引發(fā)后，即循著一定的目標(biāo)，表現(xiàn)出一連串的活動，導(dǎo)向目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。人類的行為既受本能活動的支配（生物學(xué)），同時還受社會生活的制約和支配（社會學(xué)）。整合模型保證既定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、避免內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性過度失衡和器官組織的損傷人體的運(yùn)動及神經(jīng)支配人體的軀體運(yùn)動是在神經(jīng)支配下、以骨骼為杠桿、以關(guān)節(jié)為支點(diǎn)、以肌肉收縮為動力的杠桿運(yùn)動。肌絲滑行理論的主要論點(diǎn)肌肉的縮短和伸長是由于肌小節(jié)中粗細(xì)肌絲的相互滑行，肌絲本身的結(jié)構(gòu)和長度不變。橫橋擺動是肌絲滑行的動力；

ATP是其直接能源。協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)動能力環(huán)境心理因素能量來源無氧運(yùn)動能力有氧運(yùn)動能力力量影響人體運(yùn)動能力的因素圖解ATP再合成人體內(nèi)的三個能量系統(tǒng)磷酸原系統(tǒng)（ATP-CP）乳酸能系統(tǒng)有氧氧化系統(tǒng)人體內(nèi)的三個能量系統(tǒng)的特點(diǎn)

第一節(jié)運(yùn)動時和運(yùn)動后的氧動力學(xué)一、需氧量、吸氧量

1、需氧量：是指人體每分鐘所需的氧量。成人安靜時約為250ml·min-1或3.5ml.kg-1?min-1

運(yùn)動時需氧量與運(yùn)動強(qiáng)度呈正相關(guān)。

2、吸氧量：人體單位時間內(nèi)（1min）從肺泡氣中獲取的氧量或全身各組織器官從毛細(xì)血管中抽取的氧量稱為吸氧量（VO2）或每分吸氧量。安靜時人體的需氧量等于吸氧量，但運(yùn)動時需氧量大于吸氧量。二、氧虧和運(yùn)動后過量氧耗

1、氧虧（O2deficit）

概念：生理學(xué)把需氧量與吸氧量之差稱為氧虧。

原因：氧運(yùn)輸系統(tǒng)（呼吸和循環(huán)）功能惰性血紅蛋白和肌紅蛋白結(jié)合的氧氣、組織液及血液中溶解的氧氣、儲存的ATP及CP、糖酵解氧債=運(yùn)動恢復(fù)期的總耗氧量－同一時間安靜時的耗氧量

上世紀(jì)20年代初，希爾（Hill；AV）提出了氧債的概念。梅耶霍夫（1931）等進(jìn)行了進(jìn)一步研究。

認(rèn)為運(yùn)動后恢復(fù)期內(nèi)的過量氧耗就是用于償還運(yùn)動過程中的氧虧，因此把它稱之為氧債。（1）氧債的組成：乳酸氧債和非乳酸氧債。

非乳酸氧債(25%)ATP--PCr

乳酸氧債(75%)糖原無氧酵解生成的乳酸（2）氧債的計(jì)算：氧債=總耗氧-（0.25×?xí)r間)

負(fù)氧債能力的高低反映了其無氧耐力的高低。憋氣試驗(yàn)：吸氣后憋氣、呼氣后憋氣運(yùn)動后過量氧耗（EPOC）

概念：是指運(yùn)動后恢復(fù)期內(nèi)處于較高代謝水平的機(jī)體恢復(fù)到安靜水平所消耗的氧量。

原因：線粒體代謝水平高①體溫升高，②血液中兒茶酚胺；③Ca2+升高；④恢復(fù)PC，⑤甲狀腺素和腎上腺皮質(zhì)激素等因素。恢復(fù)PC消除乳酸血紅蛋白、肌紅蛋白重新飽和O2某些激素如兒茶本分胺升高體溫升高心率升高呼吸頻率加快運(yùn)動后過量氧耗（EPOC）影響EPOC的因素示意圖三、運(yùn)動能力分類1、有氧工作能力：指依靠氧運(yùn)輸系統(tǒng)（心肺功能）可以提供充足的氧，由細(xì)胞的線粒體的氧化磷酸化，使ADP再合成ATP供能的運(yùn)動能力。2、無氧運(yùn)動能力：指氧運(yùn)輸系統(tǒng)無法提供足夠的氧，即無法從氧化磷酸化過程中再合成足以滿足運(yùn)動時必須的ATP。即以ATP-PCr系統(tǒng)和糖無氧酵解系統(tǒng)供能的運(yùn)動能力。運(yùn)動練習(xí)的分類：第一類練習(xí)的特征是身體負(fù)荷大，完成這類練習(xí)時對生理功能提出較高的要求。第二類練習(xí)的特征是由技術(shù)性練習(xí)組成，完成這類練習(xí)主要依靠外部力量，而對運(yùn)動功能、植物性功能和能量供應(yīng)等要求不很高。第一類練習(xí)又可分為周期性練習(xí)和非周期性練習(xí)。周期性練習(xí)又可分為無氧練習(xí)和有氧練習(xí)。無氧練習(xí)極量強(qiáng)度的無氧練習(xí)：無氧供能占90-100%，如100m跑。近極量強(qiáng)度的無氧（混合的無氧強(qiáng)度）練習(xí)：無氧供能占75-85%，如200-400m跑。亞極量強(qiáng)度的無氧（有氧無氧強(qiáng)度）練習(xí)：無氧供能占60-70%，如800m跑。有氧練習(xí)極量強(qiáng)度的有氧練習(xí)：有氧供能占60-70%，如1500-3000m跑。近極量強(qiáng)度的有氧練習(xí)：有氧供能占90%，如5000-10000m跑。亞極量強(qiáng)度的有氧練習(xí)：有氧供能占90%以上，如30km及以上跑。中等強(qiáng)度的有氧練習(xí)：幾乎全部都為有氧供能，如50km競走。小強(qiáng)度的有氧練習(xí)：全部都為有氧供能，如日常走路。第二節(jié)有氧運(yùn)動能力有氧運(yùn)動能力的評價指標(biāo)最大吸氧量無氧閾評價人體有氧運(yùn)動能力的綜合指標(biāo)評價人體有氧運(yùn)動能力的最好指標(biāo)二、最大吸氧量(VO2max)（一）定義、表示方法及正常值1、定義最大吸氧量是指人體進(jìn)行全身大肌肉群的遞增負(fù)荷的力竭運(yùn)動中，當(dāng)人體的氧運(yùn)輸系統(tǒng)的供氧能力和肌肉的用氧能力達(dá)到本人的極限水平時，人體每單位時間（min）所能攝取的氧量即稱為最大吸氧量。也稱最大攝氧量或最大耗氧量。2、表示方法及正常值

絕對值：我國青年學(xué)生約為3.0－3.5L?min-1。

相對值：我國男大學(xué)生相對值為40－45ml?kg-1?min-1，女大學(xué)生的絕對值約比男低28－33％左右，相對值則低18－20％左右。

（二）最大吸氧量的測定

1、直接測定法

吸氧量4.03.53.02.52.01.5無坡坡度1坡度3坡度4坡度5坡度6坡度2·最大吸氧量(峰值)L.min_1最大吸氧量平臺遞增負(fù)荷運(yùn)動測定最大吸氧量,同時表示最大吸氧量平臺

（二）最大吸氧量的測定

1、直接測定法

測試時要符合四項(xiàng)參考標(biāo)準(zhǔn)中的三項(xiàng)：⑴達(dá)本人的最高心率；⑵呼吸商達(dá)到或接近1.15；⑶運(yùn)動測驗(yàn)結(jié)束后的第2min時血乳酸＞100mg.dl-1（兒童≥80mg.dl-1、老年人＞60mg.dl-1）；⑷參與運(yùn)動的肌肉必須占有全身肌肉塊的50－60％。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)可靠，重復(fù)性好，但必須要有相應(yīng)的設(shè)備2、間接推算法

原理：在一定范圍內(nèi)，吸氧量與心率成線性關(guān)系，通過測定亞極量運(yùn)動時的心率或功率來推算最大吸氧量。（1）Astrand－Ryhming列線圖法

①臺階試驗(yàn)②自行車功量計(jì)運(yùn)動測驗(yàn)（2）電腦自行車測功計(jì)（Monark839E）測驗(yàn)（3）Fox臺階測驗(yàn)（三）決定最大吸氧的機(jī)制人體供氧能力肌肉利用氧的能力最大吸氧量最高心率肌肉的攝氧能力

供給肌肉的血量

最大搏出量中央機(jī)制心泵功能心輸出量循環(huán)血量和血紅蛋白總量與氧的運(yùn)載量

(外周機(jī)制)(氧脈搏)線粒體數(shù)量、密度、內(nèi)膜的表面積和氧化酶活性動靜脈氧差

其它遺傳、年齡和性別、訓(xùn)練有氧耐力最大攝氧量呼吸循環(huán)代謝肺心臟肌肉有氧耐力機(jī)理示意圖中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性協(xié)調(diào)性其它Hb氧運(yùn)輸系統(tǒng)的組成肺通氣動力：呼吸運(yùn)動（胸式呼吸、腹式呼吸）阻力：彈性阻力（肺、胸廓）非彈性阻力（粘滯性阻力和氣道阻力）在一定范圍內(nèi)深而慢的呼吸比淺而快的呼吸更有效肺通氣肺活量、時間肺活量、最大通氣量是評定肺通氣功能的三個常用指標(biāo)肺換氣原理：物理擴(kuò)散動力：氣體分壓差影響因素：擴(kuò)散速率、呼吸膜面積、通氣／血流、溫度氣體交換時間：0.3s血流時間：0.75-0.4s血液的運(yùn)氧功能氧氣在血液中的存在形式：物理溶解（1.5%）、化學(xué)結(jié)合（98.5%）提高紅細(xì)胞數(shù)量及血紅蛋白含量的措施補(bǔ)充蛋白質(zhì)、鐵、維生素B12和葉酸EPO高原訓(xùn)練血液回輸雄性激素訓(xùn)練心泵功能評定心泵功能的常用指標(biāo)：心搏量、心輸出量、心指數(shù)、射血分?jǐn)?shù)、心力貯備心輸出量=搏出量×心率當(dāng)運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)40%VO2max時心搏出量達(dá)最大值，此時的心率值稱為心搏峰。男大學(xué)生約為125次/分，女為120次/分。心率在40-180次/分之間，心輸出量隨心率的增加而增加，其中在120-180次/分之間心輸出量保持在較高水平，稱為最佳心率范圍。心泵功能運(yùn)動訓(xùn)練可引起心血管產(chǎn)生良好的適應(yīng)，表現(xiàn)于：運(yùn)動性心動徐緩、心搏量增加、心臟增大、調(diào)節(jié)機(jī)能改善（動員快、節(jié)省化、恢復(fù)快）。血液重新分配血量重新分配心輸出量的重新分配（通過改變各器官中血管的半徑來實(shí)現(xiàn)）組織換氣組織換氣的能力受血液與組織液間的氧分壓差、毛細(xì)血管的開放數(shù)量、毛細(xì)血管膜的厚度等因素的影響。肌細(xì)胞攝取和利用氧氣的能力取決于：肌纖維類型（肌細(xì)胞內(nèi)線粒體的數(shù)量、體積、酶活性）整合模型保證既定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、避免內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性過度失衡和器官組織的損傷遺傳、年齡、性別對最大吸氧量的影響遺傳：研究表明最大吸氧量主要受遺傳影響，其遺傳度為66-93%。年齡：男子在18-20歲最大吸氧量值達(dá)峰值，并穩(wěn)定地保持到30歲左右；女子在14-16歲即達(dá)峰值，并穩(wěn)定地保持到25歲左右。以后隨年齡的增加而遞減，大約每10年降低9%。若堅(jiān)持體育鍛煉，降低幅度可減少至每10年降低5%。性別：在青春期以前，男女之間的最大吸氧量沒有明顯的差異。成年之后，女子的最大吸氧量只有男子的70-75%。706050403020203040506070雙卵雙生706050403020203040506070單卵雙生最大吸氧VO2maxml·kg-1·min-1雙生子VO2max的對內(nèi)差異運(yùn)動員與常人最大吸氧量的比較人群男女越野運(yùn)動員8472長跑運(yùn)動員8362常人(青年)4538常人(中年)3530（四）最大吸氧量的應(yīng)用1．評定心肺功能和有氧耐力的綜合指標(biāo)（與耐力運(yùn)動成績高度相關(guān)）。2．確定運(yùn)動強(qiáng)度。常用％VO2max作為運(yùn)動強(qiáng)度或定量負(fù)荷的指標(biāo)。3．作為運(yùn)動選材的生理指標(biāo)。

100m400m1000m3000m越野跑4.2kmnn=11n=9n=14n=11n=8最大吸氧量0.350.510.470.480.77爆發(fā)力0.550.610.590.420.28無氧閾0.500.860.900.890.71最大吸氧量、爆發(fā)力、無氧閾與跑步成績的相關(guān)1、概念

人體在遞增負(fù)荷運(yùn)動過程中，人體的供能全部由有氧代謝供能轉(zhuǎn)為由有氧代謝和無氧代謝共同供能的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即稱為“無氧閾”。乳酸無氧閾（乳酸閾）通氣無氧閾（通氣閾）

2、表示方法

最大吸氧量百分比

%VO2max健康青年約為50～60%VO2max，運(yùn)動員可達(dá)70～80%VO2max無氧閾（AT）（一）無氧閾（AT）概述1、乳酸閾的測定2、通氣閾的測定3、跑速-心率無氧閾的測定（二）無氧閾的測定方法

乳酸閾的測定%VO2minVO2minml·kg-1·min-1020406080100

09.318.527.537.046.3血乳酸濃度76543210LTmmol·L-1運(yùn)動強(qiáng)度乳酸閾值的判定遞增負(fù)荷的運(yùn)動時，當(dāng)血乳酸突然增加出現(xiàn)的拐點(diǎn)，即為乳酸無氧閾。

通氣無氧閾的判定：遞增負(fù)荷運(yùn)動中，VO2成直線增加的同時，VE突然不呈線性增加的拐點(diǎn)。如圖氧通氣當(dāng)量(VE/VO2)：指每分通氣與分吸氧量之比值。通氣閾測定二氧化碳通氣當(dāng)量(VE/VCO2)：指每分通氣與每分二氧化碳排放量之比值。通

氣

閾

的

判

定通氣閾VO2跑速-心率無氧閾遞增速度跑步時，當(dāng)心率的增加與跑速的增加失去線性相關(guān)的這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可判定為跑速-心率無氧閾。（三）無氧閾的應(yīng)用1、評定耐力水平的指標(biāo)

AT評定有氧運(yùn)動能力或耐力水平要比最大吸氧量好。2、作為發(fā)展耐力訓(xùn)練的強(qiáng)度指標(biāo)以AT強(qiáng)度訓(xùn)練，用較小的生理消耗獲得更大的成績提高。原理：以AT強(qiáng)度訓(xùn)練，既能使呼吸和循環(huán)系統(tǒng)機(jī)能達(dá)到較高水平，又能最大限度利用有氧供能。3、作為運(yùn)動處方的強(qiáng)度指標(biāo)

疾病康復(fù)和健身鍛煉、減肥等以AT評價有氧耐力優(yōu)于

VO2max的原因

①VO2max強(qiáng)度的運(yùn)動是最大力竭運(yùn)動，此時已大量無氧代謝供能，而耐力性運(yùn)動都是次最大強(qiáng)度運(yùn)動，是有氧運(yùn)動。②VO2max受遺傳影響大，而AT可訓(xùn)練性較大，所以AT可解釋耐力成績71%，而VO2max只解釋36%。③VO2max反映人體最大吸氧能力，而AT表示利用VO2max的能力（VO2max可利用百分比）。UntrainedTrained高于AT強(qiáng)度與AT強(qiáng)度的訓(xùn)練效果比較訓(xùn)練VO2max最大乳酸能力最大非乳酸能力100m成績400m成績高于AT強(qiáng)度訓(xùn)練AT強(qiáng)度訓(xùn)練+11.42+13.10+11.42+1.63+4.63

+0.36+2.62+2.07+2.07+8.18第三節(jié)無氧運(yùn)動能力

力量爆發(fā)型運(yùn)動ATP-PCr系統(tǒng)供能無氧耐力無氧酵解供能12秒91一、力量爆發(fā)型運(yùn)動（一）力量爆發(fā)型運(yùn)動的生理學(xué)基礎(chǔ)骨骼肌纖維類型的百分配布代謝基礎(chǔ)

ATP-PCr分解供能大腦皮層運(yùn)動區(qū)的功能骨骼肌纖維中ATP-PCr的貯量最重要的生理學(xué)基礎(chǔ)，只能維持10S左右，訓(xùn)練能提高其貯量。與FT呈正比中樞激活能力、腦細(xì)胞抗疲勞性5個月訓(xùn)練對肌纖維中ATP、PCr、與肌糖原貯備的影響

訓(xùn)練前訓(xùn)練后增進(jìn)率（%）ATP5.075.97+17.8%PCr17.0717.94+5.1肌糖原86.28113.90+32（二）力量爆發(fā)型(ATP-PCr)系統(tǒng)測評

1、瑪伽莉亞(Margaria)跨登臺階測試測試ATP-PCr