運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座

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)胞主要能量轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第1頁(yè)

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(chǔ)存于糖、脂肪、和蛋白質(zhì)等有機(jī)大分子中運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第2頁(yè)線粒體普遍存在于動(dòng)、植物細(xì)胞內(nèi)，是進(jìn)行生物氧化場(chǎng)所，產(chǎn)生機(jī)體生命活動(dòng)唯一直接能源—— ATP運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第3頁(yè)

二、ATP與ATP穩(wěn)態(tài)（一）細(xì)胞能量代謝主要媒介：ATP由腺嘌呤核苷酸再加上三個(gè)磷酸根組成，后面兩個(gè)磷酸之間鍵稱為高能磷酸鍵，能夠貯存或釋放能量。

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第4頁(yè)（二）ATP穩(wěn)態(tài)ATP貯量有限，運(yùn)動(dòng)中ATP消耗后補(bǔ)充速度成為影響運(yùn)動(dòng)能力主要原因。ATP穩(wěn)態(tài)其實(shí)就是ATP生成和釋放機(jī)體在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中維持其ATP含量恒定現(xiàn)象稱為ATP穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第5頁(yè)（三）ATP分解釋能ATP分解釋能，實(shí)際上是被酶斷開(kāi)末端高能磷酸鍵，即：ATPADP+Pi+能

肌肉收縮就是利用肌細(xì)胞內(nèi)ATP分解釋放能量供肌肉收縮克服阻力來(lái)做功，以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化。當(dāng)前必定是，這種能量轉(zhuǎn)化部位就在肌球蛋白橫橋于肌動(dòng)蛋白結(jié)合位點(diǎn)。ATP酶運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第6頁(yè)（四）ATP生成過(guò)程（一）、ATP生成無(wú)氧代謝過(guò)程

1、磷酸原供能系統(tǒng)

ATP→ADP+Pi+ECP+ADP→C+ATP特點(diǎn)：無(wú)氧代謝；供能速度極快；能源：CP；

ATP生成極少；肌肉中貯量少，最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)連續(xù)供能時(shí)間6-8秒；用于短跑或任何高功率、短時(shí)間活動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第7頁(yè)2、糖酵解供能系統(tǒng)肌糖元+ADP+Pi→乳酸+ATP特點(diǎn)：無(wú)氧代謝；供能速度快；能源：肌糖元；ATP生成有限；終產(chǎn)物乳酸可造成肌肉疲勞；用于2—3’最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第8頁(yè)（二）ATP供能有氧代謝過(guò)程有氧氧化系統(tǒng)糖脂肪+ADP+Pi+O2CO2+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(méi)有造成疲勞副產(chǎn)品；用于耐力或長(zhǎng)時(shí)間活動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第9頁(yè)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、葡萄糖糖、脂肪、蛋白質(zhì)體內(nèi)貯量極少962j·kg-1體重?zé)o限大輸出功率56j·kg-1·s-129.3j·kg-1·s-115j·kg-1·s-1連續(xù)時(shí)間7.5s33s長(zhǎng)時(shí)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(dòng)耐力運(yùn)動(dòng)指標(biāo)血乳酸VO2max無(wú)氧閾不一樣路徑合成ATP總量及效率運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第10頁(yè)運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第11頁(yè)

三、生命活動(dòng)能量起源：糖、脂肪、蛋白質(zhì)

人體主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包含糖、脂肪、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、維生素、水、膳食纖維七大類。其中糖、脂肪、蛋白質(zhì)有提供能量生理作用，稱為三大能源物質(zhì)。其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起介導(dǎo)作用。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第12頁(yè)(一)糖代謝1．糖在體內(nèi)存在形式

人體內(nèi)糖類主要是糖原及葡萄糖，經(jīng)過(guò)食物取得。

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(lái)；一部分被組織直接氧化利用；另一部分維持血液中葡萄糖濃度。

因而，人體糖以血糖、肝糖原和肌糖原形式存在，并以血糖為中心，使之處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。葡萄糖是人體內(nèi)糖類運(yùn)輸形式，而糖原是糖類貯存形式。

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第13頁(yè)運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第14頁(yè)2.糖分解供能供能特點(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50-70%有氧供能、無(wú)氧也可供能；動(dòng)員快、耗氧少、能效高

（1）糖有氧分解（2）糖無(wú)氧分解底物葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原氧氣有無(wú)1分子葡萄糖生成38分子ATP2分子ATP產(chǎn)能速率較低較高運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第15頁(yè)糖有氧氧化

糖有氧氧化路徑酮運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第16頁(yè)糖無(wú)氧分解

糖酵解與乳酸生成

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第17頁(yè)3.糖在體內(nèi)以肌糖原和肝糖原形式貯備，儲(chǔ)量有限，一次性大量攝入糖并不能有效增加肌糖原貯備。只有高糖膳食和耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合，既促進(jìn)了肌糖原消耗，又進(jìn)行隨即肌糖原超量賠償，才能使肌糖原貯備增加。

超長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)會(huì)造成機(jī)體糖原耗竭，需要合理科學(xué)補(bǔ)糖。普通認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)前3-4小時(shí)補(bǔ)糖能夠增加運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)肌糖原貯量。運(yùn)動(dòng)前5分鐘內(nèi)或運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)補(bǔ)糖效果較理想。首先，糖從胃排空→小腸吸收→血液轉(zhuǎn)運(yùn)→刺激胰島素分泌釋放，需要一定時(shí)間；另首先，可引發(fā)一些激素如腎上腺素快速釋放，從而抑制胰島素釋放，使血糖水平升高；同時(shí)還能夠降低運(yùn)動(dòng)時(shí)肌糖原消耗。

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第18頁(yè)進(jìn)行一次性長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)時(shí)，以補(bǔ)充高糖類食物作為促力伎倆，需在運(yùn)動(dòng)前3天或更早些時(shí)間暫時(shí)食用。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中，如馬拉松比賽，能夠經(jīng)過(guò)設(shè)置途中飲料站適量補(bǔ)糖。運(yùn)動(dòng)后補(bǔ)糖將有利于糖原恢復(fù)。耐力運(yùn)動(dòng)員在激烈比賽或大負(fù)荷量訓(xùn)練期，膳食中糖類總量應(yīng)與其每日能量消耗70%，有利于糖原恢復(fù)。運(yùn)動(dòng)前或賽前補(bǔ)糖可采取稍高濃度溶液，服用量40-50克糖。運(yùn)動(dòng)中或賽中補(bǔ)糖應(yīng)采取濃度較低糖溶液，有規(guī)律地間歇補(bǔ)充，每20分鐘給15-20克糖。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第19頁(yè)禁止：賽前1小時(shí)-賽前15分鐘之間和比賽較短間歇時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充濃度20%以上高糖含量糖飲料。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第20頁(yè)(二)脂肪代謝

脂肪生理功效氧化供能—含能量多，9.5千卡/克脂肪。構(gòu)建細(xì)胞組成成份促進(jìn)脂溶性維生素吸收和利用保護(hù)作用運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第21頁(yè)1、脂肪儲(chǔ)存與動(dòng)員人體脂肪貯存量很大，約占體重10%-20%。普通認(rèn)為，最適宜體脂含量為：男性為體重6%-14%，女性為10%-14%。脂肪儲(chǔ)存：脂肪細(xì)胞可攝取血液中過(guò)多自由脂肪酸，并與甘油結(jié)合形成甘油三脂儲(chǔ)存起來(lái)。脂肪動(dòng)員：當(dāng)血液中自由脂肪酸水平下降時(shí)，儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞內(nèi)脂肪在激素敏感酶作用下，逐步分解為脂肪酸和甘油，釋放入血，以供給其它組織氧化利用。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第22頁(yè)2、脂肪在體內(nèi)分解代謝

脂肪在脂肪酶作用下，分解為甘油及脂肪酸，然后再分別氧化成二氧化碳和水，同時(shí)，釋放出大量能量，用以合成ATP。在氧供給充分時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，脂肪可被大量消耗利用。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第23頁(yè)3、運(yùn)動(dòng)中脂肪代謝特點(diǎn)（與糖代謝比較）

A)動(dòng)員慢：脂肪酸從脂肪組織中分解動(dòng)員入血液較慢，只有在糖原貯備降低情況下，才能成為肌肉主要供能物質(zhì)。

B)耗氧量大：徹底氧化時(shí)消耗氧氣多。

C)能效率低：分解供能效率比糖慢一倍。因?yàn)橐陨咸攸c(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)后期才主要依靠脂肪供能（馬拉松后半程）運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第24頁(yè)4、運(yùn)動(dòng)對(duì)脂肪代謝影響1）提升脂肪酸氧化能力：耐力訓(xùn)練是提升機(jī)體氧化利用脂肪酸供能能力最有效辦法。長(zhǎng)久耐力訓(xùn)練會(huì)使骨骼肌線粒體數(shù)量、體積、單位肌肉毛細(xì)血管密度、線粒體酶及脂蛋白酶活性增加。所以，優(yōu)異耐力運(yùn)動(dòng)員氧化利用脂肪能力以及氧化酮體能力要比普通人強(qiáng)。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第25頁(yè)2）改進(jìn)血脂異常：甘油三酯(TG)總膽固醇（TCH）低密度脂蛋白(LDL)高密度脂蛋白（HDL)耐力運(yùn)動(dòng)可改進(jìn)血脂異常3）降低體脂積累。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第26頁(yè)(三)蛋白質(zhì)代謝

1、蛋白質(zhì)生理功效

1）組成和修補(bǔ)機(jī)體組織2）調(diào)整機(jī)體生理功效3）氧化供能2、體內(nèi)氨基酸起源和去路

起源：1）食物消化分解產(chǎn)生2）組織細(xì)胞蛋白質(zhì)降解3）其它物質(zhì)中間代謝轉(zhuǎn)化而來(lái)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）脫氨基后深入氧化供能4）脫氨基后再合成糖、脂肪貯存5）再合成新氨基酸運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第27頁(yè)3、蛋白質(zhì)在體內(nèi)代謝氮總平衡氮正平衡氮負(fù)平衡氮平衡意義：能夠反應(yīng)體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝慨況。

4、運(yùn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)影1）機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)蛋白質(zhì)可提供一部分能量。2）運(yùn)動(dòng)造成骨骼肌蛋白質(zhì)合成增加—肌肉壯大。

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第28頁(yè)六、能源物質(zhì)消化與吸收

消化：食物在消化道內(nèi)被分解為小分子過(guò)程。吸收：經(jīng)過(guò)消化食物，透過(guò)消化道粘膜，進(jìn)入血液和淋巴循環(huán)過(guò)程。（一）消化消化方式：機(jī)械性消化或物理性消化：經(jīng)過(guò)消化道肌肉舒縮活動(dòng)，將食物磨碎，并使之與消化液充分混合，并將食物不停地向消化道遠(yuǎn)端推送?；瘜W(xué)性消化：經(jīng)過(guò)消化腺分泌消化液來(lái)完成，消化液中所含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。

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第29頁(yè)消化液主要功效

①稀釋食物，使之與血漿滲透壓相等，以利于吸收；②改變消化道內(nèi)pH，使之適應(yīng)于消化酶活性需要；③水解復(fù)雜食物成份，使之便于吸收；④經(jīng)過(guò)分泌粘液、抗體和大量液體，保護(hù)消化道粘膜。比如，胃粘液含有較高粘滯性和形成凝膠特征。

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第30頁(yè)

消化液作用

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第31頁(yè)

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在消化道各部位消化過(guò)程

口腔內(nèi)消化胃內(nèi)消化小腸內(nèi)消化大腸內(nèi)消化

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第32頁(yè)

口腔內(nèi)消化運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第33頁(yè)2、胃內(nèi)消化

胃液性質(zhì)、成份和作用

性質(zhì)：無(wú)色，pH0.9～1.5是體內(nèi)pH最低液體

分泌量：1.5～2.5L/日

成分：鹽酸、胃蛋白酶原、粘液、內(nèi)因子和HCO3-

等無(wú)機(jī)物。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第34頁(yè)胃排空：食物由胃進(jìn)入十二指腸過(guò)程食物排空速度與食物物理性狀及化學(xué)組成相關(guān)：通常稀薄、流體食物比粘稠、固體食物排空快，顆粒小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(shí)。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第35頁(yè)3、小腸內(nèi)消化

A.胰液

胰液為無(wú)色透明堿性液體pH7.8～8.4，滲透壓≈血漿胰液呈間歇性分泌,分泌量約為1～2L/每日。胰液是消化液中最主要一個(gè)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：主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第36頁(yè)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:促膽汁本身分泌:腸--肝循環(huán)

b、膽固醇:正常時(shí)，膽固醇與膽鹽濃度呈一定百分比，若膽固醇↑→膽石癥。

c、膽色素:運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第37頁(yè)

C.小腸液弱堿性液體，pH≈7.6。滲透壓與血漿相等。特點(diǎn)：酶種類多；連續(xù)分泌。分泌量大(1～3L/日)小腸液成份和作用: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)橛谢钚砸鹊鞍酌?。d、腸淀粉酶能水解淀粉成為麥芽糖。e、各種消化酶深入消化水解食糜。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第38頁(yè)4、大腸內(nèi)消化

功效：吸收水分；儲(chǔ)存食物殘?jiān)４竽c液：黏液蛋白保護(hù)和潤(rùn)滑作用。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第39頁(yè)(二）吸收

1、吸收部位

食物在口腔及食道內(nèi)不被吸收。胃所吸收食物也極少，只吸收酒精和少許水分。小腸是吸收主要部位，普通認(rèn)為糖類、脂肪和蛋白質(zhì)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%水和90%Na+及Cl-。

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第40頁(yè)2、小腸吸收特點(diǎn)

小腸吸收有利條件：①面積確保：長(zhǎng)5～6米＋皺褶＋絨毛＋微絨毛→200m2；②設(shè)備確保：酶多＋轉(zhuǎn)運(yùn)工具＋運(yùn)輸路徑；③時(shí)間確保：停留時(shí)間長(zhǎng)，約3～8h；④動(dòng)力確保：絨毛伸縮含有唧筒樣作用。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第41頁(yè)3、三大能源物質(zhì)吸收糖：分解成單糖，被小腸上皮細(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)運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第42頁(yè)七、機(jī)體能量利用

機(jī)體中能量除以ATP形式提供給各種生理功效利用以外，大部分轉(zhuǎn)化為熱能。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第43頁(yè)運(yùn)動(dòng)中各能源物質(zhì)動(dòng)員

運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)機(jī)體首先分解肌糖原，連續(xù)運(yùn)動(dòng)5-10分鐘后，血糖開(kāi)始參加供能。脂肪在平靜時(shí)即為主要供能物質(zhì)，在運(yùn)動(dòng)達(dá)30分鐘左右時(shí)，其輸出功率達(dá)最大。蛋白質(zhì)在運(yùn)動(dòng)中作為能源供能時(shí)，通常發(fā)生在連續(xù)30分鐘以上耐力項(xiàng)目。伴隨運(yùn)動(dòng)員耐力水平提升，能夠產(chǎn)生肌糖原及蛋白質(zhì)節(jié)約化現(xiàn)象。

運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第44頁(yè)

八、基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝：指基礎(chǔ)狀態(tài)下能量代謝。所謂基礎(chǔ)狀態(tài)是指人體處于清醒、平靜、空腹、室溫在20-25oC條件下。基礎(chǔ)代謝率：指單位時(shí)間內(nèi)基礎(chǔ)代謝。影響能量代謝原因1、肌肉活動(dòng)2、精神擔(dān)心3、食物特殊動(dòng)力作用4、環(huán)境溫度運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第45頁(yè)基礎(chǔ)代謝率隨年紀(jì)、性別不一樣而有生理改變。其它條件相同時(shí)，男性基礎(chǔ)代謝率平均比女性高。幼兒比成人高，年紀(jì)越大，基礎(chǔ)代謝率越低。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第46頁(yè)第二節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下能量代謝

一、肌肉活動(dòng)時(shí)能量供給代謝特征（一）ATP供能連續(xù)性

運(yùn)動(dòng)時(shí)能量供給是連續(xù)，所以ATP消耗與再合成也必須是連續(xù)性。（二）耗能與產(chǎn)能之間匹配性

運(yùn)動(dòng)時(shí)，不一樣運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度耗能不一樣，因而需求供能速率也不一樣。即產(chǎn)能速率必須與耗能強(qiáng)度相匹配。三個(gè)能量系統(tǒng)輸出功率各有特點(diǎn)，分別滿足不一樣運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度需要。運(yùn)動(dòng)的能量代謝專家講座第47頁(yè)（三）供能路徑與強(qiáng)度對(duì)應(yīng)性人體在進(jìn)行不一樣強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)椴灰粯赢a(chǎn)能和耗能速率匹配關(guān)系，優(yōu)先開(kāi)啟對(duì)應(yīng)供能系統(tǒng)為主要供能系統(tǒng)。（四）無(wú)氧供能暫時(shí)性由運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度決定運(yùn)動(dòng)供能方式是有氧或無(wú)氧。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)需無(wú)氧代謝供能，而無(wú)氧代謝終產(chǎn)物造成疲勞產(chǎn)生，所以，無(wú)氧供能時(shí)間是短暫。（五）有氧代謝基礎(chǔ)性有氧代謝是人類生命活動(dòng)基本代謝方式能把三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)徹底氧化成CO2和H2O，產(chǎn)生較多能量。同時(shí)