人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量供應(yīng)與消耗

人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量供應(yīng)與消耗第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月概述任何的體育活動(dòng)，都要透過肌肉收縮而得以完成，但肌肉收縮則要在能量供應(yīng)充足的情況下，才能夠正常運(yùn)作，所以能源可說是各項(xiàng)體育活動(dòng)的基本要素。體育鍛煉可以改善人體內(nèi)能量的儲(chǔ)備，從而提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

食物是肌肉活動(dòng)所需能量的間接來源，在人體內(nèi)經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)后，食物被分解時(shí)所釋放的能量，就會(huì)被用來制造一種名為三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate，簡稱ATP）的高能量化合物，并儲(chǔ)存于肌肉細(xì)胞之中，當(dāng)ATP被分解的時(shí)候，就能夠提供能量作肌肉活動(dòng)之用了。第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月骨骼肌收縮的直接能源物質(zhì)——ATP◎運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌ATP利用的部位和作用肌球蛋白ATP酶消耗ATP,引起肌微絲相對(duì)滑動(dòng)和肌肉收縮做功；肌質(zhì)網(wǎng)膜上鈣泵（Ca-ATP酶）消耗ATP，轉(zhuǎn)運(yùn)Ca2+,調(diào)節(jié)肌肉松弛；肌膜上鈉泵（Na,K-ATP酶）消耗ATP，轉(zhuǎn)運(yùn)Na+/K+離子，調(diào)節(jié)膜電位。第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月三磷酸腺苷

ATP其實(shí)是由一個(gè)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的腺苷酸（adenosine）部分和三個(gè)相對(duì)地較為簡單的磷酸鹽（phosphate）小組所構(gòu)成。當(dāng)1摩爾（mole）ATP被分解的時(shí)候，就能夠產(chǎn)生7至12千卡（kcal）的能量。第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

ATP(adenosine-triphosphate)又叫三磷酸腺苷，簡稱為ATP，其結(jié)構(gòu)式是：A—P～P～P。它是一種含有高能磷酸鍵的有機(jī)化合物，它的大量化學(xué)能就儲(chǔ)存在高能磷酸鍵中。

ATP是直接能源物質(zhì)，是生命活動(dòng)能量的直接來源。但本身在體內(nèi)含量并不高。第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月ATP在肌肉內(nèi)的儲(chǔ)存量極為有限，人體全身的肌肉內(nèi)只有120至180微摩爾（mM）的ATP，或1.2至1.8千卡的能量，僅足以維持三數(shù)秒的盡最大努力活動(dòng)（all-outefforts）之用。所以，肌肉活動(dòng)若要繼續(xù)進(jìn)行下去，就得重新合成ATP了。可是，重新合成ATP原來也是要用上能量的。第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月ATP在肌肉內(nèi)的儲(chǔ)存量極為有限，僅足以維持三數(shù)秒的盡最大努力活動(dòng)（maximalefforts）之用；ATP在人體內(nèi)是不斷地被分解及重新合成，而重新合成ATP也是需要能量。人體內(nèi)就有三大供能系統(tǒng)，可以供應(yīng)能量作為重新合成ATP之用；當(dāng)中兩個(gè)是無氧系統(tǒng)，另外一個(gè)則是有氧系統(tǒng)。第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1-磷酸原系統(tǒng)ATP和CP組成的供能系統(tǒng)。ATP以最大功率輸出供能可維持約2秒；CP以最大功率輸出供能可維持約3-5倍于ATP。劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)CP含量迅速下降，但ATP變化不大。其特點(diǎn)是能總量少,持續(xù)時(shí)間短,功率輸出最快,不需要氧氣,不產(chǎn)生乳酸等物質(zhì)。因此也稱為：高能磷酸化化物系統(tǒng)或ATP-CP供能系統(tǒng)、非乳酸能系統(tǒng)。短跑、跳躍、舉重只能依靠此系統(tǒng)。第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2-乳酸供能系統(tǒng)

乳酸供能系統(tǒng)是指糖原或葡萄糖在細(xì)胞漿內(nèi)無氧分解生成乳酸過程中,再合成ATP的能量系統(tǒng)。其最大供能速率或輸出功率為29.3J·kg-1·s-1,供能持續(xù)時(shí)間為33s左右。由于最終產(chǎn)物是乳酸,故稱乳酸能系統(tǒng)。產(chǎn)能過程類似釀酒發(fā)酵，故也稱為：糖酵解供能系統(tǒng)或無氧酵解供能系統(tǒng)。第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3-有氧氧化供能系統(tǒng)有氧氧化系統(tǒng)是指糖、脂肪和蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)徹底氧化成水和二氧化碳的過程中,再合成ATP的能量系統(tǒng)。從理論上分析,體內(nèi)貯存的有氧氧化燃料,特別是脂肪是不會(huì)耗盡的,故該系統(tǒng)供能的最大容量可認(rèn)為無限大。其特點(diǎn)是ATP生成總量很大,但速率很慢,需要氧的參與,不產(chǎn)生乳酸類的副產(chǎn)品。據(jù)計(jì)算,該系統(tǒng)的最大供能速率或輸出功率為15J·kg-1·s-1,該系統(tǒng)是進(jìn)行長時(shí)間耐力活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的供能系統(tǒng)，依其運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特點(diǎn)暨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間的不同可分為1·ATP—CP（磷酸原）系統(tǒng)、2·無氧糖酵解（乳酸）系統(tǒng)和3·有氧氧化系統(tǒng)。第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月一、安靜及休息時(shí)的能量來源人體處于安靜或休息的狀態(tài)時(shí)，因?yàn)樾姆蜗到y(tǒng)能夠供應(yīng)充足的氧氣給肌肉細(xì)胞使用，所以能量主要是由有氧系統(tǒng)提供，大約有三分之二的能量是來自脂肪的代謝，另外的三分之一則是來自碳水化合物，而蛋白質(zhì)的貢獻(xiàn)只是微乎其微。第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

原則上大部分的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目皆可被歸納為兩個(gè)類別：（1）時(shí)間短而強(qiáng)度大的運(yùn)動(dòng)，和（2）時(shí)間長而強(qiáng)度較小的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，還有其他的一些項(xiàng)目是未能歸入這兩個(gè)類別之中。第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月二、時(shí)間短、強(qiáng)度大項(xiàng)目任何只可以維持2-8秒的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，如100米、200米、400米短跑及舉重、50游泳等，均可被視為時(shí)間短而強(qiáng)度大的項(xiàng)目。碳水化合物是主要的燃料，脂肪次之，蛋白質(zhì)再次是微乎其微。由于單靠有氧系統(tǒng)是無法迅速供應(yīng)足夠能量作這類活動(dòng)之用，經(jīng)常要求到機(jī)體在氧氣短缺（oxygendeficit）的情況下提供能量作肌肉活動(dòng)之用，所以無氧系統(tǒng)（包括ATP-CP系統(tǒng)及乳酸系統(tǒng)）是這類項(xiàng)目的主要供能系統(tǒng)。第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

對(duì)于時(shí)間極短而強(qiáng)度非常大的項(xiàng)目而言，ATP-CP系統(tǒng)是主要的供能系統(tǒng)。

對(duì)于要持續(xù)時(shí)間8秒鐘以上才完成的項(xiàng)目，乳酸系統(tǒng)會(huì)逐漸取代ATP-CP系統(tǒng)而成為主要的供能系統(tǒng)。不過，在乳酸濃度不斷提高的情況下（無氧糖酵解活動(dòng)的結(jié)果），活動(dòng)亦只得停止下來或改以較低的強(qiáng)度繼續(xù)進(jìn)行。第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月三、時(shí)間長、強(qiáng)度小項(xiàng)目任何可以維持10分鐘或以上的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，都可以被歸納于這個(gè)類別之中。有氧系統(tǒng)是這類活動(dòng)的主要供能系統(tǒng)，碳水化合物和脂肪都是主要的供能系統(tǒng)。20分鐘以內(nèi)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目主要以碳水化合物作為燃料，當(dāng)運(yùn)動(dòng)持續(xù)下去（如30分鐘或以上），碳水化合物（糖元）的儲(chǔ)備明顯下降時(shí)，脂肪便會(huì)逐漸取而代之成為有氧系統(tǒng)的主要燃料。第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)間再長的項(xiàng)目如馬拉松長跑，運(yùn)動(dòng)員于比賽完結(jié)時(shí)血液內(nèi)乳酸的濃度往往只是安靜時(shí)的2至3倍。對(duì)于這類運(yùn)動(dòng)員來說，導(dǎo)致疲累的原因包括：（1）肝糖耗盡以致血糖濃度下降，（2）肌糖耗盡而出現(xiàn)局部的肌肉疲勞，（3）水分和電解質(zhì)流失導(dǎo)致體溫上升，及（4）心理上感到沉悶等第21頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月四、其他項(xiàng)目除了「時(shí)間短、強(qiáng)度大」和「時(shí)間長、強(qiáng)度小」的項(xiàng)目外，還有一些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目是介乎于兩者之間的，這類項(xiàng)目的特點(diǎn)，就是需要到有氧系統(tǒng)及無氧系統(tǒng)的同時(shí)或交替運(yùn)作。就以1500米及3000米跑為例，在活動(dòng)的加速及沖刺階段，無氧系統(tǒng)是主要的供能系統(tǒng)。另一方面，在活動(dòng)的中段或穩(wěn)定狀態(tài)階段，能量則主要由有氧系統(tǒng)供給。其實(shí)，不單止是徑賽項(xiàng)目如此，其他的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目如游泳、自行車，甚至是球類活動(dòng)等，都有類似的情況出現(xiàn)。第22頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月總

結(jié)其實(shí)，供能系統(tǒng)的主導(dǎo)地位，主要是根據(jù)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)行時(shí)的速度和時(shí)間而定。運(yùn)動(dòng)進(jìn)行時(shí)的速度越高，強(qiáng)度通常也越大，能夠維持的時(shí)間亦越短。因?yàn)闄C(jī)體沒有足夠的氧氣補(bǔ)給，亦沒有充足的時(shí)間過渡至穩(wěn)定狀態(tài)，所以能量只有靠無氧系統(tǒng)供給。速度越高，強(qiáng)度越大，ATP-CP系統(tǒng)在提供