運(yùn)動營養(yǎng)學(xué)運(yùn)動與能量

關(guān)于運(yùn)動營養(yǎng)學(xué)運(yùn)動與能量１、人體能量的產(chǎn)生和意義正如電腦要耗電，卡車要耗油，人體的日?；顒右惨臒崃?。人體能量一方面不斷的以熱的形式釋放出來，以維持體溫恒定；另一方面用于維持各種生命活動如呼吸、心跳、血液循環(huán)、消化、神經(jīng)傳導(dǎo)、和肌肉收縮。國際通用使用焦（J）、也用千焦（KJ），卡（CAL）和千卡（KCAL）有時也在使用。

熱量來自于碳水化合物，脂肪，蛋白質(zhì)

碳水化合物產(chǎn)生熱能=4千卡/克

蛋白質(zhì)產(chǎn)生熱量=4千卡/克

脂肪產(chǎn)生熱量=9千卡/克

諸論：為什么要消耗能量?第2頁,共21頁，2024年2月25日，星期天２、人體的能量消耗

人體從食物中攝取能量以供給活動的需要，其中包括有基礎(chǔ)代謝、勞動代謝、食物特殊動力作用三個方面。如果人體攝入的能量能滿足這三個方面的需要，就達(dá)到能量的平衡。

糖在體外充分燃燒，徹底氧化至H2O及CO2時產(chǎn)生的能量為17.22kJ·g-1，這稱為糖的粗熱價。糖的消化吸收率為98%，在生理研究中，糖的供熱量在進(jìn)行校正后以16.80kJ·g-1進(jìn)行計算，此稱糖的生理熱價。糖是體內(nèi)的主要供能物質(zhì)，它供給約70%人體所需的能量。腦組織所需能量的唯一來源是糖。這使糖在能量供給上，更具有其特殊重要性。人體雖然可以依靠其它物質(zhì)供給能量，但必須定時進(jìn)食一定量的糖，維持正常血糖水平以保障大腦的功能。另外，糖對脂肪的氧化過程也有很重要的作用。

諸論：為什么要消耗能量?第3頁,共21頁，2024年2月25日，星期天２、人體的能量消耗

脂肪也是人體重要的供能物質(zhì)。它在體外充分燃燒氧化的粗熱價為39kJ·g-1，生理熱價為37.8kJ·g-1。脂肪水解成脂肪酸進(jìn)入血液而運(yùn)送到肝臟和肌肉等組織氧化利用。脂肪酸經(jīng)β氧化形成乙酰輔酶A后，必須進(jìn)入三羧酸循環(huán)才能徹底氧化成水及CO2并釋放能量。乙酰輔酶A還可在肝臟形成酮體。在正常情況下，酮體進(jìn)入血液，在骨骼肌和心肌中再形成乙酰輔酶A，進(jìn)入三羧酸循環(huán)繼續(xù)氧化代謝。因此，脂肪的氧化必須依賴糖代謝。脂肪是機(jī)體儲存能量的重要形式，在進(jìn)行長時間勞動時，它可被動員經(jīng)血液源源運(yùn)送到骨骼肌，供給所需的能量。蛋白體在體內(nèi)的功能主要是構(gòu)成體蛋白，而供給能量不是它的主要生理功能。蛋白質(zhì)分解成氨基酸，進(jìn)而再分解成非氮物質(zhì)與氨基。非氮物質(zhì)進(jìn)入三羧酸循環(huán)被氧化利用。氨基則形成氨或尿素隨尿排出。這部分尿氮在體外仍可進(jìn)一步氧化釋放出能量，其量約相當(dāng)于5.05kJ·g-1蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的粗熱價為23.73kJ·g-1。顧景范根據(jù)我國資料統(tǒng)計得出蛋白質(zhì)生理熱價為23.73×80.5%-1.25=13.86kJ·g-1。在西方一般蛋白質(zhì)的消化吸收率為92%，所以其生理熱價約為16.8kJ·g-1。諸論：為什么要消耗能量?第4頁,共21頁，2024年2月25日，星期天諸論：為什么要消耗能量?２、人體的能量消耗－基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝率（BMR）是指人體在清醒而又極端安靜的狀態(tài)下，不受肌肉活動、環(huán)境溫度、食物及精神緊張等影響時的能量代謝率。為了比較個體間的代謝率，醫(yī)學(xué)上采用在不影響代謝的一些情況下，進(jìn)行代謝率的測定，其結(jié)果稱為基礎(chǔ)代謝率。在正常情況下，人體的基礎(chǔ)代謝率比較恒定，根據(jù)前人的研究成果，一個成年人在保持健康狀態(tài)的情況下，其基礎(chǔ)代謝率20年內(nèi)不會偏離正常平均值的±5～10%；在同年齡、同體重、同性別的正常成年人群內(nèi)，有85%的人其基礎(chǔ)代謝率在正常平均值的±10%以內(nèi)。

第5頁,共21頁，2024年2月25日，星期天諸論：為什么要消耗能量?２、人體的能量消耗－基礎(chǔ)代謝男性：

年齡：18-30歲

24小時基本熱量消耗（千卡）=[體重（公斤）*0.063+2.896]*240

年齡：31-60歲

24小時基本熱量消耗（千卡）=[體重（公斤）*0.048+3.653]*240

年齡：60歲以上

24小時基本熱量消耗（千卡）=[體重（公斤）*0.040+2.459]*240

第6頁,共21頁，2024年2月25日，星期天諸論：為什么要消耗能量?２、人體的能量消耗－基礎(chǔ)代謝女性：年齡：18-30歲

24小時基本熱量消耗（千卡）=[體重（公斤）*0.062+2.036]*240

年齡：31-60歲

24小時基本熱量消耗（千卡）=[體重（公斤）*0.034+3.538]*240

年齡：60歲以上

24小時基本熱量消耗（千卡）=[體重（公斤）*0.038+2.755]*240

第7頁,共21頁，2024年2月25日，星期天諸論：為什么要消耗能量?２、人體的能量消耗－基礎(chǔ)代謝提高基礎(chǔ)代謝，有助于減體重！主要方法：1.充足的睡眠時間，睡眠時代謝率降低10%～15%，經(jīng)常賴在床上容易胖；2.攝入足夠熱量；3.用足夠蛋白質(zhì)來“揮霍熱量”；4.早餐是恢復(fù)代謝速度的信號；5.刺激甲狀腺激素；6保持性激素分泌;7.增加身體肌肉量,增加消耗量會提高基礎(chǔ)代謝率。第8頁,共21頁，2024年2月25日，星期天２、人體的能量消耗－身體（體力）活動人體的能量消耗－身體（體力）活動這是最大部分，也是人體保持能量平衡、維持健康的能理消耗部分。其多少與三個因素有關(guān)：（１）肌肉發(fā)達(dá)程度；（２）體重；（３）活動時間和強(qiáng)度。營養(yǎng)學(xué)上根據(jù)能量消耗水平把人體活動分為五個等級，極輕體力活動、輕體力活動、中等體力活動、重體力活動和極重體力活動。諸論：為什么要消耗能量?第9頁,共21頁，2024年2月25日，星期天２、人體的能量消耗－食物特殊動力作用

人體的代謝因進(jìn)食而稍有增加。譬如，某人基礎(chǔ)代謝率為168.80kJ·h-1，當(dāng)攝取相當(dāng)于168.80kJ的食物，并處于基礎(chǔ)代謝條件下，經(jīng)測定，這時的代謝率不是168.80kJ·h-1而是176.40kJ·h-1。顯然，這部分增加的代謝值是因進(jìn)食引起的。這一現(xiàn)象最早為Rubner發(fā)現(xiàn)，他稱之為“食物特殊動力作用”。食物特殊動力作用與進(jìn)食的總熱量無關(guān)，而與食物的種類有關(guān)。進(jìn)食糖與脂肪對代謝的影響較小，大約只是基礎(chǔ)代謝的4%，持續(xù)時間亦只1h左右。但進(jìn)食蛋白質(zhì)對代謝的影響則較大，可達(dá)基礎(chǔ)代謝的30%。持續(xù)時間也較長，有的可達(dá)10～12h。食物特殊動力作用的機(jī)理，是食物在消化、吸收和代謝過程中的耗能現(xiàn)象。例如，某些酶的活力增加，代謝過程中某些物質(zhì)在細(xì)胞與間質(zhì)間的主動轉(zhuǎn)移等，氨基酸的脫氨基作用的耗能現(xiàn)象更加明顯。諸論：為什么要消耗能量?第10頁,共21頁，2024年2月25日，星期天人體運(yùn)動的能量來源有三種：磷酸原系統(tǒng)、糖酵解系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)動的強(qiáng)度和時間的長短，每種系統(tǒng)起的作用不同。人體能量來源最終體現(xiàn)在能量物質(zhì)ATP（三磷酸腺苷）上。即：ATP是我們?nèi)梭w利用能量的直接形式，當(dāng)人體需要能量時，ATP在酶的作用下，脫掉一個磷酸變成ADP并釋放出能量。這個能量提供了我們機(jī)體所有的生命活動的能源，包括：化學(xué)能、機(jī)械能、生物能等。人體運(yùn)動時的直接能源是來自體內(nèi)的一種特殊高參磷酸化合物---三磷酸腺苷(ATP)；三磷酸腺苷(ATP)在酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槎姿嵯佘?ADP)；上述過程釋放出能量供肌肉收縮。諸論：怎樣進(jìn)行能量供應(yīng)?第11頁,共21頁，2024年2月25日，星期天體內(nèi)兩種系統(tǒng)可以合成ATP:諸論：怎樣進(jìn)行能量供應(yīng)?注：CP—磷酸肌酸。第12頁,共21頁，2024年2月25日，星期天諸論：怎樣進(jìn)行能量供應(yīng)?（1）磷酸原系統(tǒng)是通過體內(nèi)的高能物質(zhì)磷酸肌酸在磷酸肌酸激酶的作用下將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)給ADP，這時ADP結(jié)合一磷酸變成ATP。由于磷酸肌酸在體內(nèi)的儲存量很少，所以它只能提供肌體很短時間的運(yùn)動能量；（2）糖酵解系統(tǒng)也就是體內(nèi)糖類（血液中的葡萄糖、肝臟中的肝糖原和骨骼肌中的肌糖原和糖異生途徑）在肌體供氧不足的情況下產(chǎn)生的無氧氧化而產(chǎn)生能量。同樣，由于是無氧酵解，產(chǎn)生的能量也不是很多（一分子的葡萄糖經(jīng)糖酵解產(chǎn)生3個ATP），但是因?yàn)轶w內(nèi)的糖原儲備比磷酸肌酸要多得多，所以糖酵解可以提供比磷酸原系統(tǒng)更長時間的運(yùn)動能量；（3）有氧氧化系統(tǒng)顧名思義是在氧供應(yīng)充足的條件下發(fā)生的，是機(jī)體內(nèi)最大的能量供應(yīng)系統(tǒng)，它可以由體內(nèi)的糖儲備（一分子葡萄糖有氧氧化產(chǎn)生36/38個ATP）和脂肪分解（一分子的軟脂酸氧化分解產(chǎn)生129ATP）來產(chǎn)生。由于人體氧的供應(yīng)和利用有其局限性（最大攝氧量），當(dāng)機(jī)體在短時間進(jìn)行大強(qiáng)度的運(yùn)動時，氧供應(yīng)不足，有氧氧化系統(tǒng)不能或只能部分參加機(jī)體的能量供應(yīng)；相反地，在長時間和低強(qiáng)度的運(yùn)動中，氧供應(yīng)充足，有氧系統(tǒng)可以成為機(jī)體主要的能量供應(yīng)系統(tǒng)。第13頁,共21頁，2024年2月25日，星期天三個能量供應(yīng)系統(tǒng)：諸論：怎樣進(jìn)行能量供應(yīng)?運(yùn)動供能系統(tǒng)系統(tǒng)維持運(yùn)動時間特點(diǎn)素質(zhì)評定供能底物代謝產(chǎn)物磷酸能7-8秒極限運(yùn)動不需O2，不產(chǎn)生乳酸，快速可動用性，高功率。速度磷酸肌酸儲備ATPCPADP/Pi糖酵解1-2分鐘不需O2，產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致早期疲勞，供能少速度、耐力血乳酸水平糖原乳酸有氧氧化長時間需O2，不產(chǎn)生乳酸，長時間，低功率耐力VO2max無氧閾（AT）糖原、脂肪、蛋白質(zhì)CO2+H2O+（尿素）第14頁,共21頁，2024年2月25日，星期天三個能量供應(yīng)系統(tǒng)：諸論：怎樣進(jìn)行能量供應(yīng)?

我們通過劉飛人的110米欄來說明一下三個供能系統(tǒng)：發(fā)令聲一響，劉飛人就像箭一樣的飛了出去，這時他體內(nèi)的氧供應(yīng)還不能滿足他飛箭一樣的巨大需求，主要是磷酸原系統(tǒng)和糖酵解系統(tǒng)提供能量；在起跑后的幾秒內(nèi)，磷酸原系統(tǒng)也消耗完了，這時開始主要是糖酵解系統(tǒng)提供能量。飛人是世界冠軍，他是110欄跑得最快的人，他調(diào)動了機(jī)體所有的能量，但是糖酵解提供的能量還是無法維持他要成為超級飛人的雄心，（盡管磷酸原能量可以在2~4秒內(nèi)部分恢復(fù)，但畢竟能量極少），所以我們看到，在快速沖刺的時候，速度反而比途中跑還慢了。這不是劉飛人認(rèn)為可以得冠軍就驕傲了，而是他的體能調(diào)動已經(jīng)到達(dá)了極限。第15頁,共21頁，2024年2月25日，星期天三個能量供應(yīng)系統(tǒng)：諸論：怎樣進(jìn)行能量供應(yīng)?幾種運(yùn)動的主要供能模式運(yùn)動項目磷酸原糖酵解有氧氧化舉例舉重和健美991-阿諾史瓦辛格的力竭訓(xùn)練籃球8020-姚明的快速灌籃足球9010-貝克漢姆跑動射門體操9010-劉璇的自由體操跳躍游泳200米30655飛魚索普的沖刺田徑100/200米982-劉翔的110米欄1500米206525

3000米204040

5000米102070王軍霞的10000米馬拉松-595馬拉松全程跑第16頁,共21頁，2024年2月25日，星期天諸論：怎樣進(jìn)行能量供應(yīng)?怎樣健身消脂？

運(yùn)動一開始時，氧的供應(yīng)不足，體內(nèi)主要是磷酸原和糖酵解的能量供應(yīng)，言下之意就是體內(nèi)的脂肪并沒有參與供能，所以小林一開始運(yùn)動就從有氧開始并不能主要燃燒脂肪，這是其一；其二，體內(nèi)的能量儲備除了脂肪之外還有糖原的儲備，就是說，一開始就進(jìn)行有氧運(yùn)動，體內(nèi)的能量供應(yīng)也是從糖類的有氧氧化開始，而不能馬上脂肪動員；第三，先進(jìn)行力量訓(xùn)練，可以消耗掉大部分的糖原儲備，當(dāng)您開始有氧運(yùn)動時，脂肪很快就可以動員起來，燃燒脂肪的效率提高了（長時間的跑步的確是一件很乏味的事情）；第四，力量訓(xùn)練由于是糖酵解供能，勢必產(chǎn)生很多乳酸，乳酸的堆積不僅影響了運(yùn)動能力還延緩了運(yùn)動后機(jī)體的恢復(fù)，而力量訓(xùn)練后再進(jìn)行有氧運(yùn)動就可以將乳酸經(jīng)丙酮酸帶入三羧酸循環(huán)徹底氧化，避免了乳酸的堆積；第五，隨著無氧運(yùn)動的進(jìn)行，體內(nèi)腎上腺激素、去甲腎上腺素等兒茶酚胺激素和生長激素等分泌增加，有利于脂肪動員和分解；另外，力量訓(xùn)練還可以增加肌肉修復(fù)和合成，機(jī)體含有更多的瘦組織則基礎(chǔ)代謝率就高，消耗的能量越多，越有利于增加脂肪的燃燒。有氧運(yùn)動前先進(jìn)行力量訓(xùn)練的好處好處理由有利脂肪動員先消耗部分糖原儲備加速乳酸代謝糖酵解產(chǎn)生乳酸堆積，有氧運(yùn)動將乳酸帶入有氧氧化徹底燃燒，有利于減少運(yùn)動疲勞，利于恢復(fù)增加脂解激素的分泌無氧運(yùn)動促進(jìn)脂解激素分泌，提高脂肪燃燒率有利于肌肉合成機(jī)體瘦組織增加則基礎(chǔ)代謝率提升，有利于能量消耗第17頁,共21頁，2024年2月25日，星期天4、人體需要量的確定

確定各類人群或個體的能量需要量，對于指導(dǎo)人們改善自身的膳食結(jié)構(gòu)、膳食規(guī)律，維持能量平衡，提高健康水平是非常重要的，也是營養(yǎng)學(xué)工作和研究中經(jīng)常進(jìn)行的工作?，F(xiàn)主要采用下面三種方法。一、直接法

原理是人體釋放的能量多少，可反映機(jī)體能量代謝情況，進(jìn)而可求出機(jī)體的能量需要。測定時，將受試者放入四周被水包圍的小室，人體釋放的能量可全部被水吸收而使水溫升高，根據(jù)水溫的變化和水量，即可計算出釋放的總能量。這是一種實(shí)用價值不大的方法，很少采用。

人體能量需要的確定第18頁,共21頁，2024年2月25日，星期天二、間接法（一）間接測熱法；其原理是產(chǎn)熱營養(yǎng)素在體內(nèi)氧化產(chǎn)生02和H20并釋放能量滿足機(jī)體需要。因此需測出氧氣的消耗量或水的產(chǎn)生量。測定氧氣的消耗是使用一種特殊的設(shè)備，可準(zhǔn)確記錄人體吸入空氣和呼出的氣體量，并根據(jù)兩種氣體中含氧量的差，計算出氧氣的消耗量。按每消耗1L氧氣可產(chǎn)熱20.3kJ（4.852kcal）的能量，就可以算出能量的消耗量。（二）穩(wěn)定同位素測定法：這是目前較為精確、