肌肉活動的能量供應(yīng)

關(guān)于肌肉活動的能量供應(yīng)教學目標：

1、掌握肌肉活動時直接能量與間接能量來源及相互關(guān)系。

2、學會分析不同性質(zhì)運動中的代謝規(guī)律及應(yīng)用。4、掌握三個供能系統(tǒng)各自的特征以及運動強度、時間的對應(yīng)關(guān)系。3、掌握運動中能量代謝變化的特點和能量統(tǒng)一體概念。第2頁,共34頁，2024年2月25日，星期天1、三個供能系統(tǒng)各自特征以及運動強度、時間的對應(yīng)關(guān)系。2、不同性質(zhì)運動中的能量代謝規(guī)律及應(yīng)用。教學重點與難點：第3頁,共34頁，2024年2月25日，星期天一、能量的直接來源——ATP

生物體從單細胞的低等生物到多細胞的高等生物以及人體，其體內(nèi)的一切生命活動的能量來源都直接來源于ATP。肌肉的收縮活動也是如此。三磷酸腺苷：ATP是一種存在于細胞內(nèi)（胞漿和核漿內(nèi)）、由自身合成并課迅速分解被直接利用的一種自由存在的化學能形式。由一個大分子的腺苷和三個磷酸根組成，故稱三磷酸腺苷。

第一節(jié)肌肉活動的能量來源第4頁,共34頁，2024年2月25日，星期天（一）ATP的分解——放能ATP酶ATP的分解放能，實際上是被酶斷開末端高能磷酸鍵，水解呈ADP和Pī并釋放出能量被人體直接利用的過程，以實現(xiàn)各種生理功能。即：

ATPADP+Pi+能肌肉收縮就是利用肌細胞內(nèi)ATP分解釋放的能量供肌肉收縮克服阻力來做功，以實現(xiàn)化學能向機械能的轉(zhuǎn)化。目前肯定的是，這種能量轉(zhuǎn)化的部位就在肌球蛋白橫橋于肌動蛋白的結(jié)合位點，至于這種能量轉(zhuǎn)化的確切機理雖有研究，但還不十分清楚。ATP酶第5頁,共34頁，2024年2月25日，星期天（二）ATP的再合成——吸能氧化磷酸化（三）ATP分解與再合成的關(guān)系二、能量的直接來源——糖、脂肪、蛋白質(zhì)食物中的營養(yǎng)物質(zhì)包括糖、脂肪、蛋白質(zhì)、無機鹽、維生素、水、膳食纖維等7大類，其中只有糖、脂肪、蛋白質(zhì)是能源物質(zhì)。第6頁,共34頁，2024年2月25日，星期天(一)食物的消化與吸收

1、食物的消化與吸收

(1)消化的概念：消化是指食物在消化道中被分解的過程。消化的方式有機械性消化和化學性消化兩種。

(2)消化過程：①口腔內(nèi)的消化：食物在口腔內(nèi)，經(jīng)咀嚼肌運動被牙齒磨碎與唾沫充分混合形成食團，便于吞咽。唾沫的化學性消化能力弱，僅有少量淀粉在唾液淀粉酶的作用下，降解為麥芽糖?？谇粌?nèi)的消化是機械性消化為主。第7頁,共34頁，2024年2月25日，星期天②胃內(nèi)的消化食物入胃后，借胃壁運動與胃液混合，繼續(xù)進行機械性消化和化學性消化。胃液的成份與特點：pH為0.9-1.5，其中主要成份有鹽酸、胃蛋白酶，正常人胃液分泌量約為1.5-2.5L/d。鹽酸不僅為胃蛋白酶提供酸性環(huán)境，而且在進入小腸后能引起促胰液素分泌，從而促進胰淮、膽汁和小腸液的分泌。胃蛋白酶原在適宜酸性環(huán)境下被激活為胃蛋白酶，它能將蛋白質(zhì)降解蛋白胨及多肽等。胃的機械性消化包括胃容受性舒張和胃蠕動兩種。食物由胃進入小腸的過程稱為胃排空。三類食物中，糖類排空最快，蛋白質(zhì)其次，脂肪類最慢，混合性質(zhì)的食物由胃完全排空約需4~6小時。第8頁,共34頁，2024年2月25日，星期天③小腸內(nèi)的消化小腸內(nèi)的消化是整個消化過程中是重要的階段。主要消化液是胰液、膽汁和小腸液。小腸的機械性消化有三種：一是小腸緊張性收縮，二是分節(jié)運動，三是小腸蠕動。④大腸內(nèi)的消化。主要機能是吸收一定的水分，同時為消化后的殘余物質(zhì)提供暫時儲存的場所。大腸液的主要作用是其中的黏液蛋白，它對腸黏膜有保護作用和潤滑糞便的作用。第9頁,共34頁，2024年2月25日，星期天2.吸收

(1)吸收的概念：是指食物中的某些成分或消化后的產(chǎn)物通過小腸上皮細胞進入血液或淋巴液的過程。

(2)吸收的部位：食物在口腔和食道內(nèi)基本上不被吸收；胃可吸收酒精和少量水分；大腸主要吸收鹽類和剩余水分；營養(yǎng)物質(zhì)吸收的主要部位是小腸。小腸的結(jié)構(gòu)和機能特點：(1)小腸具有巨大的吸收面積和相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)，人的小腸長度約4米，其黏膜具有環(huán)形皺襞，并有大量的絨毛，絨毛上的每一柱狀上皮細胞的頂端約有17000條微絨毛。小腸的吸收面可達200平方米。(2)食物在小腸內(nèi)移動得慢且停留時間長。食物在小腸停留的時間隨食物的性質(zhì)而有不同，脂肪停留時間最長。(3)食物在小腸內(nèi)基本完成了最終的消化過程。第10頁,共34頁，2024年2月25日，星期天(二)糖代謝糖是機體最主要，來源最經(jīng)濟，供能又快速的能源物質(zhì)。1克糖在體內(nèi)徹底氧化可產(chǎn)生17.17千焦(4.1千卡)熱能。機體正常情況下有60%的熱能由糖來提供。運動時糖供能的比例更大，更重要。

1.糖在體內(nèi)的存在形式：一種是以糖原的形式存在于組織細胞漿內(nèi)，主要有肝糖原和肌糖原。另一種是以葡萄糖的形式存在于血液中，稱為血糖。空腹時血糖的濃度較穩(wěn)定，約為80-120mg/100ml。

2.糖的分解供能

(1)糖的有氧分解：葡萄糖或糖原在有氧條件下，最終氧化成CO2和H2O，并生成ATP的過程稱為有氧分解。1分子的糖原或葡萄糖可生成39~38分子的ATP。第11頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

糖原→葡萄糖→丙酮酸→乙酰輔酶A→三羧酸循環(huán)+O2→CO2+H2O+ATP(2)糖的無氧分解：葡萄糖或糖原在不需要氧的情況下分解生成乳酸并釋放能量生成ATP的過程稱為糖的無氧分解或酵解。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乳酸+ATP1分子的糖原或葡萄糖可產(chǎn)生3-2分子的ATP，可利用的熱能不到糖分子結(jié)構(gòu)中總熱能的5%，其意義在于滿足劇烈運動時快速供能的短時間需要。

3.糖的儲備與運動能力運動性疲勞或過度性訓(xùn)練的原因之一是體內(nèi)肌糖原的耗竭，所以在大于1小時的運動適量補充糖，可通過提高血糖水平，增加運動中糖的氧化供能、節(jié)約肌糖原的損耗，減少脂肪酸和蛋白質(zhì)的供能比例，可使運動的耐受時間延長，延緩疲勞發(fā)生，提高運動能力。合理膳食與適宜運動訓(xùn)練相結(jié)合是提高機體糖原儲備的有效途徑。第12頁,共34頁，2024年2月25日，星期天(三)脂肪代謝脂肪是一種含能量最多的營養(yǎng)物質(zhì)。1克脂肪在體內(nèi)徹底氧化可產(chǎn)生38.94千焦(9.3千卡)熱能。人體內(nèi)脂肪儲量很大，是長時間肌肉運動的重要能源。脂肪還是構(gòu)建細胞的組成成分，能促進脂溶性維生素的吸收和利用。對內(nèi)臟和機體起著保護墊和熱墊的作用。

1.脂肪的儲存與動員：脂肪細胞可攝取血液中過多的自由脂肪酸（FFA），并與甘油結(jié)合形成甘油三酯儲存起來，這稱為脂肪儲存。當血液FFA水平下降時，儲存在脂肪細胞內(nèi)的脂肪在激素敏感脂肪酶的作用下，逐步分解為脂肪酸和甘油，釋放入血，以供給其他組織氧化利用，此過程稱為脂肪動員。

2.脂肪的分解供能脂肪→脂肪酸→(β氧化)乙酰輔酶A→三羧酸循環(huán)+O2

→CO2+H2O+ATP第13頁,共34頁，2024年2月25日，星期天3.運動中脂肪代謝與糖代謝比較有以下特點：

(1)動員慢；(2)耗氧量大；(3)能效率低。

4.運動對脂肪代謝的影響

(1)提高脂肪酸的氧化能力；

(2)改善血脂異常；

(3)減少體脂積累。

(四)蛋白質(zhì)代謝蛋白質(zhì)是構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu)最主要的原料，主要參與新陳代謝實現(xiàn)自我更新的物質(zhì)。蛋白質(zhì)由氨基酸組成。蛋白質(zhì)代謝以氨基酸代謝為基礎(chǔ)。

1.人體內(nèi)氨基酸的來源主要有：

(1)食物蛋白質(zhì)消化分解產(chǎn)生的氨基酸；

(2)各組織細胞蛋白質(zhì)降解出的氨基酸；

(3)其他物質(zhì)經(jīng)中間代謝轉(zhuǎn)化而來的氨基酸。這些氨基酸共同構(gòu)成人體內(nèi)“氨基酸代謝庫”第14頁,共34頁，2024年2月25日，星期天2.代謝庫內(nèi)氨基酸的去路：

(1)再合成蛋白質(zhì)更新和修復(fù)組織；

(2)合成肽類激素、激酶及核酸堿基等含氮物質(zhì)；

(3)脫氨基后進一步氧化供能；

(4)脫氨基后再合成糖、脂肪儲存。

(5)再合成新的氨基酸。

3.蛋白質(zhì)分解代謝供能蛋白質(zhì)的分解供能是由氨基酸代謝實現(xiàn)的。體內(nèi)不是所有的氨基酸都能參與分解供能，主要有丙氨酸、谷氨酸、門冬氨酸、支鏈氨基酸等通過脫氨基和氧化等復(fù)雜過程，轉(zhuǎn)變成丙酸酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸和脂酰輔酶A等不同途徑參與三羧酸循環(huán)的氧化分解供能。蛋白質(zhì)分解供能很不經(jīng)濟，一般情況下不作為主要供能物質(zhì)。

第15頁,共34頁，2024年2月25日，星期天Margaria計算了體內(nèi)能源物質(zhì)最大供能的總?cè)萘亢洼敵龉β?，并比較了它們之間各自特點，把供ATP再合成的能源物質(zhì)按無氧功能和有氧供能分成了三個系統(tǒng)。即磷酸原系統(tǒng)、乳酸能系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)（圖1－5）

第二節(jié)肌肉活動能量供應(yīng)的三個系統(tǒng)第16頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

第17頁,共34頁，2024年2月25日，星期天概念：通常是指ATP和磷酸肌酸（CP）組成的系統(tǒng)，由于二者的化學結(jié)構(gòu)都屬于高能磷酸化合物，故稱為磷酸原系統(tǒng)（ATP—CP系統(tǒng)）。供能特點：供能總量少，持續(xù)時間短，功率輸出最快，不需要氧，不產(chǎn)生乳酸等類中間產(chǎn)物。磷酸原系統(tǒng)主要供能的運動項目：高功率輸出項目，如短跑、投擲、跳躍、舉重等運動項目。

一、磷酸原系統(tǒng)第18頁,共34頁，2024年2月25日，星期天二、乳酸能系統(tǒng)概念：乳酸能系統(tǒng)是指糖原或葡萄糖在細胞漿內(nèi)無氧分解生成乳酸過程中（又稱酵解），再合成ATP的能量系統(tǒng)。該系統(tǒng)ATP的生成速率取決于底物消耗（糖原、葡萄糖）到產(chǎn)物生成（乳酸）之間的反應(yīng)速率。供能特點：供能總量較磷酸原系統(tǒng)多，持續(xù)時間較短，功率輸出次之，不需要氧，終產(chǎn)物是導(dǎo)致疲勞的物質(zhì)——乳酸。衡量乳酸能系統(tǒng)供能能力的常用指標：血乳酸。乳酸能系統(tǒng)主要供能的運動項目：1分鐘高功率輸出項目，如400米跑、100米游泳等。第19頁,共34頁，2024年2月25日，星期天三、有氧氧化系統(tǒng)概念：指糖、脂肪和蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)徹底氧化成H2O和CO2的過程中，再合成ATP的能量系統(tǒng)。供能特點：ATP生成總量很大，但速率很低，持續(xù)時間很長，需要氧的參與，終產(chǎn)物是H2O和CO2，不產(chǎn)生乳酸類的副產(chǎn)品。評定有氧工作能力的指標：最大攝氧量和無氧閾等。第20頁,共34頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)肌肉活動的代謝特征及影響因素一、肌肉活動時能量供應(yīng)的代謝特征（一）ATP供能的連續(xù)性肌肉工作所完成的各種運動形式即技術(shù)動作，可能是周期性的、非周期性的、混合的；也可能是間斷性的、連續(xù)性的。在完成所有運動時，能量供應(yīng)必須是連續(xù)的，否則肌肉工作會因能量供應(yīng)中斷而無法實現(xiàn)。也就是說，ATP的消耗與其再合成之間必須是連續(xù)性的。

第21頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

肌肉活動隨著運動強度的變化而對能量需求有所不同，強度越大，耗能也越大，這要求產(chǎn)能速率必須與耗能強度相匹配。否則，運動就不能以該強度持續(xù)運動，這是由ATP供能的連續(xù)性決定的。（二）耗能與產(chǎn)能之間的匹配第22頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

（三）供能途徑與強度的對應(yīng)性

肌肉在完成不同強度運動時，優(yōu)先啟動不同的供能系統(tǒng)與運動強度的對應(yīng)性是由產(chǎn)能和耗能速率的匹配關(guān)系決定的。在眾多調(diào)控因素中，胞漿內(nèi)ATP與ADP的比值變化最為重要，比值上升說明產(chǎn)能大于耗能，反之則耗能大于產(chǎn)能。第23頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

（四）無氧供能的暫時性

根據(jù)能量統(tǒng)一體理論，ATP再合成的無氧方式與有氧方式是一個統(tǒng)一體。啟動哪一種方式供能取決于運動強度的變化，當運動強度耗能速率大于有氧產(chǎn)能最大速率時，必然動用產(chǎn)能更快的無氧方式，以滿足該狀態(tài)的代謝需要。第24頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

從細胞的結(jié)構(gòu)和功能來看，有氧供能是機體生命活動最基本的代謝方式。它具備完善的代謝場所、途徑、方式和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（五）有氧代謝的基礎(chǔ)性第25頁,共34頁，2024年2月25日，星期天（一）概念運動生理學把完成不同類型的運動項目所需能量之間，以及各能量系統(tǒng)供應(yīng)的途徑之間相互聯(lián)系所形成整體，稱為能量統(tǒng)一體。二、能量統(tǒng)一體理論第26頁,共34頁，2024年2月25日，星期天①以有氧和無氧供能百分比的表現(xiàn)形式：②以運動時間為區(qū)分標準的表現(xiàn)形式。根據(jù)不同運動項目無氧和有氧供能比例，確定各類運動在能量統(tǒng)一體中的相對位置，并能了解該運動項目無氧和有氧供能的百分比（圖1－6）（二）表現(xiàn)形式第27頁,共34頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

1.著重發(fā)展起主要作用的供能系統(tǒng)

2.制定合理的訓(xùn)練計劃（三）能量統(tǒng)一體在體育實踐中的應(yīng)用第29頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

（一）最大強度的短時間運動最大強度的運動必須啟動能量輸出功率最快