第五部分運(yùn)動(dòng)的能量代謝

物質(zhì)代謝：人體與其周?chē)h(huán)境之間不斷進(jìn)行的物質(zhì)交換過(guò)程.能量代謝：機(jī)體內(nèi)物質(zhì)代謝過(guò)程中所伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用。,第五部分運(yùn)動(dòng)的能量代謝,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的能量代謝,要點(diǎn)：生物能量學(xué)概要,新陳代謝、生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)是生命的基本功能物理運(yùn)動(dòng)化學(xué)運(yùn)動(dòng)生命運(yùn)動(dòng)是最高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式物質(zhì)不滅。能量守恒的基本規(guī)律,第一節(jié)生物能量學(xué)概要,一、葉綠體和線(xiàn)粒體是高等生物細(xì)胞主要的能量轉(zhuǎn)換器,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,電鏡下的葉綠體,線(xiàn)粒體普遍存在于動(dòng)、植物細(xì)胞內(nèi)，是進(jìn)行生物氧化的場(chǎng)所，產(chǎn)生機(jī)體生命活動(dòng)的唯一直接能源ATP,二、ATP與ATP穩(wěn)態(tài),由腺嘌呤核苷酸再加上三個(gè)磷酸根組成，后面的兩個(gè)磷酸之間的鍵稱(chēng)為高能磷酸鍵，可以貯存或釋放能量。,（一）細(xì)胞能量代謝的重要-ATP,（二）ATP的分解釋能,圖上側(cè)：生物大分子（如葡萄糖）在酶的催化下經(jīng)過(guò)多步驟反應(yīng)分解成（丙酮酸等）小分子，同時(shí)釋放出能量。,圖中間：分解反應(yīng)所釋放出的能量，使無(wú)機(jī)磷酸結(jié)合到ADP分子上去,形成高能磷酸鍵,生成ATP。ATP所攜帶的能量，也可釋放出來(lái)推動(dòng).圖下側(cè)所示的反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生ADP和無(wú)機(jī)磷酸。,ATP能量的利用,（三）ATP的穩(wěn)態(tài),體內(nèi)ATP的貯備及輸出功率1、肌肉ATP含量：6mmol/kg濕肌2、最大輸出功率：11.2mmolATP/kg/s3、啟動(dòng)極為迅速。4、但由于ATP貯量有限，運(yùn)動(dòng)中ATP消耗后的補(bǔ)充速度成為影響運(yùn)動(dòng)能力的重要因素。,ATP的分解供能及補(bǔ)充,ATP三磷酸腺苷酸ADP二磷酸腺苷酸CP磷酸肌酸,ATPADP+Pi+E每克分子ATP可釋放29.3-50.2KJ(7-12Kcal)ATP一旦被分解，便迅速補(bǔ)充,CP+ADPC+ATP肌肉中CP的再合成則要靠三大能源物質(zhì)的分解供能。,三、生命活動(dòng)的能量來(lái)源-糖、脂肪、蛋白質(zhì),人體主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括糖、脂肪、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、維生素、水、膳食纖維七大類(lèi)。其中糖、脂肪、蛋白質(zhì)有提供能量的生理作用，稱(chēng)為三大能源物質(zhì)。其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起介導(dǎo)作用。,(一)糖代謝(二)脂肪代謝(三)蛋白質(zhì)代謝,(一)糖代謝,1糖在體內(nèi)的存在形式人體內(nèi)糖類(lèi)主要是糖原及葡萄糖，通過(guò)食物獲得。,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的濃度。,因而，人體的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在，并以血糖為中心，使之處于一種動(dòng)態(tài)平衡。葡萄糖是人體內(nèi)糖類(lèi)的運(yùn)輸形式，而糖原是糖類(lèi)的貯存形式。,2.糖的分解供能,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。人體供能的50-70%有氧供能、無(wú)氧也可供能；動(dòng)員快、耗氧少、能效高（1）糖的有氧分解（2）糖的無(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,糖的有氧氧化,糖的有氧氧化途徑,糖的無(wú)氧分解,糖酵解與乳酸生成,3.糖在體內(nèi)以肌糖原和肝糖原的形式儲(chǔ)備，儲(chǔ)量有限，超長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)體糖原的耗竭，需要合理科學(xué)補(bǔ)糖。,(二)脂肪代謝,脂肪的生理功能氧化供能含能量多，9.5千卡/克脂肪。構(gòu)建細(xì)胞的組成成分促進(jìn)脂溶性維生素的吸收和利用保護(hù)作用1、脂肪的儲(chǔ)存與動(dòng)員人體脂肪的貯存量很大，約占體重的10%-20%。一般認(rèn)為，最適宜的體脂含量為：男性為體重的6%-14%，女性為10%-14%。,2、脂肪在體內(nèi)的分解代謝,脂肪在脂肪酶的作用下，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。在氧供應(yīng)充足時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，脂肪可被大量消耗利用。,3、運(yùn)動(dòng)中脂肪代謝的特點(diǎn)（與糖代謝比較）1）動(dòng)員較慢。2）耗氧量大。3）能效率低。因此，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后期主要依靠脂肪酸氧化供能短時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)脂肪酸分解受到抑制。,4、運(yùn)動(dòng)對(duì)脂肪代謝的影響1）提高機(jī)體氧化利用脂肪酸供能的能力。2）改善血脂異常。3）減少體脂積累。,5、脂肪代謝與運(yùn)動(dòng)減肥,運(yùn)動(dòng)減肥通過(guò)增加人體肌肉的能量消耗，促進(jìn)脂肪的分解氧化，降低運(yùn)動(dòng)后脂肪酸進(jìn)入脂肪組織的速度，抑制脂肪的合成而達(dá)到減肥的目的。減肥的方式：一是參加運(yùn)動(dòng)，二是控制食物攝入量。選擇較適宜的運(yùn)動(dòng)方式，提倡采用動(dòng)力型、大肌肉群參與的有氧運(yùn)動(dòng)，如步行、跑步、游泳、騎自行車(chē)、“迪斯科”舞蹈等運(yùn)動(dòng)，均可以有效地降低體脂水平。水中運(yùn)動(dòng)減肥為近年來(lái)提倡的減肥方式。水中運(yùn)動(dòng)已發(fā)展到在水中行走、跑步、跳躍、踢水、水中球類(lèi)游戲等多種運(yùn)動(dòng)。,6、減肥運(yùn)動(dòng)量的設(shè)定,適宜：每周減輕體重0.45公斤(1磅)上限：每周減輕體重0.9公斤(2磅)具體措施為：運(yùn)動(dòng)頻度：每周運(yùn)動(dòng)3-5次。運(yùn)動(dòng)時(shí)間：每次持續(xù)30-60分鐘。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度：刺激體脂消耗的“閾值”。即50%-85%最大攝氧量或60%-70%最大心率。,(三)蛋白質(zhì)代謝,1、蛋白質(zhì)的生理功能1）構(gòu)成和修補(bǔ)機(jī)體組織2）調(diào)節(jié)機(jī)體生理功能3）氧化供能2、體內(nèi)氨基酸的來(lái)源和去路來(lái)源：1）食物消化分解產(chǎn)生2）組織細(xì)胞蛋白質(zhì)降解3）其他物質(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(lèi)激素、激酶及核酸堿基等3）脫氨基后進(jìn)一步氧化供能4）脫氨基后再合成糖、脂肪貯存5）再合成新的氨基酸,3、蛋白質(zhì)在體內(nèi)的代謝氮總平衡氮的正平衡氮的負(fù)平衡4、運(yùn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)的影響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)導(dǎo)致骨骼肌蛋白質(zhì)合成增加肌肉壯大。,四、ATP的生成過(guò)程,（一）、ATP供能的無(wú)氧代謝過(guò)程1、磷酸原供能系統(tǒng)ATPADP+Pi+ECP+ADPC+ATP特點(diǎn)：無(wú)氧代謝；供能速度極快；能源：CP；ATP生成很少；肌肉中貯量少，最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)持續(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)。,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)物乳酸可導(dǎo)致肌肉疲勞；用于23的最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。,（二）ATP供能的有氧代謝過(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)有導(dǎo)致疲勞的副產(chǎn)品；用于耐力或長(zhǎng)時(shí)間的活動(dòng)。,五、比較人體內(nèi)的三個(gè)供能系統(tǒng),（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)貯量很少962jkg-1體重?zé)o限大輸出功率56jkg-1s-129.3jkg-1s-115jkg-1s-1持續(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?xún)?nèi)運(yùn)動(dòng)耐力運(yùn)動(dòng)指標(biāo)血乳酸VO2max無(wú)氧閾,六、能源物質(zhì)的消化與吸收,消化：食物在消化道內(nèi)被分解為小分子的過(guò)程。吸收：經(jīng)過(guò)消化的食物，透過(guò)消化道粘膜，進(jìn)入血液和淋巴循環(huán)的過(guò)程。（一）消化消化的方式：機(jī)械性消化或物理性消化：通過(guò)消化道肌肉的舒縮活動(dòng)，將食物磨碎，并使之與消化液充分混合，并將食物不斷地向消化道遠(yuǎn)端推送。化學(xué)性消化：通過(guò)消化腺分泌的消化液來(lái)完成，消化液中所含的各種消化酶能分別將糖類(lèi)、脂肪及蛋白質(zhì)等物質(zhì)分解成小分子顆粒。,消化液的主要功能為：,稀釋食物，使之與血漿的滲透壓相等，以利于吸收；改變消化道內(nèi)的pH，使之適應(yīng)于消化酶活性的需要；水解復(fù)雜的食物成分，使之便于吸收；通過(guò)分泌粘液、抗體和大量液體，保護(hù)消化道粘膜。例如，胃的粘液具有較高的粘滯性和形成凝膠的特性。,消化液的作用,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,1、口腔內(nèi)消化,2、胃內(nèi)消化,胃液的性質(zhì)、成分和作用性質(zhì)：無(wú)色，pH0.91.5是體內(nèi)pH最低的液體分泌量：1.52.5L/日成分：鹽酸、胃蛋白酶原、粘液、內(nèi)因子和HCO3-等無(wú)機(jī)物。,胃蛋白酶蛋白質(zhì)蛋白shi、蛋白胨、多肽胃排空：食物由胃進(jìn)入十二指腸的過(guò)程食物的排空速度與食物的物理性狀及化學(xué)組成有關(guān)。通常稀薄、流體食物比粘稠、固體食物排空快，顆粒小的食物比大塊食物排空快。糖類(lèi)排空速度最快，蛋白質(zhì)次之，脂肪類(lèi)最慢?；旌鲜澄锿耆趴胀ǔＰ枰?-6小時(shí)。,3、小腸內(nèi)消化,A.胰液,胰液為無(wú)色透明的堿性液體pH7.88.4，滲透壓血漿胰液呈間歇性分泌,分泌量約為12L/每日。胰液是消化液中最重要的一種消化液。,a、水和碳酸氫鹽b、碳水化合物水解酶：胰淀粉酶c、脂類(lèi)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,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:促膽汁的自身分泌:腸-肝循環(huán)b、膽固醇:正常時(shí)，膽固醇與膽鹽的濃度呈一定的比例，若膽固醇膽石癥。c、膽色素:,C.小腸液弱堿性液體，pH7.6。滲透壓與血漿相等。特點(diǎn)：酶種類(lèi)多；持續(xù)分泌。分泌量大(13L/日)小腸液的成分和作用:,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)橛谢钚缘囊鹊鞍酌浮、腸淀粉酶能水解淀粉成為麥芽糖。e、多種消化酶進(jìn)一步消化水解食糜。,4、大腸內(nèi)的消化,功能：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。,(二）吸收,1、吸收的部位,食物在口腔及食道內(nèi)不被吸收。,胃所吸收的食物也很少，只吸收酒精和少量水分。,小腸是吸收的主要部位，一般認(rèn)為糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)的消化產(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(lèi)，結(jié)腸可吸收其腸腔內(nèi)80%的水和90%的Na+及Cl-。,2、小腸吸收的特點(diǎn),小腸吸收的有利條件：面積保證：長(zhǎng)56米皺褶絨毛微絨毛200m2；設(shè)備保證：酶多轉(zhuǎn)運(yùn)工具運(yùn)輸途徑；時(shí)間保證：停留時(shí)間長(zhǎng)，約38h；動(dòng)力保證：絨毛伸縮具有唧筒樣作用。,3、三大能源物質(zhì)的吸收,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),七、機(jī)體能量的利用,機(jī)體中的能量除以ATP的形式提供給各種生理功能利用以外，大部分轉(zhuǎn)化為熱能。,運(yùn)動(dòng)中各能源物質(zhì)的動(dòng)員,運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)機(jī)體首先分解肌糖原，持續(xù)運(yùn)動(dòng)5-10分鐘后，血糖開(kāi)始參與供能。脂肪在安靜時(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)生在持續(xù)30分鐘以上的耐力項(xiàng)目。隨著運(yùn)動(dòng)員耐力水平的提高，可以產(chǎn)生肌糖原及蛋白質(zhì)的節(jié)省化現(xiàn)象。,八、基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝：指基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。所謂基礎(chǔ)狀態(tài)是指人體處在清醒、安靜、空腹、室溫在20-25C條件下?；A(chǔ)代謝率：指單位時(shí)間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝。影響能量代謝的因素1、肌肉活動(dòng)2、精神緊張3、食物的特殊動(dòng)力作用4、環(huán)境溫度,基礎(chǔ)代謝率隨年齡、性別不同而有生理變化。其他條件相同時(shí)，男性的基礎(chǔ)代謝率平均比女性高。幼兒比成人高，年齡越大，基礎(chǔ)代謝率越低。,第二節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的的能量代謝,一、肌肉活動(dòng)時(shí)能量供應(yīng)的代謝特征,（一）ATP供能的連續(xù)性運(yùn)動(dòng)時(shí)能量的供應(yīng)是連續(xù)的，因此ATP的消耗與再合成也必須是連續(xù)性。,（二）耗能與產(chǎn)能之間的匹配性運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度耗能不同，因而需求的供能速率也不同。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(mǎn)足不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的需要。,（三）供能途徑與強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)性人體在進(jìn)行不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于不同的產(chǎn)能和耗能速率的匹配關(guān)系，優(yōu)先啟動(dòng)相應(yīng)的供能系統(tǒng)為主要供能系統(tǒng)。,（四）無(wú)氧供能的暫時(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)氧代謝的終產(chǎn)物導(dǎo)致疲勞產(chǎn)生，因此，無(wú)氧供能的時(shí)間是短暫的。,（五）有氧代謝的基礎(chǔ)性有氧代謝是人類(lèi)生命活動(dòng)基本的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)生較多的能量。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)中無(wú)氧代謝產(chǎn)物的清除、能源物質(zhì)的恢復(fù)和疲勞的消除都需要有氧代謝來(lái)完成。,運(yùn)動(dòng)時(shí)間與最大輸出功率及能源系統(tǒng),在不同的運(yùn)動(dòng)模式中，各能量代謝系統(tǒng)的動(dòng)用取決于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間。,二、能量代謝對(duì)急性運(yùn)動(dòng)的反應(yīng),（一）急性運(yùn)動(dòng)時(shí)的無(wú)氧代謝急性運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的能量供應(yīng)主要是高能磷酸原系統(tǒng)供能，不需要氧氣，不產(chǎn)生乳酸無(wú)氧代謝的非乳酸成分，僅能維持?jǐn)?shù)秒鐘的極大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。如果運(yùn)動(dòng)保持較高的強(qiáng)度繼續(xù)進(jìn)行。氧運(yùn)輸系統(tǒng)不能滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)的需氧量，糖酵解系統(tǒng)供能為主。糖酵解供能產(chǎn)生乳酸，無(wú)氧代謝的乳酸成分。乳酸將導(dǎo)致疲勞，不能保持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)。,（二）急性運(yùn)動(dòng)時(shí)的有氧代謝有氧代謝供能需要氧氣，功率輸出最低，所以急性運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大，單位時(shí)間需要能量多，有氧代謝功能不能滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)的需要，不是主要的供能系統(tǒng)。最新研究，在的極大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中，也有有氧氧化系統(tǒng)供能。（三）急性運(yùn)動(dòng)中能量代謝的整合急性運(yùn)動(dòng)中三種能量代謝系統(tǒng)之間相互整合協(xié)調(diào)，共同滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)對(duì)能量的需求。在不同的運(yùn)動(dòng)中，由于運(yùn)動(dòng)的模式不同。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間不同，三種供能系統(tǒng)在總