三年級體育與健康第一課時課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 運動能量的來源運動能量的來源 第二章第二章 運動與能量代謝運動與能量代謝第二節(jié)第二節(jié) 運動狀態(tài)下的能量代謝運動狀態(tài)下的能量代謝 結構重建與更新，能源物質合成破壞與清除衰老組織，能源物質分解人體與其周圍環(huán)境之間不斷進行的物質交換過程。u能量代謝：人體與外界環(huán)境之間的能量交換和人體內能量釋放、轉移、儲存和利用。u人體能量代謝的實現是利用放能分解反應來驅動細胞中的各種需能反應進行的，其中以ATP-ADP系統(tǒng)作為最關鍵的中間物質。u人體運動是以ATP為中心的能量代謝過程。u糖、脂肪、蛋白質：糖、脂肪、蛋白質：人體的最終能源物質。uATPATP（Adenosine triphosphate

2、, 三磷酸腺苷）：細胞內能量獲得、轉換、儲存和利用的聯系紐帶，體內各種生命活動的直接能源。分解釋放的能量并不能直接被細胞利用，一部分以熱能的形式散發(fā)，維持體溫；另一部分轉移至ATP的分子結構中機體各器官、組織和細胞能利用的直接能源。分子中高能磷酸鍵斷裂時釋放的能量可用于一切生理活動。其合成與分解是體內能量轉化與利用的關鍵環(huán)節(jié)。第一節(jié)第一節(jié) 運動能量的來源運動能量的來源 一、能源物質概述一、能源物質概述1 1、糖類、糖類提供機體所需能量的50%-70%。能量能量骨骼肌胞漿中的脂滴骨骼肌胞漿中的脂滴血漿脂蛋白中的脂肪血漿脂蛋白中的脂肪 脂庫中的脂肪脂庫中的脂肪2 2、脂肪、脂肪細胞能量的主要儲存形

3、式.3 3、ATPATPu細胞能量代謝的重要媒介：細胞能量代謝的重要媒介：將體內需能反應和供能反應偶聯的媒介，既是能量受體又是能量供體,其將有機物不能直接利用的化學能轉化為可被利用的化學能形式。（1 1）ATPATP的分子結構：的分子結構：由腺嘌呤、核糖和3個磷酸基團組成的核苷酸。 生命活動的直接能源生命活動的直接能源 ATP酶 ATP+H2O ADP+Pi+能量合成磷酸肌酸和其他高能磷酸化合物合成磷酸肌酸和其他高能磷酸化合物 CK ATP+C（肌酸） ADP+CP（磷酸肌酸）（3 3）ATPATP穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)u概念：機體在能量轉換過程中維持其ATP 恒定含量的現象。即細胞中存在高效能的ATP 轉

4、換機制。 一旦組織細胞ATP 合成速率不能滿足生命活動的需要，即ATP 穩(wěn)態(tài)被打破，機體會迅速出現疲勞狀態(tài)。u細胞能荷（細胞內腺苷酸能荷量）= （ADP+2ATP）/2（AMP+ADP+ATP）正常狀態(tài)下，細胞能荷保持在0.85 左右；當運動時，消耗ATP的能量顯著增多，只要細胞內腺苷酸能荷量稍降低，就可以立即激活一系列無氧及有氧能量代謝機制再合成ATP，直至細胞能荷恢復到正常水平為止。正常靜息狀態(tài)細胞中三種腺苷酸生理濃度的比值，即AMP：ADP：ATP為1：100：5000。ATP/ADP的比值為50：1，肌肉收縮時，當ATP下降2%時，ADP增加2倍，AMP增加4倍，這對靈敏地調節(jié)肌細胞的

5、能量代謝有著重要作用。 （4 4）骨骼肌中）骨骼肌中ATPATP含量及肌肉活動時含量及肌肉活動時ATPATP的利用的利用u含量：4.6-6.0mmol/千克濕肌，只能維持0.5s 最大強度肌肉收縮。 u肌肉活動時ATP的利用鈣泵主動轉運示意圖1、無氧代謝（1）肌激酶(MK)催化反應2ADP ATP+AMPuAMP可以經過AMP脫氨酶催化水解為次黃嘌呤核苷酸（IMP）和氨（NH3），NH3與H+作用生成胺離子（NH4+）。uNH4+對激活糖酵解的關鍵酶磷酸果糖激酶（PFK）有積極作用，促使以糖酵解的方式再合成ATP，同時緩沖H+的酸化作用。二、肌肉收縮時二、肌肉收縮時ATP的再合成的再合成MKC

6、P+ADPATP+CCKu補充肌酸提高運動能力的分子基礎：肌酸激酶催化的反應可逆，在運動后的恢復期，ATP充足時，能夠合成磷酸肌酸和其他高能磷酸化合物。u肌細胞中肌激酶和肌酸激酶的定位與收縮蛋白十分接近，因此對ADP濃度的變化十分敏感，反應極為迅速，基本上與ATP酶催化的反應同步，使ADP迅速合成ATP。（2）肌酸激酶（CK）催化的反應（3）糖無氧酵解：1分子糖原或葡萄糖無氧分解為2分子乳酸，同時生成3或2分子ATP。l糖酵解過程與NAD+/NADH的比值密切相關，當該比值升高時，糖酵解途徑中的丙酮酸便可以在丙酮酸脫氫酶系的催化下，氧化脫氫生成乙酰輔酶A，進入三酸酸循環(huán)途徑進行有氧氧化分解；當

7、該比值降低時，丙酮酸只能在乳酸脫氫酶的催化下還原生成乳酸。l當機體缺氧時，由于有氧氧化不能充分被激活，使NADH增加，強化了糖酵解過程。l當糖酵解途徑的酶系比糖有氧氧化途徑的酶系激活的更快時，也會使NADH增加，進而加強糖酵解的過程。 O2CO2 + H2O糖、脂肪、蛋白質+ATP2、有氧代謝 人體能量代謝中最基本的方式。 （1）代謝過程 發(fā)生部位線線 粒粒 體體 （2 2）代謝特點）代謝特點u物質的氧化方式主要為脫氫；u在細胞內37及近中性的水環(huán)境中，通過酶的催化作用逐步進行；u物質中的能量逐步釋放，ATP生成率高；u生物氧化中生成的水由物質脫下的氫與氧結合產生；二氧化碳由有機酸脫羧產生。u

8、概念：指線粒體內膜上的一系列遞氫、遞電子體按一定順序排列，形成一個連續(xù)反應的生物氧化體系結構。u位置：真核生物細胞位于線粒體內膜上。(3)(3)呼吸鏈呼吸鏈( (respiratory chain)/電子傳遞鏈電子傳遞鏈 ( electron transport chain) )兩條主要的呼吸鏈兩條主要的呼吸鏈u組成及排列順序 呼吸鏈由多個組分組成，參加呼吸鏈的氧化還原酶有煙酰胺脫氫呼吸鏈由多個組分組成，參加呼吸鏈的氧化還原酶有煙酰胺脫氫酶類、黃素脫氫酶類、鐵硫蛋白類、細胞色素類、輔酶酶類、黃素脫氫酶類、鐵硫蛋白類、細胞色素類、輔酶Q Q類等。類等。底物水平磷酸化底物水平磷酸化 代謝物分子的高

9、能磷酸基直接轉移給ADP生成ATP的方式。如1，3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸、琥珀酰輔酶A等。 氧化磷酸化氧化磷酸化代謝物脫下的氫，經呼吸鏈傳遞，最終生成水，同時伴有ADP磷酸化合成ATP的過程。肌酸-磷酸肌酸能量穿梭系統(tǒng)肌細胞產生高能磷酸化合物（ATP）的反應，主要發(fā)生在線粒體內.許多耗能反應大都發(fā)生在線粒體外.ATP、ADP、無機磷酸（Pi）都不能通過線粒體內膜ATP在細胞漿內靠彌散作用進行轉運的可能性較小.三、肌細胞能量代謝過程中高能磷酸基團的轉運三、肌細胞能量代謝過程中高能磷酸基團的轉運四、能源物質的容量和功率四、能源物質的容量和功率 機體內能源物質的容量和功率是與其化學結構、存

10、量、轉換周期、分解方式密切相關的。 人體的供能系統(tǒng)ATPaseADP+Pi+ E(1)磷酸原與磷酸原系統(tǒng)n磷酸原：ATPATP和和CP CP 的合稱。的合稱。n磷酸原系統(tǒng)：由ATP和CP分解反應組成的供能系統(tǒng)。1、磷酸原供能系統(tǒng)（ATP-CP）（一）ATP 生成的無氧代謝過程兩者的分子結構中均含有高能磷酸鍵，在代謝中通過轉移磷酸基團的過程釋放能量。高能磷酸基團的儲存庫組成肌酸-磷酸肌酸能量穿梭系統(tǒng)（2）CP的結構及功能n結構： CP是肌酸磷酸化的產物。 n功能（3）運動時骨骼肌磷酸原供能運動強度越大，骨骼肌對磷酸原的依賴性也越大。 ATP酶 ATP+H2O ADP+Pi+能量 + C（肌酸）+

11、CPCKu磷酸原供能過程n磷酸原供能系統(tǒng)供能特點：貯量少，持續(xù)時間短，輸出功率最大，不需要O2，不產生乳酸等。 n運動中的供能作用：一切短時間（數秒內）、高功率運動（如短跑、投擲、跳躍、舉重、足球射門等）的供能系統(tǒng)。啟動啟動運動開始時最早啟動，最快利用。是否需氧是否需氧不需氧容量容量/ /功率功率最大供應量?。?18.6J/kg體重，供能速率或功率高：54.4 J/kg體重/s供能時間供能時間維持最大強度運動約68秒鐘。供能項目供能項目短時間最大強度或最大用力運動，與速度、爆發(fā)力關系密切，如短跑、投擲、跳躍、舉重及柔道等。運動時磷酸原供能2、糖酵解供能系統(tǒng)u糖酵解供能系統(tǒng)：糖原或葡萄糖無氧分解

12、生成乳酸的過程中，再合成ATP 的能量系統(tǒng) 。該供能系統(tǒng)的最終產物是乳酸，故又稱為“乳酸能系統(tǒng)”u供能特點：供能總量較磷酸原系統(tǒng)多，輸出功率次之，維持運動的時間較磷酸原系統(tǒng)長，不需要O2，產生致疲勞物質乳酸。啟動啟動全力運動后約5秒是否需氧是否需氧不需氧容量容量/ /功率功率最大供應量較少：962.6J /kg體重，供能速率（功率）較高： 29.2J/kg體重/s供能時間供能時間維持最大強度運動約30s到2min供能項目供能項目速度、速度耐力項目如200-1500米跑、100-200米游泳，短距離速滑、以及一些非周期性、體能要求高的項目，如摔跤、柔道、拳擊、武術等。運動時糖酵解系統(tǒng)供能運動時糖

13、酵解系統(tǒng)供能u供能項目：在速度耐力項目如：400m或800m跑、100m游泳中發(fā)揮著至關重要的作用。在籃球、足球等非周期性項目的加速、沖刺時發(fā)揮重要作用。u供能意義：在氧供不足時仍能維持較長時間地快速供能，以應付身體急需。（二）ATP生成的有氧代謝過程u有氧氧化系統(tǒng)：糖、脂肪和蛋白質在徹底氧化成H2O和CO2的過程中再合成ATP的能量系統(tǒng)。一般情況下，人體主要以糖和脂肪為主要能源物質。u供能特點：貯量大，能量輸出功率較低，無乳酸產生，需要O2，能夠持續(xù)地長時間供能。u供能項目：長時間耐力運動。是否需氧是否需氧需氧容量容量/ /功率功率最大供應量理論上無限/供能速率（功率）低： 15.1J/kg

14、體重/s供能時間供能時間較長。糖：1.5-2h、FFA時間更長。供能作用供能作用是數分鐘以上耐力性運動項目的基本供能系統(tǒng)；對速度和力量運動而言，提高有氧代謝能力，起著改善運動肌代謝環(huán)境和加速疲勞消除的作用。運動時有氧氧化系統(tǒng)供能運動時有氧氧化系統(tǒng)供能u運動中糖和脂肪的利用長時間運動中糖脂供能的順序如何？減體脂時應選擇何種運動？運動強度對能源利用的影響運動強度對能源利用的影響隨著運動強度增加，糖供能比例提高，而脂肪供能比例減少。運動時間對能源利用的影響運動時間對能源利用的影響 隨著運動時間延長，當肌肉中的糖原降低到一定水平時，脂肪供能百分比增加，此時有氧氧化系統(tǒng)的功率輸出將明顯降低，運動能力下降

15、。提高肌糖原貯備對長時間耐力運動是有利的如果運動的目的是為了消耗脂肪，除運動時間要長外，其運動強度也應相對較低。五、基礎代謝五、基礎代謝u概念：概念：人在基礎狀態(tài)基礎狀態(tài)下的能量代謝。u基礎代謝率基礎代謝率（basal metabolic rate, BMR）：單位時間內的基礎代謝，以kcal/m2.h表示。u基礎代謝率隨年齡性別而異，通常男性高于女性，兒童比成人高，壯年比老年高。u正常值：正常值：與正常平均值比較相差在1015%以內。u異常變化：異常變化：甲狀腺功能低下時比正常值低20%-40%；甲狀腺功能亢進時比正常值高出25%-80%。清晨、清醒、靜臥、空腹、室溫在20-25的條件。一、

16、運動時供能系統(tǒng)的相互關系第二節(jié)第二節(jié) 運動狀態(tài)下的能量代謝運動狀態(tài)下的能量代謝 1、運動過程中骨骼肌各供能系統(tǒng)同時發(fā)揮作用，肌肉可以利用所有的能源物質。 不存在一種能源物質單獨供能的情況，只是時間、順序和相對比例隨運動狀況而異。運動開始時，磷酸原系統(tǒng)首先投入供能，然后根據輸出功率的要求動員相應的供能系統(tǒng)參與能量的供應。u能量連續(xù)統(tǒng)一體：不同類型運動項目的能量供應途徑之間，以及各供能系統(tǒng)之間，相互聯系，形成一個能量連續(xù)釋放的過程。u肌肉活動時能量供應的代謝特征ATP供能的連續(xù)性耗能與產能之間、供能途徑與強度的對應性有氧代謝的基礎性與無氧供能的暫時性u不同供能系統(tǒng)參與供能的程度，主要取決于運動強度

17、。短時間高強度運動：主要由無氧代謝供能，如舉重、跳高、跳遠；u長時間中低強度：主要由糖脂肪氧化供能，如越野跑、馬拉松等；u較大強度較長持續(xù)時間運動：無氧代謝和有氧代謝均參與，如400m、800m、1500m跑，球類項目等。短時間最高強度訓練長時間大強度訓練長時間中小強度訓練ATP-CP系統(tǒng)供能為主糖酵解供能很少糖氧化供能極少其他氧化供能幾乎沒有ATP-CP系統(tǒng)供能較少糖酵解供能為主糖氧化供能較少其他氧化供能極少ATP-CP系統(tǒng)供能極少糖酵解供能很少糖氧化供能為主其他氧化供能較多發(fā)展速度、速度耐力等發(fā)展有氧耐力發(fā)展爆發(fā)力、爆發(fā)速度、沖刺速度和力量耐力等圖3 不同訓練負荷人體內能量動員的順序、生理

18、生化代謝特點及對應發(fā)展的身體運動素質關系2、各供能系統(tǒng)的最大輸出功率從磷酸原系統(tǒng)到脂肪有氧氧化依次遞減。能源物質最大功率（mmolATP/kg.s）達到最大功率時間氧需(mmolO2/ATP)無氧代謝ATP11.21s0CP8.61s0肌糖原乳酸5.25s0有氧代謝糖CO2+H202.73min0.167脂肪酸CO2+H2021.430min0.177表1 骨骼肌不同能量物質的輸出功率(引自Sahlin,1986)3、各供能系統(tǒng)維持運動的時間從磷酸原系統(tǒng)到脂肪有氧氧化依次遞增。以最大輸出功率進行運動時，磷酸原系統(tǒng)僅能運動6-8s；糖酵解系統(tǒng)供最大強度運動30-60s，可維持2min左右；3mi

19、n 以上的運動，能量需求主要依賴有氧代謝供能系統(tǒng)。運動時間越長，強度越小，肌肉利用脂肪酸供能的比例越大。4、有氧代謝是機能恢復的主要代謝方式 運動后能源物質的恢復及代謝產物的清除，必須依靠有氧代謝供能。 對徑賽項目而言，一般隨運動距離延長，有氧代謝供能在總體能量供應中的比例逐漸增多，能量消耗的總量也增多。二、不同體力活動項目的能量代謝特點二、不同體力活動項目的能量代謝特點 u從現代競技體育運動的趨勢看，競技能力越強的運動員無氧代謝（尤其是糖酵解）輸出功率的能力就越大，無氧代謝參與比賽供能的比例越高。u尼曼（1988）總結了不同運動時間全力運動的強度以及有氧代謝、無氧代謝供能占的比例。該資料表明

20、有氧、無氧供能各占一半的運動時間大概在全力運動210min。uGastin（2001）在綜述了最新的研究成果后，提出有氧、無氧供能各占一半的時間是在全力運動12min，平均出現時間為75s，這對12min全力運動項目的訓練指導和監(jiān)控意義非常重大。1、不同時間全力運動時能量供應比例表2 運動員在不同時間全力運動時能量供應比例全力運動時間35s35s2min210min1035min3590min90360min強度/%VO2max10010095100909580956070有氧代謝比例（%）52060708095無氧代謝比例（%）95804030205肌糖原消耗比例101030406080心率

21、水平（b/min）185200190210180190170190150180血乳酸（mmol/L）1018201484（引自尼曼，1988）u無氧訓練：以ATP-CP與糖酵解供能為主的訓練；u有氧訓練：以糖氧化供能為主的訓練。u混氧訓練：較長時間亞最大強度的訓練（95%100%VO2max強度訓練210分鐘），又稱有氧無氧混合訓練，實際上屬于有氧代謝和無氧代謝幾乎各占40%60%的訓練。2、無氧、有氧及混氧訓練4、運動訓練過程中代謝規(guī)律應用的基本思路u了解運動項目特點和規(guī)律制定訓練計劃的前提；u了解運動項目與能量供給系統(tǒng)的關系制定訓練方式、方法的依據。u不同運動項目供能系統(tǒng)參與比例具有明顯的

22、項目特征，通過控制運動訓練的強度和運動時間，制定符合項目特點的具體訓練方法和手段，可以達到滿足發(fā)展專項素質的供能系統(tǒng)能力。（1）案例分析：中長跑uSpencer等（1996）認為在400m、800m、1500m跑的能量系統(tǒng)中，無氧代謝在這三個項目中達到了最高水平，并認為如果進一步提高這些項目的運動能力，必須在保證無氧代謝供能能力訓練的同時，更要注意加強有氧代謝供能能力的訓練，才能提高運動成績。（一）能量代謝特點：糖有氧代謝、糖酵解和磷酸原三種供能系統(tǒng)兼有的混合代謝，代謝類型隨運動項目中距離的增加，逐漸從無氧供能為主的混合代謝過程向有氧供能為主的混合代謝過程過渡。（二）訓練原則u良好的有氧能力是中長跑運動員的基礎，而