運動生理學運動能量代謝

運動生理學第一頁，共40頁。一、運動生理學概述〔一〕生理學生理學—研究生物體生命活動規(guī)律的科學。微生物生理學植物生理學生理學動物生理學等人體生理學運動生理學緒論目的:掌握運動生理學的概念及任務第二頁，共40頁。(二)運動生理學概念人體生理學：研究正常人體生命活動規(guī)律的科學.運動生理學：研究人體在體育運動過程中或長期系統(tǒng)的體育鍛煉影響下,人體生理活動開展變化的規(guī)律,并應用它指導人們合理從事鍛煉和科學地進展體育教學或運動訓練.是體育科學中一門重要的應用根底理論學科。二、運動生理學的任務1.提醒體育運動對人體機能影響的規(guī)律及機理；2.說明運動訓練、體育教學和運動健身過程中的生理學原理；3.指導不同年齡、性別和訓練程度的人群進展科學的運動鍛煉，以到達進步競技運動程度、增強全民體質、延緩衰老、進步工作效率和生活質量的目的。第三頁，共40頁。三、運動生理學在健身和競技中的應用〔一〕運動生理的根底研究實驗研究法是運動生理學研究的根本方法。1、研究程度1〕整體程度研究：脂在整體程度上研究人體在一定的環(huán)境條件下運動時，人體各器官、系統(tǒng)之間的互相關系，以及人體各器官、系統(tǒng)對運動的適應過程。如：研究運動時心血管系統(tǒng)的機能變化。2〕器官、系統(tǒng)程度研究：研究每個器官、系統(tǒng)在運動中的機能變化過程。如：討論運動中引起心率、血壓等變化的因素及變化特點的研究。3〕細胞、分子程度研究：主要研究運動時細胞內各亞微構造的機能，以及各生物分子的特殊理化變化過程。如：研究大負荷對骨骼肌收縮蛋白的構造影響。第四頁，共40頁?！捕逞芯糠椒?、動物試驗法1〕慢性實驗：在無菌條件下，對安康動物手術，暴露或破壞、摘除要研究的器官后，盡可能按原方法生活，觀察其功能變化的方法。2〕急性實驗急性在體實驗：在無痛條件下，剖開動物，對其一兩個器官進展實驗觀察。急性離體實驗：從動物體內取某一器官或組織，置于人工生理環(huán)境中，對其進展某一功能的觀察。2、人體實驗法1〕運動現(xiàn)場測定法：在運動現(xiàn)場直接對運動者在運動前、運動中及運動后恢復的某生理變化進展測定的方法。2〕實驗室研究法：受試者按研究者目的設計訓練方案，在實驗室內用一定器械,訓練一定時間，并在訓練前、中、后恢復期內，對研究的生理功能進展測定的方法。第五頁，共40頁?！踩吃诮∩眍I域的應用1、健身運動處方2、運動與疾病的防治3、運動與康復4、運動與航天〔失重下的肌肉萎縮〕等〔四〕在競技領域的應用1、運動與腦機能監(jiān)測〔無損傷檢測儀〕2、運動與疲勞、恢復的研究應用3、運動與運動選材〔從遺傳基因角度〕4、運動與營養(yǎng)5、生物芯片與運動基因特征研究等四、運動生理學的開展和展望〔一〕開展運動生理學是20世紀初開展起來的學科。當時英國的希爾出版了?肌肉活動?等三本名著，被譽為“運動生理之父〞，同時期，蘇聯(lián)的克列斯托夫尼柯甫出版了?運動生理學論文集?。自20世紀50年代以來，北歐的運動生理學研究碩果累累；我國自20世紀40年代開場開展，到50年代末，出現(xiàn)第一次飛躍第六頁，共40頁。〔二〕現(xiàn)狀1、最大攝氧量的研究2、對氧債學說的再認識3、關于個體乳酸閾的研究4、關于運動性疲勞的研究5、關于運動對自由基代謝影響的研究6、運動對骨骼肌收縮蛋白機構和代謝的影響7、關于肌纖維類型的研究8、運動對心臟功能影響的研究9、運動與控制體重10、運動與免疫機能五、運動生理的假設干根本概念〔一〕人體功能活動的調節(jié)1、神經調節(jié)神經調節(jié)：由神經系統(tǒng)的活動調節(jié)生理功能的調節(jié)方式。調節(jié)特點：快速、短暫、準確第七頁，共40頁。調節(jié)根本方式：反射反射：在中樞神經系統(tǒng)參與下，機體對環(huán)境變化的適應性反響調節(jié)構造根底：反射弧反射弧組成：2、體液調節(jié)

體液調節(jié)：某些特殊的化學物質經血液運輸調節(jié)機體的生理功能的調節(jié)方式。

調節(jié)特點：緩慢、廣泛、持久

調節(jié)方式：主要是激素效應器傳出N纖維中樞傳入N纖維感受器非條件反射條件反射全身體液調節(jié)部分體液調節(jié)第八頁，共40頁。3、自身調節(jié)

自身調節(jié)：指組織和細胞在不依賴于外來的神經或體液調節(jié)情況下，自身對刺激發(fā)生的適應性反響過程。

調節(jié)特點：范圍較小、不非常靈敏4、反響、前饋1〕反響的概念反響：在活動中，感受器將信息傳入中樞，經處理后發(fā)放到效應器，同時，效應器也有信息回送到中樞。效應器回送信息的過程。反響信息：效應器回送到期中樞的信息。反響調節(jié)：效應器的反響信息對中樞的調節(jié)反響作用包括正反響和負反響〔含前饋〕第九頁，共40頁。2〕反響控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中，控制部分不斷受受控部分的影響，即受控部分不斷有反響信息返回輸入給控制部分，并改變它的活動?？刂品绞剑弘p向性〔分：正反響、負反響〕反響控制系統(tǒng)分為比較器、控制部分和受控部分三個主要環(huán)節(jié)3〕前饋在調控系統(tǒng)中，有時干擾信息在作用于受控部分引起輸出效應發(fā)生變化的同時，還可以直接通過受控裝置直接作用于控制部分，這種干擾信息對控制部分的直接作用稱為前饋。第十頁，共40頁。特點：雙通路5、反響與適應反響:生物體受到刺激時，其新陳代謝及外部表現(xiàn)發(fā)生相應的改變。適應：生物體長期系統(tǒng)受到同一刺激后，其構造、功能和形態(tài)發(fā)生持久性的變化。6、穩(wěn)態(tài):內環(huán)境的理化特性查對穩(wěn)定，并不是凝固狀態(tài)，且各種物質不停地轉換的動態(tài)平衡。長期系統(tǒng)訓練，可進步穩(wěn)態(tài)的維持才能，也能進步機體對穩(wěn)態(tài)改變的耐受才能。第十一頁，共40頁。第一章運動的能量代謝目的要求:掌握三大供能系統(tǒng)的特點掌握運動中能量代謝變化的特點第一節(jié)生物能量學概要第二節(jié)運動狀態(tài)下的能量代謝第十二頁，共40頁。第一節(jié)生物能量學概要一ATP與ATP穩(wěn)態(tài)〔一〕ATP分解—放能人體活動的直接能量來源于ATP分解供能，ATP是機體內可迅速直接利用的化學能形式，這種能量轉化部位在肌球蛋白橫橋與肌動蛋白的結合點.ATP?ADP+Pi+Q〔7~12Kcal〕〔二〕ATP穩(wěn)態(tài)ATP在肌肉中含量很少〔約5~7mmol?L-1M〕，在不斷分解時又需不斷合成。ATP通過糖、脂肪、蛋白質的有氧氧化過程，經脫氫、傳遞電子給氧生成水，釋放能量，或CP分解釋放能量，使ADT轉化為ATP，保持ATP含量的相對穩(wěn)定。第十三頁，共40頁。〔三〕機體能量的利用ATP分解與再合成是高能鍵在活細胞內的不停斷裂與再連接。其產生約的能量60%迅速轉化成熱能散發(fā)維持體溫恒定，約40%轉化成“自由能〞貯于ATP，供機體利用。二、能源物質的消化與吸收〔一〕消化與吸收1、食物的消化〔1〕消化：食物在消化道內被分解為小分子的過程。機械性消化或物理性消化：通過消化道肌肉的舒縮活動，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端推送。第十四頁，共40頁。化學性消化：通過消化腺分泌的消化液來完成，

消化液中所含的各種消化酶能分別將糖類、

脂肪及蛋白質等物質分解成小分子顆粒。〔2〕消化的過程口腔內消化胃內消化小腸內消化大腸內消化第十五頁，共40頁。①口腔內消化物理消化：咀嚼和吞咽食物〔主要形式〕化學消化：唾液淀粉酶將淀粉分解為麥芽糖。第十六頁，共40頁。②胃內消化第十七頁，共40頁。

☆化學性消化胃液的性質、成分和作用性質：無色，～1.5是體內pH最低的液體分泌量：～日成分：鹽酸、胃蛋白酶原、粘液、內因子和HCO3-

等無機物蛋白質蛋白示、蛋白胨、多肽鹽酸作用:

激活胃蛋白酶原，并為此酶提供酸性環(huán)境入腸后，促進小腸液等分泌及Fe2+、Ca2+吸收殺菌作用胃蛋白酶第十八頁，共40頁?！顧C械性消化?胃容受性舒張：在咀嚼吞咽時→反射性胃擴張〔可使空腹時，具有暫時包容和貯存的作用〕?蠕動：食物入胃5min后，胃以中部開場出現(xiàn)有規(guī)律的肌肉收縮，并向幽門推進?！簿哂谢旌鲜澄锢谙嚢?、推送等作用〕胃排空—食物由胃排入十二指腸的過程。液體?固體糖?蛋白質?脂肪水排空時間約10~15min混合食物排空時間約4~6h一般情況第十九頁，共40頁。③小腸內消化★化學性消化1〕.胰液胰液為無色透明的堿性液體～，浸透壓≈血漿胰液呈間歇性分泌,分泌量約為1～2L/每日。胰液是消化液中最重要的一種消化液。(1)水和碳酸氫鹽(2)碳水化合物水解酶：胰淀粉酶(3)脂類水解酶：胰脂肪酶(4)蛋白質水解酶：主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶第二十頁，共40頁。2〕.膽汁膽汁內不含任何消化酶(1)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合物促脂溶性Vit吸收:促膽汁的自身分泌:腸--肝循環(huán)(2)膽固醇:正常時，膽固醇與膽鹽的濃度呈一定的比例，假設膽固醇↑→膽石癥。(3)膽色素:第二十一頁，共40頁。3〕.小腸液弱堿性液體，。浸透壓與血漿相等。分泌量大(1～3L/日)特點酶種類多持續(xù)分泌小腸液的成分和作用:(1)中和胃酸,保護十二指腸粘膜免遭胃酸侵蝕。(2)稀釋腸腔內容物，利于吸收。(3)腸激酶能激活胰蛋白酶原變?yōu)橛谢钚缘囊鹊鞍酌浮?4)腸淀粉酶能水解淀粉成為麥芽糖。(5)多種消化酶進一步消化水解食糜。小腸消化較特殊：主要在小腸上皮細胞內進展第二十二頁，共40頁。★機械性消化?緊張性收縮：加速腸內食物混合及轉運；?分節(jié)運動：由環(huán)形肌節(jié)律收舒，把食糜不斷分割，利于消化、吸收；?蠕動：由環(huán)形肌和縱形肌收舒完成，主要向下推送，速度很慢〔1~2cm?min-1〕停留3~8h④大腸內消化無重要的消化作用，主要吸收水、貯存消化殘渣分節(jié)運動蠕動第二十三頁，共40頁。2.吸收〔1〕吸收的概念：吸收：經過消化的食物，透過消化道粘膜，進入血液和淋巴循環(huán)的過程。(2)吸收的部位食物在口腔及食道內不被吸收。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，一般認為，糖類、脂肪和蛋白質的消化產物大部分在十二指腸和空腸吸收，回腸可以吸收膽鹽和維生素B12。大腸主要吸收水分和鹽類，結腸可吸收其腸腔內80%的水和90%的Na+及Cl-。第二十四頁，共40頁。(3)小腸吸收的特點

小腸吸收的有利條件：①面積保證：長5～6米＋皺褶＋絨毛＋微絨毛→200m2；②設備保證：酶多＋轉運工具＋運輸途徑；③時間保證：停留時間長，約3～8h；④動力保證：絨毛伸縮具有唧筒樣作用。第二十五頁，共40頁。

葡萄糖、氨基酸和短鏈脂肪酸吸收后進入血液；

而長鏈脂肪酸吸收后進入淋巴液。第二十六頁，共40頁。三生命活動的能量來源〔一〕糖代謝1．糖在體內的存在形式人體內糖類主要以人體的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在，并以血糖為中心，使之處于一種動態(tài)平衡。血液中的葡萄糖又稱血糖，正常人空腹?jié)舛葹?0~120mg%〔~〕。

糖原貯備形式葡萄糖運輸形式肝糖原肌糖原第二十七頁，共40頁。2.糖在體內的分解代謝(1)糖的有氧分解指糖原或葡萄糖在有氧條件下，氧化成CO2、H2O并釋放能量的過程。在細胞質和線粒體內完成。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乙酰CO-A→三羧酸循環(huán)→CO2+H2O+ATP1molGlucose→38molATP第二十八頁，共40頁。(2)糖酵解指葡萄糖和糖原在不需氧的情況下，分解生成乳酸并釋放能量的過程。在細胞質內進展。是機體在缺氧時，唯一能供能方式。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乳酸+ATP第二十九頁，共40頁。3糖原貯備與運動才能1〕肝糖原貯備與運動才能長時間運動→→血糖↗→→節(jié)省糖原利用，減少脂肪、蛋白質供能比例→→進步運動才能，延緩運動時間2〕肌糖原貯備較穩(wěn)定正常情況下，肌糖原貯備較穩(wěn)定，大量攝入糖不能進步其貯備量，只有高糖膳食和耐力運動結合→→引起糖原超量恢復→→才能進步貯備量。3〕肌糖原貯備與運動才能不能說機體內肌糖原貯備越高就一定能進步運動成績，由于葡萄糖進入細胞或合成糖原后，不能再擴散出細胞，并且運動肌肉不能利用非運動肌肉的糖原。第三十頁，共40頁。4)進步肌糖原貯備的途徑合理膳食與適宜運動訓練相結合是進步機體糖原貯備的有效途徑。(二)脂肪代謝1．脂肪的儲存與發(fā)動⑴脂肪發(fā)動：脂肪細胞中的脂肪在激素敏感脂肪酶的作用下，分解為脂肪酸和甘油，釋放入血，供組織利用的過程。⑵脂肪貯存：脂肪細胞攝取血中過多的FFA，與甘油結合成甘油三酯貯存起來的過程。正常情況下，脂肪細胞中脂肪合成與分解是動態(tài)平衡的。第三十一頁，共40頁。⑶脂肪細胞代謝的意義：①當體內能量來源充足時，能量以脂肪形式貯存；②在饑餓狀態(tài)或糖供缺乏時，經脂肪發(fā)動分解成脂肪酸和甘油，供機體能量2.脂肪的氧化分解供能脂肪→發(fā)動→FA→活化→脂酰CO-A→入線粒體→β-氧化→乙酰CO-A→三羧酸循環(huán)→

但在肝細胞內不能完全分解脂肪，生成酮體在長期饑餓、劇烈運動時，脂肪發(fā)動↗→酮體↗→骨骼肌利用酮體↗→節(jié)省糖供腦組織利用。CO2

H2OATP乙酰乙酸β-羥丁酸丙酮第三十二頁，共40頁。3.運動中脂肪代謝與糖代謝比較的特點1〕發(fā)動慢：FFA發(fā)動一入血液較慢，在體內糖原貯備降低的情況下，才成為主要供能物。2〕耗氧量大：脂肪分子中碳原子多而氧原子少，那么氧化時要消耗較多的氧。3〕能效率低：脂肪有氧氧化的速度慢，輸出功率低。4.運動對脂肪代謝的影響1〕進步脂肪酸的氧化才能：長期耐力訓練能增加肌肉中的線粒體及有氧代謝的酶，有利于脂肪發(fā)動。2〕改善血脂異常：長期耐力訓練能血中甘油三酯、LDL含量下降，HDL含量增加，防止動脈硬化。3〕減少體脂積累：長期系統(tǒng)訓練能增加脂肪酶的活性，加快脂肪發(fā)動，F(xiàn)FA供能增加而減少體脂。第三十三頁，共40頁。(三)蛋白質代謝1．蛋白質在體內的代謝蛋白質是細胞構造的主要原料,一般不占主要供能地位蛋白質代謝可根據氮平衡來確定。食物中的含氮物質主要是蛋白質。而蛋白質中的含氮量相對恒定約為16%。氮平衡：正氮平衡：負氮平衡：2.蛋白質分解代謝供能蛋白質的分解供能是由氨基酸代謝實現(xiàn)。第三十四頁，共40頁。四ATP的生成過程〔一〕ATP生成的無氧代謝過程1、磷酸原系統(tǒng)1〕組成：由肌肉中的ATP和CP組成，ATP的再生成由CP分解放能直接形成；ATP→ADP+Pi+QCP+ADP→C+ATP2〕供能時間約7?5s

3〕供能特點

ATP再生成來自CP分解不產生乳酸，不需要氧；ATP是肌肉活動的直接能源；ATP-CP分解十分迅速，輸出功率最大；ATP-CP貯量少，供能時間很短（僅數(shù)秒鐘）第三十五頁，共40頁。2、乳酸能系統(tǒng)1〕乳酸能系統(tǒng)：肌肉中GlycogenandGlucose在缺氧分解過程中合成ATP，同時產生乳酸的供能系統(tǒng)肌糖元+ADP+Pi→乳酸+ATP2〕供能時間約33sATP再合成由糖酵解而來，不需要氧，產生乳酸分解速度較快，輸出功率較大供能時間較短〔LA是強酸，破壞內環(huán)境〕ATP生成有限；3）供能特點第三十六頁，共40頁。〔二〕ATP生成的有氧代謝過程

3、有氧氧化系統(tǒng)1〕有氧氧化系統(tǒng)：當機體吸氧量滿足需氧量，ATP再生成由糖、脂肪有氧氧化供能的系統(tǒng)糖脂肪+ADP+Pi+O2→CO2+H2O+ATP蛋白質2〕供能時間

ATP再