運動的能量代謝專家講座

第一節(jié)生物能量學概要一、葉綠體和線粒體是高等生物細胞主要能量轉(zhuǎn)換器運動的能量代謝專家講座第1頁

葉綠體存在在綠色植物細胞中，能進行光合作用，將光能轉(zhuǎn)化為化學能，并儲存于糖、脂肪、和蛋白質(zhì)等有機大分子中運動的能量代謝專家講座第2頁線粒體普遍存在于動、植物細胞內(nèi)，是進行生物氧化場所，產(chǎn)生機體生命活動唯一直接能源—— ATP運動的能量代謝專家講座第3頁

二、ATP與ATP穩(wěn)態(tài)（一）細胞能量代謝主要媒介：ATP由腺嘌呤核苷酸再加上三個磷酸根組成，后面兩個磷酸之間鍵稱為高能磷酸鍵，能夠貯存或釋放能量。

運動的能量代謝專家講座第4頁（二）ATP穩(wěn)態(tài)ATP貯量有限，運動中ATP消耗后補充速度成為影響運動能力主要原因。ATP穩(wěn)態(tài)其實就是ATP生成和釋放機體在能量轉(zhuǎn)換過程中維持其ATP含量恒定現(xiàn)象稱為ATP穩(wěn)態(tài)運動的能量代謝專家講座第5頁（三）ATP分解釋能ATP分解釋能，實際上是被酶斷開末端高能磷酸鍵，即：ATPADP+Pi+能

肌肉收縮就是利用肌細胞內(nèi)ATP分解釋放能量供肌肉收縮克服阻力來做功，以實現(xiàn)化學能向機械能轉(zhuǎn)化。當前必定是，這種能量轉(zhuǎn)化部位就在肌球蛋白橫橋于肌動蛋白結合位點。ATP酶運動的能量代謝專家講座第6頁（四）ATP生成過程（一）、ATP生成無氧代謝過程

1、磷酸原供能系統(tǒng)

ATP→ADP+Pi+ECP+ADP→C+ATP特點：無氧代謝；供能速度極快；能源：CP；

ATP生成極少；肌肉中貯量少，最大強度運動連續(xù)供能時間6-8秒；用于短跑或任何高功率、短時間活動。運動的能量代謝專家講座第7頁2、糖酵解供能系統(tǒng)肌糖元+ADP+Pi→乳酸+ATP特點：無氧代謝；供能速度快；能源：肌糖元；ATP生成有限；終產(chǎn)物乳酸可造成肌肉疲勞；用于2—3’最大強度運動。運動的能量代謝專家講座第8頁（二）ATP供能有氧代謝過程有氧氧化系統(tǒng)糖脂肪+ADP+Pi+O2CO2+H2O+ATP蛋白質(zhì)特點：有氧代謝；供能速度慢；能源：糖、脂肪、蛋白質(zhì)；沒有造成疲勞副產(chǎn)品；用于耐力或長時間活動。運動的能量代謝專家講座第9頁一二三磷酸原系統(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)貯量極少962j·kg-1體重無限大輸出功率56j·kg-1·s-129.3j·kg-1·s-115j·kg-1·s-1連續(xù)時間7.5s33s長時間供能特點不需 O2不需O2產(chǎn)生乳酸需O2項目短跑投擲跳躍舉重1min以內(nèi)運動耐力運動指標血乳酸VO2max無氧閾不一樣路徑合成ATP總量及效率運動的能量代謝專家講座第10頁運動的能量代謝專家講座第11頁

三、生命活動能量起源：糖、脂肪、蛋白質(zhì)

人體主要營養(yǎng)物質(zhì)包含糖、脂肪、蛋白質(zhì)、無機鹽、維生素、水、膳食纖維七大類。其中糖、脂肪、蛋白質(zhì)有提供能量生理作用，稱為三大能源物質(zhì)。其它營養(yǎng)物質(zhì)起介導作用。運動的能量代謝專家講座第12頁(一)糖代謝1．糖在體內(nèi)存在形式

人體內(nèi)糖類主要是糖原及葡萄糖，經(jīng)過食物取得。

單糖被吸收進入血液后，一部分合成肝糖原；一部分隨血液運輸?shù)郊∪夂铣杉√窃A存起來；一部分被組織直接氧化利用；另一部分維持血液中葡萄糖濃度。

因而，人體糖以血糖、肝糖原和肌糖原形式存在，并以血糖為中心，使之處于一個動態(tài)平衡。葡萄糖是人體內(nèi)糖類運輸形式，而糖原是糖類貯存形式。

運動的能量代謝專家講座第13頁運動的能量代謝專家講座第14頁2.糖分解供能供能特點: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50-70%有氧供能、無氧也可供能；動員快、耗氧少、能效高

（1）糖有氧分解（2）糖無氧分解底物葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原氧氣有無1分子葡萄糖生成38分子ATP2分子ATP產(chǎn)能速率較低較高運動的能量代謝專家講座第15頁糖有氧氧化

糖有氧氧化路徑酮運動的能量代謝專家講座第16頁糖無氧分解

糖酵解與乳酸生成

運動的能量代謝專家講座第17頁3.糖在體內(nèi)以肌糖原和肝糖原形式貯備，儲量有限，一次性大量攝入糖并不能有效增加肌糖原貯備。只有高糖膳食和耐力運動結合，既促進了肌糖原消耗，又進行隨即肌糖原超量賠償，才能使肌糖原貯備增加。

超長時間運動會造成機體糖原耗竭，需要合理科學補糖。普通認為，運動前3-4小時補糖能夠增加運動開始時肌糖原貯量。運動前5分鐘內(nèi)或運動開始時補糖效果較理想。首先，糖從胃排空→小腸吸收→血液轉(zhuǎn)運→刺激胰島素分泌釋放，需要一定時間；另首先，可引發(fā)一些激素如腎上腺素快速釋放，從而抑制胰島素釋放，使血糖水平升高；同時還能夠降低運動時肌糖原消耗。

運動的能量代謝專家講座第18頁進行一次性長時間耐力運動時，以補充高糖類食物作為促力伎倆，需在運動前3天或更早些時間暫時食用。在長時間運動中，如馬拉松比賽，能夠經(jīng)過設置途中飲料站適量補糖。運動后補糖將有利于糖原恢復。耐力運動員在激烈比賽或大負荷量訓練期，膳食中糖類總量應與其每日能量消耗70%，有利于糖原恢復。運動前或賽前補糖可采取稍高濃度溶液，服用量40-50克糖。運動中或賽中補糖應采取濃度較低糖溶液，有規(guī)律地間歇補充，每20分鐘給15-20克糖。運動的能量代謝專家講座第19頁禁止：賽前1小時-賽前15分鐘之間和比賽較短間歇時間內(nèi)補充濃度20%以上高糖含量糖飲料。運動的能量代謝專家講座第20頁(二)脂肪代謝

脂肪生理功效氧化供能—含能量多，9.5千卡/克脂肪。構建細胞組成成份促進脂溶性維生素吸收和利用保護作用運動的能量代謝專家講座第21頁1、脂肪儲存與動員人體脂肪貯存量很大，約占體重10%-20%。普通認為，最適宜體脂含量為：男性為體重6%-14%，女性為10%-14%。脂肪儲存：脂肪細胞可攝取血液中過多自由脂肪酸，并與甘油結合形成甘油三脂儲存起來。脂肪動員：當血液中自由脂肪酸水平下降時，儲存在脂肪細胞內(nèi)脂肪在激素敏感酶作用下，逐步分解為脂肪酸和甘油，釋放入血，以供給其它組織氧化利用。運動的能量代謝專家講座第22頁2、脂肪在體內(nèi)分解代謝

脂肪在脂肪酶作用下，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，釋放出大量能量，用以合成ATP。在氧供給充分時進行運動，脂肪可被大量消耗利用。運動的能量代謝專家講座第23頁3、運動中脂肪代謝特點（與糖代謝比較）

A)動員慢：脂肪酸從脂肪組織中分解動員入血液較慢，只有在糖原貯備降低情況下，才能成為肌肉主要供能物質(zhì)。

B)耗氧量大：徹底氧化時消耗氧氣多。

C)能效率低：分解供能效率比糖慢一倍。因為以上特點，長時間耐力運動后期才主要依靠脂肪供能（馬拉松后半程）運動的能量代謝專家講座第24頁4、運動對脂肪代謝影響1）提升脂肪酸氧化能力：耐力訓練是提升機體氧化利用脂肪酸供能能力最有效辦法。長久耐力訓練會使骨骼肌線粒體數(shù)量、體積、單位肌肉毛細血管密度、線粒體酶及脂蛋白酶活性增加。所以，優(yōu)異耐力運動員氧化利用脂肪能力以及氧化酮體能力要比普通人強。運動的能量代謝專家講座第25頁2）改進血脂異常：甘油三酯(TG)總膽固醇（TCH）低密度脂蛋白(LDL)高密度脂蛋白（HDL)耐力運動可改進血脂異常3）降低體脂積累。運動的能量代謝專家講座第26頁(三)蛋白質(zhì)代謝

1、蛋白質(zhì)生理功效

1）組成和修補機體組織2）調(diào)整機體生理功效3）氧化供能2、體內(nèi)氨基酸起源和去路

起源：1）食物消化分解產(chǎn)生2）組織細胞蛋白質(zhì)降解3）其它物質(zhì)中間代謝轉(zhuǎn)化而來去路：

1）再合成蛋白質(zhì),更新和修復組織2）合成肽類激素、激酶及核酸堿基等3）脫氨基后深入氧化供能4）脫氨基后再合成糖、脂肪貯存5）再合成新氨基酸運動的能量代謝專家講座第27頁3、蛋白質(zhì)在體內(nèi)代謝氮總平衡氮正平衡氮負平衡氮平衡意義：能夠反應體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝慨況。

4、運動對蛋白質(zhì)影1）機體運動時蛋白質(zhì)可提供一部分能量。2）運動造成骨骼肌蛋白質(zhì)合成增加—肌肉壯大。

運動的能量代謝專家講座第28頁六、能源物質(zhì)消化與吸收

消化：食物在消化道內(nèi)被分解為小分子過程。吸收：經(jīng)過消化食物，透過消化道粘膜，進入血液和淋巴循環(huán)過程。（一）消化消化方式：機械性消化或物理性消化：經(jīng)過消化道肌肉舒縮活動，將食物磨碎，并使之與消化液充分混合，并將食物不停地向消化道遠端推送?；瘜W性消化：經(jīng)過消化腺分泌消化液來完成，消化液中所含各種消化酶能分別將糖類、脂肪及蛋白質(zhì)等物質(zhì)分解成小分子顆粒。

運動的能量代謝專家講座第29頁消化液主要功效

①稀釋食物，使之與血漿滲透壓相等，以利于吸收；②改變消化道內(nèi)pH，使之適應于消化酶活性需要；③水解復雜食物成份，使之便于吸收；④經(jīng)過分泌粘液、抗體和大量液體，保護消化道粘膜。比如，胃粘液含有較高粘滯性和形成凝膠特征。

運動的能量代謝專家講座第30頁

消化液作用

運動的能量代謝專家講座第31頁

營養(yǎng)物質(zhì)在消化道各部位消化過程

口腔內(nèi)消化胃內(nèi)消化小腸內(nèi)消化大腸內(nèi)消化

運動的能量代謝專家講座第32頁

口腔內(nèi)消化運動的能量代謝專家講座第33頁2、胃內(nèi)消化

胃液性質(zhì)、成份和作用

性質(zhì)：無色，pH0.9～1.5是體內(nèi)pH最低液體

分泌量：1.5～2.5L/日

成分：鹽酸、胃蛋白酶原、粘液、內(nèi)因子和HCO3-

等無機物。運動的能量代謝專家講座第34頁胃排空：食物由胃進入十二指腸過程食物排空速度與食物物理性狀及化學組成相關：通常稀薄、流體食物比粘稠、固體食物排空快，顆粒小食物比大塊食物排空快。糖類排空速度最快，蛋白質(zhì)次之，脂肪類最慢?；旌鲜澄锿耆趴胀ǔＰ枰?-6小時。運動的能量代謝專家講座第35頁3、小腸內(nèi)消化

A.胰液

胰液為無色透明堿性液體pH7.8～8.4，滲透壓≈血漿胰液呈間歇性分泌,分泌量約為1～2L/每日。胰液是消化液中最主要一個消化液。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運動的能量代謝專家講座第36頁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合物促脂溶性維生素吸收:促膽汁本身分泌:腸--肝循環(huán)

b、膽固醇:正常時，膽固醇與膽鹽濃度呈一定百分比，若膽固醇↑→膽石癥。

c、膽色素:運動的能量代謝專家講座第37頁

C.小腸液弱堿性液體，pH≈7.6。滲透壓與血漿相等。特點：酶種類多；連續(xù)分泌。分泌量大(1～3L/日)小腸液成份和作用:a、中和胃酸,保護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)橛谢钚砸鹊鞍酌?。d、腸淀粉酶能水解淀粉成為麥芽糖。e、各種消化酶深入消化水解食糜。運動的能量代謝專家講座第38頁4、大腸內(nèi)消化

功效：吸收水分；儲存食物殘渣。大腸液：黏液蛋白保護和潤滑作用。運動的能量代謝專家講座第39頁(二）吸收

1、吸收部位

食物在口腔及食道內(nèi)不被吸收。胃所吸收食物也極少，只吸收酒精和少許水分。小腸是吸收主要部位，普通認為糖類、脂肪和蛋白質(zhì)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，結腸可吸收其腸腔內(nèi)80%水和90%Na+及Cl-。

運動的能量代謝專家講座第40頁2、小腸吸收特點

小腸吸收有利條件：①面積確保：長5～6米＋皺褶＋絨毛＋微絨毛→200m2；②設備確保：酶多＋轉(zhuǎn)運工具＋運輸路徑；③時間確保：停留時間長，約3～8h；④動力確保：絨毛伸縮含有唧筒樣作用。運動的能量代謝專家講座第41頁3、三大能源物質(zhì)吸收糖：分解成單糖，被小腸上皮細胞吸收入血。蛋白質(zhì)分解成氨基酸，被小腸上皮細胞吸收入血。脂肪與膽鹽結合形成水溶性復合物，自小腸上皮吸收入淋巴，然后再進入血液循環(huán)運動的能量代謝專家講座第42頁七、機體能量利用

機體中能量除以ATP形式提供給各種生理功效利用以外，大部分轉(zhuǎn)化為熱能。運動的能量代謝專家講座第43頁運動中各能源物質(zhì)動員

運動開始時機體首先分解肌糖原，連續(xù)運動5-10分鐘后，血糖開始參加供能。脂肪在平靜時即為主要供能物質(zhì)，在運動達30分鐘左右時，其輸出功率達最大。蛋白質(zhì)在運動中作為能源供能時，通常發(fā)生在連續(xù)30分鐘以上耐力項目。伴隨運動員耐力水平提升，能夠產(chǎn)生肌糖原及蛋白質(zhì)節(jié)約化現(xiàn)象。

運動的能量代謝專家講座第44頁

八、基礎代謝基礎代謝：指基礎狀態(tài)下能量代謝。所謂基礎狀態(tài)是指人體處于清醒、平靜、空腹、室溫在20-25oC條件下?；A代謝率：指單位時間內(nèi)基礎代謝。影響能量代謝原因1、肌肉活動2、精神擔心3、食物特殊動力作用4、環(huán)境溫度運動的能量代謝專家講座第45頁基礎代謝率隨年紀、性別不一樣而有生理改變。其它條件相同時，男性基礎代謝率平均比女性高。幼兒比成人高，年紀越大，基礎代謝率越低。運動的能量代謝專家講座第46頁第二節(jié)運動狀態(tài)下能量代謝

一、肌肉活動時能量供給代謝特征（一）ATP供能連續(xù)性

運動時能量供給是連續(xù)，所以ATP消耗與再合成也必須是連續(xù)性。（二）耗能與產(chǎn)能之間匹配性

運動時，不一樣運動強度耗能不一樣，因而需求供能速率也不一樣。即產(chǎn)能速率必須與耗能強度相匹配。三個能量系統(tǒng)輸出功率各有特點，分別滿足不一樣運動強度需要。運動的能量代謝專家講座第47頁（三）供能路徑與強度對應性人體在進行不一樣強度運動時，因為不一樣產(chǎn)能和耗能速率匹配關系，優(yōu)先開啟對應供能系統(tǒng)為主要供能系統(tǒng)。（四）無氧供能暫時性由運動強度決定運動供能方式是有氧或無氧。大強度運動需無氧代謝供能，而無氧代謝終產(chǎn)物造成疲勞產(chǎn)生，所以，無氧供能時間是短暫。（五）有氧代謝基礎性有氧代謝是人類生命活動基本代謝方式能把三大營養(yǎng)物質(zhì)徹底氧化成CO2和H2O，產(chǎn)生較多能量。同時