第六章运动性疲劳及恢复过程的生化特点

第六章运动性疲劳及恢复过程的生化特点第1页，共70页，2023年，2月20日，星期一ATPADP+PiATP酶第2页，共70页，2023年，2月20日，星期一第一节运动能力的代谢基础骨骼肌ATP的再合成速度是影响运动能力的最重要因素。供能系统：

磷酸原系统：短时间最大强度或最大用力运动中起主要供能。

糖酵解系统：30秒到2分钟以内最大强度运动的主要供能系统。

有氧氧化系统：数分钟以上耐力性运动项目的主要供能系统。一、运动的代谢特点：第3页，共70页，2023年，2月20日，星期一(一)各体育项目的代谢类型根据运动时物质和能量代谢体系，可把竞技体育项目分属为五种代谢类型，即：

(1)磷酸原代谢类型；

(2)磷酸原—糖酵解代谢类型；

(3)糖酵解代谢类型；

(4)糖酵解—有氧代谢类型；

(5)有氧代谢类型。第4页，共70页，2023年，2月20日，星期一第5页，共70页，2023年，2月20日，星期一(二)不同训练方法的能量代谢特点：根据训练方法的供能代谢分布特点，科学地制定训练计划。第6页，共70页，2023年，2月20日，星期一第7页，共70页，2023年，2月20日，星期一第8页，共70页，2023年，2月20日，星期一二、影响人体运动能力的因素(一)影响人体无氧代谢运动能力的因素：人体代谢能力存在明显的个体差异。一般说运动员的值高于正常人，且有多种因素影响个体的无氧代谢能力。1．年龄、性别和肌肉质量的影响(1)年龄：生长期的机体无氧代谢能力随年龄增长而增大，在20多岁时达最大值，然后逐渐下降，大约每10年下降6％。上述变化无性别差异。第9页，共70页，2023年，2月20日，星期一

(2)性别：在10秒、30秒、90秒最大输出功的测定中，女子值仅是男子值的65％左右，存在明显的性别差异。第10页，共70页，2023年，2月20日，星期一(3)肌肉质量：最大无氧代谢能力与身体大小有关，尤其受去脂体重的影响。所以，最大无氧代谢能力的年龄和性别变化，与肌肉质量的差异关系密切。第11页，共70页，2023年，2月20日，星期一2．肌肉结构和机能的影响(1)肌肉形态和肌纤维类型：1)肌肉形态：对肌肉做功能力的影响很大，如：肌节的排列和长度、肌纤维长度、肌肉横截面积、肌肉总量等。这些因素影响肌肉执行无氧运动的能力，特别影响功率输出的绝对值。第12页，共70页，2023年，2月20日，星期一

2)肌纤维类型：对无氧代谢能力的影响表现在快肌纤维的比例上，快肌纤维百分比例高的肌肉，收缩时无氧功率输出值大。在无氧代谢供能为主的运动中，快肌纤维越多或横截面积越大，维持最大功率输出的时间会相对延长。总之，高比例快肌纤维和快肌纤维横截面积具有最大瞬时功率和短时间无氧功率占优势的特点。在选材时要注意这种关系。第13页，共70页，2023年，2月20日，星期一

(2)供能物质含量：短时间全力运动的能量主要来自内源性高能磷酸化合物和肌糖原。CP贮量是短时间无氧运动能力的限制因素。无氧运动时肌糖原的储量不是个体无氧运动能力的决定因素。第14页，共70页，2023年，2月20日，星期一

(3)反应产物的堆积：大量的研究一致指出，在局部肌糖原储备充足情况下，肌内H+堆积是影响无氧运动能力的主要限制因素。第15页，共70页，2023年，2月20日，星期一(4)代谢途径的效率：无氧运动时ATP生成速率也依赖CP和糖原分解的代谢能力。1）肌内肌酸激酶活性；2）肌内糖酵解酶活性；3）参与高强度收缩的肌纤维的特性和数目。在极量运动中，快肌纤维有效募集，更能快速分解和再合成ATP。大多数限制因素经高强度训练后，获得一定程度的适应性提高。第16页，共70页，2023年，2月20日，星期一供能物质含量反应产物的堆积肌纤维类型代谢途径的效率肌肉形态第17页，共70页，2023年，2月20日，星期一

(5)氧的转运和利用系统：在短时间极量运动中，氧化供能占很小部分。当全力运动时间超过60—90秒时，供氧系统利用氧的能力有改善和提高，经过一个阶段训练后线粒体内有氧代谢供能才会有较大增长。第18页，共70页，2023年，2月20日，星期一3．遗传的影响与无氧代谢能力有关的生化参数的遗传度影响机体对训练的应答，在选材时应注意应答能力表型的变异起作用。第19页，共70页，2023年，2月20日，星期一4．训练的影响第20页，共70页，2023年，2月20日，星期一从训练应答比较的变化范围大，说明无氧代谢可训性的个体差异大。这类研究对教练员有重要价值，例如对短时间无氧运动项目的运动员，应当意识到选拔天资高的人更易获得训练效果，对长时间无氧运动能力的提高，应当多从训练因素上找出成功的原因。第21页，共70页，2023年，2月20日，星期一影响人体无氧代谢运动能力的因素：1．年龄、性别和肌肉质量的影响

(1)年龄；(2)性别；(3)肌肉质量2．肌肉结构和机能的影响

(1)肌肉形态和肌纤维类型(2)供能物质含量(3)反应产物的堆积(4)代谢途径的效率(5)氧的转运和利用系统3．遗传的影响4．训练的影响第22页，共70页，2023年，2月20日，星期一(二)影响有氧代谢运动能力的因素运动员最大有氧代谢运动能力取决于氧转运能力和肌肉利用氧的能力。

1．最大转运氧的能力

(1)肺转运氧：安静时最大肺通气速率在500毫升／分以上，在最大强度运动时，优秀运动员的值上升到、180升／分以上，并发现此时血氧量不下降或稍下降，故认为肺泡弥散氧的能力不限制最大摄氧量。第23页，共70页，2023年，2月20日，星期一(2)血液携氧量：血液携氧量是血红蛋白浓度的函数。当采用血液兴奋剂或高原训练后使血红蛋白浓度上升时，最大摄氧量相应提高。由此推论，血红蛋白可能是最大摄氧量的限制因素。第24页，共70页，2023年，2月20日，星期一

(3)每分心输出量：

每分心输出量是影响最大摄氧量的重要因素。增加每分钟流经肌肉的血容量，可使单位时间血液供氧增多，从而提高最大摄氧量。第25页，共70页，2023年，2月20日，星期一2．肌肉利用氧的能力肌肉利用氧的能力表示肌肉从血液摄取氧并转进线粒体、被代谢氧化利用的量。利用氧能力取决于下列因素：肌肉微血管密度，肌红蛋白含量，线粒体有氧代谢酶活性，线粒体数目和体积，供能物质的选择性利用等。

在供氧充足、能量物质储备充足时，影响最大摄氧量的主要因素是有氧代谢酶的活性。采用大强度间歇性耐力训练，能明显增强引起肌细胞内上述生化因素的适应性变化，使肌肉利用氧的能力提高。第26页，共70页，2023年，2月20日，星期一3．遗传的影响高水平的最大摄氧量归咎于训练水平还是先天因素，目前尚不清楚，但是经耐力训练最大摄氧量增高不超过15％—20％最大摄氧量，这是最大摄氧量遗传度高(约80％)决定的。第27页，共70页，2023年，2月20日，星期一4．训练的影响

由于可训性受遗传度制约，训练对最大摄氧量提高的效果不十分明显(不超过15％—20％)。例如，一名最大摄氧量(45-55毫升氧／千克体重•分)低水平的健康年轻人，经过紧张训练使最大摄氧量提高20％，数值只达到54—66毫升氧／千克体重•分，此值仍低于优秀耐力运动员的平均水平。可见，在耐力运动员选材时，最大摄氧量的可训性是一个不可忽视的因素。第28页，共70页，2023年，2月20日，星期一5．性别的影响男女之间最大摄氧量存在明显差异。采用绝对值(毫升氧／分)表示时，男子平均最大摄氧量为3000-3500，世界级耐力运动员达6080—7000；女子平均值最大摄氧量2000—3200，世界级耐力运动员可达4000。采用相对值(毫升氧／千克体重•分)表示时，从儿童至老年人平均值，男子是40—50，女子是32—38。若以瘦体重表示相对值时，则男女之间的差别不明显，男子平均值46-49，女子平均值44—48。高体脂的人采用瘦体重计算最大摄氧量时，也表现出摄氧量值增高。第29页，共70页，2023年，2月20日，星期一6．年龄的影响最大摄氧量值随年龄改变。在青春期前，男孩稍高于女孩。女子在14—16岁达到最大摄氧量，而男子在19—30岁保持最大摄氧量水平。30岁以后，非运动员明显下降，男子比女子下降得快。第30页，共70页，2023年，2月20日，星期一7．高原和高原训练的影响高原大气压和空气中氧含量下降，引起人体原有的最大摄氧量下降，大约从1200米海拔高度起，每上升1000米相应的最大摄氧量下降10％；在海拔8848米的珠穆朗玛峰上，登山者平均最大摄氧量仅为15毫升氧／千克体重•分，大约是海平面的27％，稍高于维持生命必需的最低耗氧量(7毫升氧／千克体重•分)。第31页，共70页，2023年，2月20日，星期一影响有氧代谢运动能力的因素：1．最大转运氧的能力(1)肺转运氧(2)血液携氧量(3)每分心输出量2．肌肉利用氧的能力3．遗传的影响4．训练的影响5．性别的影响6．年龄的影响7．高原和高原训练的影响第32页，共70页，2023年，2月20日，星期一第一节运动性疲劳概述一、运动性疲劳的概念：运动性疲劳定义为：“机体的生理过程不能持续其机能在一特定水平或不能维持预定的运动强度。”力竭是疲劳的一种特殊形式，是在疲劳时继续运动，直到肌肉或器官不能维持运动，即为力竭。第33页，共70页，2023年，2月20日，星期一这个疲劳定义的特点是：

(1)把疲劳时体内组织、器官的机能水平和运动能力结合起来评定疲劳的发生和疲劳程度；

(2)有助于选择客观指标评定疲劳。

例如，在某一特定水平工作时单一或同时使用心率、血乳酸、最大摄氧量和输出功率来评定疲劳。第34页，共70页，2023年，2月20日，星期一二、运动性疲劳发生的部位及变化：躯体性疲劳：运动能力下降。心理性疲劳：行为的改变。中枢疲劳：是指缺乏动机、中枢神经系统的传递或募集发生改变。外周疲劳：包括接点传递、肌肉点活动和肌肉收缩活动能力下降。躯体性疲劳运动性疲劳第35页，共70页，2023年，2月20日，星期一(一)中枢疲劳的生化特点部位：起于大脑、止于脊髓运动神经元。第36页，共70页，2023年，2月20日，星期一生化机制可能是神经细胞机能失调，主要生化特点表现如下：1．ATP浓度降低，ADP／ATP比值增大，γ-氨基丁酸浓度升高。剧烈运动时，ATP浓度下降，ADP稍上升，CP有所减少，氧化酶活性有所升高；在极度疲劳时，氧化酶活性受到抑制，脑组织中琥珀酸脱氢酶活性降低，γ-氨基丁酸的消除过程减弱，琥珀酸在脑组织中的浓度升高，对中枢神经产生抑制作用，使神经细胞机能活动有所降低。第37页，共70页，2023年，2月20日，星期一2．血液色氨酸与支链氨基酸(BCAA)浓度比值增高，影响脑中某些神经递质前体(苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸)的含量，使5-羟色胺(5-I-IT)含量升高，对大脑皮层抑制加强，激发倦怠、食欲不振、睡眠紊乱等疲劳症状。第38页，共70页，2023年，2月20日，星期一第39页，共70页，2023年，2月20日，星期一3．运动时体内氨基酸代谢和嘌呤核苷酸循环加强，影响到脑氨含量增多。脑氨增多可引起多种酶活性下降，ATP再合成速率下降，从而出现各种疲劳症状，如思维和意识变异、肌肉无力、呼吸急促等。第40页，共70页，2023年，2月20日，星期一(二)外周疲劳的生化特点部位：发生于神经肌肉接点至骨骼肌收缩蛋白。

精神（大脑）降低神经冲动运动单位募集脊髓降低反射发放外周神经损害神经肌肉间转换肌膜运动性疲劳控制链第41页，共70页，2023年，2月20日，星期一

肌膜损害动作电位横管系统Na+

，K+，H2O平衡紊乱损害兴奋性

Ca++活动性下降能量供应减少肌动球蛋白间连接横桥紧张+热热损伤肌肉受损力量及功率输出运动性疲劳控制链第42页，共70页，2023年，2月20日，星期一1．神经肌肉接点：

应用肌电图技术测定表面动作电位证明，运动性疲劳可能发生在神经-肌肉接点。乙酰胆碱(Ach)是调节运动神经末梢及肌纤维之间必需的神经递质，神经-肌肉极度的兴奋传递障碍与乙酰胆碱释放量和接点部位递质堆积量的变化有关。第43页，共70页，2023年，2月20日，星期一(1)神经肌肉接点前膜释放Ach不足会导致运动终极板的去极化过程不出现，致使骨骼肌细胞不能产生收缩。在短时间、大强度运动过程中，如举重、投掷等爆发力项目运动员的骨骼肌疲劳可能与此有关，这一现象称为“突触前衰竭”。第44页，共70页，2023年，2月20日，星期一(2)Ach在接点后膜堆积，导致后膜持续性去极化的代谢障碍。在以乳酸供能为主的运动性疲劳发生过程中，发现接点部位Ach含量增多与乳酸堆积同时存在，故认为在酸化环境下，因胆碱酯酶活性下降使Ach不能迅速水解，会导致肌肉缺乏正常的兴奋、舒张交替，造成做功能力下降。第45页，共70页，2023年，2月20日，星期一2．肌细胞膜运动性机械牵拉和化学因素会使细胞膜损伤或通透性暂时增大。化学因素主要指短时间运动的乳酸堆积；长时间运动引起的血浆脂肪酸、儿茶酚胺浓度升高，细胞内糖原耗竭，大量自由基产生等。第46页，共70页，2023年，2月20日，星期一对细胞膜功能的影响主要体现在：(1)膜上Na+、K+—ATP酶活性受抑制或失活，不能满足细胞内外钾、钠离子的交换，影响膜电位而引起收缩功能降低。在大强度运动时，运动肌钾离子的下降可能是疲劳发展的主要原因。(2)降低葡萄糖、脂肪酸和乳酸等分子跨膜转运，影响细胞内代谢功能。(3)阻碍膜上H+和乳酸根转运、Cl-／HCO3-、Na+／H+等膜内外离子交换。(4)降低Na+、Ca2+-ATP酶活性，使Ca2+输送受阻。(5)改变膜上多肽类、儿茶酚胺激素受体的构型。第47页，共70页，2023年，2月20日，星期一3．肌质网

肌质网终池具有储存Ca2+及调节肌细胞胞浆钙浓度的重要作用。当运动引起肌质网释放钙量减少，和／或肌质网对钙的摄取量减少时，肌动蛋白一肌球蛋白酌相互作用将受制约，从而使肌肉收缩力下降。第48页，共70页，2023年，2月20日，星期一运动量引起肌质网摄取钙量减少的可能机制与下面几方面有关：

(1)肌细胞中ATP含量减少或邻近肌质网Ca2+—ATP酶定位区域分布的ATP含量减少，使Ca2+—ATP酶缺乏足够的能量供给而无法有效地工作；

(2)酸中毒影响肌质网对钙的摄取速度；

(3)生成酶的抑制剂，使肌质网Ca2+

-ATP酶活性受到抑制；

(4)自由基生成对肌质网机能可能具有暂时性抑制。第49页，共70页，2023年，2月20日，星期一4．代谢因素代谢造成的疲劳主要表现在以下几方面：

(1)能源物质的消耗：如10秒钟内运动的最大功率输出、力量的下降与CP储量减少并行发生。长时间运动可使体内糖原大量消耗；糖原消耗越多，疲劳症状越明显。一旦糖储量下降而使脂肪酸大量参与供能，做功能力随之下降；同时还会因血糖水平低下引起中枢供能不足，并发中枢疲劳；第50页，共70页，2023年，2月20日，星期一

(2)代谢产物堆积：大强度运动会引起肌肉乳酸生成增多。乳酸在体内的堆积可通过多种途径影响肌肉张力和ATP生成，引起运动性疲劳。第51页，共70页，2023年，2月20日，星期一第52页，共70页，2023年，2月20日，星期一三、不同时间全力运动和不同代谢类型运动项目疲劳的代谢特点(一)不同时间全力运动疲劳时的代谢特点第53页，共70页，2023年，2月20日，星期一(二)不同代谢类型运动项目疲劳时的代谢特点1．无氧运动疲劳的代谢特点：

无氧代谢运动所引起的疲劳主要与磷酸原消耗、乳酸生成和积累有关。在运动至力竭时，磷酸肌酸浓度接近耗尽，ATP浓度下降量可多达开始量的30％-40％；血乳酸浓度明显增高。以不同时间作一次性运动达到疲劳时，检测到血乳酸最高值为18毫摩尔／升左右。此外，血氨浓度上升也是引起短时间、大强度运动性疲劳的因素。

2．有氧运动疲劳的代谢特点：

有氧代谢运动的疲劳与肌糖原大量消耗、血糖浓度下降、体温升高和脱水、无机盐丢失有关。第54页，共70页，2023年，2月20日，星期一第55页，共70页，2023年，2月20日，星期一第三节运动后恢复的生物化学一、超量恢复概述：

超量恢复是指运动时消耗的物质，在运动后恢复期，不仅可恢复到原来水平，而且在一定时间内出现超过原来水平的恢复现象。第56页，共70页，2023年，2月20日，星期一消耗和恢复过程的规律示意图第57页，共70页，2023年，2月20日，星期一第58页，共70页，2023年，2月20日，星期一二、超量恢复原理的应用不同能源物质在运动时的消耗速率和恢复时间是不相同的，而不同专项运动对消耗能源物质的要求不同，这就成为选择休息间歇、掌握负荷强度和量度的一个重要依据和指标。目前认为可以根据不同能量物质恢复的速率来安排不同专项练习的间歇休息时间；而超量恢复则是课后休息期至下次训练时应掌握的指标。第59页，共70页，2023年，2月20日，星期一(一)确定训练课运动间歇的依据：

在训练课中，如何选择最适宜的休息间歇以保证完成训练量，又取得良好的训练效果，是值得注意的问题。在训练课中被消耗的能量物质和产生的酸性代谢产物，在运动间歇休息期恢复或消除。能量物质的恢复通常用半时反应(Re-actionofHalfTime)表示，半时反应是指恢复运动时消耗物质二分之一所需要的时间。第60页，共70页，2023年，2月20日，星期一1．磷酸原恢复规律的应用

目前研究较为清楚的是磷酸原恢复。在10秒全力运动中消耗ATP和大部分CP，运动后其恢复规律。第61页，共70页，2023年，2月20日，星期一研究表明，磷酸原恢复一半的时间为20—30秒，力竭性运动后30秒CP恢复约70％，基本恢复的时限为2—5分钟。这意味着在10秒以内全力运动的训练中，二次运动的间歇时间不能短于30秒，保证磷酸原在尽可能短的时间内，至少恢复一半以上，就可以维持预定的运动强度。组间休息间歇控制在磷酸原完全恢复时。由表9-15可见，组休息间歇在4—5分钟为宜，使机体活动在一个新的起点开始。第62页，共70页，2023年，2月20日，星期一第63页，共70页，2023年，2月20日，星期一2．乳酸消除规律的应用：

如果运动肌中有大量的乳酸生成，则选择氢离子透过肌膜达二分之一量的时间，作为适宜休息间歇的最适宜的时间。目前研究结果认为，30秒全力运动的半时反应为60秒，因此，最适宜的休息间歇为60秒左右。1分钟全力运动后，半时反应约为3—4分钟，因此，休息时间要长达4—5分钟。最大乳酸生成的成组练习为4X100米跑，跑后血乳酸消除的最佳半时反应为15分钟左右，‘活动性休息有助于乳酸的消除速度加快。在运动后恢复期，乳酸的消除速率受休息方式影响。活动性休息中血乳酸消除的半时反应为11分钟，恢复至安静水平约1小时，而休息性恢复中乳酸消除的半时反应需要25分钟，恢复至安静水平则需要2小时。第64页，共70页，2023年，2月20日，星期一实验证明，进行轻量的活动(如散步、慢跑)比静坐和躺卧休息方式乳酸的消除速度快(图9-5)。因为轻量活动时，血液循环较快，输送至肌肉中的氧较静坐时多，肌肉中代谢水平也较高一些，有利于乳酸消除。第65页，共70页，2023年，2月20日，星期一(二)训练期糖原超量恢复的应用

在训练期应根据体内糖储备消耗的代谢特点，合理补充糖膳食，可以加速糖原恢复过程。采用糖膳食与运动配合以导致肌糖原储备大大增加的方法，称为糖原负荷法。增加肌糖原储量能提高速度耐力或耐力的运动成绩。例如马拉松跑运动员在赛前一周至三日前，以较快速度跑20公里，大量消耗肌糖