浅析生化因素与运动能力的关系.doc

浅析生化因素与运动能力的关系 科目：运动生物化学姓名：侯 鑫班级：体教092学号：0904014061浅析生化因素与运动能力的关系摘要: 通过分析生化因素与运动能力的关系, 可以更好地指导人们进行体育锻炼和运动训练, 提高体育运动锻炼的科学性和有效性。对于帮助体育锻炼参加者制定运动处方有积极的指导意义。关键词: 生化因素; 运动能力; 遗传; 能量代谢目录：1、问题的提出2、遗传与运动能力3、能量代谢与运动能力3、1 能源物质的储备1.1 体内糖储备与运动能力1.2 脂肪、 蛋白质与运动能力2 酶的活性与运动能力3 温度、PH 值、氧气与运动能力4、常用生化指标在体育运动中的应用 1 血糖的测定2 血乳酸的测定3 尿肌酐的测定5、结论1、问题的提出随着科学技术和经济的飞速发展, 人们生活水平和生活质量的不断提高, 在全民健身运动的浪潮下, 终身体育思想已在人们头脑中形成。人们对体育锻炼的价值和功能有了更深刻的认识。本文试通过分析生化因素( 遗传、 能量代谢、 温度、 PH 值、 氧气含量等) 与运动能力的关系, 更好地指导人们进行体育锻炼和运动训练, 提高体育运动锻炼的科学性和实效性。同时帮助体育锻炼参加者制定运动处方提供理论依据。运动能力与生化因素的关系是错综复杂的, 从遗传学的观点出发, 运动能力与遗传和环境关系密切, 遗传决定人体运动能力的程度及发展潜力, 而环境是组成运动能力各性状的主要因素。环境一般包括体内环境及外部环境, 而能量代谢、 温度、 PH 值、氧气含量等是体内环境的一部分。2、遗传与运动能力遗传现状是生物界的普遍现象, 运动能力的遗传也是普遍存在的。组成运动能力各性状的遗传需要有一定的物质基础, 现代遗传学认为, 人类各性状的遗传物质就是基因, 基因是 DNA 分子中决定氨基酸排列顺序的功能片段, 基因位于染色体上并且呈直线排列。人类性状的遗传也依一定的遗传规律和遗传方式, 并表现一定的规律性。人体性状及其发展潜力在不同程度上受遗传因素的控制。一般来说,运动能力反映在人体的各种特定性状, 包括人体形态、 生理机能、 物质代谢、 身体素质、 智力、 个性和意识、 运动能力等。人体安静时和运动时的能量均来源于物质代谢, 物质代谢需要一定的底物、 酶以及各种条件, 其中酶是完全由遗传控制的。所以, 物质代谢和能量代谢受遗传的影响很大。据杰达等研究表明, 无氧工作能力遗传度大约为 70 99%。同样有氧代谢的遗传度也在 75% 以上, 可见, 与运动能力关系十分密切的有氧代谢能力和无氧代谢能力主要受遗传因素影响。遗传与某些生化指标的关系也十分密切。据研究知道, 人体内的血乳酸最大浓度、 乳酸脱氨酶、 磷酸肌酸、 ATP 的含量、 线粒体体积与数量,血红蛋白的合成潜力等, 其遗传度均在 60% 以上, 很大程度上受遗传因素的控制。因此, 某些方面人体的运动能力是遗传因素起决定性作用; 而另一些方面人体的运动能力则是主要取决于环境因素的影响。如( 表 1)表 1 决定人体运动能力的遗传因素与环境因素对比表项目性状遗传因素( %)环境因素( %身体形状身 高7525体 重6337胸 围5545身体素质背肌力2575原地纵跳1189投掷小球544650m 快速跑7822生理机能最大吸氧量93.66.4最大脉博率85.914.1血 型100.00.03、能量代谢与运动能力 运动需要能量的供给而能量代谢体系主要包括三个系统, 即磷酸原系统( ATP- CP系统) , 糖酵解系统和有氧氧化系统。不同运动项目、不同运动强度、不同运动时间三个供能系统与供能的比例都不同, 所以, 三个供能系统对运动能力的影响也不同。一般来说, 短时间、 大强度的快速运动、力量、爆发力等运动能力主要取决于磷酸原系统供能。如: 30m跑、50m 跑、投掷、举重、跳远等。长时间、低强度的有氧耐力运动则取决于有氧氧化系统供能。如长跑、登山、有氧舞蹈等。无氧耐力运动则取决于糖无氧酵解系统供能。如 200m 跑、 400m 跑等。然而,供给运动时的能量代谢体系包括众多的能源物质,其主要是糖、 脂肪、 蛋白质。这些物质在酶的催化下, 经过一系列的生化反应, 组成一个连续的、统一的、不可分割的连续统一体系, 它是一个复杂的代谢过程。3. 1 能源物质的储备糖、 脂肪、 蛋白质是机体的三大能源物质, 由于肌肉的收缩直接供能者是 ATP- CP, 在 ATP 浓度下降的条件下, 由 CK 催化、 转化为 ATP, 所以 ATP-CP 的储量多少直接影响运动能力。而肌肉中 H离子堆积是影响 ATP- CP 储量的主要因素。细胞内ATP 浓度一般为 4.7-7.8mmol/ kg 湿肌。细胞内 CP 的储量也不多。骨骼肌细胞的 CP浓度约为 ATP 的 3.5 倍, 正常安静时平均值约20mmol/ kg 湿肌( 或 76.8mmol/ kg 干肌) 。激烈运动时, 磷酸原系统供能的最大输出功率为 1.6-3.0mmol- p/ kg 干肌/ 秒。在三个能量系统中, AT P- CP 的输出功率是最大, 它直接影响 100m 跑、 跳高、 跳远、 投掷、 50m 游泳、举重等短时间的运动项目的运动能力。3、1.1 体内糖储备与运动能力人体体内糖的储备包括血糖、肌糖原和肝糖原。血糖包括细胞外液的葡萄糖, 储量为20g左右, 肌糖原含量为300- 400g,肝糖原储量为 100g, 所以人体内糖总储量大约 500g 左右。糖是运动时的重要能源物质。糖能在无氧和有氧的条件下进行氧化, 为肌肉在不同运动状态下提供能量。不同形式的糖, 对运动能力的影响不同。血糖是中枢神经系统的基本能源物质, 也直接影响长时间的耐力运动, 在耐力运动时, 肌糖原含量高,运动能力较强。当血糖下降时, 肝糖原分解为葡萄糖释放到血液中, 以维持血糖浓度的相对恒定。所以肝糖原与长时间耐力运动的关系也很密切。肌糖原的储备主要决定运动者的无氧耐力, 在激烈、 短时间的运动中, 肌糖原在无氧条件下, 经无氧代谢生成乳酸, 从而释放大量的能量。另外, 肌糖原也是中等强度运动的主要供能物质之一, 可见肌糖原储量多少, 决定保持亚极量强度运动的时间; 有计划地合理采用高糖膳食可以提高运动者的耐力水平并尽快恢复体力。所以糖是体育运动的重要能源物质, 是提高运动能力的物质基础。3、 1.2 脂肪、 蛋白质与运动能力脂肪是长时间运动的主要能源物质, 在氧气充足的条件下, 氧化 1g 脂肪可得 9?1 千卡的能量, 是糖所提供能量的 2 倍。人体内脂肪的储量很大, 如按 10% 计算, 70kg 重的个体, 体脂就有 7kg。脂肪分子内含氧的比例小, 只有在氧气充足时才能进行氧化供能。运动时脂肪水解所生成的甘油主要经过血液运输到肝脏中进一步代谢, 其中至少四分之三作为糖异生作用的底物, 生成葡萄糖或糖原, 这对于增加机体可利用糖的量, 维持血糖稳定有重要作用,人处于饥饿状态或进行长时间的耐力运动时对于维持人的生命或保持良好的运动能力都有积极作用。在进行长时间运动过程中人体内糖储备逐渐减少,体内的能量代谢逐步转化成为更多的依靠脂肪水解、 动员来供能, 甘油的利用量可以增大 10 倍, 成为糖异生作用的重要底物之一。所以, 脂肪的供能能力直接影响较长时间较为激烈的越野跑, 马拉松跑以及长时间的慢跑、 登山等运动能力。运动中脂肪的消耗和供能是随运动强度增加而减少, 随运动时间增长、 运动强度的减少而增加。因此, 从事耐力运动的运动者体内脂肪氧化供能能力提高, 能起到节省蛋白质和糖的作用, 有助于延长运动时间和提高运动能力。此外, 如经常进行持续 30min 以上, 心率在 130 150 次/ min 的有氧运动可以增加脂肪消耗从而达到减肥健身的目的。蛋白质是有机体的生命活动中最重要的物质基础, 是细胞的主要成分, 由蛋白质组成的酶是物质代谢和能量代谢过程中的生物催化剂, 而且, 对代谢调节起重要作用的激素多半也是蛋白质组成。肌肉力量的大小也与骨骼肌中蛋白质的质量和性能有关。同时, 蛋白质在运动过程中也能氧化分解并释放能量, 因此, 蛋白质的储量及性能主要影响力量和有氧耐力运动。短时间激烈运动, 对蛋白质代谢的影响较小, 它基本不参与供能, 而长时间耐力运动, 蛋白质和氨基酸分解代谢增强, 氨基酸的糖异生作用增强。因此, 体育运动可促进体内蛋白质的合成, 其蛋白质含量相对提高, 表现为肌肉发达, 体力增长。同时, 对运动引起的缺水和酸性物质增多、血浆蛋白具有重要的调节作用。3、2酶的活性与运动能力有机体内没有酶参与反应, 或反应中酶活性下降, 均直接影响能力代谢, 从而影响运动能力。人体内的酶主要是由遗传所决定的。根据能量代谢类型不同,酶分为无氧代谢酶和有氧代谢酶类, 无氧代谢酶类常包括磷酸原系统和糖酵解系统的有关酶, 如: ATP 酶、肌激酶、CK、HK、 LDH、 PFK 等( 快肌内的主要酶类,其供能速率快) ,而有氧代谢酶类常指与有氧氧化有关的酶, 如:琥珀酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合成酶等( 慢肌内的主要酶类, 其供能速率慢)。据不同项目运动员的测试分析。优秀运动员股肌活检的材料表明,不同性质的赛跑运动员,可引起肌肉组成和酶活性的适应性变化,如( 表 2) 。田径选手的肌肉组成与酶的活性上述材料表明,运动训练能提高肌肉中酶的活性。耐力训练能提高肌肉中有氧代谢酶类的活性,活性升高, 如琥珀酸脱氢酶。而速度及速度训练能提高肌肉中的无氧代谢酶类的活性,活性升高,如乳酸脱氢酶等。体内酶的活性高低,对能量代谢的影响相当大,运动时,人体物质代谢迅速增强,酶的活性也随之提高确保运动过程中物质代谢的正常快速进行, 并及时供应能量。3.3 温度、PH 值、氧气与运动能力人体内物质代谢及能量代谢均要求有一定适宜的环境,如:温度、PH 值及氧气是否充足等。氧气是有氧氧化的先决条件,在氧气充足的条件下,糖、脂肪、蛋白质等能源物质才能氧化分解, 生成CO2和 H2O,同时释放大量的能量,而在无氧条件下,人体内只能依靠肌糖原分解,生成乳酸、释放能量,可见,不同的运动项目,由于运动强度的不同,氧气的供需量不同,其代谢的方式也完全不同。运动时能量的代谢均需各种酶的催化,而酶是一种特殊的蛋白质,温度过高或偏低, 酸碱度过酸或过碱,都直接影响酶的活性,从而影响能量代谢,如:人体进行激烈运动时,随着代谢产物增加,至使骨骼肌细胞和血液的酸碱度及温度改变,从而导致疲劳的产生。4 、 常用生化指标在体育运动中的应用4.1 血糖的测定: 血糖是评定运动耐力素质,监控耐力训练的生化指标之一。正常人血液中的葡萄糖(血糖) 含量为80120mg%。长时间运动中血糖有下降现象,下降程度因人而异。如马拉松赛跑时,中途退场者多因血糖下降而被迫终止比赛,能坚持跑到底,成绩优异者,血糖不下降或下降很少。4.2 血乳酸的测定: 血乳酸可用来评定速度耐力水平和有氧代谢能力, 控制运动能力,预测成绩等。安静时,人体静脉里的乳酸物质的量浓度为 0.451.3mmol/ L。剧烈运动时, 肌肉内糖的无氧分解加强, 血乳酸浓度显著升高, 而且在某些项目中两者的相关系数很大, 可直接用运动后乳酸的浓度来评定无氧代谢的能力, 如 400m 跑后, 低于 10mmol/ L 表明无氧代谢能力差; 达到 14 15mmol/ L 表明无氧酵解能力强。4.3 尿肌酐的测定: 尿肌酐可以用来了解运动员肌肉的体积和质量的变化情况, 在速度、力量专项的科学选材与科学训练中具有广泛的应用价值。正常成年男子每天排出的肌酐 11.8g, 女子为 0.71g。24h 每千克体重排出肌酐的毫克数称为肌酐系数, 男性为1832, 女性为 025。尿肌酐日排出量反映了骨骼肌肌酸磷酸的贮存量, 运动员经过一阶段训练后, 肌酐系数可能增加, 这反映肌肉的 CP 浓度或肌肉发达程度提高。通常运动员尿肌酐系数高于不常运动者, 尤其举重,短跑等短时间剧烈运动增加明显。5 、结论5.1遗传因素与人体的生化指标关系密切,在我们选材及科学训练中它具有特殊的指导意义。5.2 在人体运动时,不同运动时间,不同运动强度,不同运动项目