第五部分运动的能量代谢

1、第五部分,运动的能量代谢,物质代谢,人体与其周围环境之间不断,进行的物质交换过程,能量代谢,机体内物质代谢过程中所伴,随的能量释放、转移和利用,要点,生物能量学概要,运动状态下的能量代谢,新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能,物理运动,化学运动,生命运动是最高级运动形式,物质不灭。能量守恒的基本规律,第一节,生物能量学概要,一,叶绿体,和,线粒体,是高等生物细胞主要的能量转,换器,电镜下的叶绿体,叶绿体存在在绿色植物细胞中，能进行光合作,用，将光能转化为化学能，并储存于糖、脂肪、和,蛋白质等有机大分子中,线粒体普遍存在于动、植物细胞内，是进,行生物氧化的场所，产生机体生命活动的,唯一直接能源,

2、ATP,二,ATP,与,ATP,稳态,一）细胞能量代谢的重要,ATP,由腺嘌呤核苷,酸再加上三个磷,酸根组成，后面,的两个磷酸之间,的键称为高能磷,酸键，可以贮存,或释放能量,二,ATP,的分解释能,图上侧,生物大分子（如葡,萄糖）在酶的催化下经过多步,骤反应分解成（丙酮酸等）小,分子，同时释放出能量,图中间,分解反应所释放出的,能量，使无机磷酸结合到,ADP,分子上去,形成高能磷酸键,生成,ATP,ATP,所携带的能量，也,可释放出来推动,图下侧所示的,反应，同时产生,ADP,和无机磷,酸,ATP,能量的利用,三,ATP,的稳态,体内,ATP,的贮备及输出功率,1,肌肉,ATP,含量,6mm

3、ol/kg,湿肌,2,最大输出功率,11.2mmolATP/kg/s,3,启动极为迅速,4,但由于,ATP,贮量有限，运动中,ATP,消耗,后的补充速度成为影响运动能力的重要因,素,ATP,的分解供能及补充,ATP ADP+Pi+E,每克分子,ATP,可释放,29.3-50.2KJ(7-12Kcal,ATP,一旦被分解，便迅速补充,CP+ADPC+ATP,肌肉中,CP,的再合成则要靠三大能源物质的分,解供能,ATP,三磷酸腺苷酸,ADP,二磷酸腺苷酸,CP,磷酸肌酸,三、生命活动的能量来源,糖、脂肪、蛋白质,人体主要营养物质包括糖、脂肪,蛋白质、无机盐、维生素、水、膳食,纤维七大类,其中糖、脂

4、肪、蛋白质,有提供能量的生理作用，称为三大能,源物质。其他营养物质起介导作用,一,糖代谢,二,脂肪代谢,三,蛋白质代谢,一,糖代谢,1,糖在体内的存在形式,人体内糖类主要是糖原及葡萄糖，通过食物获得,单糖被吸收进入血液后，一部分合成肝糖原；一部分随,血液运输到肌肉合成肌糖原贮存起来；一部分被组织直接氧,化利用；另一部分维持血液中葡萄糖的浓度,因而，人体的糖以,血糖、肝糖原和肌糖原,的形式存在,并以血糖为中心，使之处于一种动态平衡。葡萄糖是人体内糖,类的运输形式，而糖原是糖类的贮存形式,2,糖的分解供能,供能特点,1,克葡萄糖在体内彻底氧化释放约,4,千卡热能,人体供能的,50-70,有氧供能、

5、无氧也可供能,动员快、耗氧少、能效高,1,糖的有氧分解,底物,氧气,1,分子葡萄,糖生成,产能速率,葡萄糖或糖原,有,2,糖的无氧分解,葡萄糖或糖原,无,38,分子,ATP 2,分子,ATP,较低,较高,糖,的,有,氧,氧,化,糖的有氧氧化途径,糖,的,无,氧,分,解,糖,酵,解,与,乳,酸,生,成,3,糖在体内以肌糖原和肝糖原的形式储备,储量有限，超长时间运动会导致机体糖原的,耗竭，需要合理科学补糖,二,脂肪代谢,脂肪的生理功能,氧化供能,含能量多,9.5,千卡,克脂肪,构建细胞的组成成分,促进脂溶性维生素的吸收和利用,保护作用,1,脂肪的储存与动员,人体脂肪的贮存量很大，约占体重的,10%

6、-20,一般认为，最适宜的体脂含量为：男性为体重的,6%-14,女性为,10%-14,2,脂肪在体内的分解代谢,脂肪在脂肪酶的作,用下，分解为甘油及,脂肪酸，然后再分别,氧化成二氧化碳和,水，同时,释放出大,量能量，用以合成,ATP,在氧供应充足时,进行运动，脂肪可被,大量消耗利用,3,运动中脂肪代谢的特点（与糖代谢比较,1,动员较慢,2,耗氧量大,3,能效率低,因此,长时间运动后期主要依靠脂肪酸氧化供能,短时间剧烈运动时脂肪酸分解受到抑制,4,运动对脂肪代谢的影响,1,提高机体氧化利用脂肪酸供能的能力,2,改善血脂异常,3,减少体脂积累,5,脂肪代谢与运动减肥,运动减肥通过增加人体肌肉的能量

7、消耗，促进脂肪的分解,氧化，降低运动后脂肪酸进入脂肪组织的速度，抑制脂肪,的合成而达到减肥的目的,减肥的方式：一是参加运动，二是控制食物摄入量,选择较适宜的运动方式，提倡采用动力型、大肌肉群参与,的有氧运动，如步行、跑步、游泳、骑自行车、“迪斯科,舞蹈等运动，均可以有效地降低体脂水平,水中运动减肥为近年来提倡的减肥方式。水中运动已发展,到在水中行走、跑步、跳跃、踢水、水中球类游戏等多种,运动,6,减肥运动量的设定,适宜,每周减轻体重,0.45,公斤,1,磅,上限,每周减轻体重,0.9,公斤,2,磅,具体措施为,运动频度,每周运动,3-5,次,运动时间,每次持续,30-60,分钟,运动强度,刺激

8、体脂消耗的“阈值,即,50%-85,最大摄氧量或,60%-70,最大心率,三,蛋白质代谢,1,蛋白质的生理功能,1,构成和修补机体组织,2,调节机体生理功能,3,氧化供能,2,体内氨基酸的来源和去路,来源,1,食物消化分解产生,2,组织细胞蛋白质降解,3,其他物质中间代谢转化而来,去路,1,再合成蛋白质,更新和修复组织,2,合成肽类激素、激酶及核酸碱基等,3,脱氨基后进一步氧化供能,4,脱氨基后再合成糖、脂肪贮存,5,再合成新的氨基酸,3,蛋白质在体内的代谢,氮总平衡,氮的正平衡,氮的负平衡,4,运动对蛋白质的影响,1,机体运动时蛋白质可提供一部分能量,2,运动导致骨骼肌蛋白质合成增加,肌肉壮

9、大,四,ATP,的生成过程,一）,ATP,供能的无氧代谢过程,1,磷酸原供能系统,ATP ADP+Pi+E,CP+ADP C+ATP,特点：无氧代谢；供能速度极快,能源,CP,ATP,生成很少,用于短跑或任何高功率、短时间活动,肌肉中贮量少，最大强度运动持续供能时间,6-8,秒,2,糖酵解供能系统,肌糖元,ADP+ Pi,乳酸,ATP,特点：无氧代谢；供能速度快,能源：肌糖元,ATP,生成有限,终产物乳酸可导致肌肉疲劳,用于,2,3,的最大强度运动,二,ATP,供能的有氧代谢过程,有氧氧化系统,糖,脂肪,蛋白质,特点：有氧代谢；供能速度慢,ADP+Pi+O,2,CO,2,H,2,O +ATP,

10、能源：糖、脂肪、蛋白质,没有导致疲劳的副产品,用于耐力或长时间的活动,五、比较人体内的三个供能系统,一,二,三,磷酸原系统,ATP,CP,很少,56j,kg,1,s,1,7.5s 33s,不需,O,2,糖酵解系统,糖原、葡萄糖,962 j,kg,1,体重,29.3j,kg,1,s,1,O,2,产生乳酸,1min,以内运动,血乳酸,有氧氧化系统,无限大,15 j,kg,1,s,1,长时间,需,O,2,耐力运动,VO,2max,无氧阈,能源物质,糖、脂肪、蛋白质,体内贮量,输出功率,持续时间,供能特点,不需,项目,短跑投掷跳跃举重,指标,六、能源物质的消化与吸收,消化,食物在消化道内被分解为小分子

11、的过程,吸收,经过消化的食物，透过消化道粘膜，进入血,液和淋巴循环的过程,一）消化,消化的方式,机械性消化或物理性消化,通过消化道肌肉的舒缩,活动，将食物磨碎，并使之与消化液充分混合,并将食物不断地向消化道远端推送,化学性消化,通过消化腺分泌的消化液来完成，消,化液中所含的各种消化酶能分别将糖类、脂肪及,蛋白质等物质分解成小分子颗粒,消化液的主要功能为,稀释食物，使之与血浆的渗透压相等，以利,于吸收,改变消化道内的,pH,使之适应于消化酶活性,的需要,水解复杂的食物成分，使之便于吸收,通过分泌粘液、抗体和大量液体，保护消化,道粘膜。例如，胃的粘液具有较高的粘滞性,和形成凝胶的特性,消,化,液,

12、的,作,用,营养物质在消化道各部位消化过程,口腔内消化,胃内消化,小肠内消化,大肠内消化,1,口,腔,内,消,化,2,胃内消化,性,质,无色,pH 0.9,1.5,是体内,pH,最低的液体,分泌量,1.5,2.5L,日,成,分,盐酸、胃蛋白酶原、粘液、内因子,和,HCO,3,等无机物,胃液的性质、成分和作用,胃蛋白酶,蛋白质,蛋白,shi,蛋白胨、多肽,胃排空,食物由胃进入十二指肠的过程,食物的排空速度与食物的物理性状及化学组,成有关,通常稀薄、流体食物比粘稠、固体食物排空,快，颗粒小的食物比大块食物排空快,糖类排空速度最快，蛋白质次之，脂肪类最,慢。混合食物完全排空通常需要,4-6,小时,3

13、,小肠内消化,A,胰液,胰液为无色透明的碱性液体,pH7.8,8.4,渗透压,血浆,胰液呈间歇性分泌,分泌量约为,1,2L,每日,胰液是消化液中最重要的一种消化液,a,水和碳酸氢盐,b,碳水化合物水解酶,胰淀粉酶,c,脂类水解酶,胰脂肪酶,d,蛋白质水解酶,主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶,B,胆汁,a,胆盐,促脂肪消化,乳化脂肪、增加酶作用面积,促脂肪吸收,与脂肪形成水溶性复合物,促脂溶性维生素吸收,促胆汁的自身分泌,肠,肝循环,b,胆固醇,正常时，胆固醇与胆盐的浓度,呈一定的比例,若胆固醇,胆石症,c,胆色素,C,小肠液,弱碱性液体,pH7.6,渗透压与血浆相等,特点,酶种类多,持续分泌,分泌量大

14、,1,3L,日,小肠液的成分和作用,a,中和胃酸,保护十二指肠粘膜免遭胃酸侵蚀,b,稀释肠腔内容物，利于吸收,c,肠激酶能激活胰蛋白酶原变为有活性的胰蛋白酶,d,肠淀粉酶能水解淀粉成为麦芽糖,e,多种消化酶进一步消化水解食糜,4,大肠内的消化,功能,大肠液,黏液蛋白,储存食物残渣,保护和润滑作用,吸收水分,二）吸收,1,吸收的部位,食物在,口腔及食道,内不被吸收,胃,所吸收的食物也很少,只吸收酒精和少量水分,小肠,是吸收的主要部位,一般认为糖类、脂肪和蛋白,质的消化产物大部分在十二,指肠和空肠吸收，回肠能够,吸收胆盐和维生素,B,12,大肠,主要吸收水分和盐类，结肠可吸收其肠腔内,80,的,水

15、和,90,的,Na,及,Cl,2,小肠吸收的特点,小肠吸收的有利条件,面积保证,长,5,6,米,皱,褶,绒,毛,微,绒,毛,200m,2,设备保证,酶多转运,工具运输途径,时间保证,停留时间长,约,3,8h,动力保证,绒毛伸缩具,有唧筒样作用,3,三大能源物质的吸收,糖,分解成单糖，被小,肠上皮细胞吸收入血,蛋白质,分解成氨基酸,被小肠上皮细胞吸收,入血,脂肪,与胆盐结合形成水,溶性复合物，自小肠,上皮吸收入淋巴，然,后再进入血液循环,七、机体能量的利用,机体中的能量除以,ATP,的形式提供给各种,生理功能利用以外，大部分转化为热能,运动中各能源物质的动员,运动开始时,机体,首先分解肌糖原,持

16、续运动,5-10,分钟后，血糖开始参与供能,脂肪在,安静时,即为主要供能物质，在运动达,30,分钟左右时，其输出功率达最大,蛋白质,在运动中作为能源供能时，通常发生,在持续,30,分钟以上的耐力项目。随着运动员,耐力水平的提高，可以产生肌糖原及蛋白质,的节省化现象,八、基础代谢,基础代谢,指基础状态下的能量代谢,所谓基础状态是指人体处在清醒、安静、空腹、室温,在,20-25o,C,条件下,基础代谢率,指单位时间内的基础代谢,影响能量代谢的因素,1,肌肉活动,2,精神紧张,3,食物的特殊动力作用,4,环境温度,基础代谢率随年龄、性别不同而有生理,变化。其他条件相同时，男性的基础代谢率,平均比女性

17、高。幼儿比成人高，年龄越大,基础代谢率越低,第二节,运动状态下的的能量代谢,一、肌肉活动时能量供应的代谢特征,一,ATP,供能的连续性,运动时能量的供应,是连续的，因此,ATP,的消耗与再合成也必须,是连续性,二）耗能与产能之间的匹配性,运动时，不同,的运动强度耗能不同，因而需求的供能速率也不,同。即产能速率必须与耗能强度相匹配。三个能,量系统输出功率各有特点，分别满足不同运动强,度的需要,三）供能途径与强度的对应性,人体在进行不同,强度的运动时,由于不同的产能和耗能速率的匹,配关系，优先启动相应的供能系统,为主要供能系,统,四,无氧供能的暂时性,由运动强度决定运,动供能方式是有氧或无氧。大强

18、度运动需无氧代,谢供能，而无氧代谢的终产物导致疲劳产生，因,此，无氧供能的时间是短暂的,五）有氧代谢的基础性,有氧代谢是人类生,命活动基本的代谢方式能把三大营养物质彻底氧,化成,CO,2,和,H,2,O,产生较多的能量。同时，运动,中无氧代谢产物的清除、能源物质的恢复和疲劳,的消除都需要有氧代谢来完成,在不同的运动模式中，各能量代谢系统的动用,取决于运动强度和运动持续时间,运动时间与最大输出功率及能源系统,二、能量代谢对急性运动的反应,一）急性运动时的无氧代谢,急性运动开始时的能量供应主要是高能磷酸原系,统供能，不需要氧气，不产生乳酸,无氧代谢的,非乳酸成分，仅能维持数秒钟的极大强度运动,如果运动保持较高的强度继续进行。氧运输系统,不能满足运动的需氧量，糖酵解系统供能为主。糖,酵解供能产生乳酸,无氧代谢的乳酸成分。乳,酸将导致疲劳，不能保持长时间运动,二）急性运动时的有氧代谢,有氧代谢供能需要氧气，功率输出最低，所以急性运,动强度大，单位时间需要能量多，有氧代谢功能不能满足,运动的需要，不是主要的供能系统,最新研究，在的极大强度运动中，也有有氧氧化,系统供能,三）急性运动中能量代谢的整合,急性运动中三种能量代谢系统之间相互整合协调，共同,满足运动对能量的需求,在不同的运动中，由于运动的模式不同。运动强度