运动生理学——12-13有氧工作能力

1、第五章第五章有有氧氧运动能力运动能力n某女性身高160cm，体重长期稳定在75kg，经营养监控计算其每日热量摄入为2500Kcal。现该女性希望通过每天慢跑来达到一周减重1kg的目标，请问每天应该慢跑多长时间？Exercise is medicinen The role of AMPK/mTOR/S6K1 signaling axis in mediating the physiological process of exercise-induced insulin sensitization in skeletal muscle of C57BL/6 mice. Xiaolei Liu ,

2、Hairui Yuan , et al. BBA (2012) 17161726.The mice initially ran at the intensity of 50% VO2 max for 20 min/day during the first week; thereafter, the running intensity and time were increased to 75% VO2 max (12 m/min) for 60 min/day. In summary, exercise training inhibits SREBP-1c cleavage through A

3、MPK/mTOR/S6K1 signaling, resulting in decreased intramyocellular lipid accumulation. Our results provide new insights into the mechanism by which AMPK/mTOR/S6K1 signaling axis mediates the physiological process of exercise-induced insulin sensitization. 第一节：概述第一节：概述n有氧耐力有氧耐力（aerobic capacity）： 是指人体长

4、时间从事有氧运动（以有氧代谢供能为主的运动）的能力。O2在体内的运输过程1. 经呼吸道将氧吸入肺泡 2. 肺泡氧分压高，静脉血氧分压低，氧进入血液 3. 氧气与血红蛋白结合物理溶解 1.5%，98.5进入红细胞与血红蛋白结合成氧合血红蛋白4. HbO2经：肺静脉左心房左心室主动脉毛细血管 组织 5. 组织中氧和血红蛋白解离释放出氧，供组织利用n以上过程的各个环节均对人体利用O2的能力产生关键影响；n人体利用O2的能力越高，则有氧运动（工作）能力越强；需氧量（需氧量（oxygen consumption） 是指人体为是指人体为维持某种活动维持某种活动所需要的氧量。所需要的氧量。n单位时间需氧量与

5、运动强度正相关；但总需氧量主要受运动持续时间决定。n成人安静时的需氧量与体重正相关。摄氧量（摄氧量（oxygen uptakeoxygen uptake）n单位时间内，机体摄取并被实际消耗或利用的氧量。安静时，需氧量=摄氧量（约3.5ml/kg/min）随运动强度的增加，需氧量摄氧量 测量摄氧量测量摄氧量 计算需氧量计算需氧量n运动的净净需氧量（单纯由运动引起的额外耗氧 量） =(运动时每分摄氧量-安静时每分摄氧量)运动时间+(恢复期每分摄氧量-安静时每分摄氧量)恢复时间n运动的总总需氧量 =运动时每分摄氧量运动时间+(恢复期每分摄氧量-安静时每分摄氧量)恢复时间 即：运动时耗氧量即：运动时耗

6、氧量+运动后过量氧耗运动后过量氧耗举例：计算某人蹬车举例：计算某人蹬车5 5分钟的需氧量分钟的需氧量 安静 摄氧量：300 ml/min 蹬车5分钟 摄氧量：3300ml/min 恢复时间30分钟 摄氧量：500ml/minn净需氧量净需氧量=（3300ml/min-300ml/min）5min+ （500ml/min-300ml/min）30min = 21升n总需氧量总需氧量= 3300ml/min5min+ （500ml/min-300ml/min）30min =22.5升当运动强度增大时，需氧量上升，摄氧量也随之上升，但摄氧量不能满足需氧量时，出现氧的亏欠。 糖酵解磷酸原有氧氧化有氧氧

7、化需氧量运动强度时间（分钟）04210.51.532.53.5 氧亏氧亏（oxygen deficitoxygen deficit） 运动过程中，机体摄氧量满足不了运动实际需运动过程中，机体摄氧量满足不了运动实际需氧量，造成氧的亏欠称为氧亏。氧量，造成氧的亏欠称为氧亏。较低运动强度的开始阶段，由于内脏器官（氧运输系较低运动强度的开始阶段，由于内脏器官（氧运输系统）生理惰性，导致摄氧量不能及时提高到需氧量水统）生理惰性，导致摄氧量不能及时提高到需氧量水平；平；较高运动强度时，除开始阶段生理惰性因素外，即便较高运动强度时，除开始阶段生理惰性因素外，即便是整个机体兴奋性达到高峰，摄氧量也不能满足需氧

8、是整个机体兴奋性达到高峰，摄氧量也不能满足需氧量；量；氧亏和运动后过量氧耗示意图氧亏和运动后过量氧耗示意图 运动后过量氧耗运动后过量氧耗（excess post-exercise oxygen consumption ,EPOC） 运动后的恢复期，机体的耗氧水平高于运动前（安静状态）耗氧水平的现象称为运动后过量氧耗运动后过量氧耗运动后过量氧耗影响因素运动后过量氧耗影响因素1 1）运动使体温升高，参与代谢的酶类活性增强）运动使体温升高，参与代谢的酶类活性增强 占运动后过量氧耗的60-70%（Hegberg）2 2）儿茶酚胺、甲状腺素和肾上腺皮质激素的升高）儿茶酚胺、甲状腺素和肾上腺皮质激素的升高

9、 促使Na-K泵活性增强，使机体处于高代谢水平3 3）运动后磷酸肌酸的再合成和乳酸的清除）运动后磷酸肌酸的再合成和乳酸的清除4) 4) 肌细胞内肌细胞内CaCa2+2+浓度增加，刺激线粒体呼吸和诱发肌肉震浓度增加，刺激线粒体呼吸和诱发肌肉震颤颤第二节第二节 代谢当量及其应用代谢当量及其应用n代谢当量: 运动的耗氧量与安静时耗氧量的比值称为代谢当量(Metabolic Equivalent， MET) 。1MET 相当于耗氧量相当于耗氧量250ml/min 或3.5ml/kgminnMET是以安静时机体的耗氧量耗氧量（能量消耗）水平为基准，可以衡量运动强度可以衡量运动强度，亦可以用于评价机体运动

10、时的相对能量代谢水平评价机体运动时的相对能量代谢水平，在运动处方的制定和计算运动中能量消耗具有实际应用价值。计算举例计算举例n某体重85kg受试者完成 5min 蹬车运动的气体分析如下，计算该项运动的MET值和能量消耗。时间时间内容内容摄氧量摄氧量(L)CO2产量产量(L)5分钟安静1.5001.3005分钟蹬车16.50016.50030分钟恢复15.00013.0001. MET的计算的计算n安静耗氧量：300ml/minn运动耗氧量：运动时耗氧量运动耗氧量：运动时耗氧量+运动后过量氧耗运动后过量氧耗5min 蹬车过程中耗氧量：16.5L恢复期的过量氧耗：15L-0.3L/min30min

11、=6L5min 蹬车总耗氧量：16.5+6=22.5L单位时间运动耗氧量：4500ml/minn本项运动的MET值：4500/300=15MET时间时间内容内容摄氧量摄氧量(L)CO2产量产量(L)5分钟分钟安静安静1.5001.3005分钟分钟蹬车蹬车16.50016.50030分钟分钟恢复恢复15.00013.000常用日常生活、娱乐及工作活动常用日常生活、娱乐及工作活动METMET量表量表生活活动生活活动MET职业活动职业活动MET娱乐活动娱乐活动MET进食进食1.4秘书秘书1.6打牌打牌1.5-2.0坐便坐便3.6机械组装机械组装3.4拉小提琴拉小提琴2.6穿衣穿衣2砖瓦工砖瓦工3.4

12、有氧舞蹈有氧舞蹈6站立站立1织毛衣织毛衣1.5-2.0跳绳跳绳12洗手洗手2写作写作2网球网球6淋浴淋浴3.5焊接工焊接工3.4乒乓球乒乓球4.5上下床上下床1.65油漆工油漆工4.5桌球桌球2.3扫地扫地4.5开车开车2弹钢琴弹钢琴2.5拖地拖地7.7缝纫缝纫1.6吹长笛吹长笛2铺床铺床3.9木工木工4.5打鼓打鼓3.8做饭做饭3挖掘工挖掘工7.8羽毛球羽毛球5.5散步散步(4Km/h)3 游泳游泳(慢慢)4.5下楼下楼5.2 游泳游泳(快快)7上楼上楼9 跑步跑步(9.7km/h)10.2 骑车（慢速）骑车（慢速）3.5 骑车（快速）骑车（快速）5.7 资料来源：资料来源：曲綿域等.实用运

13、动医学手册.北京：北京大学医学出版社，2003.2. 运动能量消耗的计算运动能量消耗的计算n直接计算法n间接计算法 直接计算：直接计算： 测吸入、呼出气成分 分析运动耗氧量、 二氧化碳呼出量 求出呼吸商 据呼吸商查出氧热价 氧热价该时间内的耗氧量求出总能耗 总能耗-安静能耗 运动中的净能耗 呼吸商与氧热价呼吸商与氧热价呼吸商呼吸商 氧化百分比（）氧化百分比（） 氧热价（氧热价（kJ）糖糖脂肪脂肪0.711.1098.919.6370.75 15.684.419.8420.8033.466.620.1020.8136.963.120.1520.8240.359.720.2020.8343.856

14、.220.2570.8447.252.820.3070.8550.749.320.3570.8654.145.920.4120.8757.542.520.4620.8860.839.220.5120.8964.235.820.5620.9067.532.520.6170.9584.016.020.8721.00100.00.021.132氧热价（氧热价（kcal）4.6904.7394.8014.8134.8254.8384.8504.8624.8754.8874.8994.9114.9244.9855.047 l5min安静时的呼吸商=1.31.500=0.87l 5min安静时的能耗= 耗

15、氧量氧热价 =1.5004.9Kcal/L =7.4（kcal）l 5min运动时呼吸商= 16.50016.500=1.00l5min运动时总能耗=16.5005.0Kcal/L= 82.5（kcal）l30min恢复期呼吸商=13. 0015.00=0.87l30min恢复期额外能耗=15.004.9-7. 4530 =73.5-44.4= 29.1 （kcal）l本次运动的总能量消耗本次运动的总能量消耗=运动时能耗运动时能耗+恢复期额外消耗恢复期额外消耗 =82.5+29.1=111.6（kcal）时间时间内容内容摄氧量摄氧量(L)CO2产量产量(L)5分钟分钟安静安静1.5001.30

16、05分钟分钟蹬车蹬车16.50016.50030分钟分钟恢复恢复15.00013.000活动种类活动种类活动时间活动时间MET活动能量消耗活动能量消耗(KCal)睡觉睡觉12：00am8:00am=8h0.90.9808=576淋浴淋浴8:008:15=0.25h44800.25=80洗换洗换8:158：25=1/6h1.51.5801/6=20进餐进餐8:259:00=7/12h1.51.5807/12=70驾车驾车9:009:30=0.5h22800.5=80计算机伏案工作计算机伏案工作9:3012:00=2.5h1.81.8802.5=360散步谈话散步谈话12：0012：30=0.5h

17、44800.5=160进餐进餐12:3013:30=1h1.51.5801=120快步走快步走13:3013:45=0.25h4.54.5800.25=90脑力工作脑力工作13:4516:45=3h1.81.8803=432驾车驾车16:4517:30=0.75h22800.75=120看电视看电视17:3018:30=1h11801=80准备晚餐准备晚餐18:3019:00=0.5h2.52.5800.5=100进餐进餐19:0019:30=0.5h1.51.5800.5=60驾车驾车19:3020:00=0.5h22800.5=80搏击锻炼搏击锻炼20:0021:30=1.5h101080

18、1.5=1200驾车驾车21:302145=0.25h22800.25=40快步走快步走21:4522:00=0.25h4.54.5800.25=90洗换洗换22:0022:15=0.25h2.52.5800.25=50看电视看电视22：1524：00=1.75h11801.75=140合计合计3948KCal间接计算法间接计算法体重80kg的男子一天内的活动和能耗情况表引自：谭思洁等. 运动处方理论与应用.人民体育出版社.2007 运动能量消耗运动能量消耗(Kcal)=MET值值体重体重(kg) 时间时间(h)n1MET代表的耗氧量=3.5ml/kg/min =3.5 60ml/kg/hn1MET代表的能量消耗 =3.56010-3L/kg/h4.86 Kcal/L =1.02Kcal/kg/h 1Kcal/kg/h 由于安静时混合食物共同氧化供能，呼吸商0.85左右，对应氧热价约4.86 nn MET强度运动的能量消耗强度运动的能量消耗=n Kcal/kg/hn体重85kg运动者进行5min , 15 MET强度运动的能量消耗 =1585kg5/60h=106.3Kcal 运动能量消耗运动能量消耗 (Kcal/min) = （METs3.5Kcal/k