运动生理学-1213有氧工作能力

第五章

有氧运动能力某女性身高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？Exerciseismedicine

TheroleofAMPK/mTOR/S6K1signalingaxisinmediatingthephysiologicalprocessofexercise-inducedinsulinsensitizationinskeletalmuscleofC57BL/6mice.

XiaoleiLiu,HairuiYuan,etal.BBA(2012)1716–1726.Themiceinitiallyranattheintensityof50%VO2maxfor20min/dayduringthefirstweek;thereafter,therunningintensityandtimewereincreasedto75%VO2max(12m/min)for60min/day.……Insummary,exercisetraininginhibitsSREBP-1ccleavagethroughAMPK/mTOR/S6K1signaling,resultingindecreasedintramyocellularlipidaccumulation.OurresultsprovidenewinsightsintothemechanismbywhichAMPK/mTOR/S6K1signalingaxismediatesthephysiologicalprocessofexercise-inducedinsulinsensitization.第一节：概述有氧耐力（aerobiccapacity）：是指人体长时间从事有氧运动（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；人体利用O2的能力越高，则有氧运动（工作）能力越强；①②③④需氧量（oxygenconsumption）是指人体为维持某种活动所需要的氧量。单位时间需氧量与运动强度正相关；但总需氧量主要受运动持续时间决定。成人安静时的需氧量与体重正相关。摄氧量（oxygenuptake）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>摄氧量测量摄氧量计算需氧量运动的净需氧量（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)×恢复时间运动的总需氧量

=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+运动后过量氧耗举例：计算某人蹬车5分钟的需氧量安静摄氧量：300ml/min蹬车5分钟摄氧量：3300ml/min

恢复时间30分钟

摄氧量：500ml/min净需氧量=（3300ml/min-300ml/min）×5min+（500ml/min-300ml/min）×30min=21升总需氧量=3300ml/min×5min+（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需氧量运动强度时间（分钟）04210.51.532.53.5

氧亏（oxygendeficit）

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。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平；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量；氧亏和运动后过量氧耗示意图

运动后过量氧耗（excesspost-exerciseoxygenconsumption,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影响因素1）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）儿茶酚胺、甲状腺素和肾上腺皮质激素的升高

促使Na-K泵活性增强，使机体处于高代谢水平3）运动后磷酸肌酸的再合成和乳酸的清除4)肌细胞内Ca2+浓度增加，刺激线粒体呼吸和诱发肌肉震颤第二节代谢当量及其应用代谢当量:运动的耗氧量与安静时耗氧量的比值称为代谢当量(MetabolicEquivalent，MET)。1MET相当于耗氧量250ml/min或3.5ml/kg·minMET是以安静时机体的耗氧量（能量消耗）水平为基准，可以衡量运动强度，亦可以用于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。时间内容摄氧量(L)CO2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的计算安静耗氧量：300ml/min运动耗氧量：运动时耗氧量+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/min×30min=6L5min蹬车总耗氧量：16.5+6=22.5L单位时间运动耗氧量：4500ml/min本项运动的MET值：4500/300=15MET时间内容摄氧量(L)CO2产量(L)5分钟安静1.5001.3005分钟蹬车16.50016.50030分钟恢复15.00013.000常用日常生活、娱乐及工作活动MET量表生活活动MET职业活动MET娱乐活动MET进食1.4秘书1.6打牌1.5-2.0坐便3.6机械组装3.4拉小提琴2.6穿衣2砖瓦工3.4有氧舞蹈6站立1织毛衣1.5-2.0跳绳12洗手2写作2网球6淋浴3.5焊接工3.4乒乓球4.5上下床1.65油漆工4.5桌球2.3扫地4.5开车2弹钢琴2.5拖地7.7缝纫1.6吹长笛2铺床3.9木工4.5打鼓3.8做饭3挖掘工7.8羽毛球5.5散步(4Km/h)3

游泳(慢)4.5下楼5.2

游泳(快)7上楼9

跑步(9.7km/h)10.2

骑车（慢速）3.5

骑车（快速）5.7

资料来源：曲綿域等.实用运动医学手册.北京：北京大学医学出版社，2003.2.运动能量消耗的计算直接计算法间接计算法直接计算：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氧化百分比（％）

氧热价（kJ）糖脂肪0.711.1098.919.6370.7515.684.419.8420.8033.466.620.1020.8136.963.120.1520.8240.359.720.2020.8343.856.220.2570.8447.252.820.3070.8550.749.320.3570.8654.145.920.4120.8757.542.520.4620.8860.839.220.5120.8964.235.820.5620.9067.532.520.6170.9584.016.020.8721.00100.00.021.132氧热价（kcal）4.6904.7394.8014.8134.8254.8384.8504.8624.8754.8874.8994.9114.9244.9855.047

5min安静时的呼吸商=1.3÷1.500=0.87

5min安静时的能耗=耗氧量×氧热价

=1.500×4.9Kcal/L=7.4（kcal）

5min运动时呼吸商=16.500÷16.500=1.005min运动时总能耗=16.500×5.0Kcal/L=82.5（kcal）30min恢复期呼吸商=13.00÷15.00=0.8730min恢复期额外能耗=15.00×4.9-7.4÷5×30=73.5-44.4=29.1（kcal）本次运动的总能量消耗=运动时能耗+恢复期额外消耗

=82.5+29.1=111.6（kcal）时间内容摄氧量(L)CO2产量(L)5分钟安静1.5001.3005分钟蹬车16.50016.50030分钟恢复15.00013.000活动种类活动时间MET活动能量消耗(KCal)睡觉12：00am~8:00am=8h0.90.9×80×8=576淋浴8:00~8:15=0.25h44×80×0.25=80洗换8:15~8：25=1/6h1.51.5×80×1/6=20进餐8:25~9:00=7/12h1.51.5×80×7/12=70驾车9:00~9:30=0.5h22×80×0.5=80计算机伏案工作9:30~12:00=2.5h1.81.8×80×2.5=360散步谈话12：00~12：30=0.5h44×80×0.5=160进餐12:30~13:30=1h1.51.5×80×1=120快步走13:30~13:45=0.25h4.54.5×80×0.25=90脑力工作13:45~16:45=3h1.81.8×80×3=432驾车16:45~17:30=0.75h22×80×0.75=120看电视17:30~18:30=1h11×80×1=80准备晚餐18:30~19:00=0.5h2.52.5×80×0.5=100进餐19:00~19:30=0.5h1.51.5×80×0.5=60驾车19:30~20:00=0.5h22×80×0.5=80搏击锻炼20:00~21:30=1.5h1010×80×1.5=1200驾车21:30~21~45=0.25h22×80×0.25=40快步走21:45~22:00=0.25h4.54.5×80×0.25=90洗换22:00~22:15=0.25h2.52.5×80×0.25=50看电视22：15~24：00=1.75h11×80×1.75=140合计3948KCal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(Kcal)=MET值×体重(kg)×时间(h)1MET代表的耗氧量=3.5ml/kg/min=3.5×60ml/kg/h1MET代表的能量消耗=3.5×60×10-3L/kg/h×4.86Kcal/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

nMET强度运动的能量消耗=nKcal/kg/h体重85kg运动者进行5min,15MET强度运动的能量消耗=15×85kg×5/60h=106.3Kcal

运动能量消耗(Kcal/min)=（METs×3.5Kcal/kg/min×体重(kg)/200

（该公式将氧热价按照5Kcal/L来计算）1MET代表的耗氧量=3.5ml/kg/min=3.5×10-3L/kg/min1MET代表的能量消耗=3.5×10-3L×5Kcal/Lkg.min