能量代谢与运动

能量代谢与运动第一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二气体代谢法第二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二教学目的1、掌握运动中能量供应过程和三种供能系统的特征。2、了解能量代谢的基本过程和基本原理、运动的经济性及各种运动的能耗率。3、熟知基础代谢和运动的净能耗量的计算方法及其意义。第三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二教学重点

运动中的能量代谢过程和三个供能系统的特点。教学难点

能量代谢测定的原理。第四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二第一节人体的总能量代谢第二节基本能量系统与运动第三节静息和运动时的能耗内容提要第五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二第一节人体的总能量代谢能量代谢概念在进行物质代谢的同时伴随着的能量释放、转移和利用，称为能量代谢。一、能量来源和去路二、能量代谢的测定原理与方法三、影响能量代谢的主要因素第六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二一、能量的来源和去路能量来源：体内糖、脂肪、蛋白质的氧化分解放能。能量转移：有机物氧化分解释放的能量一部分用来维持体温，一部分转换成ATP贮存。能量利用（去路）：ATP分解放能供机体各种生命活动需要。第七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二ATP的合成和分解是能量代谢的关键环节。

能量代谢过程能量来源能量转移能量去路糖、脂肪、蛋白质CO2H2O能能量（散发）化学能ATPADPCPCrPi能机械能（肌肉收缩）化学能（合成代谢）渗透能（吸收分泌）电能（生物电）热能（维持体温）（贮存）第八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二二、能量代谢的测定原理和方法

能量守恒定律

安静时测定单位时间机体产生的热。定比定律：在一般化学反应中，反应物量与产物量之间呈一定的比例关系，称为定比定律。（一）能量代谢测定原理第九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二（二）能量代谢测定的方法直接测热法间接测热法闭合式开放式—气体代谢法直接测热法闲合式第十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二气体代谢法第十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二MAXII-运动肺功能测试

第十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二

气体代谢法测定原理营养物质氧化分解时所消耗的O2和产生CO2量与释放的热量之间有一定的比例关系。因此，测定人体在一定时间内的耗O2量和CO2的产生量，求出呼吸商，然后查表得到氧热价，推算出机体的能量代谢率。第十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二（三）呼吸商：概念：生理学把机体在同一时间内呼出的CO2量与耗O2量的比值称为呼吸商。RQ=CO2/O2

根据糖代谢的总反应式：计算得糖的呼吸商：RQ=6/6=1糖的呼吸商为1。脂肪为0.7。蛋白质为0.8。见下表非蛋白呼吸商和氧热价。如P141表6-1。

注意：剧烈运动和过度通气时,从肺呼出CO2增多,呼吸商增大。C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O第十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二食物热价：1g食物完全氧化分解时所产生的热量称为该食物的热价。氧热价：把营养物质在体内氧化时每消耗1L氧所产生的热量称为该物质的氧热价。

不同营养物质的热价和氧热价不同，见下表。糖的氧热价最高，所以说糖是最经济的能源。（四）食物热价与氧热价第十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二三种能源物质氧化时的参数比较能源物质物理热价生物热价耗氧量CO2产热氧热价呼吸商KJ·g-1KJ·g-1KJ·L-1L·g-1L·g-1糖脂肪蛋白质17.1738.9423.431.000.710.8020.919.718.80.831.430.750.832.030.9517.1738.9417.99第十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二非蛋白质呼吸商与氧热价非蛋白质呼吸商

氧化百分比（%）氧热价糖脂肪KJ/LKCal0.70.00100.0

19.6204.6860.711.1098.919.6304.690……0.8550.749.320.3074.8500.8757.542.520.4624.887……0.9067.532.520.6174.9240.9584.016.020.8724.985……1.0100.00.0021.1325.047第十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二五、间接测热法的计算方法和步骤

气体代谢法

收集呼出气。分析呼出气中的O2和CO2含量，计算耗O2和CO2产生量。求出呼吸商。根据呼吸商查表得氧热价。氧热价乘以耗O2量得能耗量。第十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二

例：现某健康成人安静状态下的呼出气作气体分析，结果为：O2=16.26%；CO2=4.14%。呼出气量为1分钟5.2L，计算其能量代谢。①耗O2量：（20.96-16.26）%×5.2=0.2444（L.min-1)②产生CO2量：（4.14-0.04）%×5.2=0.2132（L.min-1)③呼吸商：RQ=213.2/244.4=0.87④查表得氧热价为20.46（KJ.L-1）⑤能量代谢：1min产热量为20.46×0.2444=4.99（KJ）每h产热量为4.99×60=299.53（KJ）

24h产热量为299.53×24=7188（KJ）第十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二三、影响能量代谢的主要因素1.肌肉活动：能量代谢与运动强度呈正相关。2.精神活动的影响：平静地思考问题时增加不超过4%，精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧或强烈情绪激动时，产热量可以显著增加。

3.食物的特殊动力作用：蛋白质产热量增加30%，糖类或脂肪4%-6%，混合食物10%左右。

4.环境温度的影响。当环境温度在20～30℃时，能量代谢最稳定，低于20℃，代谢开始增加，低于10℃由于寒战和紧张代谢显著增加，当环境温度达30～45℃时，内脏活动加强，代谢率也增加。第二十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二表7-3运动或劳动时的能量代谢率机体的状态产热量平均（kJ/m2·min-1）躺卧2.73开会3.40擦窗子8.30洗衣9.98扫地11.37打排球17.05打篮球24.22踢足球24.98运动或劳动时的能量代谢率

第二十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二第二节基本的能量系统与运动

一、直接能源—ATPATP的再合成途径：①PCr分解生能②糖酵解生能③糖、脂肪、蛋白质有氧氧化生能。磷酸原系统糖酵解系统有氧氧化系统

二、机体三个供能系统第二十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二(一)磷酸原系统（ATP-PCr系统或非乳酸能系统）概念

磷酸原系统是由三磷酸腺苷和磷酸肌酸构成的能量系统。也称ATP-PCr系统或非乳酸能系统。

特点：

①不需Ｏ2②输出功率最高③贮量少，供能时间约7.5Ｓ，④不产乳酸。⑤意义：快速可动用性。⑥主要为短时间高功率项目供能，如短跑、跳、投等。评价指标：输出功率ADP＋Pi＋能（供能2S）PCr+ADP

反应：

ATPC+ATP第二十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二(二)糖酵解系统（乳酸能系统）概念:糖酵解系统是指肌糖元或葡萄糖无氧分解生成乳酸,再合成ATP的能量系统，也称乳酸能系统。

1mol葡萄糖酵解产生2mol乳酸，生成2或3molATP。特点:①无Ｏ2供能。②输出功率居中.③供能时间为33S。④能源：糖原。⑤产生乳酸使机体至疲劳。⑥10S以上（主要为1～3min）的大强度项目供能，如400、800M跑等。⑦意义在供氧不足时快速供能,以应付急需。评价指标：血乳酸水平，最大氧亏能力第二十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二(三)有氧氧化系统

概念：有氧氧化系统是指糖、脂肪、蛋白质彻底氧化成CO2和H2O的过程中再合成ATP的能量系统。

1mol葡萄糖氧化生成CO2和H2O，产生38或39molATP。

特点：①有氧供能。②输出功率低。③能生成大量ATP，贮能多。④不产生至疲劳物质，供能持久。⑤供能项目主要是长时间的耐力项目。⑥意义是人体最重要的供能系统。

评价指标：最大吸氧量（VO2max）、无氧阈（AT）第二十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二三个供能系统比较ATP-PCr系统无氧代谢

最高

PCrATP生成很少乳酸(致疲劳)

快速可动用性高功率项目如短跑、跳、投、举1-3min的项目耐力性或长时间活动代谢方式输出功率能量来源ATP生成量有害终产物生理意义主要供能项目供能时间7.5S中等低糖原糖、脂肪ATP生成很多ATP生成有限无无有氧代谢无氧代谢有氧氧化系统乳酸能系统很长33S重要供能系统缺氧时补充能量急需第二十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二运动时人体骨骼肌的代谢能力及三种能量系统的参数比较能量系统底物贮量mmol·kgd-1合成ATPmmol·kgD-1最大输出功率

mmol·ATP·kg-1·s-1最大输出功率时间最大运动时间磷酸原系统糖酵解系统有氧氧化系统ATP25PCr77肌糖原肌糖原脂肪10011.2少于1S8.6少于1S6～8S3652505.2少于5S2～3min3654913000不受限2.71.43min30min1～2h第二十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二第二十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二第二十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二四、能量连续统一体理论及其应用（一）能量连续统一体的概念与形式1、能量连续统一体的概念运动生理学把不同类型运动项目的能量供应途径之间,以及各能量系统之间相互联系形成的一个连续统一体，称为“能量连续统一体”。

第三十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二2、能量连续统一体的形式①以有氧和无氧供能的百分比形式表示②以运动时间为标准的形式表示第三十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二以时间为标准的能量连续统一体的四区表

区域运动时间主要能量系统活动类型举例1区短于30SATP-PCr

2区30S～1.5minATP-PCr和糖酵解

3区1～3min糖酵解和有氧氧化各项体操、摔跤（2min1局4区长于3min有氧氧化系统推铅球、100m、高尔夫和网球挥拍、足球后卫的带球跑200～400m跑、速度滑冰、800m跑

足球、越野滑雪、马拉松跑、慢跑第三十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二100②①④③糖酵解系统ATP-PCr系统有氧氧化系统100运动时间ATP供应百分以运动时间为区分标准的表示形式第三十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二（二）能量连续统一体理论在体育实践中的应用1.明白运动项目所需的主要供能系统2.训练中着重发展起主要作用的供能系统3.制定合理的训练计划，选择相应的运动练习方法第三十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二运动项目的主要能量供应系统表

足球

3000m跑

训练方法的定义及其增进各能量系统的比例表增进比例%

训练方法定义LA和有氧系统ATP-PCr和LA有氧系统

穴形疾跑两次疾跑之间加一个慢跑或走

85

速度游戏在自然条件下交替快跑和慢跑

20

（法特莱克）有氧系统LA和有氧系统ATP-PCr和LA各能量系统所占的比例90201040－

40运动项目1040540第三十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二练习题

1、呼吸商是指机体在同一时间内（）。

A.ATP合成与释放的比值，B.通气量与CO2生成量的比值

C.CO2生成量与耗氧量的比值，D.ATP合成与CP消耗的比值。

2、氧热价最高的营养物质是（）。

A.脂肪,B.蛋白质,C.糖类，D.糖类和脂肪。

3、属于有氧氧化系统供能的特点错误的是（）。

A.供能输出功率低，B.有氧代谢，

C.ATP生成多，D.乳酸生成较多。

4、属于磷酸原供能特点错误的是（）。

A.能量输出功率高，B.无氧代谢，

C.ATP生成少，D.动员所有贮备可供能33S。第三十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二

5、剧烈运动时，肌肉中含量明显上升的是（）。

A.ATP，B.PCr，C.乳酸，D.都不是。6、从机体能量代谢的整个过程来看，其关键的环节是（）。

A.糖酵解，B.糖类有氧氧化，

C.糖异生，D.ATP的合成与分解。7、评定乳酸能系统能力的常用指标是（）。

A.肌红蛋白的含量，B.血乳酸水平，

C.30m冲刺速度，D.无氧阈值。8、磷酸原系统和乳酸能系统供能的共同特点是（）。

A.都不需要氧，B.都产生乳酸，

C.都能维持较长时间运动，D.都可产生大量ATP。第三十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二思考题：

举例说明能量连续统一体在运动实践中有何应用价值？第三十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二第三节静息和运动时的能耗主要内容基础代谢运动时净能耗量的测定运动时能耗量测定的意义

——运动强度分类机械效率各种运动的能耗率第三十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二一、基础代谢率1、概念

基础代谢率（BMR）指人在清醒、静卧、空腹、室温20～25℃条件下单位时间的能量代谢。2、单位

kJ·m2·h-1

3、基础代谢的性别、年龄差异

男高于女，儿童比成人高，壮年比老年高，随年龄的增加而下降。4、意义评价运动员恢复与否的指标第四十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二154.1第四十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二

人体的热量消耗有三个主要途径：一是饮食占10﹪，二是活动占20﹪，三是基础代谢率占了60﹪～70﹪。

动物实验发现，肥胖动物维持自身正常体重所需能量，仅为约5230千焦耳(1250千卡).m-2；而正常体重者如果想维持自身正常体重，则需要11297千焦耳(2700千卡)).m-2

。

提高基础代谢率最健康有效的办法就是：运动与营养均衡的饮食。多喝水、常泡澡、勤按摩...等，都是有效提高基础代谢率的方法喔！第四十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二二、运动时的能耗提问：能量代谢的测定方法及步骤？气体代谢法方法步骤

①测量CO2产生和耗O2量

②求出RQ

③查表得氧热价

④以氧热价乘以总耗O2（一）运动时净能耗的测定第四十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二运动时净能耗量的计算人体安静时耗氧为250～300ml.min-1①测定安静、运动、恢复期产生的CO2量和耗量O2恢复期：是指从运动停止到人体机能恢复正常安静代谢水平的一段时期。运动时净耗氧=运动时吸氧量+恢复期吸氧量）（-安静时吸氧量×（运动时间+恢复时间）第四十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二运动时的净能耗量=氧热价×运动时的净耗氧呼吸商=运动时产生的CO2量运动时净耗O2量②计算呼吸商③根据呼吸商查表得氧热价④求净总耗能第四十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二

例题：试计算某受试者完成5分钟功率自行车定量负荷运动的净总能量消耗，其测试数据如下。

内容时间耗O2量（L）CO2产量（L）安静（坐在车上）5分钟1.51.27蹬车（定量负荷）5分钟16.514.85恢复（坐在车上）30分钟14.012.32运动时净耗O2=16.5＋14－[1.5/5×(5＋30)]=20(L)

运动时净CO2产生量=14.85+12.32－[1.27/5×(5+30)]=18.25(L)

呼吸商=18.25/20=0.91

查表得氧热价为20.667kJ·L-15分钟自行车的净总能耗量为20.667×20=413.34（kJ）第四十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二(二)以运动时能耗量进行运动强度划分1.相对代谢率：即运动时能量代谢与基础代谢的比值.将运动分为轻(小于3RMR)

、重(3～8

RMR

)

、很重(大于9RMR)三个等级将运动分为轻、中等、重、很重、过重5个等级见P119表6～72.代谢当量MET(梅脱)：梅脱即代谢当量,1梅脱相当于安静时的能耗量或代谢率.（RMR）第四十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二(三)机械效率指肌肉所做的机械功占总能耗的百分比机械效＝完成的功能耗量×100％训练可使运动时能量利用出现节省化，即完成同样的运动负荷时，有训练者消耗的总热量较少，因而可提高机械效率。运动时能量利用率即“运动的经济性”，它是影响运动成绩的重在因素，在游泳等项目中更为重要。考斯蒂尔研究发现，两名VO2max相同的马拉松运动员，运动中能量利用率高者成绩好。第四十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二两名最大吸氧量（65ml.kg-1.min-1)均相同的运动员在不同的跑速时的耗氧量706050403020

11.312.914.516.1。。。。。。。。。长跑选手A

长跑选手B跑步速度，Km.h-1耗氧量ml.kg-1.min-1B比A快13min第四十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二(四)运动中能源物质的动用运动中糖、脂肪和蛋白质的动用速度不同：3～5秒开始糖酵解参与供能，5～10分钟后血糖开始供能，最大运动时的供能可达安静的50倍；随运动时间的延长，骨骼肌、脑组织大量利用血糖，导致血糖水平下降，需要肝糖原分解补充，可达安静的5倍。脂肪供能运动达30分钟时输出功率达最大，脂肪供能对氧的要求很高，只有当运动到肌糖原大量消耗或接近耗竭且氧供充分时才大量动用。蛋白质供能通常发生在持续30分钟以上的耐力运动中。随耐力水平提高，动用脂肪供能的能力提高，可以产生肌糖原和蛋白质的节省化现象。第五十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二五、运动中能源物质的消耗

运动时的能耗率是指运动时单位时间的能量消耗。它与运动强度和运动形式的关系密切。与年龄、性别、体重、体表面积及身体成份也有很大影响。

测定得知不同身体活动和运动的能耗率差异很大见表6-8。能耗率很高的运动，人体很容易疲劳。表中数据均来自于成人，对儿童和老人不够适用。第五十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二练习题1、较剧烈运动时，肌肉中高能磷化物的变化是（）.A.CP的含量变化不大，B.ATP含量变化不大，C.CP生成较多，D.ATP含量大幅度下降。2、乳酸能系统的特点之一是（）。

A.输出功率高B.产生乳酸C.ATP生成多D.产生CO2

3、进行一段时间训练，60m跑速提高了，而跑后血乳酸含量却比训练前减少了，这说明（）。

A.糖类的有氧供能比例增大，B.肌红蛋白含量增多，C.脂肪供能比例增大，D.ATP-CP供能比例增大。4、属于乳能供能特点错误的是（）。

A.供能的最大容量有限，B.快速可动用性，

C.产生乳酸，D.动员所有贮备可供能33S。第五十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二1、ATP属高能磷酸化合物，是机体