第四讲运动状态下的能量代谢
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运动生理学课件能量代谢
通过合理饮食和适量运动 ，控制体重在健康范围内 ，是维护健康的重要措施 。
能量平衡与慢性疾病预防
慢性疾病
如心血管疾病、糖尿病和某些癌 症等慢性疾病，与能量平衡密切
相关。
风险因素
长期能量摄入过多或过少，都可能 导致慢性疾病的发生。保持能量平 衡有助于降低这些风险。
预防措施
通过维持能量平衡，结合其他健康 生活方式，如合理饮食、规律运动 等，可以有效预防慢性疾病的发生 。
感谢您的观看
THANKS
能量就越多。
意义
活动代谢是人体能量消耗的重要 组成部分，适量的活动可以促进 能量消耗，有助于控制体重和预
防肥胖。
食物特殊动力作用
定义
食物特殊动力作用是指摄食过程中对食物进行消化、吸收 、代谢转化过程而消耗的热量。
影响因素
食物特殊动力作用的消耗与摄食量、食物种类和个体差异 有关。一般来说，摄食量越大、食物中蛋白质含量越高， 食物特殊动力作用所消耗的能量就越多。
脂肪
脂肪是运动中主要的慢速能源 ，能够提供大量的能量，帮助 运动员在长时间内维持运动。
脂肪的能量密度高，每克脂肪 可以提供9千卡的能量，比碳水 化合物和蛋白质都高。
在长时间、低强度的运动中， 脂肪的供能比例较高，而在高 强度运动中，脂肪供能比例较 低。
蛋白质
蛋白质在运动中主要起修复和构 建肌肉的作用，但在某些情况下
在动物体内，呼吸作用是主要的能量来源，通过氧化有机物来释放能量 。
能量代谢的生理意义
能量代谢是维持生物体正常生理功能的基础，为各种生理活动提供所需的能量。
通过能量代谢，生物体能够适应环境变化，维持内环境的稳态，保证正常的生理功 能。
能量代谢与生长发育、应激反应等生理过程密切相关，对生物体的生存和繁衍具有 重要意义。
能量平衡与慢性疾病预防
慢性疾病
如心血管疾病、糖尿病和某些癌 症等慢性疾病，与能量平衡密切
相关。
风险因素
长期能量摄入过多或过少，都可能 导致慢性疾病的发生。保持能量平 衡有助于降低这些风险。
预防措施
通过维持能量平衡，结合其他健康 生活方式，如合理饮食、规律运动 等，可以有效预防慢性疾病的发生 。
感谢您的观看
THANKS
能量就越多。
意义
活动代谢是人体能量消耗的重要 组成部分，适量的活动可以促进 能量消耗，有助于控制体重和预
防肥胖。
食物特殊动力作用
定义
食物特殊动力作用是指摄食过程中对食物进行消化、吸收 、代谢转化过程而消耗的热量。
影响因素
食物特殊动力作用的消耗与摄食量、食物种类和个体差异 有关。一般来说，摄食量越大、食物中蛋白质含量越高， 食物特殊动力作用所消耗的能量就越多。
脂肪
脂肪是运动中主要的慢速能源 ，能够提供大量的能量，帮助 运动员在长时间内维持运动。
脂肪的能量密度高，每克脂肪 可以提供9千卡的能量，比碳水 化合物和蛋白质都高。
在长时间、低强度的运动中， 脂肪的供能比例较高，而在高 强度运动中，脂肪供能比例较 低。
蛋白质
蛋白质在运动中主要起修复和构 建肌肉的作用，但在某些情况下
在动物体内，呼吸作用是主要的能量来源，通过氧化有机物来释放能量 。
能量代谢的生理意义
能量代谢是维持生物体正常生理功能的基础，为各种生理活动提供所需的能量。
通过能量代谢，生物体能够适应环境变化，维持内环境的稳态，保证正常的生理功 能。
能量代谢与生长发育、应激反应等生理过程密切相关，对生物体的生存和繁衍具有 重要意义。
运动生理学1-运动的能量代谢
2、急性运动中能量代谢的整合 运动中各能量代谢系统的参 与并非顺序出现，而是相互整合、 协调，共同满足运动时对能量的需 求。
3、能量代谢对慢性（长期）运动的适应 • 长期运动可增加能量代谢相关酶的活性，使运 动时神经、激素的调节更加敏感高效，各器官 系统的功能更加协调，同时加速能源物质以及 各代谢调节系统的恢复，促进疲劳的消除。由 此，运动能量提高。 • 长期运动还可使能量利用节省化，即完成同样 负荷的运动消耗的能量减少，从而提高运动能 力。
酵解能和氧 化能系统 2 15 65 55 20 15 5
氧化能系统 － 5 5 25 70 80 95
100、200米 400米 800米 1500米 5000米 10000米 马拉松
2.运动中能源物质的动员顺序
• 运动启动阶段，首先运用的是CP。
• 运动开始后机体先分解肌糖原，持续运动5-10分钟 后，血糖开始参与供能。
骨骼肌细胞只 能通过分解ATP 释放出的能量 驱动肌丝的滑 行，才能发生 收缩，所以ATP 是骨骼肌收缩 的唯一直接能 源形式。
ATP的分解供能及补充
ATP → ADP+Pi+E（能量）
• 每克分子ATP可释放29.26-50.16KJ(7-12Kcal)
• ATP一旦被分解，便迅速补充。
ATP分解极为迅速。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 动能力的关键因素。
(一)能源系统与运动——能量统一体
• 1.不同运动项目的能量供应
• 不同运动项目运动中能量供应的比例不 同。 • 尽管不同运动项目的能量供应具有各自 的特征，但运动中不存在绝对的某一个 单一能源系统的供能。
径赛项目的主要能量供应系统
ATP-CP和酵 解能系统 98 80 30 20 10 5
运动生理学运动的能量代谢学习教案
1 2 3
合理营养补充
通过饮食和营养补剂调整能源物质摄入，增加体 内能源物质储备，提高运动耐力和爆发力。
有针对性训练
根据运动项目特点，制定有针对性的训练计划， 提高运动员相应能量代谢途径的供能能力和效率 。
科学恢复手段
运动后采用科学合理的恢复手段，促进能源物质 恢复和消除疲劳，保证运动员在比赛中保持良好 的竞技状态。
运动项目举例
100米冲刺、举重、跳高、跳远 等。
中等强度长时间运动
能量来源
主要依赖糖酵解系统和有氧氧化系统进行供能， 持续提供稳定的能量。
代谢特点
有氧代谢为主，乳酸堆积适中，运动后恢复相对 较慢。
运动项目举例
400米跑、游泳、自行车、长跑等。
不同项目间差异比较
供能系统差异
01
不同运动项目对三大供能系统的依赖程度不同，导致能量代谢
Байду номын сангаас 06
实验方法与技能培养
常用实验技术介绍
气体代谢分析技术
通过收集和分析运动过程中呼出的气体，了解能量代谢过程中氧 气消耗和二氧化碳产生的情况。
血液生化指标检测技术
通过采集和分析血液样本，了解运动过程中血糖、血脂、血乳酸等 生化指标的变化情况。
肌肉活检技术
通过取肌肉组织样本进行组织学、生物化学和分子生物学分析，了 解运动对肌肉结构和功能的影响。
运动生理学运动的能量代 谢学习教案
目录
• 课程介绍与目标 • 运动过程中能量代谢途径 • 不同运动项目能量代谢特点 • 能量代谢与运动表现关系 • 营养补充与能量代谢调控 • 实验方法与技能培养 • 课程总结与拓展延伸
01
课程介绍与目标
运动生理学概述
第四讲运动状态下的能量代谢
第四讲运动状态下的能量代谢第二节运动状态下的能量代谢一、人体急性运动时的能量代谢1、无氧代谢时的能量供应特点无氧练习分类以无氧供能占优势的练习，根据练习中无氧供能占的比例，又分为三类：1．极量强度的无氧练习在这类练习中无氧供能占总能需量的90—100％，其中主要是磷酸原系统供能，能量输出功率可达480kJ/min，最长运动时间仅几秒钟呼吸和循环系统功能达不到极限水平，包括100m跑、短距离赛场自行车赛，50m游泳和50m潜泳等。
2、近极量强度的无氧(混合的无氧强度)练习在这类练习中无氧供能占总能需量的75—85％，其中一部分靠磷酸原系统，大部分靠乳酸能系统供应，能量输出功率为200—400kJ．/min。
最长运动时间为20—30s。
另外，完成这类练习时，氧运输系统活动明显加强，练习到达终点时，心率可达最高值的80一90%，肺通气量可达最高值的50—60％，吸氧量可达V02max，：70—80％，乳酸浓度可升高到15mmol/L。
属于这类练习的项目有200—400m跑，lOOm游泳和500m速滑等。
3、亚极量强度的无氧(无氧有氧强度)练习在这类练习中，无氧供能占总能需量的60一70％，主要靠乳酸能系统供能，能量输出功率为160kJ/min，最长运动时间为1—2min。
运动后血乳酸高达20—25mm0l/L。
该练习到达终点时，氧运输系统功能可以接近或达到最大值。
属于这类练习的项目有800m跑，200m游泳，1000m和1500m速滑和lkm赛场自行车赛。
肌肉细胞首先在大约3秒钟内耗尽细胞周围浮游的ATP。
然后磷酸肌酸系统参与进来，供能8-10秒钟。
这是百米短跑选手或举重者所用的主要能量系统，这两种运动者需要迅速加速，运动所持续的时间很短。
如果运动持续更长时间，糖原-乳酸系统就参与进来。
短距离运动比如200米或400米以及100米游泳就是如此。
2、肌细胞中肌酸和CP的工作特点：磷酸肌酸在运动中的应用磷酸肌酸在运动中首先是作为能量供应的重要环节 ,其一是因为其分子中有一高能磷酸键也就是磷酸肌酸可作为高能磷酸基团的储存库,在必要时此高能磷酸基团可以转移。
运动中的能量代谢
运动中的能量代谢
运动时，人体的能量代谢主要依靠三种代谢途径：ATP-PC系统、乳酸系统和氧化系统。
1. ATP-PC系统：运动强度很高，时间很短时，肌肉依靠体内储存的肌酸磷酸和三磷酸腺苷(ATP)来提供能量，这种代谢途径被称为ATP-PC系统。
这个过程只能维持一段很短的时间，大约只能持续10秒钟左右。
2. 乳酸系统：当运动开始后，肌肉组织会利用氧气分解酸类并和糖去供能，当氧气缺乏时，肌肉将糖分解产生乳酸来为继续运动提供能量，这个过程被称为乳酸系统，它可以为低至中等强度的运动提供能量，但只能持续短期。
3. 氧化系统：当我们进行中至高强度的长时间运动时，肌肉会逐渐转向氧化系统来供能，这个过程需要带氧气在身体中的多个系统之间运输，最后完成氧化糖类的过程，产生能量(ATP)。
这种代谢途径可以维持更长时间，但需要氧气作为能源，需要保持适当的有氧运动强度。
总的来说，不同类型的运动所依赖的能量代谢途径是不同的，而人体的能量供应和代谢过程与运动的强度、时间和类型密切相关。
运动过程中能量供应途径和特点
运动过程中能量供应途径和特点运动是人类生活中重要的一部分，无论是进行日常活动还是参与体育运动，都会消耗能量。
身体能量供应的主要途径包括无氧代谢（无氧能源供应）和有氧代谢（有氧能源供应）。
本文将详细介绍运动过程中能量供应的途径和其特点。
无氧代谢是通过无氧糖酵解来产生能量的过程。
无氧能源供应主要依赖肌肉中的糖原储备，糖原在无氧条件下被分解成乳酸和能量。
无氧糖酵解产生的能量比较迅速，适用于高强度、短时间的运动。
这种能量供应途径在进行爆发力强、瞬间迅速运动时发挥重要作用，比如短跑、举重等。
无氧能源供应的特点如下：1.快速供能：无氧能源供应速度较快，能够迅速满足高强度运动所需的能量需求。
2.有限容量：肌肉中的糖原储备是有限的，很快就会被消耗殆尽。
这也是为什么高强度运动无法持续进行的原因之一3.乳酸堆积：无氧糖酵解会产生乳酸，当乳酸积聚到一定程度时，会导致肌肉酸痛和疲劳。
这也是高强度运动过后肌肉酸痛的主要原因之一有氧代谢是指通过氧气在身体内氧化糖类、脂肪和蛋白质来产生能量的过程。
有氧能源供应主要依赖细胞中的线粒体，线粒体是负责细胞内有氧代谢的主要器官。
有氧能源供应途径可以持续产生能量，适用于中低强度、长时间的运动，比如长跑、骑车等。
有氧能源供应的特点如下：3.没有乳酸堆积：有氧代谢不会产生乳酸，因此在进行持续性运动时，肌肉酸痛和疲劳程度较小。
除了以上两种能源供应途径外，人体还可以通过其他途径来供应能量，比如肌肉蛋白质的分解。
当糖原和脂肪储备无法满足身体所需能量时，身体会分解肌肉蛋白质来产生能量。
然而，肌肉蛋白质是身体的重要组成部分，分解肌肉蛋白质来产生能量会导致肌肉减少，影响身体的运动能力和肌肉的健康。
综上所述，运动过程中的能量供应途径和特点包括无氧代谢和有氧代谢。
无氧能源供应快速但容量有限，适用于高强度、短时间运动；有氧能源供应持久且储备丰富，适用于中低强度、长时间运动。
在运动过程中，适当地利用这些能量供应途径，能够为身体提供所需能量，并保持体能和健康。
基础知识—运动的能量代谢(人体运动学课件)
2
运动与脂肪代谢
在心肌和骨骼肌等组织中，脂肪酸可经氧化生成CO2和H2O，这是供 能的主要形式。
在肝脏，脂肪酸氧化不完全，产生中间产物乙酰乙酸、β－羟丁酸 和丙酮，合称为酮体。酮体是长时间持续运动时的重要补充能源物质。
在肝肾细胞中，甘油作为非糖类物质经过糖异生途径转变为葡萄 糖，对维持血糖水平起重要作用。
2
运动与糖代谢
运动与糖的补充
• 在运动中，一次性补糖与多次性补糖相比，多次分量饮糖水效果 较好，使糖入血后引起的各种激素反应小，运动结束时血糖浓度 高，能量来源相对稳定。
• 运动后补充糖最好在运动结束后的2小时以内，至多6小时以内， 因为在6小时以内可使存入肌的糖达到最大量。
氧化供能 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
进行1-2小时长时间运动之疲劳时，肌糖原大量排空，骨骼肌利用血糖速率显著增 加，肝糖原也大量排空，血糖水平即使处在正常范围，也属于低限区。
进行2-3小时长时间运动之疲劳时，如果没有外源性葡萄糖补充 ，会出现低血糖。
2
运动与糖代谢
运动对乳酸的影响
运动时骨骼肌是产生乳酸的主要 场所，乳酸的生成量与运动强度、 持续时间及肌纤维类型有关。
肥胖症康复 例如，1位体重60kg的女士，零食吃了 1包苏打饼干（100g，408Kcal），如 果她以快走的方式（6.5km/h，5.6 METs ）消耗掉这包饼干的能量，需要 快走多少分钟？ 408×200÷60÷3.5÷5.6=69mins
构成和修补机体组织 氧化供能
调节机体生理功能
1
体内代谢过程
3
代谢当量的应用
2.判断心功能及相应的活动水平：METs越高，心功能分级越好 3.区分残疾程度：一般将最大METs＜5作为残疾标准 4.指导日常生活活动与职业活动：确定患者最大METs后，确定患者安全 运动强度，职业活动（每天8小时）的平均能量消耗水平不应该超过该患 者峰值METs的40%，活动峰值强度，不应该超过该患者峰值METs的 80%。
有氧运动时的能量分解过程
有氧运动时的能量分解过程有氧运动是指通过氧气参与的运动，比如慢跑、游泳、骑自行车等。
在进行有氧运动时，我们的身体需要大量的能量来维持运动，这些能量是通过有氧代谢来产生的。
有氧代谢是指身体利用氧气来分解碳水化合物和脂肪，从而产生能量。
能量分解的过程可以分为以下几个步骤：1. 呼吸。
在有氧运动过程中，我们的呼吸系统起着至关重要的作用。
当我们进行有氧运动时，我们的呼吸加快，这样可以让更多的氧气进入肺部。
氧气随后被输送到肌肉组织中，用于能量的产生。
2. 糖原分解。
在有氧运动中，肌肉中的糖原是主要的能量来源之一。
糖原是碳水化合物在肌肉中的储备形式，当我们进行有氧运动时，糖原被分解成葡萄糖，然后通过氧化磷酸化的途径产生能量。
3. 脂肪氧化。
除了糖原，脂肪也是有氧运动中的重要能量来源。
在有氧运动过程中，脂肪被氧化分解成脂肪酸和甘油，然后经过一系列反应产生能量。
脂肪氧化过程相对较慢，但能够提供长时间持续的能量。
4. ATP合成。
在上述过程中，产生的葡萄糖和脂肪酸经过一系列的代谢反应最终会产生三磷酸腺苷（ATP），这是细胞内能量的主要储备形式。
ATP的分解可以释放出大量的能量，供肌肉收缩和其他生理活动使用。
综上所述，有氧运动时的能量分解过程是一个复杂而精密的生物化学过程。
通过呼吸、糖原分解、脂肪氧化和ATP合成等步骤，我们的身体能够不断地产生能量，以维持长时间的运动。
这也是为什么有氧运动被认为是一种健康的运动方式，因为它可以增强心肺功能，提高身体的代谢水平，同时也有助于减肥和保持健康的体重。
运动时物质代谢和能量代谢及其共84页PPT
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪29、Biblioteka 猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
运动时物质代谢和能量代谢及其
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
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谢谢！
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运动时物质代谢和能量代谢及其
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
6、最大的骄傲于最ຫໍສະໝຸດ 的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
6、最大的骄傲于最ຫໍສະໝຸດ 的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
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运动时物质代谢和能量代谢及其
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
运动的能量代谢演示幻灯片
• 双标水法可以用于实验室内，也可以用于自由状态，优点是方便，主要困难 是只能测量7到10天的能量消耗，而我无法给出具体活动的种类频率持续时间 和强度，另外其昂贵和特殊的分析设备和仪器也极大限制了它的普及和使用 。
运动能量代谢和人体健康
• 运动处方 • 梅脱 • 心脏的功能能力 • 靶心率
• 双标水法：双标水法是通过含有18O 和2H标记的水，把受试者个体纳入到同 位素代谢循环中，其中2H在体内是以水的形式代谢，而18O则以水和二氧化碳 的形式代谢，这样通过两种同位素在体内消耗率的差别，根据间隔曲线精确 计算出二氧化碳的产出量，利用热量计算的间接法，既可得出，于二氧化碳 产出量等价的机体能量消耗。
比较人体内的三个供能系统
（一）
（二）
（三）
磷酸原系统 糖酵解系统 有氧氧化系统
能源物质 体内贮量
ATP、CP 很少
糖原、葡萄糖 糖、脂肪、蛋白质
962 j·kg-1 体重
无限大
输出功率 56j·kg-1 ·s-1
29.3j·kg-1 ·s-1
持续时间
7.5s
33s
供能特点
不需 O2
不需O2 产生乳酸
直接测热法的设备复杂，操作繁锁，使用不便，因而极少应用。一般都 采用间接测热法。
• （二）间接测热法
在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系，例如 ，氧化1mol葡萄糖，需要6mol氧，同时产生6molCO2和6molH2O,并释放一定 量的能。下列反应式表明了这种关系：
C6H12O6+602→6CO2+6H20+△H 同一种化学反应，不论经过什么样的中间步骤，也不论反应条件差异多 大，这种定比关系仍然不变。例如，在人本内氧化1mol葡萄糖，同在体外氧 化燃烧1mol葡萄糖一样，都要消耗6molCO2和6molH20，而且产生的热量也 相等。一般化学反应的这种基本规律也见于人体内营养物质氧化供能的反应 。所以它成了能量代谢间接测热法的重要依据。
运动能量代谢和人体健康
• 运动处方 • 梅脱 • 心脏的功能能力 • 靶心率
• 双标水法：双标水法是通过含有18O 和2H标记的水，把受试者个体纳入到同 位素代谢循环中，其中2H在体内是以水的形式代谢，而18O则以水和二氧化碳 的形式代谢，这样通过两种同位素在体内消耗率的差别，根据间隔曲线精确 计算出二氧化碳的产出量，利用热量计算的间接法，既可得出，于二氧化碳 产出量等价的机体能量消耗。
比较人体内的三个供能系统
（一）
（二）
（三）
磷酸原系统 糖酵解系统 有氧氧化系统
能源物质 体内贮量
ATP、CP 很少
糖原、葡萄糖 糖、脂肪、蛋白质
962 j·kg-1 体重
无限大
输出功率 56j·kg-1 ·s-1
29.3j·kg-1 ·s-1
持续时间
7.5s
33s
供能特点
不需 O2
不需O2 产生乳酸
直接测热法的设备复杂，操作繁锁，使用不便，因而极少应用。一般都 采用间接测热法。
• （二）间接测热法
在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系，例如 ，氧化1mol葡萄糖，需要6mol氧，同时产生6molCO2和6molH2O,并释放一定 量的能。下列反应式表明了这种关系：
C6H12O6+602→6CO2+6H20+△H 同一种化学反应，不论经过什么样的中间步骤，也不论反应条件差异多 大，这种定比关系仍然不变。例如，在人本内氧化1mol葡萄糖，同在体外氧 化燃烧1mol葡萄糖一样，都要消耗6molCO2和6molH20，而且产生的热量也 相等。一般化学反应的这种基本规律也见于人体内营养物质氧化供能的反应 。所以它成了能量代谢间接测热法的重要依据。
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第四讲运动状态下的能量代谢第二节运动状态下的能量代谢一、人体急性运动时的能量代谢1、无氧代谢时的能量供应特点无氧练习分类以无氧供能占优势的练习，根据练习中无氧供能占的比例，又分为三类：1．极量强度的无氧练习在这类练习中无氧供能占总能需量的90—100％，其中主要是磷酸原系统供能，能量输出功率可达480kJ/min，最长运动时间仅几秒钟呼吸和循环系统功能达不到极限水平，包括100m跑、短距离赛场自行车赛，50m游泳和50m潜泳等。
2、近极量强度的无氧(混合的无氧强度)练习在这类练习中无氧供能占总能需量的75—85％，其中一部分靠磷酸原系统，大部分靠乳酸能系统供应，能量输出功率为200—400kJ．/min。
最长运动时间为20—30s。
另外，完成这类练习时，氧运输系统活动明显加强，练习到达终点时，心率可达最高值的80一90%，肺通气量可达最高值的50—60％，吸氧量可达V02max，：70—80％，乳酸浓度可升高到15mmol/L。
属于这类练习的项目有200—400m跑，lOOm游泳和500m速滑等。
3、亚极量强度的无氧(无氧有氧强度)练习在这类练习中，无氧供能占总能需量的60一70％，主要靠乳酸能系统供能，能量输出功率为160kJ/min，最长运动时间为1—2min。
运动后血乳酸高达20—25mm0l/L。
该练习到达终点时，氧运输系统功能可以接近或达到最大值。
属于这类练习的项目有800m跑，200m游泳，1000m和1500m速滑和lkm赛场自行车赛。
肌肉细胞首先在大约3秒钟内耗尽细胞周围浮游的ATP。
然后磷酸肌酸系统参与进来，供能8-10秒钟。
这是百米短跑选手或举重者所用的主要能量系统，这两种运动者需要迅速加速，运动所持续的时间很短。
如果运动持续更长时间，糖原-乳酸系统就参与进来。
短距离运动比如200米或400米以及100米游泳就是如此。
2、肌细胞中肌酸和CP的工作特点：磷酸肌酸在运动中的应用磷酸肌酸在运动中首先是作为能量供应的重要环节 ,其一是因为其分子中有一高能磷酸键也就是磷酸肌酸可作为高能磷酸基团的储存库,在必要时此高能磷酸基团可以转移。
当磷酸肌酸在肌酸激酶(CK)的催化下与ATP分解的产物ADP发生反应时,高能磷酸键就会转移给ADP ,生成ATP。
以此来保证ATP 这一肌肉唯一直接能量来源的数量。
其二 ,磷酸肌酸在能量供应中还有另一个重要作用:组成肌酸—磷酸肌酸能量穿梭系统,将能量从线粒体内的产能部位转运到细胞质这个利用能量的部位,从而有效保证ATP分解后再合成的速率。
3、急性运动刚开始的能量主要来源于ATP、CP的分解。
ATP在ATP酶催化下迅速水解为ADP和Pi，同时释放能量。
ADP继之与CP作为共同底物在肌酸肌酶催化下迅速再合成ATP。
由于是直接利用骨骼肌储存的ATP，且骨骼肌用于再合成ATP的CP分解速率极快，所以磷酸原供能系统较其他两种能量供应系统能够提供更大的功率输出。
但是，安静状态下骨骼肌ATP含量仅约25 mmol／kg干肌，而生理条件下进行运动时骨骼肌ATP浓度并不出现较大的变化幅度。
即使是极大强度运动下，运动骨骼肌ATP含量也仅降低30％—40％；尽管骨骼肌CP含量约70—80 mmol／kg干肌，但大强度运动开始后瞬时运动骨骼肌CP分解速率即达峰值，并约在1．3 s后出现下降，造成骨骼肌CP的迅速耗竭。
故磷酸原供能系统下ATP的再合成底物来源有限，能量供应总不需要氧的参与，也不产生乳酸，所以又称无氧代谢的非乳酸成分。
如果运动维持足够的强度并继续持续下去，呼吸和循环系统的动员一旦不能满足运动骨骼肌对氧的需求，那么糖酵解供能系统将逐渐占据能量供应的主导地位。
此时ATP的分解产物ADP接受糖原或葡萄糖不完全分解产生的高能磷酸键再合成ATP(底物水平磷酸化)，同时产生大量乳酸。
这一供能过程的功率输出，尽管较磷酸原供能系统为低，但是再合成ATP的总量较后者高，因而维持运动的时间延长。
源白糖酵解供能系统的再合成ATP速率约在运动后5 s达到峰值，并维持数秒钟。
但是大强度运动中糖酵解供能过程的速率可提高到安静状态的100倍，运动骨骼肌细胞的乳酸水平迅速持续增高，造成细胞ph显著下降，抑制ATP进一步再合成所需要的糖酵解酶活性。
因而糖酵解供能系统能够提供的能量总量也相对较低，机体将很快出现疲劳，不能维持长时间运动能量的需要。
糖酵解供能过程不需氧的参与，同时产生乳酸，又称无氧代谢的乳酸成分。
4、人工补充肌酸或CP在短时高强度运动中,能量消耗的要求很高,ATP迅速被消耗,产生大量的ADP ,ADP可按下列方程式去磷酸化:2ADP →ATP + AMP。
AMP 在5′ - 核苷酸的作用下降解为腺嘌呤,而腺嘌呤脱氨基的过程是一个不可逆转的过程,将会使细胞内能量底物流失 ,这就意味着降低了运动员的运动能力或延长了运动员的训练后恢复时间。
而使用外源性磷酸肌酸,可以有效抑制5′ - 核苷酸酶的活性,使腺嘌呤以AMP 的形式存在,故ADP、ATP还可依次再形成,能量得到再次补充,从而保证了运动员的运动能力,缩短了运动员的恢复时间。
大多数研究认为, 补充肌酸主要是增强短时间、高强度、反复运动时的运动能力。
美国大学生运动医学会申明, 肌酸增加磷酸肌酸池以迅速合成A TP。
肌酸以冲击量20～25 göd, 服5～7 d, 再以维持量3～ 5 gö d 继续使用将提高人体维持短距离的自行车、短跑、游泳、跳高和摔跤的输出功。
近期也有研究指出, 在长跑运动中, 肌酸也可以使运动员在高于其惯用的强度下训练而不疲劳[16 ]2、有氧代谢时的能量代谢特征1）有氧代谢运动分类1．极量强度的有氧练习在这类练习中吸氧量为本人VO2max的95—100%。
能量供应有氧成分约占60—70%，其余为乳酸能成分。
两种供能成分的能源主要是肌糖元。
练习开始后2—7rain氧运输系统各项指标均达到最大值，血乳酸可达15—25mmol/L。
属于这类练习的项目有1500m和3000m跑，3000m一5000m速滑，400m；和800m游泳、4kin赛场自行车赛和赛艇等。
2、近极量强度的有氧练习在这类练习中吸氧量为本人VO2max的85—95-96%，有氧供能占总能需量的90-96%，其中以肌糖元有氧氧化为主，血乳酸达lOmm01．L“练习时间可达30rain。
属于这类练习的项目有5000m和10000m跑、1500m游泳、15km滑雪和10000m速滑等。
3、亚极量强度的有氧练习在这类练习中吸氧量为本人VO2max．的70—80％，全部能量的90％以上是有氧氧化供能，肌糖元，血糖和工作肌的脂肪是主要能源物质。
血乳酸浓度不超过4mm01．L叫练习持续时间可达两小时。
属于这类练习的项目有30km和30km以上(包括马拉松跑)的跑，20—50kin滑雪和20km竞走等。
4、中等强度的有氧练习在这类练习中吸氧量为本人VO2max的55—65％，几乎全部为有氧氧化供能。
工作肌和血液中的脂肪是主要能源物质，练习的最长时间可达几小时。
50km竞走和50km以上距离的滑雪属于这类练习。
5、小强度有氧练习在这类练习中，吸氧量为本人VO2max的50%或小于50%全部为有氧氧化供能，主要能源为脂肪，最长练习时间可达数小时。
日常生活(走步)、群体活动和医疗体育等均属这类练习。
所有有氧练习的生理机制取决于氧运输系统功能、肌糖元和肝糖元的贮备量以及肌肉长时间动用脂肪的能力。
在极量、近极量和亚极量强度的有氧练习中，糖酵解能力也起一定作用。
2）有氧运动的代谢供能特点：如果运动持续时间特别长，有氧呼吸就会取代上述系统进行供能。
在 800米、马拉松、划船、越野滑雪和长距离轮滑等耐力运动中，会发生有氧呼吸。
有氧代谢时，仅从糖代谢的角度看，ATP产量是无氧代谢时的20-30倍。
（三）急性运动中能量代谢的整合（关联）一般来讲，依运动模式、运动持续时间和强度不同，3种供能系统都参与能量供应，只不过各自在总体能量供应中所占的比例不同。
图1—12分别为铁人三项和场地自行车运动员在90 s自行车全力冲刺运动中3种能量代谢系统的动力学变化。
运动员在5—10 s达到最大功率输出，随后运动阻力逐渐降低，直至运动结束。
两名运动员的ATP—CP系统在运动1—2 s达到峰值，随即在10 s内降低75％—85％，并继续参与供能至运动20 s。
糖酵解供能系统的ATP合成速率在5 s时达到峰值并维持数秒钟。
而有氧代谢则在运动30 s时即可占据能量供应的主导地位。
二、不同项目的能量代谢特点三、与运动有关的能量代谢检测与评价1、ATP--CP供能：Margaria 磷酸原系统工作能力的测定2、乳酸能供能：Wingate实验wingate无氧试验是1970年以色列wingate体育学院运动医学研究室提出的。
自从1974年Ayalon 等介绍本法后，这一试验法在国内外获得了越来越广泛的应用，目前已作为测定无氧功和无氧能力的标准方法。
评定无氧功率主要侧重3个指标：1、最大功量（Peak Power），又称功率峰值，反映了肢体肌肉在短时间内产生高机械功率的能力，即评价通常所说的爆发力。
2、平均功量(Mean Power)，反映肌肉维持高功率运动的耐力，即评价通常所说的速度耐力。
3、疲劳百分数(疲劳％)，通过运动功率的递减率来评价疲劳产生的速率。
对糖酵解供能系统输出功率要求高的应以提高平均功量和降低疲劳百分比为主要目的。
该试验要求受试者在经过2～4 min 的准备活动后，休息3～5 min，正式试验开始时，受试者全力以赴地完成规定负荷30 s 踏车运动，以负荷过程中的功率输出作为无氧能力的评价指标，用这种方法可以测出受试者的最大无氧功率、30 s 平均无氧功率和无氧功率的递减率。
3、有氧供能：最大吸氧量的测试与换算。