王步标运动生理学-第六章-能量代谢与运动

运动生理学第六章能量代谢运动生理学气体代谢法运动生理学教学目的•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。运动生理学•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。运动生理学•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运动生理学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运动生理学4/23运动生理学5/23运动生理学一、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。运动生理学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）运动生理学7/23运动生理学8/23运动生理学9/23运动生理学10/23运动生理学12/23运动生理学13/23运动生理学14/23运动生理学15/23运动生理学16/23运动生理学1/16运动生理学17/23运动生理学2/16运动生理学3/16运动生理学4/16运动生理学5/16运动生理学•（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闭合式运动生理学气体代谢法运动生理学MAXII-运动肺功能测试运动生理学•（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运动生理学•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）食物热价与氧热价运动生理学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运动生理学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/LKCal0.70.00100.019.6204.6860.711.1098.919.6304.690……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运动生理学五、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。运动生理学例：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）运动生理学三、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。运动生理学表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运动生理学第二节基本的能量系统与运动•一、直接能源—ATP•ATP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、机体三个供能系统运动生理学(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运动生理学(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，最大氧亏能力运动生理学(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）运动生理学三个供能系统比较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运动生理学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运动生理学运动生理学运动生理学四、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”。运动生理学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运动生理学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-PCr2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、慢跑运动生理学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运动生理学（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运动生理学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运动生理学练习题•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。运动生理学••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。运动生理学思考题：举例说明能量连续统一体在运动实践中有何应用价值？运动生理学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＊各种运动的能耗率运动生理学一、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-13、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运动生理学154.1运动生理学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！运动生理学二、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RQ③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运动生理学运动时净能耗量的计算人体