运动中的氧供与氧耗

运动中的氧供与氧耗第六章提要人体有氧工作能力决定于机体氧运输系统功能和肌肉利用氧的能力。其中心泵功能是制约运氧能力的主要因素；肌肉利用氧的能力主要取决于肌肉的供氧量与肌细胞中线粒体氧化酶的活性；血流量与肌纤维周围的毛细血管等因素。训练可以提高机体有氧能力及最大吸氧量利用率。本章概述了最大吸氧量、乳酸阈等运动中的氧供和氧耗有关的运动生理学现象和机制，讨论其在体育运动中的意义。目的要求本章重点掌握最大吸氧量及其影响因素，运动后过量氧耗及其影响因素，乳酸阈及其影响因素。第三节乳酸阈和通气阈第二节氧亏第一节需氧量与吸氧量复习思考题需氧量与吸氧量第一节需氧量是指人体维持某种生理活动所需要的氧量。成年人安静时的需氧量为200—300ml/分。肌肉活动期与恢复期所需要的氧量称为总需氧量。每分钟所需要的氧量称为每分需氧量。在肺换气过程中，由肺泡腔扩散入肺毛细血管，并供给人体实际消耗或利用的氧量，称为摄氧量（或耗氧量或吸氧量）。运动项目强度持续时间需氧量总需氧量氧债绝对值氧债百分率m/s(升/分)（升）（升）短跑9.810’’—20’’407—146.3—12.590%中跑8.9—6.81’—4’8.5—2519—20198.9—53%长跑6.3—5.38’—29’’4.5—6.550—150155—10%马拉松5两小时以上2—3.5500以上5少许运动强度及持续时间与需氧量的关系人体在进行有大量肌肉参加的长时间激烈运动中，心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时，单位时间内所能摄取的氧量称为最大吸氧量。最大吸氧量反映机体呼吸、循环系统氧运输与利用的能力，是评价人体有氧工作能力的重要指标。有氧工作能力是指能反映本人的有氧供能的能力。最大吸氧量（VO2max）最大吸氧量的年龄变化不同项目运动肌肉中%慢肌纤维（左侧）和最大摄氧量（右侧）影响最大摄氧量的因素最大摄氧量的中央机制最大吸氧量的外周机制最大摄氧量的中央机制心脏的泵血功能是决定最大摄氧量的中央机制。心脏的泵血功能强弱的指标是运动时心脏的最大心输出量的大小，而最大心输出量是最高心率与最大搏出量的乘积。最大搏出量的大小决定于心脏容积和心肌收缩力。根据FINK原理，吸氧量=心率×每搏输出量×动静脉氧差。最大吸氧量的外周机制肌纤维的类型影响摄氧能力肌肉的供血量遗传因素年龄、种族、性别因素训练的影响氧亏第二节氧亏人体在进行运动时，摄氧量随运动负荷强度的增加而增大，在运动初期，运动所需的氧和吸氧量之间出现差异，这种差异称为氧亏。氧亏的形成主要是由于运动初期ATP、磷酸肌酸的消耗和人体氧运输系统的生理惰性，氧运输系统功能不能立即提高到与运动的需要相适应而形成的。即使在运动中吸氧量满足需氧量，机体出现稳定状态，在运动开始阶段也会出现氧亏。氧亏和运动过量氧耗示意图运动后恢复期内为了偿还运动中的氧亏，以及在运动后使处于高水平代谢的机体恢复到安静状态水平时的消耗氧量称为运动后过量氧耗。在低强度的运动中，运动开始后由于吸氧量满足不了需氧量，此时由ATP、CP分解供能，并由此而形成了一部分氧亏。继续运动时吸氧量逐渐满足需氧量，逐渐可形成稳定状态，但运动结束后，肌肉活动虽停止，而机体的吸氧量并不能立即恢复到安静时的水平。运动后过量氧耗的生理基础体温升高的影响儿茶酚胺的影响甲状腺激素和糖皮质激素的影响运动后过量氧耗的影响因素乳酸阈和通气阈第三节人体在逐渐负荷运动中，血酸乳浓度随运动负荷的逐渐增加而增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳酸浓度急剧上升的开始点（或称拐点）称为乳酸阈。由于个体的差异比较大，所以乳酸阈值并不都是4mmol/L，其变化范围是1.4—7.5mmol/L之间，称为个体乳酸阈。LT的判断1)运动时肌肉缺氧：人体在运动中随着运动强度的增大，运动肌肉的氧供应不足，使得一部分肌糖原在无氧的条件下分解供能产生乳酸。肌乳酸由肌纤维扩散进入血液中，导致血乳酸浓度增高。2)需氧量大于机体的摄氧量：以有氧供能为主转向以乳酸供能为主，有氧供能逐渐减少，乳酸供能增加。3)肌纤维类型的动用：在低强度的运动中，慢肌纤维的动用占优势。随运动强度的渐增，快肌纤维的动用逐渐转向优势，导致血乳酸浓度增加。乳酸阈的生理机制4)肝对乳酸的消除能力减少：在运动中由于血液的重新分配，流入肝的血液减少，降低肝对乳酸的消除能力。5)血乳酸浓度依存于能量代谢物质的动用：在运动前大量摄取咖啡或高脂肪膳食，使血液中的游离脂肪酸浓度增加，在运动中脂肪作为能量物质的动用而抑制了乳酸供能。影响乳酸阈的因素1)训练水平的影响：VO2max受遗传因素的影响，而训练可以提高乳酸阈。Davis研究指出，经系统训练后，VO2max只能提高25%，而乳酸阈则提高44%。其原因是遗传因素限制了VO2max的提高幅度，而乳酸阈值主要与外周的代谢因素的关系密切。例如：肌肉的血流量，肌纤维类型的百分组成及酶的活性等。训练可以改善代谢能力，使乳酸阈值较大幅度的提高。2)运动项目的影响：研究表明，长跑、游泳、自行车运动员的乳酸阈值及吸氧利用率百分比要高于短跑、短距离游泳等非耐力项目运动员。3)肌纤维类型及酶的活性：慢肌纤维百分组成高的人，其乳酸阈也高，有氧耐力训练可以提高氧化酶的活性。由此表明乳酸阈的提高与肌纤维类型的动用，酶的活性有密切关系。4)性别、年龄的影响：性别影响乳酸阈的吸氧量水平，但不影响乳酸阈时的%VO2max。研究表明，我国男大学生乳酸阈的吸氧量比女子显著增大，而%VO2max男女之间无显著性差异。5)环境条件的影响：高原条件下乳酸阈时的吸氧量明显低于平原地。因为高原条件下，大气压下降，PO2减少，VO2减少，所以影响乳酸阈的VO2低于平原地。温度的变化也影响乳酸阈。在高温（40度）条件下进行渐增负荷运动与常温（25度）相比，乳酸阈时吸氧量有明显差异。在渐增负荷运动中，用通气变化的拐点来测定乳酸阈，称为“通气阈”。研究表明在渐增负荷运动中，气体代谢的各种指标随运动强度的增加而逐渐有规律的变化，当血乳酸急剧增加时，通气量、CO2排出量等指标发生非线性的上升，可用这种变化特点来判断乳酸阈的发生。通气阈是判断乳酸阈的一种非损伤性的方法，其判断多采用通气量的急剧上升为开始确定。通气阈缺氧是引起通气阈积聚增加的一个因素。运动强度缓慢增加时，由于这种强度比较低，运动主要是有氧供能。随运动强度增大，有氧代谢产生的能量，满足不了需氧量，糖酵解代谢供能的比例增多，而使血乳酸浓度增加。体内碳酸氢盐缓冲系统，生成乳酸钠和H2CO3，使细胞中CO2的产生量增岬。这样，在有氧代谢所产生的CO2量又增加了一种由碳酸氢盐缓冲而产生的CO2量。由于动脉血中的HCO3减少，PCO2和H+浓度增加，并刺激了颈动脉体化学感受器及呼吸中枢。为了维持体内正常的碳酸平衡，排出更多CO2而使通气量增加，产生了过度通气。因此，在乳酸阈时出现了通气量，CO2排出量非线性增加，[CO2]下降现象。通气阈产生的机制研究乳酸阈、通气阈的意义1)评定有氧耐力2)训练强度的评定3)制定康复健身运动处方1)试述VO2max产生的机制及影响因素。2)为什么说运动后过量氧耗并不等于运动中的氧亏？试述运动后过量氧耗产生的机制。3)试述乳酸阈的概念及其影响因素？4)为什么说乳酸阈比最大吸氧量更能客观地反映人体的有氧工作能力。复习思考题