第一章 运动的能量代谢 第一节 生物能量学概要 第二节 运动状态下的能量代谢

概 述 物质代谢：人体与其周围环境之间不断进行的物质交换过程。 能量代谢：机体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用。

一、叶绿体和线粒体是高等生物细胞主要的能量转换器 能量学概要 能量基本形式：热能、化学能、机械能、电能、辐射能和原子能。能量只能有一种形式转换成另一种形式，各形式能量之间可相互转化。 一、叶绿体和线粒体是高等生物细胞主要的能量转换器

二、ATP与ATP稳态 (一) 细胞能量代谢的重要媒介 需能反应和供能反应耦联的物质－－ 骨骼肌中的高能磷酸化合物 需能反应和供能反应耦联的物质－－ 骨骼肌中的高能磷酸化合物 ATP——肌肉收缩唯一直接能源 CP——最快速的使ATP再合成的间接能源

ATP-ADP循环是人体内能量转换的基本方式，维系着能量的释放、贮存与利用。

（二）ATP的分解释能

（1）肌球蛋白（即肌凝蛋白）ATP酶消耗ATP，引起肌丝相对滑动和肌肉收缩做功； （2）肌质网膜上钙泵(Ca-ATP酶)消耗ATP，转运 Ca2+，调节肌肉松弛； 据报道，仅肌质网转运Ca2+所消耗的能量就占肌肉收缩时总耗能的三分之一。

（三）ATP稳态 贮能？ × （ATP在组织细胞中含量极少骨骼肌 4~6mmol/Kg；心肌 4~5mmol/Kg；） 控制能量有节制的释放 ——“能量货币” ATP → ADP → AMP——能量受体

肌细胞内ATP再合成及高能磷酸基团的转运 ＊无氧代谢 高能磷酸盐间高能磷酸基团的转移 2ADP3-→ATP4-+AMP2-（肌激酶MK） ADP3-+CP2-+nH+ → ATP4- + C （肌酸激酶CK） ＊糖无氧酵解 ＊有氧代谢 运动疲劳的产生与ATP稳态的打破有关。

营养物质在生物体内氧化成水和二氧化碳并释放能量的过程，称为生物氧化。 所释放能量的40%存储到ATP（化学能）中， 60%以热能形式散发。 三、生命活动的能量来源－－生物氧化 营养物质在生物体内氧化成水和二氧化碳并释放能量的过程，称为生物氧化。 所释放能量的40%存储到ATP（化学能）中， 60%以热能形式散发。 糖 脂肪 蛋白质 O2 营养物质：凡是由有机体从外界吸取的，可用于维持生长发育等生命活动的物质。 CO2和H2O ADP+Pi 能量 ATP 热能

一）、主要营养物质在体内的代谢 (一)糖代谢 1．人体的糖贮备及其供能形式 人体内糖类主要是糖原及葡萄糖，通过食物获得。 单糖被吸收进入血液后，一部分合成肝糖原；一部分随血液运输到肌肉合成肌糖原贮存起来；一部分被组织直接氧化利用；另一部分维持血液中葡萄糖的浓度。 因而，人体的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在，并以血糖为中心，使之处于一种动态平衡。葡萄糖是人体内糖类的运输形式，而糖原是糖类的贮存形式。

(1)糖原 人体各种组织中大多含有糖原，但其含量的差异很大。例如，脑组织中糖原含量甚少，而肝脏和肌肉中以糖原方式贮存的糖类约有350-400克，运动员糖原储量可达400-550克。 肌糖原既是高强度无氧运动时机体的重要能源，又是大强度有氧运动时的主要能源。 许多研究表明，糖原贮量(特别是肌糖原)的增多，有助于耐力性运动成绩的提高。

(2)血糖血液中的葡萄糖又称血糖 正常人空腹浓度：80-120mg% 血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要能源。 运动员安静状态下的血糖浓度与常人无异。 血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动态平衡的标志。 饥饿及长时间运动时，血糖水平下降，运动员会出现工作能力下降及疲劳的征象。肝糖原可以迅速分解入血以补充血糖，维持血糖的动态平衡。

2.糖在体内的分解代谢 (1) 糖 酵 解 糖酵解与乳酸生成

(2)有氧氧化 糖的有氧氧化途径

人体脂肪的贮存量很大，约占体重的10%-20%。一般认为，最适宜的体脂含量为：男性为体重的6%-14%，女性为10%-14%。 (二)脂肪代谢 1.人体的脂肪贮备 人体脂肪的贮存量很大，约占体重的10%-20%。一般认为，最适宜的体脂含量为：男性为体重的6%-14%，女性为10%-14%。 2.脂肪在体内的分解代谢 脂肪在脂肪酶的作用下，分解为甘油及脂肪酸，然后再分别氧化成二氧化碳和水，同时，释放出大量能量，用以合成ATP。在氧供应充足时进行运动，脂肪可被大量消耗利用。

3.脂肪代谢与运动减肥 运动减肥通过增加人体肌肉的能量消耗，促进脂肪的分解氧化，降低运动后脂肪酸进入脂肪组织的速度，抑制脂肪的合成而达到减肥的目的。 减肥的方式：一是参加运动，二是控制食物摄入量。 选择较适宜的运动方式，提倡采用动力型、大肌肉群参与的有氧运动，如步行、跑步、游泳、骑自行车、“迪斯科”舞蹈等运动，均可以有效地降低体脂水平。 水中运动减肥为近年来提倡的减肥方式。水中运动已发展到在水中行走、跑步、跳跃、踢水、水中球类游戏等多种运动。

(三)蛋白质代谢 1．蛋白质在体内的代谢 2.关于蛋白质的补充问题 成人最低生理需要量：30-45克/天或0.8克/公斤体重 生长发育期的青少年：2.5-3克/公斤体重 运动员的蛋白质供给量比普通人高，目前认为我国运动员为1.2-2克/公斤体重，优秀举重运动员蛋白质补充量每日1.3-1.6克/公斤体重，耐力性运动中，即使糖类足以供应机体运动中所需能量，膳食中蛋白质的补充量也应达到1.5-1.8克/公斤体重。

4.减肥运动量的设定 适宜：每周减轻体重0.45公斤(1磅) 上限：每周减轻体重0.9公斤(2磅) 具体措施为： 运动频度：每周运动3-5次 运动时间：每次持续30-60分钟 运动强度：刺激体脂消耗的“阈值” 即50%-85%VO2max或60%-70%最大心率

(三)蛋白质代谢 1．蛋白质在体内的代谢 2.关于蛋白质的补充问题 成人最低生理需要量：30-45克/天或0.8克/公斤体重 生长发育期的青少年：2.5-3克/公斤体重 运动员的蛋白质供给量比普通人高，目前认为我国运动员为1.2-2克/公斤体重，优秀举重运动员蛋白质补充量每日1.3-1.6克/公斤体重，耐力性运动中，即使糖类足以供应机体运动中所需能量，膳食中蛋白质的补充量也应达到1.5-1.8克/公斤体重。

四、ATP的生成过程 无氧代谢 有氧代谢 （又运动时三大供能系统） 磷酸原供能系统 无氧糖酵解供能系统 有氧氧化供能系统

三个能源系统的特征 1.磷酸原系统 ATP → ADP+Pi+E CP+ADP → C+ATP 特点：无氧代谢；供能速度极快； 能源：CP； ATP生成很少； 肌中贮量少，最大强度运动持续供能时间6-8秒； 用于短跑或任何高功率、短时间活动

2.酵解能系统 肌糖元+ADP+ Pi →乳酸+ ATP 特点：无氧代谢；供能速度快； 能源：肌糖元； ATP生成有限； 终产物乳酸可导致肌肉疲劳； 用于2-3’的最大强度运动

3.氧化能系统 糖 脂肪 +ADP+Pi+O2 →CO2+H2O +ATP 蛋白质 特点：有氧代谢；供能速度慢； 能源：糖、脂肪、蛋白质； 没有导致疲劳的副产品； 用于耐力或长时间的活动

有氧代谢供能系统简图

for Muscle Contraction 五、不同途径合成ATP的总量与速率 Chemical Energy for Muscle Contraction Muscle Fiber [ATP]=4 mM 1-2 s ATP Stored Glycogen Muscles, Liver 2-4 hours ADP +Phosphocreatine 5-8 s Oxidative Metabolism Carbohydrates Fats Proteins hours Breakdown of Glycogen to pyruvic and lactic acids (anaerobic energy) 1 min ATP (Myosin)  ADP + Pi + Energy Muscle can be regarded as a machine that converts chemical energy into work.

六、能源物质的消化与吸收 消化：食物在消化道内被分解为小分子的过程。 吸收：经过消化的食物，透过消化道粘膜，进入血液和淋巴循环的过程。 1.消化 消化的方式： 机械性消化或物理性消化：通过消化道肌肉的舒缩活动，将食物磨碎，并使之与消化液充分混合，并将食物不断地向消化道远端推送。 化学性消化：通过消化腺分泌的消化液来完成，消化液中所含的各种消化酶能分别将糖类、脂肪及蛋白质等物质分解成小分子颗粒。

营养物质在消化道各部位消化简述 口腔内消化 胃内消化 小肠内消化 大肠内消化

成分：水(占99%)，有机物(唾液淀粉酶、粘蛋白、球蛋白、溶菌酶等)，无机物(Na+、k+、HCO3-、Cl-等)。 口腔内消化： 唾液的性质和成分 pH: 6.6～7.1(无色无味近于中性的液体)。 成分：水(占99%)，有机物(唾液淀粉酶、粘蛋白、球蛋白、溶菌酶等)，无机物(Na+、k+、HCO3-、Cl-等)。 唾液的作用： 1.消化作用：唾液可湿润食物利于咀嚼和吞咽；溶于水的食物→味觉；唾液淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖。 2.清洁作用：大量唾液能中和、清洗和清除有害物质；溶菌酶还有杀菌作用。 3.排泄作用：铅、汞、碘等异物及狂犬病、脊髓灰质炎的病毒可随唾液排出。 4.免疫作用：唾液中的免疫球蛋白可直接对抗细菌，若缺乏时易患龋齿

口腔内消化

胃液的性质、成分和作用 胃内消化 性 质：无色，pH 0.9～1.5 是体内pH最低的液体 分泌量：1.5～2.5L/日 成 分：盐酸、胃蛋白酶原、粘液、内因子 和HCO3- 等无机物。

食物的排空速度与食物的物理性状及化学组成有关。 通常稀薄、流体食物比粘稠、固体食物排空快，颗粒小的食物比大块食物排空快。 胃蛋白酶 蛋白质 蛋白际、蛋白胨、多肽 胃排空：食物由胃进入十二指肠的过程 食物的排空速度与食物的物理性状及化学组成有关。 通常稀薄、流体食物比粘稠、固体食物排空快，颗粒小的食物比大块食物排空快。 糖类排空速度最快，蛋白质次之，脂肪类最慢。混合食物完全排空通常需要4-6小时。

小肠内消化 1.胰液 pH7.8～8.4，渗透压≈血浆 胰液呈间歇性分泌,分泌量约为1～2L/每日。 胰液是消化液中最重要的一种消化液。 胰液为无色透明的碱性液体 pH7.8～8.4，渗透压≈血浆 胰液呈间歇性分泌,分泌量约为1～2L/每日。 胰液是消化液中最重要的一种消化液。 (1)水和碳酸氢盐 (2)碳水化合物水解酶：胰淀粉酶 (3)脂类水解酶：胰脂肪酶 (4)蛋白质水解酶：主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶

2.胆汁 　(1)胆盐: 促脂肪消化:乳化脂肪、增加酶作用面积 促脂肪吸收:与脂肪形成水溶性复合物 促脂溶性Vit吸收: 促胆汁的自身分泌:肠--肝循环 　(2)胆固醇:正常时，胆固醇与胆盐的浓度呈一定的比例，若胆固醇↑→胆石症。 　(3)胆色素:

3.小肠液 特点：酶种类多 弱碱性液体，pH≈7.6。渗透压与血浆相等。 分泌量大(1～3L/日) 持续分泌 小肠液的成分和作用: 　 小肠液的成分和作用: 　(1)中和胃酸,保护十二指肠粘膜免遭胃酸侵蚀。 　(2)稀释肠腔内容物，利于吸收。 　(3)肠激酶能激活胰蛋白酶原变为有活性的胰蛋白酶。 　(4)肠淀粉酶能水解淀粉成为麦芽糖。 　(5)多种消化酶进一步消化水解食糜。

2.吸收 (1)吸收的部位 口腔及食道：不吸收 胃：只吸收酒精和少量水分 小肠：吸收的主要部位，一般认为，糖类、脂肪和蛋白质的消化产物大部分在十二指肠和空肠吸收，回肠能够吸收胆盐和维生素B12。 大肠：主要吸收水分和盐类，结肠可吸收其肠腔内80%的水和90%的Na+及Cl-。

(2)小肠吸收的特点 小肠吸收的有利条件： ①面积保证：长5～6米＋皱褶＋绒毛＋微绒毛→200m2； ②设备保证：酶多＋转运工具＋运输途径； ③时间保证：停留时间长，约3～8h； ④动力保证：绒毛伸缩具有唧筒样作用。

七、能量的利用

八、 基础代谢 一、基础代谢 (一) 概念 基础代谢：指基础状态下的能量代谢。所谓基础状态是指人体处在清醒、安静、空腹、室温在20-25ºC条件下。 基础代谢率：指单位时间内的基础代谢

(三)影响基础代谢率的因素 1.年龄（儿童高于成人） 2.性别（男性高于女性）

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