第一章 运动的能量代谢 目的要求:掌握三大供能系统的特点 掌握运动中能量代谢变化的特点 第一节 生物能量学概要 第二节 运动状态下的能量代谢

第一节 生物能量学概要 一 ATP与ATP稳态 （一）ATP分解—放能 第一节 生物能量学概要 一 ATP与ATP稳态 （一）ATP分解—放能 人体活动的直接能量来源于ATP分解供能，ATP是机体内可迅速直接利用的化学能形式，这种能量转化部位在肌球蛋白横桥与肌动蛋白的结合点. ATP⇋ADP+Pi+Q（7~12Kcal） （二）ATP稳态 ATP在肌肉中含量很少（约5~7mmol• L-1M），在不断分解时又需不断合成。 ATP通过糖、脂肪、蛋白质的有氧氧化过程，经脱氢、传递电子给氧生成水，释放能量，或CP分解释放能量，使ADT转化为ATP，保持ATP含量的相对稳定。

（三） 机体能量的利用 ATP分解与再合成是高能键在活细胞内的不停断裂与 再连接。其产生约的能量60%迅速转化成热能散发维持体 温恒定，约40%转化成“自由能”贮于ATP，供机体利用。 二、能源物质的消化与吸收 （一）消化与吸收 1、食物的消化 （1）消化：食物在消化道内被分解为小分子的过程。 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。 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。 （2）消化的过程 口腔内消化 胃内消化 小肠内消化 大肠内消化

物理消化：咀嚼和吞咽食物 （主要形式） 化学消化：唾液淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖。 ①口腔内消化

②胃内消化

成 分：盐酸、胃蛋白酶原、粘液、内因子和HCO3- 等无机物 蛋白质 蛋白示、蛋白胨、多肽 盐酸作用: 激活胃蛋白酶原，并为此酶提供酸性环境 ☆ 化学性消化 胃液的性质、成分和作用 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 蛋白质 蛋白示、蛋白胨、多肽 盐酸作用: 激活胃蛋白酶原，并为此酶提供酸性环境 入肠后，促进小肠液等分泌及Fe2+、Ca2+吸收 杀菌作用 胃蛋白酶

⒜ 胃容受性舒张：在咀嚼吞咽时→反射性胃扩张 （可使空腹时 50ml→1.5L，具有暂时容纳和贮 存的作用） ☆ 机械性消化 ⒜ 胃容受性舒张：在咀嚼吞咽时→反射性胃扩张 （可使空腹时 50ml→1.5L，具有暂时容纳和贮 存的作用） ⒝ 蠕动：食物入胃5min后，胃以中部开始出现有规 律的肌肉收缩，并向幽门推进。（具有混合食 物利于消化，并搅拌、推送等作用） 胃排空—食物由胃排入十二指肠的过程。 液体›固体 糖›蛋白质›脂肪 水排空时间约10~15min 混合食物排空时间约4~6h 一 般 情 况

③小肠内消化 ★ 化学性消化 1）.胰液 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 胆汁内不含任何消化酶 　(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 弱碱性液体，pH≈7.6。渗透压与血浆相等。 分泌量大(1～3L/日) 特点 酶种类多 持续分泌 　 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。 小肠消化较特殊：主要在小肠上皮细胞内进行

★机械性消化 ⒜ 紧张性收缩：加速肠内食物混合及转运； ⒝ 分节运动：由环形肌节律收舒，把食糜不断分 割，利于消化、吸收； ⒜ 紧张性收缩：加速肠内食物混合及转运； ⒝ 分节运动：由环形肌节律收舒，把食糜不断分 割，利于消化、吸收； ⒞ 蠕动：由环形肌和纵形肌收舒完成，主要向下 推送，速度很慢（1~2cm•min-1）停留3~8h ④ 大肠内消化 无重要的消化作用，主要吸收水、贮存消化残渣 分节 运动 蠕动

2.吸收 （1）吸收的概念： 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。 (2) 吸收的部位 食物 在口腔及食道内不被吸收。 胃 所吸收的食物也很少，只吸收酒精和少量水分。 小肠 是吸收的主要部位，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-。

(3)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。

葡萄糖、氨基酸和短链脂肪酸吸收后进入血液； 而长链脂肪酸吸收后进入淋巴液。 葡萄糖、氨基酸和短链脂肪酸吸收后进入血液； 而长链脂肪酸吸收后进入淋巴液。

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。 三 生命活动的能量来源 （一）糖代谢 1．糖在体内的存在形式 人体内糖类主要以 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。 血液中的葡萄糖又称血糖，正常人空腹浓度为80~120mg%（4.44~6.66mmol/L）。 糖原 贮备形式 葡萄糖 运输形式 肝糖原 肌糖原

2.糖在体内的分解代谢 (1)糖的有氧分解 指糖原或葡萄糖在有氧条件下，氧化成CO2、H2O并 释放能量的过程。在细胞质和线粒体内完成。 糖原→葡萄糖→丙酮酸→乙酰CO-A→三羧酸循环→ CO2+H2O+ATP 1mol Glucose→38molATP

(2)糖酵解 指葡萄糖和糖原在不需氧的情况下，分解生成乳 酸并释放能量的过程。 在细胞质内进行。是机体在 缺氧时，唯一能供能方式。 糖原→葡萄糖→丙酮酸→乳酸 + ATP

3 糖原贮备与运动能力 1）肝糖原贮备与运动能力 长时间运动→→血糖↗→→节省糖原利用，减少 脂肪、蛋白质供能比例→→提高运动能力，延缓运动 时间 2）肌糖原贮备较稳定 正常情况下，肌糖原贮备较稳定，大量摄入糖不能 提高其贮备量，只有高糖膳食和耐力运动结合→→引 起糖原超量恢复→→才能提高贮备量。 3）肌糖原贮备与运动能力 不能说机体内肌糖原贮备越高就一定能提高运动成 绩，由于葡萄糖进入细胞或合成糖原后，不能再扩散 出细胞，并且运动肌肉不能利用非运动肌肉的糖原。

4)提高肌糖原贮备的途径 合理膳食与适宜运动训练相结合是提高机体糖原 贮备的有效途径。 (二)脂肪代谢 1．脂肪的储存与动员 ⑴ 脂肪动员：脂肪细胞中的脂肪在激素敏感脂肪酶的作用下，分解为脂肪酸和甘油，释放入血，供组织利用的过程。 ⑵ 脂肪贮存：脂肪细胞摄取血中过多的FFA，与甘油结合成甘油三酯贮存起来的过程。 正常情况下，脂肪细胞中脂肪合成与分解是动态平衡的。

⑶ 脂肪细胞代谢的意义： ① 当体内能量来源充足时，能量以脂肪形式贮存； ② 在饥饿状态或糖供不足时，经脂肪动员分解成脂肪酸和甘油，供机体能量 2.脂肪的氧化分解供能 脂肪→动员→FA→活化→脂酰CO-A→ 入线粒体→β-氧化→乙酰CO-A→三羧酸循环→ 但在肝细胞内不能完全分解脂肪，生成酮体 在长期饥饿、剧烈运动时，脂肪动员↗→酮体↗→ 骨骼肌利用酮体↗→节省糖供脑组织利用。 CO2 H2O ATP 乙酰乙酸 β-羟丁酸 丙酮

3.运动中脂肪代谢与糖代谢比较的特点 1）动员慢：FFA动员一入血液较慢，在体内糖原贮备降低的情况下，才成为主要供能物。 2）耗氧量大：脂肪分子中碳原子多而氧原子少，则氧化时要消耗较多的氧。 3）能效率低：脂肪有氧氧化的速度慢，输出功率低。 4.运动对脂肪代谢的影响 1）提高脂肪酸的氧化能力：长期耐力训练能增加肌肉中的线粒体及有氧代谢的酶，有利于脂肪动员。 2）改善血脂异常：长期耐力训练能血中甘油三酯、LDL含量下降，HDL含量增加，防止动脉硬化。 3）减少体脂积累：长期系统训练能增加脂肪酶的活性，加快脂肪动员，FFA供能增加而减少体脂。

(三)蛋白质代谢 1．蛋白质在体内的代谢 蛋白质是细胞结构的主要原料,一般不占主要供能地位 蛋白质代谢可根据氮平衡来确定。 食物中的含氮物质主要是蛋白质。而蛋白质中的含 氮量相对恒定约为16%。 氮平衡： 正氮平衡： 负氮平衡： 2.蛋白质分解代谢供能 蛋白质的分解供能是由氨基酸代谢实现。

四 ATP的生成过程 （一）ATP生成的无氧代谢过程 1、磷酸原系统 1）组成：由肌肉中的ATP和CP组成，ATP的再生成由CP分解放能直接形成； ATP → ADP+Pi+Q CP+ADP →C+ATP 2）供能时间 约7․5s 3）供能特点 ATP 再生成来自CP分解不产生乳酸，不需要氧； ATP是肌肉活动的直接能源； ATP-CP分解十分迅速，输出功率最大； ATP-CP贮量少，供能时间很短（仅数秒钟）

2、乳酸能系统 1）乳酸能系统：肌肉中Glycogen and Glucose在缺氧分解过程中合成ATP，同时产生乳酸的供能系统 肌糖元+ADP+ Pi →乳酸+ ATP 2）供能时间 约33s ATP再合成由糖酵解而来，不需要氧，产生乳酸 分解速度较快，输出功率较大 供能时间较短（LA是强酸，破坏内环境） ATP生成有限； 3）供能 特点

（二）ATP生成的有氧代谢过程 3、有氧氧化系统 生成由糖、脂肪有氧氧化供能的系统 糖 脂肪 +ADP+Pi+O2 →CO2+H2O +ATP 蛋白质 2）供能时间 ATP再合成来自糖、脂肪有氧氧化，需 氧，产生ATP多，不产生疲劳副产物 分解放能速度慢，输出功率最低； 供能时间长 理论上∞ 实际上当肌肉中糖原‹3g •Kg-1供能时间减少 3）供能特点

第二节 运动状态下的能量代谢 一、能量代谢对急性运动的反应 （一）急性运动时的无氧代谢 最大强度的短时间运动 由于此运动中吸氧 量‹需氧量，必须动用输出功率较高的供能系 统，最大强度运动时，首先启用磷酸原系统，当 其耗尽时，必然启用乳酸能系统，直到运动结束 （二）急性运动时的有氧代谢 中低强度的长时间运动 运动前期由糖有氧 供能，后期转化为脂肪有氧氧化供能为主，在冲 刺时又转化为糖供能。

（三）急性运动中能量代谢的整合 递增强度的力竭性运动 刚开始运动时，吸氧量能满足需氧量，故动用有氧氧化系统供能，随强度↗时，吸氧量不能满足需氧量，必然启动无氧供能系统 由于磷酸原系统供能时间短，故由乳酸能系统供能到力竭。 强度变换的持续性运动 以无氧供能为特征，以有氧供能为基础的混合运动。特点：以CP供能快速完成技战术的配合，间歇时靠有氧能力及时恢复的持续性运动，乳酸能参与比例小。 一般来说，依运动模式、运动持续时间和强度不，三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比例不同。

二、能量代谢对慢性运动的适应 有氧代谢和无氧代谢能力除取决于能源物质 的储备外，还与能量代谢的调节能力及运动持恢 复过程的代谢能力有关。而慢性运动主要是对能 量代谢的调节和恢复代谢产生影响。 慢性运动能增加酶的活性，提高神经、激素的 调节敏感性，促进恢复及疲劳的消除； 慢性运动对能量代谢影响还能出现“能量节省 化”