能量代谢 一、基础代谢 (一)基础代谢的概念 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。
(二)能量代谢的测定原理 机体的能量代谢也遵循“能量守恒定律”:即在安静不作外功时,机体物质代谢过程中所释放的能量全部转化为热能。 因此,测定机体在单位时间内发散的总热量或所消耗的食物量,可测算出整个机体在单位时间内能量代谢的量,即能量代谢率。
能量代谢的测定方法 直接测热法:直接测量从机体体表、呼出气、尿液和粪便排出的总热量。如果不做外功,该热量就是机体代谢的全部热量。 间接测热法: 间接测热法原理:是利用“定比定律”(即反应物的量与生成物的量呈一定的比例关系),测算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少,再计算出它们所释放出的热量。 为此,必须先了解与其相关的几个概念:食物的热价、氧热价和呼吸商。
(三)与能量代谢有关的几个概念 1.食物热价及氧热价 食物热价:1克食物完全氧化分解所释放出的热量 食物的热价分为物理热价和生物热价。 糖:17.17KJ 脂肪:38.94KJ 蛋白质:生物热价17.99KJ;物理热价23.43KJ 氧热价:各种能源物质在体内氧化分解时,每消耗1升氧所产生的热量称为该物质的氧热价。 糖:2lKJ 脂肪:19.7KJ 蛋白质:18.8KJ
2.呼吸商 呼吸商:各种物质在体内氧化时所产生的二氧化碳与所消耗的氧的容积之比,RQ=CO2产生量/耗O2量 。 葡萄糖:l 脂肪:约为0.71 蛋白质:约为0.80 一般情况下,人类摄取的食物为混合食物,其呼吸商约为0.85左右。
(三)影响能量代谢的因素 1.肌肉活动 2.情绪影响 3.食物的特殊动力作用 4.环境温度
二、人体运动时的能量供应与消耗 (一)骨骼肌收缩的直接能源——ATP 由腺嘌呤核苷酸再加上两个磷酸衍生而来,后面的两个磷酸之间的键称为高能磷酸键,可以贮存或释放能量。
能量的释放、转移、利用过程 图上侧表示:生物大分子(如:葡萄糖)在酶的催化下经过多步骤反应分解成(丙酮酸等)小分子,同时释放出能量。 图中间部分表示:分解反应所释放出的能量,使无机磷酸结合到 ADP 分子上去,形成高能磷酸键,生成了ATP。ATP 所携带的能量,也可释放出来推动图下侧所示的反应,同时产生 ADP 和无机磷酸。
能量的利用
1.ATP的贮备及输出功率 肌肉ATP含量:6mmol/kg湿肌 最大输出功率:11.2mmolATP/kg/s 启动极为迅速。
2.ATP的分解供能及补充 ATP → ADP+Pi+E 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 CP+ADP→C+ATP 肌肉中CP的再合成则要靠三大能源物质的分解供能。
(二)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; 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
(三)能源系统与运动能力 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如表5-10所示。由表中可以看出,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。
运动时间与最大输出功率及能源系统
2.运动中能源物质的动员 运动开始时机体首先分解肌糖原,持续运动5-10分钟后,血糖开始参与供能。 脂肪在安静时即为主要供能物质,在运动达30分钟左右时,其输出功率达最大。 蛋白质在运动中作为能源供能时,通常发生在持续30分钟以上的耐力项目。随着运动员耐力水平的提高,可以产生肌糖原及蛋白质的节省化现象。
3.健身运动的能量供应 运动强度<50%VO2max时:脂肪氧化分解成为主要能源,血浆中游离脂肪酸的浓度每两分钟就更新50%,说明脂肪代谢非常活跃。 运动强度>50%VO2max时:糖的分解供能显著加强 健身运动的强度:50%-70%VO2max 理想的运动时间:30分钟-1小时
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