运动与糖代谢

第四节 乳酸与运动
• 一、运动时肌乳酸的生成机理 • 糖酵解是生物体内普遍存在的一种代谢方 式，正常条件下也有乳酸生成。 • 安静状态下，肌肉代谢率低，以氧化脂肪 酸为主，亦有低速乳酸生成。
运动时乳酸的生成
乳酸生成的多少取决于丙酮酸和NADH+H+ 的生成量和氧化量。
葡萄糖 细胞质 +
糖原 [ATP] [ADP]
• 在低强度运动中，降低肌糖原储量并不 一定伴随运动能力的下降。
• （二）无氧运动能力与肌糖原储量 短时间或间歇性极量运动时，一般 不会引起糖原耗竭或低血糖。但肌糖原 储量过低时，会抑制乳酸生成和降低无 氧代谢的能力。 对于无氧代谢供能为主的运动项目，比 赛前足够的肌糖原储量是必要的。
第二节血糖与运动能力
2）糖酵解系统
ADP ATP CP Pi C AMP + 糖原 分解 糖酵解 乳酸
(二)亚极量运动时乳酸的生成
• 1、在运动开始时，由于局部性缺血引起 的暂旺供氧不足，导致乳酸生成量增加。 • 2、通过整体调节提高肌肉血液供应，需 花费数分钟时间。大约在运动5-10分钟获 得稳态氧耗速率后，糖酵解供能相应减 少，乳酸生成速率下降。
• 二、影响运动肌摄取和利用血糖的因素 （一）运动强度和持续时间 在15％－90％最大摄氧量强度、持 续40分钟的运动中，随运动强度的增大， 肌肉吸收血糖量增多，肌肉血流量增加 促进肌肉摄取和利用血糖。
在60％、30％最大摄氧量强度、持续3－ 4小时的运动中肌肉吸收血糖的高峰时间 之后，吸收血糖的速率逐渐下降。
• 长时间运动中，糖异生基质的成分和相对作 用不断变化： • (1)40分钟以内的运动，动用基质主要是乳酸 • (2)运动40分钟左右，生糖氨基酸的糖异生作 用可达最大值，其中以丙氨酸最为重要。葡 萄糖—丙氨酸循环成为肌肉-肝脏糖代谢的重 要桥梁； • (3)长时间运动后期，甘油异生作用的重要性 随脂肪供能的增强而加大，利用量可以增大 10倍。
三、乳酸与运动能力的关系
• (一)乳酸生成与运动能力
• 在以糖酵解为主要供能方式的速度耐力型 项目中，运动时ห้องสมุดไป่ตู้酸生成愈多，则糖酵解 供能能力愈强，利于保持速度耐力，提高 运动成绩。 • 研究表明，短时间激烈运动时，最大血乳 酸水平与运动成绩密切相关。
(二)乳酸消除与运动能力
• 乳酸的消除主要取决于有氧代谢能力。研 究表明，训练水平愈高，血乳酸的消除能 力也愈强。 • 训练水平高者，琥珀酸脱氢酶活性是 • 未训练者的2．5倍，苹果酸脱氢酶活性也 有明显提高，这为运动后乳酸的快速氧化 提供了可能。
• 在线粒体在达到最大的有氧代谢速率之前， 即使存在氧，也会因丙酮酸和还原型辅酶I 的生成速率与氧化速率之间的暂时不平衡， 导致细胞质内丙酮酸和还原型辅酶工堆积， 引起乳酸生成增多。
二、乳酸消除
肌乳酸透出肌细胞膜的机理： 肌乳酸的半时反应：9分30秒 血乳酸的半时反应：10~15分钟
半时反应的概念：物质代谢生成的代谢产物被清 除一半时所需要的时间。（或代谢所消耗的物 质恢复其一半时所需要的时间。）
肌肉
肌肉 蛋白质 葡 萄 糖
酵 解 途 径
血液
葡 萄 糖
肝
葡萄糖 尿素
糖 异 生 尿素循环
氨基酸
NH3 谷氨酸
NH3 谷氨酸 α-酮戊二酸
丙酮酸 丙氨酸 丙 氨 酸
丙酮酸
α-酮戊 二酸
丙 氨 酸
丙氨酸-葡萄糖循环
目录
三、膳食对肝糖原储备量的影响因素
• 肝糖原的储量受膳食糖含量的影响极大。 • 1、普通膳食后，肝糖原总储量约为500毫摩尔葡 萄糖。 • 2、一天高糖膳食后，肝糖原总储量达800-900毫 摩尔葡萄糖。 • 3、一天低糖膳食后，肝糖原总储量下降到20-120 毫摩尔葡萄糖。 • 4、运动后恢复期摄取高糖膳食，能促使肝糖原 合成加快。摄取果糖后在肝内转变成糖原的能力， 比摄取葡萄糖高3—4倍。
当肝中储存糖原接近排空时，肝糖原分解减少
到最低程度。
(二)运动时糖异生作用
• 1、短时间大强度运动时，糖异生作用不明显。 • 2、长时间持续运动的前40分钟内，糖异生速率变 化不大。 • 3、长时间中等强度运动中，随着肝糖原储量的 下降以及糖异生基质的血浆浓度逐渐升高，糖异 生供糖的相对比值可上升到40％～45％ • 4、当肝糖原趋于耗竭时，血糖的来源几乎全部 为糖异生过程提供。
• 骨骼肌是乳酸生成的主要场所，亦是乳酸消除的 主要场所。 • (一)乳酸消除的基本途径 (1)在骨骼肌、心肌等组织内氧化成二氧化碳和水； (2)在肝和骨骼肌内重新合成葡萄糖和糖原； (3)在肝内合成脂肪、丙氨酸等。 • 此外有少量的乳酸直接随汗、尿排出体外。
(二)运动时乳酸代谢
• 肌肉收缩时，Ⅱb型快肌纤维中生成的乳酸 不断进入Ⅱa型快肌纤维或I型慢肌纤维中氧 化利用。 • 此外，部分乳酸则穿出肌细胞膜后经弥散 作用进入毛细血管，再通过血液循环运送 至非运动肌、心肌氧化利用，或进入肝脏、 肾脏作为糖异生作用的底物。
二、运动时肝葡萄糖释放
(一)运动时肝糖原分解
1．短时间大强度运动时
• 肝糖原分解占肝葡萄糖释放总量的90％， 表明肝糖原分解速率大大提高。但由于运 动持续时间短，肝糖原排空很少。
2．长时间大强度运动时
• 肝糖原分解速率提高。据报道，1小时大强度
自行车运动，肝糖原降解速率约为安静时的 7．6倍。但当强度相对大的运动持续40分钟后， 肝糖原分解占肝葡萄糖释放总量比例逐渐减少， 而糖异生生成的葡萄糖所占比例进行性增大。
运动与糖代谢
• 概论
糖氧化具有耗氧量低、输出功率大等特点。 是大强度运动的主要能量来源，在运动供能中 占据重要地位。 1 当以90％－95％最大摄氧量以上强度运 动时糖供能占95％左右。 2 是中等强度运动的主要燃料。 3 低强度运动中，糖是脂肪氧化供能的引物， 并维持血糖的平衡。 4 任何运动开始、加力、强攻，都需要有糖 供能。
三、肌糖原与运动能力的关系
（一）有氧运动能力与肌糖原储量 长时间大强度运动中， 肌糖原储量直 接影响耐力训练和比赛的运动能力。
亚极量强度运动中，肌糖原消耗会导致 肌肉疲劳，原因如下： 1、 肌糖原难以得到及时补充。 2 、血糖的利用导致低血糖，影响 中枢神经系统的能量供应。 3 、影响脂肪氧化供能。 4 、脂肪供能比例增加会使运动能 力下降。
• 3、当战术变换采取加速度或增大运动强度时， 乳酸生成速率又会相应提高。 • 所以，长时间、亚极量强度运动时，乳酸的生 成主要是在运动开始时氧亏空期间和获得稳态 氧耗速率以前。 • 在长时间亚极量运动的中、后期人体达到稳态 氧耗速率时，运动肌仍有一定的乳酸生成。
(三)中、低强度运动开始时乳酸的生成
4、1－2小时长时间运动至疲劳时：肌糖原 大量消耗，血糖水平处于正常水平的下 限。 5、超过2－3小时运动至疲劳时：可能会出 现低血糖。
• （二）血糖与运动能力的关系 血糖在极量运动的能量代谢中占很 小的地位。 长时间运动时，运动肌不断吸取血 糖，从而保持或提高运动耐力。
若出现低血糖，血糖可能成为运动能力的 限制因素，表现在： 1、中枢疲劳 2、红细胞功能下降，氧的运输能力下降。 3、外周疲劳而导致运动能力下降。
(三)乳酸消除的生物学意义
• 1．乳酸在快肌纤维内生成后，转移到邻近的慢肌 纤维氧化，或随血液循环转移到其他运动强度较 低的骨骼肌和心肌，提供氧化的底物。 （氧化供 能） • 2．通过糖异生作用转变为葡萄糖，用以维持 血糖水平。 • 3．肌乳酸不断释放人血，可以改善肌细胞内 环境、防止酸中毒和维持糖酵解的供能速率。
NAD+ NADH
2 1
丙酮酸 线粒体膜 丙酮酸
NADH
乳酸
NAD+
线粒体 氧化
成缺 增氧 多引 的起 机乳 制酸 生
缺氧
-
水
(一)短时间极量运动乳酸的生成
• 在超过数秒的极量运动中，糖酵解约在运 动30—60秒达到最大速度，肌乳酸迅速增 多，直至运动结束。
短时间极量运动的供能系统：1）ATP-CP系统，
2、乳酸的糖异生
葡萄糖 磷酸葡萄糖酶 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖 二磷酸果糖酶 1、6-二磷酸果糖
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
草酰乙酸
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸 丙酮酸羧化酶
LDH1 乳酸
NADH+H+ NAD+
体内乳酸代谢分配比
• • • • •
•
氧化 55％ ～70％ 肝(肌)糖原 <20％ 蛋白质成分 5％ ～ 10％ 葡萄糖和乳酸 <2％ 其他(氨基酸、三羧酸循环的中间代谢产物) <10％
• 3、以30％最大摄氧量强度运动时，肌肉 主要由脂肪酸氧化供能，很少利用肌糖 原。
（二）训练水平 耐力训练可以提高肌肉氧化糖、脂 肪酸的能力。
（三）肌纤维类型 Ⅰ型肌纤维最适宜中、低强度运动。 Ⅱa型、Ⅱb型最适宜亚极量、极量运动。 （四）饮食 适量补糖可以减少肌糖原的消耗。 （五）环境温度 环境温度高时肌糖原分解供能多，寒冷时 人体利用脂肪供能多。 （六）低氧分压的影响 氧分压低使糖酵解供能的比例增多。
第一节 肌糖原与运动能力
• 一、影响肌糖原储量的因素
1 肌肉部位 2 肌纤维类型 3 运动训练水平 4 饮食
二、影响运动时肌糖原利用的因素
（一）运动强度、持续时间 1、在90％－95％最大摄氧量以上强度运 动时肌糖原消耗速率最大，但其会抑制 糖酵解，肌糖原消耗 不到原储量的一半。
• 2、在65％－85％最大摄氧量强度长时间 运动时，能维持45－200分钟，肌糖原利 用速率相当高，消耗量最大。其可分为 三个阶段。
• （二）肌糖原储量与血糖利用 肌糖原储量充足时，运动肌对血糖 供能的依赖较低；而在低糖原的肌肉中， 对肌外燃料的依赖性高。
• 三、运动时血糖浓度
（一）运动时血糖浓度的变化 血糖浓度反映肝脏与收缩肌之间的 动态平衡。 1 、1－2分钟短时间大强度运动： 血糖浓度无明显变化。 2、4－10分钟全力运动：血糖浓度 明显上升。（释放>利用） 3、15－30分钟全力运动：血糖浓 度开始回落。 （释放<利用）
• 一、概述
空腹血糖4.4-6.6mmol/L 低血糖<3.8mmol/L 高血糖>7.2mmol/L 肾糖阈8.8mmol/L （一）血糖的来源与去路 来源：食物、肝脏释放。 去路：合成糖原、氧化供能、转换成脂肪和氨基 酸。
• （二）血糖的生物学功能 1、是中枢神经系统的主要供能物质 脑组织对血糖变化敏感 2、是红细胞的唯一能源物质 成熟红细胞无线粒体不能进行有氧氧化 3、是运动肌的肌外燃料 运动时骨骼肌不断吸收和利用血糖
第三节 肝脏释放葡萄糖与运动能力
• 一、安静时肝葡萄糖释放 • (一)安静时肝糖原分解 • 正常进食后安静时，肝葡萄糖释放量较低， 约为0.8-1.1毫摩尔／分，其中肝糖原分解 速率为每分钟0.54毫摩尔葡萄糖，占肝脏释 放葡萄糖总量的70％(其余由糖异生提供)， 只能满足大脑和依靠糖酵解供能的组织需要。 一天饥饿或缺糖饮食后，肝糖原储量接近零， 糖原分解速率也下降到零或接近零。此时肝 葡萄糖释放基本来自糖异生
• (二)安静时糖异生作用 • 体内非糖物质转变成葡萄糖和糖原的过 程称为糖异生。糖异生的途径如图5-6所 示。基本上是糖酵解的逆反应，但须通 过另外4种酶，克服糖酵解中的三个不可 逆反应。 • 正常进食后安静时，糖异生作用生成 的葡萄糖只占肝脏输出葡萄糖总量的25 ％～30％。糖异生的底物有乳酸、丙 • 酮酸、甘油和生糖氨基酸。