运动生物化学 运动训练的机体能量供应
运用生物化学原理揭示人体肌肉运动的主要能量来源
运用生物化学原理揭示人体肌肉运动的主要能量来源[摘要]文章运用了生物化学及运动生物化学原理，论述了人体在运动中，供能的物质来源糖类和脂类。
它们通过生物氧化过程，提供人体运动所需的能量——三磷酸腺苷(ATP)。
[关键词]运动糖类脂类能量来源生物化学是用化学的方法和理论研究物质的组成、结构以及化学变化的一门科学。
运动生物化学是体育科学的一门重要基础学科。
它是在生物化学和生物学的基础上发展起来的，运动生物化学是认识运动时生理机能的锐利机器。
用生化原理、手段揭示和阐明人体运动时的生化机制，也是运动生物化学的重要任务之一。
众所周知，生命在于运动，然而，最明显、最常见的应该是肌肉运动。
那么，肌肉运动收缩时的能量从何而来?一般说来，肌肉活动时的能量直接来源于三磷酸腺苷——ATP，从ATP裂解成ADP和磷酸同时释放能量，就是肌肉收缩的能量来源。
ATP在肌肉中的储存和连续再合成成为维持肌肉收缩，保证肌肉运动进行的重要条件。
然而，ATP又是怎样产生的呢?能量供应是人体生命的基础，所以列宁说“把能量理解为物质的运动”。
人的机体内一切能量都是通过一定的物质形态变化而实现的。
这些物质主要是糖类、脂类。
一、糖类糖类是一大类有机化合物，其化学本质为多羟醛多羟酮及其衍生物或多聚物。
糖类是自然界最丰富的物质之一，广泛分布于几手所有生物体内，其中以植物中含量最多，约为80%～95%。
糖在生命活动中的主要作用是提供能量和碳源。
人体所需能量的50%～70%来自于糖。
食物中的糖类主要是淀粉。
淀粉被消化成基本组成单位葡萄糖后，以主动方式被消化入血。
在机体的糖代谢中，葡萄糖居于主要地位，它的多聚体糖原是糖在体内的储存形式，血液运输的也是葡萄糖。
lmol葡萄糖彻底氧化成二氧化碳和水可释放2840KJ的能量。
其中约40%转化为ATP，以供机体生理活动所需的能量。
现在让我们看看葡萄糖产能的基本过程：葡萄糖入血后，在体内首先需进细胞。
这是依赖葡萄糖转运体实现的。
《运动生物化学》第05章 运动时骨骼肌的能量代谢调节和利用
肌肉收缩时，Ca2+可调节磷酸化酶的活性。 Ca2+是骨骼肌兴奋收缩耦联的桥梁，当动作电位沿肌膜传递至三 联体时，引起肌质网释放大量的Ca2+，从而使肌浆内Ca2+浓度上升。
Ca2+ 浓度升高
激活
肌原纤维 ATP酶
（2）线粒体内生成的柠檬酸转移到细胞质内，其浓度增大也将抑制 果糖磷酸激酶活性，使糖酵解速率降低。糖酵解过程的抑制使葡萄糖-6磷酸浓度升高，进而抑制己糖激酶和磷酸化酶，导致血糖利用和肌糖原利 用减少（图5-2-7）。
但是，任何果糖磷酸激酶的激活剂（如AMP、磷酸、6-果糖磷酸等） 浓度的升高，都会削弱柠檬酸对果糖磷酸激酶的抑制作用，使糖酵解加速。
Top
Intensity
• CP储量3％以下，ATP 储量大于安静值80％ • ATP合成途径主要为CP的分解，所以CP储量下降速度比ATP快得多
75%
Vo2max
60%
Vo2max
• CP储量可降低至20％左右，ATP储量略低于安静值 • ATP合成途径主要为糖酵解和糖有氧氧化供能，所以CP没有耗尽
促进肌细胞吸收葡萄糖。 ③ 因肌细胞内代谢途径的调节，葡萄糖转移进入运动肌
的绝对量增加，且不依赖血胰岛素浓度。
肝葡萄糖生成和释放调节机制：
（1） 运 动 时
儿茶酚胺和胰高血糖素分泌增多 肝糖原分解成葡萄糖增多 加速糖异生 调节肝葡萄糖的生成速率
肝葡萄糖生成和释放调节机制：
图 5-2-4 血糖浓度对肝葡萄糖释放的调节 注：1.糖原合成酶；2.糖原磷酸化酶；3.UDPG尿苷二磷酸葡萄糖
3．三酰甘油和脂肪酸循环的反馈调节
运动生物化学概论
运动生物化学概论当我们投身于运动的世界，无论是在操场上尽情奔跑，在健身房中挥汗如雨，还是在球场上激烈角逐，身体内部都在发生着一系列复杂而神奇的化学变化。
这些化学变化不仅影响着我们的运动表现，还与我们的健康和体能息息相关。
这就是运动生物化学所研究的领域，它为我们揭示了运动与身体化学反应之间的紧密联系。
运动生物化学，简单来说，就是研究运动过程中身体内化学物质的变化以及这些变化对运动能力和健康的影响。
它涵盖了多个层面的内容，从细胞内的能量代谢，到肌肉的收缩机制，再到营养物质的摄取和利用等等。
让我们首先来了解一下运动中的能量供应。
在运动时，身体需要能量来驱动肌肉的收缩和各种生理活动。
而能量的来源主要有三种：磷酸原系统、糖酵解系统和有氧氧化系统。
磷酸原系统是短时间、高强度运动的主要能量来源，比如短跑、举重等项目。
它就像一个快速反应部队，能够在瞬间提供大量的能量，但持续时间很短。
这个系统主要依赖于肌肉中的磷酸肌酸，当磷酸肌酸分解时，会迅速释放出能量，使肌肉能够在极短的时间内发挥出最大的力量。
糖酵解系统则在持续时间稍长、强度较大的运动中发挥作用，比如400 米跑、800 米跑。
在这个过程中，肌肉中的糖原被分解为乳酸，同时产生能量。
虽然糖酵解系统能够相对快速地提供能量，但由于乳酸的堆积，容易导致肌肉疲劳。
有氧氧化系统则是长时间、低强度运动的主要供能方式，比如长跑、游泳等。
在有氧条件下，糖、脂肪和蛋白质被彻底氧化分解，产生大量的能量。
这个系统的优点是能够持续供应能量，并且不会产生像乳酸那样导致疲劳的物质。
除了能量供应，运动还会对身体内的物质代谢产生影响。
比如，运动可以促进脂肪的分解和代谢。
当我们进行有氧运动时，脂肪被分解为脂肪酸和甘油，然后进入细胞内的线粒体进行氧化分解，为身体提供能量。
这也是为什么有氧运动被认为是减肥的有效方式之一。
同时，运动也会影响蛋白质的代谢。
在运动过程中，肌肉中的蛋白质会发生一定程度的分解和合成。
运动生物化学第五章
二、能量供应的相互关系
从能量供应角度看，三大能源物质既可相互代 替，也能相互制约。 一般来说，人体无论是处于安静状态还是运动 状态，能量供应都以糖和脂肪分解为主，而尽量
节约蛋白质的消耗。
三、糖、脂肪和蛋白质分解代谢关系
第二节 运动时骨骼肌的能量利用
运动时的能量供应过程
CP
糖酵解
糖、脂肪、蛋 白质有氧氧化
1、高能磷酸基团的储存库
2、组成肌酸-磷酸肌酸能量穿梭系统
线粒体
内膜 外膜
ATP C CP ADP+Pi 细胞质
（二）运动时骨骼肌磷酸原供能
1、磷酸原供能系统的供能过程
运动强 度越大， 骨骼肌 对磷酸 原的依 赖性也 越大。
CP
C
2、磷酸原供能系统供能的特点
启动 运动开始时最早起动，最快利用，具有快速供能的特 点。
1、乙酰辅酶A是三大能源物质分解代谢共同的中间代谢物； 2、三羧酸循环是三大能源物质分解代谢最终的共同途径； 3、三大能源物质氧化分解释放的能量均储存在ATP的高能磷 酸键中。
营养物质氧化分解的共同通路
糖原 脂肪 蛋白质 氨基酸
Ⅰ
葡萄糖 脂肪酸 甘油
Ⅱ
乙酰辅酶A Ⅲ
1/2O2
TCA
2H ADP ATP Pi H2 O
2、叙述运动时三大供能系统之间的相互关系。
3、以一个运动项目为例，分析其代谢
总能量
1、运动过程中骨骼肌各供能系统同时发挥作用，肌 肉可以利用所有的能源物质。不存在一种能源物质 单独供能的情况，只是时间、顺序和相对比例随运 动状况而异。 2、各供能系统的最大输出功率：磷酸原系统>糖酵 解系统>糖有氧氧化>脂肪氧化，它们以近50%的速度 递减。
运动生物化学
运动生物化学一、引言运动是生物体活动的基本特征之一，同时也是生物体适应环境变化的重要手段之一。
运动涉及到大量的生物化学反应，从能量代谢到肌肉收缩，都需要复杂的生物化学过程。
了解运动生物化学对于理解运动机制、改善运动表现以及预防运动受伤等方面都具有重要意义。
本文将介绍运动生物化学的基本概念、重要代谢途径以及与运动相关的分子机制。
二、运动生物化学的基本概念2.1 代谢代谢是指生物体内部发生的一系列化学反应，用于维持生命活动所需的能量和物质。
在运动状态下，代谢过程会发生一系列的变化。
例如，运动时身体需要更多的能量供应，因此代谢速率会加快。
2.2 能量代谢能量代谢是指生物体在运动时产生和利用能量的过程。
能量主要由食物摄入，并经过一系列的代谢反应转化为ATP（三磷酸腺苷），提供给肌肉细胞进行收缩和运动。
三、运动生物化学的重要代谢途径3.1 糖酵解糖酵解是细胞内产生能量的最主要途径之一。
在这个过程中，葡萄糖会经过一系列的酶催化反应，最终转化为能量(ATP)、乳酸和水。
糖酵解过程可以在有氧（有氧糖酵解）和无氧（无氧糖酵解）条件下进行。
3.2 脂肪代谢脂肪代谢是指细胞内脂肪分子的分解和利用过程。
脂肪是一种高能物质，通过氧化分解可以释放出更多的能量。
在运动时，脂肪会作为主要能源被肌肉细胞所利用。
3.3 蛋白质代谢蛋白质代谢是指生物体内蛋白质分子的合成和降解过程。
在运动时，蛋白质的分解速率会增加，用于提供必要的氨基酸供能和修复受损组织。
此外，蛋白质在肌肉组织中也起着重要的结构和功能作用。
四、与运动相关的分子机制4.1 ATP的产生ATP是生物体最常用的能量储存和转换分子。
在运动过程中，肌肉细胞通过酵解和氧化反应合成和利用ATP。
针对不同强度和持续时间的运动，ATP的合成和利用机制也会有所不同。
4.2 乳酸的产生与清除在高强度运动过程中，肌肉细胞无氧糖酵解会产生较多的乳酸。
乳酸的积累会导致肌肉疲劳和酸痛感。
乳酸的清除与运动后恢复有着密切的关系，包括乳酸转运、乳酸氧化等多种途径。
运动生物化学
一、名词解释：1、运动生物化学：研究体育运动对机体化学组成、化学变化的影响规律以及这些影响和运动能力的关系。
2、必需氨基酸：人体自身不能合成或合成速率低不能满足人体需要，必须从食物中摄取进行补充的氨基酸3、必需脂肪酸：维持哺乳动物正常生长所必需，但机体自己不能合成，必须依赖食物供应的不饱和脂肪酸，称之为必需脂肪酸。
4、蛋白质：由许多氨基酸通过肽键连接而形成的高分子有机化合物。
5、糖异生：非糖物质在肝脏内转变为葡萄糖和糖原的过程。
6、二肽：两个氨基酸由一个肽键连接形成的化合物。
7、酶：是生物细胞产生的具有催化功能的蛋白质。
8、酶活性：酶所具有的催化能力。
9、同工酶：在生化中把催化相同反应，而催化特性、理化性质及生物学性质不同的一类酶。
10、激素：由内分泌细胞合成并分泌的化学物质。
11、生物氧化：有机物质在生物体细胞内氧化分解产生CO2和H2O并释放出大量能量的过程。
12、底物水平磷酸化：指在物质分解代谢过程中，代谢物脱氢后，能量在分子内部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后将高能磷酸基团转移到ADP形成ATP的过程。
13、氧化磷酸化：在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经呼吸链氧化生成水时，所释放出的能量用于ADP磷酸化生成ATP的过程。
14、糖酵解：糖原和葡萄糖在无氧条件下分解生成乳酸，并合成ATP的过程称为糖的无氧代谢。
15、三羧酸循环：由乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢、脱羧，又生成草酰乙酸的重复循环反应的过程。
16、脂肪动员：储存在皮下或腹腔的脂肪组织中的脂肪，在脂肪酶的作用下分解为脂肪和甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用，这个过程称之为脂肪动员。
17、β—氧化：脂肪酸氧化分解时，其碳链的断裂是在β—位碳原子处发生。
18、酮体：脂肪酸在肝内分解氧化时的特有的中间代谢产物。
19、氨基酸代谢库：经食物消化、吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混合在一起，分布与体内各处。
由运动生物化学分析篮球运动员的能量供应需求
由运动生物化学分析篮球运动员的能量供应需求文/王林铜 翟波宇摘要：一般的篮球是通过运球、传球、投篮、上篮等方式形成的对抗性综合团体体育运动项目。
依据篮球运动的运动特点，以及在运动休整过程中生物体内化学物质的变动，其能量的需求与所需补充的营养物质的差异。
本文采用文献综述法对篮球运动员在进行运动时的生物化学变化这一事实，从而剖析篮球运动员的营养物质需要的特性，从运动特点、运动能量消耗供能系统模式以及生理代谢方式等方面对篮球运动员的营养需求进行相关分析论述。
关键词：篮球运动员；能量消耗；营养补充；功能系统篮球属于综合性体育运动，有利于各种篮球活动者建立有非凡的道德和气质，得以健身强体的作用[1]。
在篮球运动的比赛或训练中，运动员均需要反复进行短时最高强度(或接近最高强度)甚至超高强度的运动，间歇期进行低强度运动(积极性恢复)或完全休息(消极性恢复)，学者们将这种训练方式称为高强度间歇训练(high-intensity interval training HIT)[2]。
面对如此高强度消耗的训练和比赛，需要根据篮球运动员运动时生物化学的各项指标的变化规律来做好其营养物质的需求供给，提早完善篮球运动员的能量储藏，使运动员在消耗能量时有充足的供应。
一、篮球运动员运动中能量消耗的生物化学特点(一)篮球运动员运动中供能的探究篮球运动时能量供给特点如下，因为篮球运动属于技艺类同场竞技非周期性对抗名目的分类，这就要求运动员在速度、力量、耐力、弹跳等多方面具备较高实质。
篮球运动属于间歇性无氧供能为主的混合供能项目，有氧和无氧供能均有，但以 A TP-CP 系统和糖酵解供能为主[3]。
(二)篮球运动员产生疲劳的原因运动性疲劳产生原因大体上有四个学说，结合篮球运动独特的技术动作要求及供能的特殊性能够这样认为：篮球运动员产生疲劳的基本原因是因为能量物质的耗费和代谢产物在肌肉和血液中的汇集，它产生的部位是外周神经和中枢神经[4]。
运动生物化学整理
运动生物化学整理运动生物化学是一门研究运动与身体化学变化相互关系的科学，它对于我们理解运动过程中的生理机制、营养需求以及训练效果等方面都具有重要意义。
首先，让我们来了解一下运动生物化学的基本概念。
简单来说，它关注的是在运动状态下，我们身体内各种化学物质的代谢和调节。
这些化学物质包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质以及各种激素等。
碳水化合物是运动中最主要的能量来源之一。
在短时间、高强度的运动中，身体会优先利用肌肉中储存的糖原（一种碳水化合物的储存形式）来提供能量。
随着运动时间的延长，肝脏中的糖原也会被动员出来，维持血糖水平，保障大脑等重要器官的能量供应。
脂肪则是在长时间、低强度运动中逐渐成为主要的供能物质。
脂肪分解产生的脂肪酸可以通过一系列的代谢过程产生能量。
然而，脂肪的氧化供能相对较慢，所以在高强度运动初期，其供能比例较低。
蛋白质通常不是主要的能量来源，但在长时间运动、能量供应不足或者肌肉损伤修复时，蛋白质会发生分解，产生氨基酸，为身体提供一定的能量，并参与肌肉的修复和重建。
运动对激素水平也有着显著的影响。
例如，运动时，肾上腺素和去甲肾上腺素的分泌增加，使心跳加快、血压升高，为肌肉提供更多的血液和氧气。
胰岛素则在运动后发挥重要作用，促进糖原的合成和储存，帮助身体恢复能量储备。
再来说说运动与维生素和矿物质。
维生素 B 族在能量代谢中起着关键作用，缺乏可能导致运动能力下降。
维生素C 和E 具有抗氧化功能，能减轻运动产生的自由基对身体的损伤。
矿物质如铁参与氧气的运输，钙对于肌肉收缩和骨骼健康至关重要。
在运动营养方面，合理的饮食搭配对于运动表现和身体恢复至关重要。
运动员需要根据运动的类型、强度和持续时间来调整碳水化合物、脂肪和蛋白质的摄入比例。
例如，耐力运动员需要增加碳水化合物的摄入，以保证有足够的能量储备；力量型运动员则需要适当增加蛋白质的摄入，促进肌肉生长和修复。
运动训练也会引起身体的一系列适应性变化。
运动生物化学在运动训练中的应用
运动生物化学在运动训练中的应用运动生物化学是一门研究运动过程中生物体内化学反应的学科，它的研究对象是人体肌肉组织中的生化反应。
运动生物化学研究的对象主要包括肌肉组织中的代谢物、能量转化、酶促反应等方面。
这些研究成果可以应用于运动训练中，对于提高运动员的竞技水平具有重要意义。
在运动训练中，运动生物化学的应用主要体现在以下几个方面：一、能量代谢人体在运动时，需要消耗大量的能量，而能量的产生主要是通过三大能量系统来完成的。
即磷酸肌酸系统、糖原酵解系统和有氧氧化系统。
这三大能量系统的代谢过程涉及到各种酶的参与，运动生物化学的研究可以帮助我们了解这些酶在代谢过程中的作用及其调节机制，从而为制定科学的运动训练方案提供理论依据。
二、肌肉疲劳肌肉疲劳是运动过程中的一种常见现象，其发生的原因涉及到肌肉细胞内的各种代谢物的变化。
运动生物化学的研究可以帮助我们了解肌肉细胞内代谢物的变化规律及其与肌肉疲劳的关系，从而制定出更加合理的训练计划，减少肌肉疲劳的发生。
三、营养调节人体在运动过程中需要消耗大量的能量和营养物质，如果能够合理地补给足够的营养物质，可以提高运动员的竞技水平。
运动生物化学的研究可以帮助我们了解体内营养物质的代谢规律，从而指导运动员进行合理的营养补充，提高运动员的体能水平。
四、药物应用在运动训练中，有些药物可以帮助运动员提高竞技水平，但是这些药物的使用需要严格控制。
运动生物化学的研究可以帮助我们了解药物在人体内的代谢过程，从而指导运动员合理地使用药物，同时也可以帮助我们制定出更加严格的药检标准，保障运动员的健康和公正竞争。
运动生物化学的研究成果可以为运动训练提供重要的理论依据，帮助我们制定更加科学合理的训练计划，提高运动员的竞技水平。
同时，运动生物化学的研究也可以帮助我们更好地保障运动员的健康和公正竞争。
生物化学在体育运动中的作用
生物化学在体育运动中的作用体育运动是一项需要强大体能和卓越技巧的竞技活动。
为了提高运动员的表现和提升竞技水平，科学家们研究生物化学在体育运动中的作用，并逐渐发现了一系列重要的发现。
本文将以生物化学的角度，探讨一些在体育运动中的作用。
一、能量代谢和ATP的产生体育运动需要大量的能量供应。
在体育运动中，生物化学的一项重要作用是参与能量代谢过程。
细胞内的线粒体通过一系列的生物化学反应，将食物转化为Adenosine Triphosphate（ATP），从而为肌肉运动提供能量。
ATP被认为是能源的“通货”，在运动中不断合成和分解。
二、乳酸消耗和酸碱平衡高强度的体育运动会导致肌肉缺氧，产生大量乳酸。
乳酸的积累会使肌肉酸化，严重影响运动能力和耐力。
生物化学参与了乳酸消耗和酸碱平衡的调节过程。
例如，乳酸通过乳酸脱氢酶酶把乳酸转化为产生ATP所需的物质。
乳酸消耗的高效率有助于减少乳酸积累，保持肌肉的酸碱平衡。
三、蛋白质合成和肌肉修复体育运动中的肌肉损伤是常见的。
蛋白质合成和肌肉修复是生物化学在运动中的另一个重要作用。
蛋白质由氨基酸构成，是肌肉组织的主要组成部分。
在运动后，肌肉组织会发生微小损伤，而蛋白质合成则参与了肌肉组织的修复和增长。
科学家们通过研究蛋白质合成机制，探索如何优化肌肉修复过程，提高运动员的恢复能力和肌肉生长速度。
四、神经递质和运动协调体育运动需要良好的协调能力和反应速度。
神经递质是生物化学在运动中的又一重要作用。
神经递质是脑内的化学物质，通过在神经元之间传递信号来协调和控制运动。
乙酰胆碱、多巴胺等神经递质对于体育运动中的肌肉收缩、运动协调和反射起着重要作用。
研究神经递质的作用机制有助于优化运动员的神经系统功能，提高运动的效率和准确性。
综上所述，生物化学在体育运动中发挥着重要作用。
能量代谢和ATP的产生、乳酸消耗和酸碱平衡、蛋白质合成和肌肉修复、神经递质和运动协调等生物化学过程，直接或间接地影响着运动员的体能水平和竞技表现。
运动生物化学分析中长跑时体内有机代谢变化规律
运动生物化学分析中长跑时体内有机代谢变化规律作者：王俊俐来源：《当代体育科技》2016年第03期摘要：该文通过对运动生物化学理论的深入研究，浅析人体内三大供能系统的能量供应，及运动时物质和能量代谢规律。
从运动生物化学角度阐述中长跑运动能量供应及代谢规律，目的在于为提高中长跑运动员的能量供给能力和运动能力科学训练提供理论依据和指导。
关键词：运动生物化学供能系统代谢规律运动能力中图分类号：G822.2 文献标识码：A 文章编号：2095-2813（2016）01（c）-0009-031 问题提出科学进步引领着体育运动科学的发展，运动训练由摸爬滚打的经验式逐步走向以理论为指导，理论实践相结合的科学的运动训练，使大家更加注重对理论的研究。
剧烈运动时人们能够感知身体对能量的需要，能量不足难于支撑运动达到大家所期望的要求，而过早产生疲劳。
那么运动中体内发生怎样一系列物质代谢和能量变化，机体又是怎样与环境间的物质进行着交换，运动生物化学以其作为研究对象，进行了科学阐述，如何消除或延缓运动时产生的疲劳，达到预期运动目标，包括现代竞技体育的激烈竞争中运动员在极限范围内怎样才能最大限度的发挥自己的潜能，增加体内能量物质的储备等，对运动员成绩的提高都有着至关重要的作用。
2 研究方法2.1 理论研究运动生物化学理论告诉人们，运动能够改善机体的化学组成，比如可增加机体内的糖量、蛋白质数量，也可以减少体内脂肪，而糖、蛋白质和脂肪是提高身体素质的物质基础，也是提高运动能力的主要因素，运动促进身体的新陈代谢及能量转换，可以提高机体对运动更高的承受力。
运动激烈的短跑项目，有效促进肌肉中的蛋白质、磷酸肌酸CP增多，激发无氧代谢酶活性，改善无氧代谢能量供应过程，使乳酸调节能力得到加强。
而长跑、越野等长时间的激烈运动中，肌肉糖量增多，有氧代谢酶的活性和脂肪代谢能力及有氧代谢能量供给过程得到提高。
与运动能力有关的骨骼肌纤维的组成和代谢机能，也可以从生物化学的角度得到解释，运动过程中能量的供给、转移和利用的能力决定着运动能力高低，运动中能量供应的多少，对机体有氧或无氧代谢能力的影响，与运动项目、强度，训练方法和运动时间都有关系。
运动中的能量供应
人体运动时的能量供应
1,了解无氧代谢和有氧代谢两种供能方式 , 2,了解能量代谢知识与增进健康的基本原理 ,
能量代谢
新陈代谢是生物体不断地与环境进行物质和能 量交换中实现自我更新的过程. 量交换中实现自我更新的过程.体内的物质不 断地分解合成,进行着物质代谢. 断地分解合成,进行着物质代谢.物质代谢过 程中伴随的能量释放,储存, 程中伴随的能量释放,储存,转移与利用的过 程就是能量代谢. 程就是能量代谢.
ATP—CP系统特点 系统特点
①分解供能速度快,重新合成ATP速度最快 分解供能速度快,重新合成 速度最快 ②不需要氧 ③不产生乳酸 供能系统最大输出功率为50W /Kg ④ATP—CP供能系统最大输出功率为 供能系统最大输出功率为 体重, 体重,是三个供能系统中输出功率最高者 ⑤维持供能的时间短
二,运动竞赛前的糖填充
在运动竞赛开始前若干天,通过调整膳食结构, 在运动竞赛开始前若干天,通过调整膳食结构, 使肌糖元含量增加,称糖填充. 使肌糖元含量增加,称糖填充.这对提高运动 能力,取得良好成绩有重要意义. 能力,取得良好成绩有重要意义.
二,运动时能源物质的消耗与补充
人体运动时直接消耗ATP,但最终却是消耗糖,脂肪, 蛋白质(主要是糖和脂肪) (一)糖与脂肪供能特点及比例 糖和脂肪是运动中合成ATP的主要来源,但不同持续 时间和强度的运动,两者供能特点比例不相同.糖能 进行无氧酵解和有氧代谢,而脂肪不能无氧酵解,只 能进行有氧代谢.
三种能量供应系统的供能特点的对比
ATP-CP系统 - 系统 代谢方式 能源物质 ATP生成情况 生成情况 代谢速率 无氧代谢 化学能源:CP ATP生成很少肌 中少量少 十分迅速 用于短跑或任何 高功率,短时间 的活动 糖无氧酵解系统 无氧代谢 食物能源:糖原 有限的ATP生成 迅速 用于1～3min的 活动 有氧氧化系统 有氧代谢 食物能源糖,脂 肪,蛋白质 ATP生成很多 慢 用于耐力或长时 间的活动
运动生物化学复习资料
运动生物化学复习资料运动生物化学是一门非常重要的学科，它涵盖了运动和生物化学两个领域，是体育学、生物学等学科中的一个重要分支，研究身体在运动过程中所涉及的各种化学反应、代谢途径、能量供应以及相关的生理调节机制。
学好运动生物化学，不仅是体育专业的必修课程，也对其他相关领域的研究具有重要意义。
下面是一份运动生物化学的复习资料，希望对各位同学的学习有所帮助。
一、简单的生物化学知识1. 生物分子：碳水化合物、脂类、蛋白质、核酸等2. 酶：定义、作用、分类、酶系统、调节3. 代谢途径：糖原、糖酵解、无氧酵解、有氧代谢4. 能量供应：三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸系统、糖原、脂肪酸、氧化磷酸化二、运动生理学的基本概念1. 运动生理学的定义、发展历程和研究方法2. 运动生理学的几个重要概念：负荷、强度、持续时间、运动方式、运动时机、训练状态等3. 运动对人体的影响：呼吸、心率和循环、体温、能量代谢等三、运动代谢的基本过程1. 糖原的合成和分解过程2. 糖酵解和无氧酵解的过程3. 有氧代谢的过程：三大环节、卡路里4. 磷酸肌酸的合成和分解过程5. 脂肪酸代谢的过程：形成和分解三酰甘油、有氧和无氧代谢四、运动能量的供应和调节1. ATP的合成和分解2. 糖原在运动中的供应3. 脂肪酸在运动中的供应4. 氧化磷酸化的作用和调节五、训练对代谢的影响1. 运动对能量代谢的影响：强化有氧代谢、调节内源性代谢2. 运动对心血管代谢的影响：改善心脏肌肉、增加心血管能力、改善循环系统3. 运动对酶的影响：调节酶活性、提高酶活力六、运动中的生理反应1. 运动对心血管系统的影响：心率、血流、心脏排出、血压等2. 运动对呼吸系统的影响：肺功能、通气量、呼吸深度等3. 运动对内分泌系统的影响：肾上腺素、胰岛素、生长激素等4. 运动对神经系统的影响：交感神经、副交感神经、心理状态等七、运动中的代谢异常和运动损伤1. 运动中的代谢异常：酸中毒、低血糖、肥胖等2. 运动中的运动损伤：骨折、肌肉损伤、拉伤等以上就是运动生物化学的复习资料，希望同学们能够认真学习，提高知识水平。
人体运动的生物化学原理
运动时的物质代谢
1、糖代谢
体内的糖原和葡萄糖可以通过糖酵解过程、有氧氧化 过程、磷酸戊糖途径 和乙醛酸途径等进行分解代谢，糖 酵解的终产物是乳酸，有氧氧化的终产物是CO2和H20。 乳酸既可以进 一步氧化分解成CO2和H20，又可以在肝 中进行糖异生作用，重新合成葡萄糖。糖在分解代谢过 程中释放的能量可提供运动的能量需要。运动时，肌肉 收缩所需的能量比安静时增加几十倍甚至上百倍。因此， 糖是运动过程中十分重要的供能物质。
4、水代谢
水是生命存在的基本条件，是各种生理机能 的基础。人不吃食物，大约可存活4周，多则两个 半月，但如果滴水不进，人在常温下只能忍受3天 左右，可见水的重要性。正常人体每天水的摄入 和排出处于平衡状态。
人体内的水是进行生物化学反应的场所，水可 以参与体温调节，起到润滑作用，并与体内的电 解质平衡有关。运动时人的出汗量迅速增多，水 丢失增加。一次大强度大运动量的训练可以丢失 水2 000~7 000 mL,水严重丢失时形成脱水，会不 同程度地引起机体生理功能改变，降低运动能力。
5、无机盐代谢
人体的组织细胞都是由自然界中的元素构成的。在这 些元素中，除用于组成糖、脂肪、蛋白质等有机分子的 碳、氢、氧和氮元素以外，其余的元素构成无机盐 ( inorganic salts)，根据元素在人体内的含量多少，分为常 量元素和微量元素两大类。
人所摄入的食物中含有较多的无机盐，无机盐在体液 中解离为离子，称为电解质，具有调节渗透压和维持酸 碱平衡等重要作用。体液中主要的阳离子有Na+、K+、 Ca2+、 Mg2+， 主要的阴离子有CI-、HPO42-、和HCO3- , 因为HPO42-是ATP的重要成分，也是核苷酸、磷脂、磷蛋 白和磷酸化糖的组成成分，因此在细胞的能量代谢中起 着关键作用，还可调节酸碱平衡，对血液和组织液的pH 变化起缓冲作用。
运动生物化学 运动训练的机体能量供应
500mmol葡萄糖/kg肝重
800-900mmol葡萄糖
低糖膳食1 天后
12-73mmol葡萄糖/kg肝重
20-120mmol葡萄糖
四、脂肪
为骨骼肌收缩供能的脂肪来自： 脂肪组织 骨骼肌细胞储备的脂肪
（一）脂肪组织的脂肪供能
脂肪动员和酯化——脂肪组织中的两个代 谢过程。（形成底物循环，方向受机体是 否需要脂肪酸供能影响）影响因素：
胰岛素、高浓度葡萄糖→酯化↑动员↓ 运动时，血浆FFA ↑ →酯化↑动员↓ 乳酸→酯化↑动员↓
脂肪组织释放脂肪酸和甘油
在脂肪细胞中，脂肪水解所产生的甘油不能重 新为细胞所用，所以甘油产生后基本上全部被 释放入血。
脂肪水解产生的脂肪酸只有部分被释放入血， 大部分脂肪酸在脂肪细胞内直接参与再酯化过 程 ，这又被称为甘油三酯—脂肪酸循环 。
导致低血糖昏迷。
二、肌糖原
骨骼肌中的糖原 储量：10-15g/kg湿肌
（一）肌糖原利用的影响因素
运动强度
90~95%VO2max以上，肌糖原消耗速率最大 65~85%VO2max，肌糖原消耗量最大 30%VO2max，肌糖原利用很少
持续时间
90~95%VO2max以上，持续时间最短 65~85%VO2max，可维持45~200分钟
饥饿一天后或低糖饮食时，肝糖原储量接近于零， 此时肝葡萄糖释放主要由糖异生提供。
（二）安静时糖异生作用
糖异生：由非糖物质（乳酸、丙酮酸、甘油、 生糖氨基酸等）转变成糖与糖原的过程。
部位：肝、肾细胞的胞浆与线粒体中。 占进食后安静时肝输出葡萄糖之25-30%。
不同基质进入糖异生的途径
运动时肝葡萄糖释放
小球滤过的葡萄糖在肾小管不能全部被重新吸收，糖 由尿中排出，所以血糖8.8mmol／L (160mg％)称为肾 糖阈。
人体运动时的能量供应系统
人体运动时的能量供应系统1．人体运动的能量来源有三种：磷酸原系统、糖酵解系统和有氧氧化系统。
根据运动的强度和时间的长短，每种系统起的作用不同。
人体能量来源最终体现在能量物质ATP （三磷酸腺苷）上。
即：ATP 是我们人体利用能量的直接形式，当人体需要能量时，ATP 在酶的作用下，脱掉一个磷酸变成 ADP 并释放出能量。
这个能量提供了我们机体所有的生命活动的能源，包括：化学能、机械能、生物能等。
（1）磷酸原系统是通过体内的高能物质磷酸肌酸在磷酸肌酸激酶的作用下将高能磷酸键转给ADP ，这时 ADP 结合一磷酸变成 ATP。
由于磷酸肌酸在体内的储存量很少，所以它只能提供肌体很短时间的运动能量；（2）糖酵解系统也就是体内糖类（血液中的葡萄糖、肝脏中的肝糖原和骨骼肌中的肌糖原和糖异生途径）在肌体供氧不足的情况下产生的无氧氧化而产生能量。
同样，由于是无氧酵解，产生的能量也不是很多（一分子的葡萄糖经糖酵解产生3 个ATP），但是因为体内的糖原储备比磷酸肌酸要多得多，所以糖酵解可以提供比磷酸原系统更长时间的运动能量；（3）有氧氧化系统顾名思义是在氧供应充足的条件下发生的，是机体内最大的能量供应系统，它可以由体内的糖储备（一分子葡萄糖有氧氧化产生 36/38 个 ATP）和脂肪分解（一分子的软脂酸氧化分解产生 129ATP）来产生。
由于人体氧的供应和利用有其局限性（最大摄氧量），当机体在短时间进行大强度的运动时，氧供应不足，有氧氧化系统不能或只能部分参加机体的能量供应；相反地，在长时间和低强度的运动中，氧供应充足，有氧系统可以成为机体主要的能量供应系统。
（4）尽管机体的磷酸肌酸储备很少，但是它可以马上调动起来，所以在大强度具爆发性的运动开始（7~8 秒左右），主要是磷酸原系统提供能量；同时，糖酵解系统也启动起来，它可以提供 2 分钟之内的大强度运动；如果机体继续维持大强度的运动，糖酵解能量供应也跟不上，机体就因为能量供应不上而运动能力下降了。
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三、膳食对肝糖原储备量的影响机制
1.肝糖原储量受膳食糖含量影响极大。 2.运动后恢复期摄取高糖膳食，能促使糖原
合成加快。 3.摄取果糖后，在肝内转化为糖原的能力，
比摄取葡萄糖高3-4倍。
膳食对肝糖原储备量的影响
膳食类型
肝糖原储量
普通膳食后 270mmol葡萄糖/kg肝重 500mmol葡萄糖
高糖膳食1 天后
烟酸等。
（二）骨骼肌细胞内脂肪供能
影响肌肉内脂肪供能的因素： 运动强度
低强度（<30%VO2max）和较大强度 （70~90%VO2max）
中等强度（40~65%VO2max）
持续时间 饮食 训练水平 性别 年龄
运动时肌内脂肪的利用与肌纤维类型有关， 在有氧代谢能力强的慢肌纤维中甘油三酯 的消耗量最为明显。 （106页图5-8）
（二）血糖浓度的调节
神经调节
交感神经：促进糖原分解、糖异生，升血糖 迷走神经：促进糖原合成、抑制糖异生，降血
糖
激素调节
升血糖：肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖 素、糖皮质激素、生长激素
降血糖：胰岛素
血糖与运动能力的关系
1.长时间运动时，运动肌不断吸收血糖，可保持或 提高运动耐力。
2.长时间运动中，若出素之一。
饥饿一天后或低糖饮食时，肝糖原储量接近于零， 此时肝葡萄糖释放主要由糖异生提供。
（二）安静时糖异生作用
糖异生：由非糖物质（乳酸、丙酮酸、甘油、 生糖氨基酸等）转变成糖与糖原的过程。
部位：肝、肾细胞的胞浆与线粒体中。 占进食后安静时肝输出葡萄糖之25-30%。
不同基质进入糖异生的途径
运动时肝葡萄糖释放
运动前糖储量↑ →运动中脂肪分解↓
性别对脂肪利用的影响
女性骨骼肌脂肪储量>男性 长时间中低强度运动中利用脂肪供能>男性
（五）脂肪代谢与运动能力
限制因素 长时间运动时，合成血浆脂蛋白增多，影
响血粘度、血流速度→供氧不足 长时间运动时，血浆游离脂肪酸供能为主，
当血浆转运脂肪酸能力下降 糖储量↓，酮体生成↑→抑制脂解，使胰岛
胰岛素、高浓度葡萄糖→酯化↑动员↓ 运动时，血浆FFA ↑ →酯化↑动员↓ 乳酸→酯化↑动员↓
脂肪组织释放脂肪酸和甘油
在脂肪细胞中，脂肪水解所产生的甘油不能重 新为细胞所用，所以甘油产生后基本上全部被 释放入血。
脂肪水解产生的脂肪酸只有部分被释放入血， 大部分脂肪酸在脂肪细胞内直接参与再酯化过 程 ，这又被称为甘油三酯—脂肪酸循环 。
（1）中枢疲劳。 （2）氧的运输能力下降。 （3）外周疲劳。
✓ 血糖低于3.6mmol/l时，首先出现脑细胞能量代谢 障碍、红细胞功能下降。出现动作协调性差、反 应迟钝。
✓ 血糖低于3.3mmol/l时，相继出现饥饿感、乏力、 心悸、出冷汗。
✓ 血糖低于2.5mmol/l时，脑组织功能严重障碍，可
肌纤维类型
最大强度，IIb型肌纤维肌糖原下降最多 70~90%VO2max，IIa、IIb < 70%VO2max，I型肌纤维肌糖原下降最多
饮食
运动前30分钟或运动间歇，适量吃糖 运动前升高血浆游离脂肪酸浓度
（二）肌糖原的合成
（三）肌糖原与运动能力
有氧运动能力
长时间持续运动中，运动前肌糖原储量 肌糖原消耗疲劳原因：
小球滤过的葡萄糖在肾小管不能全部被重新吸收，糖 由尿中排出，所以血糖8.8mmol／L (160mg％)称为肾 糖阈。
血糖的来源和去路
(一)血糖的生物学功能
1．血糖是中枢神经系统的主要供能物质，用以维 持中枢的正常机能 。
日常情况下，脑生理活动所需能量的85-95%靠 葡萄糖氧化。
对60Kg体重而言，脑每日消耗葡萄糖120-130 克，而脑内糖原贮量仅2克。
导致低血糖昏迷。
二、肌糖原
骨骼肌中的糖原 储量：10-15g/kg湿肌
（一）肌糖原利用的影响因素
运动强度
90~95%VO2max以上，肌糖原消耗速率最大 65~85%VO2max，肌糖原消耗量最大 30%VO2max，肌糖原利用很少
持续时间
90~95%VO2max以上，持续时间最短 65~85%VO2max，可维持45~200分钟
故脑对血糖浓度极为敏感。
2．血糖是红细胞的唯一能源 成熟红细胞不含线粒体，不能进行有氧氧化，
其燃料主要来自血糖。 循环系统红细胞每天利用25克糖，其中90-
95%由糖酵解利用、5-10%由磷酸戊糖途径分解。 3．血糖是运动肌的肌外燃料
运动时骨骼肌不断吸收与利用血糖，降低肌 糖原的消耗，可延迟肌肉疲劳的发生。
动员入血的脂肪酸立即与血浆清蛋白结合。
丙酮酸
糖
TG
酵
解 -磷酸甘油
葡萄糖
脂酰辅酶A FFA
脂肪细胞
甘油
血液 葡萄糖
FFA 甘油
脂肪组织内甘油三酯-脂肪酸循环
影响因素
关键酶: 激素敏感性甘油三酯脂肪酶。
脂解激素 能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、
去甲肾上腺素、ACTH 、 TSH等。
对抗脂解激素因子 抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、
第四节 能量物质 储备与运动能力
概述
定义：血液中的葡萄糖。 正常范围：以空腹(进食12小时之后)值为准，正
常范围是4.4—6.6mmol／L(80—120mg％)。
低血糖：血糖低于3.8mmol／L(70mg％)。 高血糖：血糖高于7.2mmo/L(130mg％)。 肾糖阈：血糖浓度高于8.8mmol／L(160mg％)时，肾
（三）骨骼肌对血浆游离脂肪酸的 摄取
摄取速率与血浆游离脂肪酸浓度有关 与运动强度有关
（四）影响脂肪供能的因素
激素对脂肪动员速度的调节
交感神经兴奋，E、NE↑→脂肪动员↑ 胰岛素↓ →脂肪动员↑
乳酸对脂肪动员速度的调节
抑制脂肪动员 有氧运动训练→乳酸生成↓
运动中糖储量对脂肪利用的影响
500mmol葡萄糖/kg肝重
800-900mmol葡萄糖
低糖膳食1 天后
12-73mmol葡萄糖/kg肝重
20-120mmol葡萄糖
四、脂肪
为骨骼肌收缩供能的脂肪来自： 脂肪组织 骨骼肌细胞储备的脂肪
（一）脂肪组织的脂肪供能
脂肪动员和酯化——脂肪组织中的两个代 谢过程。（形成底物循环，方向受机体是 否需要脂肪酸供能影响）影响因素：
（1）40分钟内之运动：
动用的基质主要是乳酸，运动强度越大， 乳酸的底物作用越大。
代价：乳酸糖异生是一个耗能量的过程。
（2分子乳酸在肝内异生为1分子糖需6分 子ATP） 生理意义：
1.乳酸再利用，避免乳酸的丢失。 2.防止乳酸的堆积引起酸中毒。
（2）运动40分钟左右： 生糖氨基酸的糖异生作用可达到最大值，
任何一种运动都存在有氧和无氧代谢（比 例，为主的代谢类型不同）
第二节 运动时连续 释放过程与运动强 度的关系
能量供给是一个连续释放的统一过程。
不同供能系统参与程度主要取决于运动强 度：（91页图5-2）
安静和轻度活动时，主要依靠游离脂肪酸氧化 供能；
糖阈：>30~50%VO2max（超过FFA氧化最大 输出功率），糖氧化供能明显增加
一、运动项目的代谢类型的分类
94页图5-5
二、在运动训练过程中代谢规律应 用的基本思路
不同运动项目供能系统参与比例具项目特征： （95页表5-1，5-2）
了解运动项目与供能的关系（起主导作用的 供能系统），作为制定训练方式、方法的依 据。 （96页表5-3）（关键：严格控制运动 强度和运动时间）
素升高，抑制脂肪酸分解
第五章 运动训练的 机体能量供应
第一节 运动时物质 代谢和能量代谢的基 本过程
运
动
无氧代谢
磷酸原供能系统
时 能
糖酵解供能系统
量
供
应
糖有氧代谢供能系统
系 有氧代谢
统
脂肪代谢和蛋白质代谢供能系统
运动时物质代谢与能量代谢的两个过程和四个系统
因负荷强度、负荷量、运动持续时间、环 境等而不同：
短时间大强度运动时 长时间低强度运动时
（二）运动时糖异生作用
短时间大强度运动时，糖异生作用不明显。 长时间持续运动时，前40分钟内，糖异生速率
变化不大。 更长时间中等强度运动时，糖异生供糖的比例
可增加到40-45%，绝对代谢速率提高2-3倍。 肝糖原几近耗竭时，血糖几乎由糖异生提供。
长时间运动时，糖异生基质的成分与相 对作用不断变化：
其中以丙氨酸为最重要（丙氨酸-葡萄糖循 环）。 生理意义：
1.使肌中的氨以无毒的形式运输到肝。 2.肝为肌提供了生成丙酮酸的葡萄糖。
（3）长时间运动后期： 甘油糖异生的重要性随脂肪供能的增强而
加大，利用量可增加10倍。 肌肉由于缺乏磷酸甘油激酶，故甘油直接
为肌肉供能的意义不大，甘油主要由肝、 肾等少数组织氧化利用。
乳速酸 增阈 加： （提55供~725-%3分VO钟2最ma大x，强糖度酵运解动供）能比例迅 磷酸肌酸阈： 80~95%VO2max，糖酵解供能
减少，CP供能明显增加。
不同强度、时间的运动项目中，有氧代谢 和无氧代谢的参与程度不同，有明显的项 目特点。（93页，图5-4）
第三节 不同运动项 目的物质代谢和能 量代谢
无氧运动能力
三、肝糖原
1.5-8.0g/100g肝组织 肝脏葡萄糖生成与释放的重要性反映在耐
力运动中，它与血糖水平的维持、中枢神 经系统及肌肉的供能有关。 肝脏葡萄糖的释放由肝糖原降解及糖异生 途径提供。
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，只能 满足大脑与依靠糖酵解供能的组织之需。其中肝 糖原分解占肝脏释放葡萄糖总量的70%。