肌肉活动的能量供应
肌肉活动的能量供应
第三节 肌肉活动时的能量供应·一、肌肉活动的能量来源生物体从单细胞的低等生物到多细胞德高等生物以及人体，其体内的一切生命活动的能量来源都直接来源于A TP 。
A TP 最终来源于糖、脂肪、蛋白质的氧化分解，A TP 是肌肉工作的直接供能物质，它贮存于细胞中，以肌细胞为最多。
·肌肉收缩的直接能量来源：A TP ；·肌肉活动的间接能量来源：糖、脂肪、蛋白质 二、肌肉活动时能量供应的三个系统（一）磷酸原系统（ATP-CP 系统）概念：通常是指ATP 和磷酸肌酸（CP ）组成的系统，由于二者的化学结构都属于高能磷酸化合物，故称为磷酸原系统（A TP —CP 系统）三大能源物质的代谢糖是机体最主要、来源最经济、供能又快速的能源物质，机体正常情况下有60%的热能由糖来提供，运动时糖供能的比例更大、更重要。
正常情况下，有氧氧化是糖分解供能的主要方式。
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，血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要能源，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。
当机体血糖降低时首先影响到的器官是大脑。
脂肪是一种含能量较多的营养物质，1克脂肪在体内彻底氧化可产生38.94千焦热能，约是氧化同量糖和蛋白质的二倍多。
脂肪是长时间肌肉运动的重要能源。
蛋白质是构成细胞结构的主要原料，蛋白质代谢是以氨基酸代谢为基础，在肌肉活动中的供能作用一般不占重要地位。
供能特点：供能总量少，持续时间短，功率输出最快，不需要氧，不产生乳酸等类中间产物。
若以最大功率输出，仅能维持2s左右。
肌肉中CP的贮量约为ATP的3-5倍。
（磷酸原系统是一切高功率输出运动项目的物质基础，数秒内要发挥出最大能量输出，只能依靠磷酸原系统）主要供能的运动项目：高功率输出项目，如短跑、投掷、跳跃、举重、足球射门等运动项目。
（二）乳酸能系统（糖酵解系统）概念：乳酸能系统是指糖原或葡萄糖在细胞浆内无氧分解生成乳酸过程中（又称酵解），再合成ATP的能量系统。
运动生理学课后题
第一章肌肉活动的能量供应1．能量与生命的关系如何，是怎样实现的？人体生命活动是一个消耗能量的过程，而肌肉活动又是消耗能量最多的一种活动形式。
运动时，人体不能直接利用太阳能、电能等各种物理形式的能量，只能直接利用储存在高能化合物三磷酸腺苷分子中蕴藏的化学能，与此同时糖、脂肪、蛋白质则可通过各自的分解代谢，将储存在分子内部的化学能逐渐释放出来，并使部分能量转移和储存到ATP分子之中，以保证A TP供能的持续性。
2．不同运动中，ATP供能与间接能源的动用关系？1．A TP是人体内一切生命活动能量的直接来源，而能量的间接来源是指糖、脂肪和蛋白质。
2．糖是机体最主要，来源最经济，供能又快速的能源物质，一克糖在体内彻底氧化可产生4.1千卡的热量，机体正常情况下有60％的热量由糖来提供。
3．在进行剧烈运动时，糖进行无氧分解供能，1分子的糖原或葡萄糖可产生3－2分子的ATP，可利用的热量不到糖分子结构中重热量的5%，能量利用率很低，但产能速率很高。
4．在进行强度不是太大的运动时，糖进行有氧分解供能，此时1分子的糖原或葡萄糖可生成39－38分子的ATP，糖分子结构中的热量几乎全部可以被利用，但产能速率较低。
5．脂肪是一种含热量最多的营养物质，1克脂肪在体内彻底氧化可产生9.3千卡的热量，他是长时间肌肉运动的重要能源。
6．体内脂肪首先通过脂肪动员，分解为甘油和脂肪酸。
甘油经系列反应步骤，可循糖代谢途径氧化，由于肌肉内缺乏磷酸甘油激酶，故甘油直接为肌肉供能的意义不大。
脂肪酸进入细胞后，在线粒体外膜活化，经肉碱转运至内膜，再经ß氧化逐步生成乙酰辅酶，之后经三羧酸循环逐步释放出大量能量供ADP再合成ATP，此过程是脂肪氧化分解供能的主要途径。
蛋白质分解供能是由氨基酸代谢实现的，但蛋白质分解供能很不经济，故一般情况不作为主要供能物质。
3．三种能源系统为什么能满足不同强度的运动需要？这是由他们各自的供能特点所决定的。
人体内的三大供能系统
人体内的三大供能系统 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】人体内的三大供能系统在人体内有三大供能系统，它们是：ATP-磷酸肌酸供能系统、无氧呼吸供能系统和有氧呼吸供能系统。
（1）ATP在肌肉中的含量低，当肌肉进行剧烈运动时，供能时间仅能维持约1～3秒。
（2）之后的能量供应就要依靠ATP的再生。
这时，细胞内的高能化合物磷酸肌酸的高能磷酸键水解将能量转移至ADP，生成ATP。
磷酸肌酸在体内的含量也很少，只能维持几秒的能量供应。
人在剧烈运动时，首先是ATP-磷酸肌酸供能系统供能，通过这个系统供能大约维持6～8秒左右的时间。
（3）这两项之后的供能，主要依靠葡萄糖和糖元的无氧酵解所释放的能量合成ATP。
无氧酵解约能维持2～3分钟时间。
（4）由于无氧呼吸产生的乳酸易导致肌肉疲劳，所以长时间的耐力运动需要靠有氧呼吸释放的能量来合成ATP。
综上所述，短时间大强度的运动，如100米短跑，主要依靠ATP-磷酸肌酸供能；长时间低强度的运动，主要靠有氧呼吸提供能量；介于二者之间的较短时间的中强度运动，如400米跑，则主要由无氧呼吸提供能量。
运动项目总需氧量（升）实际摄入氧量（升）血液乳酸增加量马拉松跑600589略有增加400米跑162显着增加人在剧烈运动呼吸底物主要是糖。
但在长时间剧烈运动时，如马拉松式的长跑运动，人体内贮存的糖是不够用的，在消耗完贮存的糖类物质后，就动用体内贮存脂肪和脂肪酸。
一、运动时供能系统的动用特点(一)人体骨骼肌细胞的能量储备(二)供能系统的输出功率运动时代谢供能的输出功率取决于能源物质合成ATP的最大速率。
(三)供能系统的相互关系1．运动中基本不存在一种能量物质单独供能的情况，肌肉可以利用所有能量物质，只是时间、顺序和相对比率随运动状况而异，不是同步利用。
2．最大功率输出的顺序，由大到小依次为：磷酸原系统>糖酵解系统>糖有氧氧化>脂肪酸有氧氧化，且分别以近50％的速率依次递减。
肌肉工作原理
肌肉工作原理肌肉是人体内最重要的组织之一，其工作原理是通过肌肉收缩与放松来实现运动功能。
肌肉工作原理涉及到肌肉结构、神经系统和能量代谢等方面。
1.肌肉结构肌肉由肌纤维组成，每个肌纤维是由许多肌原纤维组成的。
肌原纤维是肌肉的基本单位，其内部包含许多肌小球。
肌小球中含有肌纤维蛋白，其中肌球蛋白与肌动蛋白是肌肉收缩的关键蛋白。
2.神经系统控制肌肉的收缩与放松是由神经系统控制的。
神经系统通过神经冲动传递到肌肉，刺激肌肉收缩。
神经冲动从大脑或脊髓发出，经过神经纤维传递到肌肉细胞。
神经冲动到达肌肉细胞后，释放乙酰胆碱，刺激肌肉细胞内的肌小球收缩。
3.肌肉收缩机制肌肉收缩是由肌小球内肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用实现的。
当神经冲动到达肌肉细胞后，肌小球内的肌动蛋白与肌球蛋白结合，形成肌小球的收缩。
这个过程需要能量，能量来自肌肉细胞内的三磷酸腺苷（ATP）。
ATP通过分解释放能量，使肌小球收缩。
4.肌肉放松机制肌肉放松是由神经系统的抑制信号控制的。
当神经冲动停止时，肌小球内的肌动蛋白与肌球蛋白解离，肌小球恢复到放松状态。
此时，肌肉细胞内的钙离子被重新储存到肌小球内，肌小球恢复到原始形态。
5.肌肉能量代谢肌肉的工作需要能量供应，能量主要来自三磷酸腺苷（ATP）的分解。
肌肉细胞内的ATP储量有限，因此需要通过不同的途径重新合成ATP。
肌肉细胞能够通过磷酸肌酸系统和糖酵解系统来重新合成ATP。
磷酸肌酸系统能够快速合成ATP，而糖酵解系统则能够提供相对较长时间的能量供应。
总结：肌肉工作原理是通过肌肉收缩与放松来实现运动功能。
肌肉结构由肌纤维组成，其中肌小球中的肌动蛋白与肌球蛋白的相互作用实现肌肉收缩。
肌肉的收缩与放松是由神经系统控制的，神经冲动传递到肌肉细胞，刺激肌小球收缩。
肌肉工作需要能量供应，能量主要来自ATP的分解，肌肉细胞能够通过磷酸肌酸系统和糖酵解系统重新合成ATP。
这些基本原理共同构成了肌肉的工作原理。
运动生理学习题01
第一章：肌肉活动的能量供应（一）填空题1.实现机体各种生理活动所需的直接能源均来自的分解；而间接能源来自食物中的分解代谢。
2.ATP再生成的代谢方式，可分为和两种方式。
3.ATP再生成过程，通常包括和两种方式。
4.1moL的葡萄糖或由糖原分解的葡萄糖残基，经酵解途经，可净生成ATP的mol数，分别为和。
5.1moL的葡萄糖或由糖原分解的葡萄糖残基，经有氧氧化途经，可净生成ATP的mol 数，分别为和。
6.1moL的CP分解时，可净生成moL的ATP。
7.磷酸原系统通常是指由细胞内和等化合物组成。
8.无氧分解供能应包括和两种能量系统。
9.短跑以代谢供能为主，长跑则以代谢供能为主。
10.乳酸能系统的供能底物只能是和。
11.运动时，体内以何种方式供能，主要取决于与的相互关系。
12.糖的呼吸商是；脂肪的呼吸商接近。
13.食物中三种能源物质，其氧热价最高的是；而食物热价最高的是。
14.糖在体内的存在形式主要有和两种。
15.把能量统一体的表示形式，可分为和两种。
16.食物在消化道内的分解过程包括和两种方式。
17.线粒体传递氢与氧化合的呼吸链主要有和两条。
18.组织经氧化分解脱下来的氢，经NADH2呼吸链传递最终生成水时，ATP生成量为经FADH2呼吸链传递最终生成水时，ATP生成量为。
19.通常胃的机械性消化包括和两种。
20.通常小肠的机械性消化包括、和三种。
21.运动中影响肌肉能量代谢方式的因素，主要是和两个变量因素。
（二）判断题：1.生物体内的能量的释放，转移和利用等过程是以ATP为中心进行的。
（）2.剧烈运动开始阶段，可使肌肉内的ATP迅速下降，而后是CP迅速下降。
（）3.人体内的能源物质，都能以有氧或无氧的分解方式来供能。
（）4.ATP和CP分子都有高能磷酸键，其断裂释放出来的能量，都可被机体直接利用。
（）5.在100m赛跑中，肌肉内CP含量在开始阶段迅速下降；而ATP含量变化不大。
（）6.蛋白质在剧烈运动中的供能比例占有重要作用。
专题一：肌肉活动的能量供应
肌肉活动的能量供应一、能量的直接来源和间接来源（一）能量的直接来源--ATP1.三磷酸腺苷ATP一个大分子腺苷和三个磷酸根组成，磷酸根之间的结合键蕴藏着大量的化学能。
每克分子ATP末端键断裂时可释放自由能29.3—50.2千焦（7—12千卡）。
2. ATP的分解与合成ATP ←→ ADP + Pi + E，2ADP←→ ATP + AMP， Cp + ADP ←→ C + ATP；△ ATP存在于细胞中，含量较少，2--5mg/㎏肌肉（24.4mmol/㎏干肌），以最大功率输出仅能维持1--3秒。
必须是边分解边合成的过程。
ATP的分解与合成即是高能键的断裂与再连接的过程（在活细胞中永无休止）。
（二）能量的间接来源--糖、脂肪、蛋白质磷酸肌酸（CP）、糖、脂肪、蛋白质的分解释放能量供ATP再合成。
（由于CP在体内含量有限，故不列入间接来源）二、人体内三种供能系统（一）磷酸原系统（也称为ATP-CP系统或高能磷化物系统）ATP ←→ ADP + Pi + E ，2ADP ←→ ATP + AMP，CP + ADP ←→ C + ATP；1.含量：ATP主要存在于肌肉中，2--5mg/㎏肌肉（24.4mmol/㎏干肌），维持运动时间1--3秒。
CP的含量是ATP的3--5倍，约7mg/㎏肌肉（84.3mmol/㎏干肌），维持运动时间5--8秒；△可认为CP是ATP在细胞内的一种储存形式，是体内可快速动用的“能量库”，剧烈运动时，肌肉内CP的含量迅速减少，而ATP的含量变化不大。
△有资料显示，依靠ATP--CP供能所能支持的时间为7.5秒。
2.特点：无氧代谢，供能最快，含量少。
是人体一切高功率运动（如冲刺、投掷、跳跃举重等）的供能基础。
△磷酸原系统供能能力（或容量）为420J/㎏湿肌重。
输出功率为56J/㎏秒（70㎏的人）。
△运动训练可提高ATP--CP系统的供能能力。
是评定高功率运动项目训练效果和训练方法的一个重要指标。
肌肉活动的能量供应
二、能量统一体理论
• 概念 • 表现形式 • 能量统一体在体育实践中的应用
三、肌肉活动时影响代谢的因素分析
• • • • 最大强度的短时间运动 中低强度的长时间运动 递增强度的力竭运动 强度变换的持续性运动
复习思考题
• • • • 1、能量与生命的关系如何，是怎样实现的？ 2、不同运动中，ATP供能与间接能源的动用关系？ 3、三种能源系统为什么满足不同强度的运动需要？ 4、糖作为能源物质为什么要优于脂肪，蛋白质为何 不是主要能源？ • 5、如何理解肌肉活动能量代谢的动态变化特征？ • 6、简述能量统一体理论以及在体育实践中的应用意 义。 • 7、如何用运动强度与时间的变量因素对运动中能量 代谢进行动态分析？
一、能量的直接来源－－ATP
• 能源物质：其分解过程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能产生ATP的 物质（糖、脂肪、蛋白质）
ATP再合成的途径
1、 ATP的无氧生成（底物水平磷酸化）： （1） CP + ADP ATP + C • CP贮量约为ATP的3～5倍 • 供能特点：快速、直接 （2）糖的无氧酵解 缺氧 • 葡萄糖（糖原） 2ATP+乳酸 • 反应部位：细胞浆内
磷酸原系统（ATP-CP系统） • 定义：磷酸原系统是由ATP和CP组成的 系统。 • 供能持续时间：约7.5秒 • 供能特点：供能总量少、持续时间短、 功率输出最快、不需要O2、不产生乳酸 等物质。
二、乳酸能系统
• 酵解 • 供能特点
乳酸能系统（糖酵解系统） • 定义：糖原或葡萄糖在细胞浆内无氧分解生成 乳酸过程中，再合成ATP的能量系统。 • 供能持续时间：约33秒左右 • 供能特点：供能总量较磷酸原系统多、输出功 率次之、不需要氧、产生导致疲劳的物质－乳 酸。 • 意义：该系统是1分钟以内要求高功率输出运 动的物质基础。
肌肉活动能量供应
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3. 运动中脂肪代谢与糖代谢比较有以下特点： (1)动员慢；(2)耗氧量大；(3)能效率低。 4. 运动对脂肪代谢影响 (1)提升脂肪酸氧化能力； (2)改进血脂异常； (3)降低体脂积累。 (四)蛋白质代谢 蛋白质是组成细胞结构最主要原料，主要参加新陈代谢实现自我更新物质。蛋白质由氨基酸组成。蛋白质代谢以氨基酸代谢为基础。 1. 人体内氨基酸起源主要有： (1)食物蛋白质消化分解产生氨基酸； (2)各组织细胞蛋白质降解出氨基酸； (3)其它物质经中间代谢转化而来氨基酸。 这些氨基酸共同组成人体内“氨基酸代谢库”
肌肉活动能量供应
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2.吸收 (1)吸收概念： 是指食物中一些成份或消化后产物经过小肠上皮细胞进入血液或淋巴液过程。 (2)吸收部位： 食物在口腔和食道内基础上不被吸收；胃可吸收酒精和少许水分；大肠主要吸收盐类和剩下水分；营养物质吸收主要部位是小肠。 小肠结构和机能特点：(1)小肠含有巨大吸收面积和相适应结构，人小肠长度约4米，其黏膜含有环形皱襞，并有大量绒毛，绒毛上每一柱状上皮细胞顶端约有17000条微绒毛。小肠吸收面可达200平方米。(2)食物在小肠内移动得慢且停留时间长。食物在小肠停留时间随食物性质而有不一样，脂肪停留时间最长。(3)食物在小肠内基础完成了最终消化过程。
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第三节 肌肉活动代谢特征及影响原因
一、肌肉活动时能量供给代谢特征（一）ATP供能连续性 肌肉工作所完成各种运动形式即技术动作，可能是周期性、非周期性、混合；也可能是间断性、连续性。在完成全部运动时，能量供给必须是连续，否则肌肉工作会因能量供给中止而无法实现。也就是说，ATP消耗与其再合成之间必须是连续性。
肌肉活动能量供应
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运动的能量供应
运动的能量供应前言人体生命活动的运行需要消耗能量。
在人们参加剧烈体育运动时，肌肉长时间地收缩和舒张，脏器的活动增强，以及神经系统能量消耗增加，将使运动时总的能量消耗比静息时增加几倍到几十倍，甚至百倍以上。
从另一方面讲，长期科学训练将使人体运动时的能量供应与消耗得到改善，从而为提高人体运动能力奠定物质基础。
因此，了解与研究人体运动时的能量供应是体育教师.教练员以及运动员必备的知识。
一肌肉活动的能量及其能量的释放人体运动需要大量能量。
这些能量的来源是自食物中的六大营养素中的三大营养物质，即糖、脂肪和蛋白质。
（一）糖及其分子中能量的释放与转移糖是肌肉活动最主要的燃料。
人体糖的存在形式有两种：第一种是以葡萄糖的形式存在于血液中；第二种是存在于肝脏和肌肉中的糖原（肝糖原和肌糖原）。
人体运动所需的能量主要是由糖（或脂肪）的氧化分解过程释放出来的。
糖的氧化分解主要有两个途径：（1）在无氧条件下进行的糖酵解；（2）在有氧条件下进行的有氧氧化。
在一般条件下，糖主要以有氧氧化的途径分解供能。
表1：有氧氧化同无氧糖酵解的对比(二) 脂肪及其燃烧（氧化）脂肪是肌肉活动的另一主要原料。
机体内储备的脂肪量是势能的最大来源。
与其他营养物质比较，可作为能量的脂肪数几乎是无限的。
来自储藏脂肪的实际燃料贮存量大约相当于90000～110000千卡左右。
成年人体内贮存脂肪量的差别很大，且缺乏精确的正常值。
一般成年男子的贮存脂肪量约占体重的15～20%，女子稍高。
脂肪氧化时,.体内首先由脂肪酶催化水解为甘油和脂肪酸。
甘油随着血液循环至肝脏和其他组织进行再分解。
而释出的脂肪酸进一步氧化释放能量，共全身各组织摄取利用。
脂肪酸彻底氧化所释放的能量比糖多得多，且利用率也比糖高。
当脂肪酸大量分解时，会产生三种中间物质：乙酰乙酸、B- 羟丁酸和丙酮。
我们将这三种中间产物合称为酮体。
短时间剧烈运动后，血液中的酮体上升。
这是由于运动时的糖供能不足，脂肪酸利用量增加而又氧化不足的缘故。
第一章 运动的能量代谢
葡萄糖（糖原） 缺氧
反应部位：细胞浆内
2ATP+乳酸
2、ATP的有氧生成（氧化磷酸化） ：
糖 脂肪 蛋白质 能量+ADP+Pi+O2 CO2+H2O +ATP
反应部位：线粒体内
（三）ATP分解与再合成的关系
ATP 满电
ADP 放电
高能键（A-P～P～P）的断裂与再连接在活细胞中是不停止 的。 生物体内的能量代谢（能量的释放、转移和利用等过程）是 以ATP为中心进行的。 运动中ATP再合成的速率下降时，表明能量供应受阻，意味 着疲劳开始出现。
二、能量的间接来源—糖、脂肪、蛋白质
食物中的七类营养物质：糖、脂肪、蛋白质、无机盐、 维生素、水、膳食纤维。 能源物质：糖、脂肪、蛋白质。 这些物质经过消化吸收后，通过血液来运输到各组织 细胞内参与其中间代谢过程。
（一）食物的消化与吸收
机械性消化
消化道平滑肌 的机械收缩
消化
碳水化合物
消化腺分泌 化学性消化 消化酶
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)。
唾液腺： 腮腺
颌下腺 舌下腺 散在小唾液腺
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。
肌肉活动的能量供应
第五章肌肉活动的能量供应本章教学目的和要求：了解安静时人体内能量代谢规律，掌握运动时能量的来源，三个供能系统特征，以及安静和运动时能量代谢的测定方法。
教学重点：运动时能量的来源；人体三个供能系统特征；能量连续统一体的理论及其使用难点：能量代谢的测定方法；能量连续统一体的理论及其使用。
第一节：人体内能量的来源和去路第二节：人体运动时的能量供应第三节：能量代谢的测定第一节：人体内能量的来源和去路（一）ATP直接能量来源人体内维持各种生命活动的能量只能从食物中获得，即糖、脂肪和蛋白质结构中的化学能。
但人体活动的直接能量来源于ATP分解供能。
反应简式如下：机体维持生命活动需要不断消耗ATP，ATP不断生成又保障了机体连续不断地能量供应。
生物体内能量的释放、转移和利用的过程都是以ATP为中心进行的。
而ATP的分解和再合成的速度随代谢的需要而变化。
（二）ATP再生成的途径ATP的再生成实际上是ADP和Pi 再连接，是一个磷酸化的吸能过程。
被吸收的能量只能从摄入机体内的糖、脂肪和蛋白质等物质的分解（放能）过程中获得。
一般认为蛋白质在正常情况下不作为能源物质参和供能。
蛋白质是构成生命、实现自我更新的结构基础，只有在特殊情况下参和供能。
因此，ATP的生成主要是在糖和脂肪的分解代谢过程中进行的。
糖的分解可以是有氧氧化，也可以是无氧酵解；而脂肪的分解则完全是有氧氧化。
因此，ATP的生成包括有氧生成和无氧生成两种类型。
ATP的有氧生成（氧化磷酸化）：糖和脂肪的氧化分解是在细胞线粒体内进行的，是一个逐步氧化、逐步放能的复杂过程。
其途径都要通过三羧酸循环，最终把糖和脂肪分解成为CO2和H2O。
其中CO2是在脱羧（-COOH）反应中产生的，它不伴有能量的明显变化；而H2O的生成是在脱氢（H2）反应中产生的，即把脱下来的氢，经呼吸链传递，最终和氧化合生成水，此过程释放能量，是供ATP有氧生成的主要过程。
由于ATP生成的磷酸化最终是和O2化合实现的，故称为氧化磷酸化。
肌肉的主要功能
肌肉的主要功能
肌肉的主要功能有以下几个方面：
1.运动功能：肌肉是人体内最主要的运动器官之一，可以通过收缩和松弛实现身体各部位的运动。
2.维持姿势的功能：肌肉通过持续的张力维持人体各部位的姿势，保证身体的稳定性。
3.代谢功能：肌肉的代谢活动可以提供能量，帮助人体维持正常的代谢功能。
4.保护功能：肌肉可以包裹和保护内部器官，起到预防外部伤害的功能。
5.热调节功能：肌肉的运动可以通过产生热量来调节身体的温度，维持正常体温。
6.血液循环功能：肌肉收缩时可以帮助血液循环，增加身体的供氧量和营养供应。
运动生理学课件《第一章：肌肉活动的能量供应》
糖代谢—糖是机体最主要，来源最经济，供能又快速的能源物质
糖在体内的存在方式： 一种是以糖原的形式存在于组织细胞浆内，主要有肝细胞中的肝糖原和肌细胞中的肌糖元；另一种是以葡萄糖的形式存在于血液中，称血糖。 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
(一）ATP的分解——放能
ATP酶 ATP ADP＋Pi+能 肌肉收缩就是利用肌细胞内ATP分解释放出的能量供肌肉收缩克服阻力来做功,以实现化学能向机械能的转化.
ATP在细胞内的含量一是有限，二是稳定，呈动态平衡之势。 ATP必须是边分解、边合成，以保证生命活动的延续性（如果以最大功率输出仅能维持2秒左右）即： ADP＋Pi+能 ATP ATP在细胞内的再合成实际上是ADP与Pi再连接，是一个磷酸化的吸能过程。被吸收的能量只能利用食物中的糖、脂肪、蛋白质，在细胞内的中间代谢过程中从无氧或有氧的分解方式中获得。参与无氧分解的只有糖（在胞浆中进行）；而有氧分解主要是在线粒体内进行的，其主要功能是把三大营养物质氧化分解脱下的氢(H)传递给氧（O2）而化合成水(H2O)，并生成ATP。此过程是逐步氧化、逐步释放能量的过程，使ADP磷酸化成ATP的。故又称氧化磷酸化。
01
添加标题
02
添加标题
体脂的积聚是由于摄入食量高于人体所需的能量。只有设法保持摄入量与消耗量两者间的平衡，才能保持人体的正常体重。 近年的研究认为，采取单纯运动或单纯节食的方式减肥效果均不如采取运动与节食相结合的方式。 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。 由于水中运动可以减轻关节的负担(水有浮力)，体热容易散发，水的静水压力可使中心血容量增加，通过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。研究表明，水中运动时人的中心血容量可增高700ml，中心静脉压增加12~18mmHg，心输出量及每搏量增加25%或更多，并可改善左心室功能，改善有氧运动能力。 总之，运动不仅可以增加机体的能量消耗，达到减肥的目的，还有助于增强心血管系统及呼吸系统的机能能力，提高肌肉的代谢能力，增强体质，促进健康。
人体内三大供能系统
人体内三大供能系统在人体内有三大供能系统，它们是：1、A TP-磷酸肌酸供能系统。
2、无氧呼吸供能系统3、有氧呼吸供能系统。
（1） ATP在肌肉中的含量低，当肌肉进行剧烈运动时，供能时间仅能维持约1～3秒。
（2）之后的能量供应就要依靠ATP的再生。
这时，细胞内的高能化合物磷酸肌酸的高能磷酸键水解将能量转移至ADP，生成ATP。
磷酸肌酸在体内的含量也很少，只能维持几秒的能量供应。
人在剧烈运动时，首先是ATP-磷酸肌酸供能系统供能，通过这个系统供能大约维持6～8秒左右的时间。
（3）这两项之后的供能，主要依靠葡萄糖和糖元的无氧酵解所释放的能量合成ATP。
无氧酵解约能维持2～3分钟时间。
（4）由于无氧呼吸产生的乳酸易导致肌肉疲劳，所以长时间的耐力运动需要靠有氧呼吸释放的能量来合成ATP。
综上所述，短时间大强度的运动，如100米短跑，主要依靠ATP-磷酸肌酸供能；长时间低强度的运动，主要靠有氧呼吸提供能量；介于二者之间的较短时间的中强度运动，如400米跑，则主要由无氧呼吸提供能量。
4．由于运动后三磷酸腺苷(ATP)、磷酸肌酸(CP)的恢复及乳酸的清除，须依靠有氧代谢系统才能完成，因此有氧代谢供能是运动后机能恢复的基本代谢方式。
二、不同活动状态下供能系统的相互关系安静时，不同强度和持续时间的运动时，骨骼肌内无氧代谢和有氧代谢供能的一般特点表现如下。
(一)安静时：安静时，骨骼肌内能量消耗少，ATP保持高水平；氧的供应充足，肌细胞内以游离脂肪酸和葡萄糖的有氧代谢供能。
线粒体内氧化脂肪酸的能力比氧化丙酮酸强，即氧化脂肪酸的能力大于糖的有氧代谢。
在静息状态下，呼吸商为0．7，表明骨骼肌基本燃料是脂肪酸。
(二) 长时间低强度运动时：在长时间低强度运动时，骨骼肌内ATP的消耗逐渐增多，ADP水平逐渐增高，NAD+还原速度加快，但仍以有氧代谢供能为主。
血浆游离脂肪酸浓度明显上升，肌内脂肪酸氧化供能增强，这一现象在细胞内糖原量充足时就会发生。
肌肉活动的能量供应
(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。
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-。
(三)肌肉运动对消化和吸收机能的影响
肌肉运动可以产生骨骼肌血管扩张、血流量增加， 内脏血管收缩、血流量减少的效应，导致胃肠道 血流量明显减少(约较安静时减少2/3左右)，消 化腺分泌消化液量下降；运动应激亦可致胃肠道 机械运动减弱，使消化能力受到抑制。
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。
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:A\D\E等 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:胆红素和胆绿素
人体内的三大供能体系
人体内的三大供能系统在人体内有三大供能系统，它们是：ATP-磷酸肌酸供能系统、无氧呼吸供能系统和有氧呼吸供能系统。
（1）A TP在肌肉中的含量低，当肌肉进行剧烈运动时，供能时间仅能维持约1～3秒。
（2）之后的能量供应就要依靠ATP的再生。
这时，细胞内的高能化合物磷酸肌酸的高能磷酸键水解将能量转移至ADP，生成ATP。
磷酸肌酸在体内的含量也很少，只能维持几秒的能量供应。
人在剧烈运动时，首先是ATP-磷酸肌酸供能系统供能，通过这个系统供能大约维持6～8秒左右的时间。
（3）这两项之后的供能，主要依靠葡萄糖和糖元的无氧酵解所释放的能量合成ATP。
无氧酵解约能维持2～3分钟时间。
（4）由于无氧呼吸产生的乳酸易导致肌肉疲劳，所以长时间的耐力运动需要靠有氧呼吸释放的能量来合成ATP。
综上所述，短时间大强度的运动，如100米短跑，主要依靠A TP-磷酸肌酸供能；长时间低强度的运动，主要靠有氧呼吸提供能量；介于二者之间的较短时间的中强度运动，如400米跑，则主要由无氧呼吸提供能量。
运动项目总需氧量（升）实际摄入氧量（升）血液乳酸增加量马拉松跑600 589 略有增加400米跑16 2 显著增加100米跑8 0 未见增加人在剧烈运动呼吸底物主要是糖。
但在长时间剧烈运动时，如马拉松式的长跑运动，人体内贮存的糖是不够用的，在消耗完贮存的糖类物质后，就动用体内贮存脂肪和脂肪酸。
一、运动时供能系统的动用特点(一)人体骨骼肌细胞的能量储备(二)供能系统的输出功率运动时代谢供能的输出功率取决于能源物质合成ATP的最大速率。
(三)供能系统的相互关系1．运动中基本不存在一种能量物质单独供能的情况，肌肉可以利用所有能量物质，只是时间、顺序和相对比率随运动状况而异，不是同步利用。
2．最大功率输出的顺序，由大到小依次为：磷酸原系统>糖酵解系统>糖有氧氧化>脂肪酸有氧氧化，且分别以近50％的速率依次递减。
3．当以最大输出功率运动时，各系统能维持的运动时间是：磷酸原系统供极量强度运动6—8秒；糖酵解系统供最大强度运动30—90秒，可维持2分钟以内；3分钟主要依赖有氧代谢途径。
肌肉运动时血流量增加原因
肌肉运动时血流量增加原因引言肌肉运动是人体活动的重要组成部分，通过增加血流量可以为肌肉提供足够的氧气和营养物质，从而提高运动能力和效果。
本文将探讨肌肉运动时血流量增加的原因，以及与之相关的生理机制。
血流量与运动血流量是指单位时间内通过某一特定部位的血液量，通常以毫升/分钟为单位。
在进行肌肉运动时，由于肌肉收缩和放松的变化，血流量会相应增加。
原因一：代谢物质需求增加在进行高强度活动时，肌肉细胞需要更多的能量来支持其收缩和放松。
这需要大量的氧气和营养物质供应。
为了满足这一需求，身体会通过增加血流量来向肌肉输送更多的氧气和营养物质。
原因二：废物排泄增加在进行肌肉运动时，产生了大量的废物物质，如二氧化碳、乳酸等。
这些废物需要被及时清除，以维持肌肉细胞的正常功能。
血流量的增加可以帮助废物物质更快地被转运和排泄，从而减少对肌肉的损害。
原因三：温度调节肌肉运动会产生大量的热量，如果不能及时散发出去，会导致体温升高。
为了维持体温在适宜范围内，身体会通过增加血流量将多余的热量带走。
这也是为什么我们在运动过程中会感到身体发热的原因之一。
血流量增加的生理机制血流量增加是通过多种生理机制实现的。
心脏泵血作用心脏是人体泵血的中心，通过收缩和舒张来推动血液循环。
在进行肌肉运动时，由于身体需要更多氧气和营养物质，心脏会增加收缩力度和频率，从而提高血液泵送效率。
血管扩张作用在进行肌肉运动时，身体会释放一些化学物质，如一氧化氮（NO），来促使周围血管扩张。
血管扩张可以增加血管的直径，减少阻力，使血液更顺畅地流动。
血液粘稠度降低肌肉运动会促使血液中的红细胞和血小板分散开来，减少了它们的聚集程度，从而降低了血液的粘稠度。
这样一来，血液在血管中的流动阻力也会降低，增加了血流量。
结论肌肉运动时血流量增加是为了满足肌肉细胞对氧气、营养物质和废物物质的需求，以及调节体温。
这是通过心脏泵血作用、血管扩张和降低血液粘稠度等生理机制实现的。
了解这些原因和机制有助于我们更好地理解肌肉运动对身体的影响，并为运动训练提供科学依据。
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第一章肌肉活动的能量供应
教学目的与要求
1、掌握肌肉活动时直接能量与间接能量来源及相互关系。
2、掌握三个供能系统各自的特征以及运动强度、时间的对应关系。
3、掌握运动中能量代谢变化的特点和能量统一体概念，学会分析不同性质运动中的代谢规律及应用。
教学重点与难点：
1、三个供能系统各自特征以及运动强度、时间的对应关系。
2、不同性质运动中的能量代谢规律及应用。
教学方法与手段：
1、教师讲授为主，并密切联系体育实践并与学生互动教学；
2、采用多媒体教学。
课时分配：4学时
教学内容：
第一节肌肉活动的能量来源
一、能量的直接来源——ATP
生物体从单细胞的低等生物到多细胞德高等生物以及人体，其体内的一切生命活动的能量来源都直接来源于A TP。
肌肉的收缩活动也是如此。
三磷酸腺苷：A TP是一种存在于细胞内（胞浆和核浆内）、由自身合成并课迅速分解被直接利用的一种自由存在的化学能形式。
由一个大分子的腺苷和三个磷酸根组成，故称三磷酸腺苷。
（一）ATP的分解——放能
ATP的分解放能，实际上是被酶断开末端高能磷酸键，水解呈ADP和Pī并释放出能量
被人体直接利用的过程，以实现各种生理功能。
即：
ATP酶
ATP ADP+Pi+能
肌肉收缩就是利用肌细胞内A TP分解释放的能量供肌肉收缩克服阻力来做功，以实现化学能向机械能的转化。
目前肯定的是，这种能量转化的部位就在肌球蛋白横桥于肌动蛋白的结合位点，至于这种能量转化的确切机理虽有研究，但还不十分清楚。
（二）ATP的再合成——吸能
ATP的再生成实际上是ADP与Pi再连接，是一个磷酸化的吸能过程。
ATP的生成包括
有氧生成和无氧生成两种类型。
1、A TP的有氧生成（氧化磷酸化）
2、A TP的无氧生成（底物水平磷酸化）
1mol的CP可净生成1mol的ATP，反应简式为：
CP+ADP ATP+C
（三）ATP分解与再合成的关系
二、能量的直接来源——糖。
脂肪、蛋白质
第二节肌肉活动能量供应的三个系统
Margaria曾计算了体内能源物质最大供能的总容量和输出功率，并比较了它们之间各自特点，把供ATP再合成的能源物质按无氧功能和有氧供能分成了三个系统。
即磷酸原系统、乳酸能系统和有氧氧化系统（图1－5）。
一、磷酸原系统
概念：通常是指A TP和磷酸肌酸（CP）组成的系统，由于二者的化学结构都属于高能磷酸化合物，故称为磷酸原系统（A TP—CP系统）
供能特点：供能总量少，持续时间短，功率输出最快，不需要氧，不产生乳酸等类中间产物。
磷酸原系统主要供能的运动项目：高功率输出项目，如短跑、投掷、跳跃、举重等运动项目。
二、乳酸能系统
概念：乳酸能系统是指糖原或葡萄糖在细胞浆内无氧分解生成乳酸过程中（又称酵解），再合成ATP的能量系统。
该系统ATP的生成速率取决于底物消耗（糖原、葡萄糖）到产物生成（乳酸）之间的反应速率。
供能特点：供能总量较磷酸原系统多，持续时间较短，功率输出次之，不需要氧，终产物是导致疲劳的物质－乳酸。
衡量乳酸能系统供能能力的常用指标：血乳酸。
乳酸能系统主要供能的运动项目：1分钟高功率输出项目，如400米跑、100米游泳等。
三、有氧氧化系统
概念：指糖、脂肪和蛋白质在细胞内彻底氧化成H2O和CO2的过程中，再合成A TP的能量系统。
供能特点：A TP生成总量很大，但速率很低，持续时间很长，需要氧的参与，终产物是H2O和CO2，不产生乳酸类的副产品。
评定有氧工作能力的指标：最大摄氧量和无氧阈等。
第三节肌肉活动的代谢特征及影响因素
一、肌肉活动时能量供应的代谢特征
（一）ATP供能的连续性
肌肉工作所完成的各种运动形式即技术动作，可能是周期性的、非周期性的、混合的；也可能是间断性的、连续性的。
在完成所有运动时，能量供应必须是连续的，否则肌肉工作会因能量供应中断而无法实现。
也就是说，ATP的消耗与其再合成之间必须是连续性的。
（二）耗能与产能之间的匹配
肌肉活动随着运动强度的变化而对能量需求有所不同，强度越大，耗能也越大，这要求产能速率必须与耗能强度相匹配。
否则，运动就不能以该强度持续运动，这是由ATP供能的连续性决定的。
（三）供能途径与强度的对应性
肌肉在完成不同强度运动时，优先启动不同的供能系统与运动强度的对应性是由产能和耗能速率的匹配关系决定的。
在众多调控因素中，胞浆内A TP与ADP的比值变化最为重要，比值上升说明产能大于耗能，反之则耗能大于产能。
（四）无氧供能的暂时性
根据能量统一体理论，A TP再合成的无氧方式与有氧方式是一个统一体。
启动哪一种方式供能取决于运动强度的变化，当运动强度耗能速率大于有氧产能最大速率时，必然动用产能更快的无氧方式，以满足该状态的代谢需要。
（五）有氧代谢的基础性
从细胞的结构和功能来看，有氧供能是机体生命活动最基本的代谢方式。
它具备完善的代谢场所、途径。
方式和调节系统。
二、能量统一体理论
（一）概念
运动生理学把完成不同类型的运动项目所需能量之间，以及各能量系统供应的途径之间相互联系所形成的整体，称为能量统一体。
（二）表现形式
①以有氧和无氧供能百分比的表现形式；②以运动时间为区分标准的表现形式。
根据不同运动项目无氧和有氧供能比例，确定各类运动在能量统一体中的相对位置，并能了解该运动项目无氧和有氧供能的百分比（图1－6）
（三）能量统一体在体育实践中的应用
1.着重发展起主要作用的供能系统
2.制定合理的训练计划
三、肌肉活动时影响能量代谢的因素分析
（一）最大强度的短时间运动最大强度的运动必须启动能量输出功率最快的磷酸原系统。
（二）中低强度的长时间运动运动的前期以启动糖有氧氧化供能为主，后期随着糖的消耗程度增加而逐渐过渡到以脂肪氧化供能为主。
（三）递增速度的力竭性运动运动开始阶段，由于运动强度小，能耗速率低，有氧氧化系统能量输出能满足其需要，故启动有氧氧化系统（主要是糖的氧化分解）。
随着运动负荷的逐渐增大，当有氧供能达到最大输出功率，仍不能满足因负荷增大而对ATP的消耗时，必然导致ATP与ADP比值明显下降，此时必然动用输出功率更大的无氧供能系统。
因磷酸原系统维持时间很短，所以此时主要是乳酸能系统供能，直至力竭。
（四）强度变换的持续性运动以有氧供能为基础的混合性一类运动。
其特点是：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，运动中乳酸能参与的比例较小。
小结：
1、人体内物质代谢和能量代谢是维持生命活动、保证身体活动的基础，是运动人体科学研究的核心问题。
2、糖、脂肪、蛋白质是人体内的三大能源物质，它们在人体内的分解氧化可以释放大量的能量，合成人体生命活动的直接能量A TP。
思考题：
1、三种能源系统为什么满足不同强度的运动需要？
2、简述能量统一体理论在体育实践中的应用意义。