美国体能协会NSCA注册体能训练专家资料运动训练的生物能量学

大分子 能量
能量
小分子 合成代谢/吸能反应
大分子
运动训练的生物能量学
生物能量系统
合成ATP的三个能量系统 ——磷酸原系统
反应在肌浆中进行；不需氧参与
——糖酵解系统
反应在肌浆中进行；同样不需氧参与
——有氧系统
反应在线粒体中进行；需要氧分子参与作用
运动训练的生物能量学
生物能量系统
三种能量系统都在同一时间中活动 每种能量使用程度的决定因素
——主要取决于： 活动强度，功率输出，工作效率 ——次要取决于： 持续时间的长短
运动训练的生物能量学
磷酸原系统
主要作用
——为短时间、高强度运动（如力量训练和短跑）提 供能量，高活性可维持0-6秒至20-30秒
——该能量系统的其他命名
——不论运动强度，所有运动一开始就会动用磷酸原 系统
——三个主要反应（图2）
肌酸激酶反应 肌激酶反应 ——但ATP的产量低
运动训练的生物能量学
糖酵解系统
主要作用
——肌浆中碳水化合物（来源于血葡萄糖和肌糖元） 降解产生ATP ——为中高强度运动提供能量
运动时间：30秒到2-3分钟 肌细胞缺乏氧的供应
运动训练的生物能量学
糖酵解系统
糖酵解过程
所有反应均需：
——反应物（底物） ——酶（起催化作用） ——产物
运动训练的生物能量学
运动训练的生物能量学
运动训练的生物能量学
前言ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
能量 ——做功的能力或容量 生物能量学——生物系统中的能量转换 分解代谢——大分子分解成为小分子的过程 合成代谢——小分子合成大分子的过程
运动训练的生物能量学
前言
释能反应——释放能量的反应，通常是分解代谢
吸能反应——消耗能量的反应，通常是合成代谢
——为低强度运动提供ATP（如长跑、骑自行车、游 泳）
运动持续3分钟以上
底物
——（1） 碳水化合物；（2） 脂肪；（3）蛋白质
反应在肌细胞线粒体中进行
——肌细胞的能量库
运动训练的生物能量学
有氧系统
三羧酸循环（图4）
运动训练的生物能量学
图4
三羧酸循环
运动训练的生物能量学
有氧系统
电子传递链（图5）
（2）Cori循环
运动训练的生物能量学
糖酵解系统
糖酵解过程中的能量生成情况（图3）
——1分子葡萄糖可生成2分子ATP
——1分子肌糖原可生成3分子ATP
——在慢速糖酵解过程中，2分子NADH被转运 至线粒体，每分子NADH可生成3分子ATP，那么一 共生成6分子ATP
运动训练的生物能量学
有氧系统
主要作用
能量的产生与容量
三种能量系统产生ATP的程度（表2）
——主要取决于：运动强度 ——其次取决于：运动持续时间
运动训练的生物能量学
表2
能量的产生与容量
运动训练的生物能量学
底物的消耗和补充
能量底物：能够为生物能量的反应提供 启动物质的分子
1 磷酸原 2 糖原 3 葡萄糖 4 乳酸盐 5 游离脂肪酸 6 氨基酸
运动训练的生物能量学
图5
电子传递链
运动训练的生物能量学
1分子葡萄糖产生的总能量
过程
产生的ATP
慢速糖酵解：
底物水平磷酸化作用： 4
氧化磷酸化作用：
6
2NADH
三羧酸循环：
底物水平磷酸化作用： 2
氧化磷酸化作用：
24
8NADH
（每个产生3个ATP）
借助GTP：2FADH2 4
（每个产生2个ATP）
劳发生）
运动训练的生物能量学
1分子甘油三酸酯氧化后产生的能量
过程 1分子甘油酯 18个碳原子的脂肪酸代谢
产生的ATP 22
（每个脂肪酸产生147个ATP，441 每个甘油三酸酯分子有三个脂 肪酸）
总计：463*
*具有不同碳原子数的甘油三酸酯会产生更多或较少的ATP。
运动训练的生物能量学
蛋白质氧化
运动训练的生物能量学
图3
糖酵解
运动训练的生物能量学
糖酵解
丙酮酸盐的转化去向
——需要机体快速供能
a 肌细胞缺乏氧 b 快速糖酵解（丙酮酸转变为乳酸） c 举例：1200米跑
——低强度能量需求
a 线粒体中氧充足 b 慢速糖酵解（线粒体中丙酮酸携NADH进入三羧 酸循环） c 举例：30分钟攀岩
运动训练的生物能量学
新陈代谢——生物系统中分解/合成和释能/吸能反
应的综合
运动训练的生物能量学
前言
ATP
——生物反应的中间分子三磷酸腺苷，从分解反应 获得的能量去驱动合成反应，ATP使释能反应转为 吸能反应 ——能量的最小可利用形式 ——构成 ——裂解/水解
运动训练的生物能量学
图１
食物分解与能量释放
分解代谢/释能反应 小分子
蛋白质氧化（图4）
运动训练的生物能量学
图4
蛋白质氧化
运动训练的生物能量学
图6
三大能量物质代谢示意图
运动训练的生物能量学
能量的产生与容量
三大能量系统产生ATP的速率和容量
——呈负相关关系（表1）
速率（生成ATP的快慢） 容量（生成ATP的多少）
运动训练的生物能量学
表1
能量的产生与容量
运动训练的生物能量学
运动训练的生物能量学
底物的消耗和补充
磷酸原和ATP
——消耗
（1） 磷酸肌酸在高强度运动的最初阶段（5-30秒） 会显著减少50-70%
（2）高强度运动引起机体磷酸肌酸的储量下降 （3）即便是极高强度的运动，肌肉ATP浓度的下降 不会超过开始运动时浓度的60%
运动训练的生物能量学
图2
磷酸原系统
磷酸肌酸
肌球蛋白ATP酶
ADP+无机磷酸+能量
肌酸激酶
ATP+磷酸
肌激酶
运动训练的生物能量学
磷酸原系统
水解ATP的酶（反应部位决定动用哪种酶）
——肌球蛋白ATP酶 ——Na+-K+-ATP酶 ——Ca++-ATP酶
运动训练的生物能量学
磷酸原系统
小结
——快速合成ATP ——参与反应少，高效合成ATP
总计：40*
*如果反应从葡萄糖起始，因糖酵解作用会消耗2个ATP，所以净ATP为40-2=38。如果从糖原起始，净ATP=40-1=39
运动训练的生物能量学
有氧系统
β-氧化 （图4）
运动训练的生物能量学
图4
脂肪β-氧化
运动训练的生物能量学
有氧系统
训练效应
——肌肉线粒体数目的增加 ——省下的碳水化合物可供中枢神经系统利用 ——防止细胞内PH值持续下降（防止酸化，延缓疲
乳酸VS乳酸盐
乳酸
——乳酸堆积时， H+浓度会相应增加 ——负反馈
（1）肌浆网中Ca++释放 （2）肌动蛋白的形成 （3）糖酵解酶活性
——疲劳的产生
借助血液缓 冲系统转换
乳酸盐影响 乳酸的生成
和清除
乳酸盐
——乳酸盐不被认 为是疲劳物质
——乳酸盐可作为 能量基质而加以利 用
（1）糖异生：乳酸盐可与 非碳水化合物形成葡萄糖