能量代谢

o在一般化学反应中，反应物量与产物量成一定的比例关系，即定比定律。
人体内氧化分解不同营养物质时所消耗的氧气量产生的二氧化碳量和释放出 的热量之间呈一定比例关系。因此，测定人体在一定时间内消耗氧气量和二 氧化碳产生量，然后根据不同食物的热价和氧热价，呼吸商等数值，也可推 算出整个机体的能量代谢率
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食物的热价与氧热价 定义：
ATP的无氧生成
ATP无氧生成的基质是磷酸肌酸（ CP）和G或Gn，整个过程不需要 氧。 细胞内的 CP 是一种含有高能磷酸键的高能物质，贮量约为 ATP 的 3~5倍。CP分解时可迅速将能量转给ADP生成ATP。 1mol的CP可生成1mol的ATP。 当体内氧供不足时，G或Gn无氧酵解产生能量，供ADP生成ATP。 1mol的G或Gn无氧酵解可生成2~3mol ATP。我们把糖的无氧酵解供 ATP再合成所产生的能量称为乳酸能；而把CP分解供ADP再合成产生 的能量称为非乳酸能。
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训练水平的影响
能源利用的节省化。训练水平较高者，动用同一 系统供能的能力强，表现在持续时间长、能量利 用率高。
影响
体内能源物质的贮存多并动用快。训练水平高 者肌肉中CP含量和肌糖含量较训练水平低者高 ，而动用同一系统供能时间长。
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3.能量连续统一体理论及其应用
能量连续统一体的概念与形式 定义
第八章
内容简介：
能量代谢
第一节 人体内能量的来源与去路 第二节人体内能量的来源与去路 第三节人体能量代谢的测定 复习思考题
提要
能量是一切生命活动的动力源泉。人体内的能 量是从食物中获得的。而ATP是实现各种生理活动 的直接能源。运动能力的高低，在一定程度上取决 于不同能量系统供能再生成ATP的速率、持续时间 和方式。本章在论述能量的来源和去路的基础上， 重点讨论运动时的能量供应及能量代谢的测定原理 和方法。
消耗的O2ml数
糖的呼吸商：C6H12O6+6O2———6CO2+6H2 RQ= 6CO2/6H2O＝１
脂 肪 的 呼 吸 商 高 ： RQ=16CO2/23O2=0.7 C16H32O2+23O2———16CO2+16H2O
蛋白质呼吸商；因蛋白质在体内不能被完全氧化，故呼吸商较难计算， 大约为0.8。
对应非蛋白呼吸商的氧热价表，用该氧热价乘以一定时间内的耗氧量， 即得出单位时间内的产热量。
影响能量代谢的因素
肌肉活动的影响 精神活动的影响 食物的特殊动力作用 环境湿度的影响
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基础代谢率（BMR）
基础代谢率：
指人体在清醒，空腹和摄氏18度到25度环境下的单位时间内的 能量代谢。
研究结果表明：人体基础代谢率的高低，虽与体重有关，但并不 成比例关系，而与体表面积成正比，因此，BMR用每小时，每平 方米体表面积的产热量来表示（KJ/mm.h）。
由于该供能系统产生乳酸，并扩散进入血液，所以血乳酸水平是 衡量乳酸供能能力的最常用指标。
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有氧氧化系统
有氧氧化系统是指糖、脂肪和蛋白质在细胞内（主要是线粒体内 ）彻底氧化成H2O和CO2的过程中，再合成ATP的能量系统。其特 点是ATP生成量很大，但速率很低，需要氧的参与，不产生乳酸 类的副产品。 该系统最大供能速率为 15J/kg.s ，是进行长时间耐力活动的物质 基础。在评定人体有氧氧化系统的能力时，主要考虑氧的利用率 。因此，最大吸氧量和无氧阈是评定有氧工作能力的主要生理指 标。
2.运动时能源物质动用的影响因 素
训练水平的影响 能量连续统一体的概念与形式
3.能量连续统一体理论及其应 用
能量统一体理论在体育实践中的 应用
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磷酸原系统
仅能磷酸原系统是由ATP和CP组成的系统。ATP在肌肉中的贮 量很少，若以最大功率输出维持 2s左右。CP在肌肉中的贮量 约为ATP的3~5倍，剧烈运动时，肌肉内的CP含量迅速减少， 而ATP变化不大，故CP能以ATP分解的速度最直接的使ATP再 合成。 ATP—CP系统的最大输出功率为5.6J/k.s，供能持续时间为 7.5s左右。磷酸原系统供能的特点是供能总量少、持续时间短 、功率输出快，不需要O2，不产生乳酸等物质。数秒内发挥 最大能量输出项目。只能由ATP—CP供能，如短跑、投掷、 跳跃、举重等。
LA和有氧 系统
20 2 10 15 65 55 40 20 15 5 10
有氧系统
10 － － 5 5 25 40 70 80 95 －
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制定合理的训练计划
当确定应着重发展的供能系统之后，关键是选择最有效的训练方法 ，应尽可能选择与该项目供能比例最接近的训练方法，制定出合理 的实施计划。
能量统一体理论在体育实践中的应用
转移到肌酸上— —贮存能
转变为其他形式的 能 —— 完成各种生 理功能
1）用于体内合成代谢所需的化学能；2）消化与吸收 。肾小管对滤液的重吸收、细胞的主动转运及细胞（ 体）分泌等 3）神经冲动的传导、生物电能
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第二节
1.人体的三个功能系统
人体运动的能量供应
磷酸原系统 乳酸能系统 有氧氧化系统
运动强度及持续时间的影响
把1克食物完全氧化分解时所产生的热量称为食物的热价。 物理热价 食物的热价分
生物热价
注
糖和脂肪的物理热价和生物热价是相等的，而蛋白质的生 物热价小于物理热价。
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呼吸商 定义
机体依靠呼吸从外界摄取氧气满足体内各种营养物质氧化 分解的需要；同时也将代谢终产物二氧化碳呼出体外。把 机体上同一时间内呼出的二氧化碳和摄入的氧气的量的容 积比，称为呼吸商。 产生的CO2ml数 即 RQ = -----------------------------
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乳酸能系统
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，再合成ATP的能量系统。 乳酸能系统供能的最大输出功率为 29.3J/kg.s供能时间持续时间 为33s左右。乳酸能系统供能比较充足，供能总量较磷酸原系统 多，输出功率次之，不需要氧，产生导致疲惫的物质——乳酸。 乳酸能系统供能的意义在于保证磷酸原系统最大供能后仍能保持 数十秒快速供能，以应付机体的需求。如400m跑、100m游泳。
运动生理学把不同类型的运动项目的能量供应 途径之间，以及各能量系统之间相互联系形成 的一个连续统一体 ，称为能量连续统一体。
以有氧供能的表示形式。
形式
以运动时间为区分标准的表示形式。 非乳酸能系统的供能能力
各种运动中起主导作用的能量系统 运动项目 个能量系统站的比例（％）
ATP-CP和LA
棒球 篮球 击剑 足球 体操 冰球 1.前锋、防卫 2.守门员 划船 滑雪 1.障碍滑雪、跳、下坡 2.越野 游泳、潜水 1. 50米自由泳、潜水 2. 100米（各种姿势） 3. 200米（各种姿势） 4. 400米自由泳 5. 1500米 80 85 90 90 90
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2.运动时能源物质动用的影响因素
运动时人体的能量供应是一个连续的过程 其特点:运动强度和运动时间必须与ATP的消耗和再 合成之间的速率保持匹配，否则运动就不能持续进 行。在满足不同强度的运动时，就会启动不同的能 量系统并以此供能为主.
运动强度及持续时间的影响
o 极限强度运动与次极限强度运动 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。由于该系统供能可持续 7.5s左右，首先启动使 ATP再合成。当达到 CP供能极限而运动还必须持续下去时，必然启动能量输出功率次之的乳酸能系统 ，表现为运动强度略有下降，直至运动结束。
o递增负荷的力竭性运动
运动开始阶段，由于运动强度小，有氧氧化系统供能能量输出能满足其要求， 故启动有氧氧化系统。随着运动负荷的逐渐增加，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，必然动用输出功率高的无氧供 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。 o中等强度的长时间有氧耐力运动 该运动由于持续时间长（如马拉松），因此，运动强度一定要适应最大有氧 供能能力的范围。运动的前期以启动糖有氧氧化供能为主。由于脂肪氧化的耗氧 量大、动员慢、能量输出功率小于有氧氧化，故脂肪的动用只能在运动后期出现 。但在后期的加速、冲刺阶段，仍动用糖来供能。
气体代谢的开放式测定：
让受试者通过口鼻呼吸，吸进气为空气，呼出切则进入专门仪器进行测定，根 据吸入气，呼出气中O2和CO2的容积百分比的差数及呼出气的总量，就可算出 单位时间的吸O2和CO2的产生量 ，算出混合性呼吸商。
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产热量的计算方法与步骤
准确测定吸入气和呼出气中O2和CO2的浓度（容积百分比）， 计算出耗氧量CO2的排出量，得出呼吸商RQ；
直接测热法 间接测热法
能量守恒定律与定比定律
o能量既不能创造也不能消灭；但能量可以由一种能衡量形式转化为另一
种能量形式。在能量传递或转化过程中，能量既不会增加也不会减少， 总能量守恒，即能量守恒定律。
o人体也遵循能量守恒定律，即在整个能量转化过程中，蕴藏于食物中的
化学能与最终转化成的热能和所做的外功，按其能量来算是完全相等的 。因此，在一定时间内测定机体所消耗的食物量或测定产生的热量与所 做的外功，就可测定整个机体的能量代谢率。
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人体能量代谢的测定方法
间接测热法
间接测热法又叫气体代谢法，其方法遵循定比定律原理。测试的关键是准确收 集受试者在一定时间内的呼出气，并进行气体分析，测算出O2的量和CO2的排 出量，并因此得出呼吸商。得出相应的氧热价后，用该氧热价乘以单位时间内 的耗氧量，即将得出单位时间内的产热量。 闭合式 测定耗氧量CO2的排除量的方法 开放式
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
ATP的有氧生成 2 . ATP再生成的途径 ATP的无氧生成
ATP的有氧生成
二种反应的途径都要通过三羧酸循环。其中CO2是在（—COOH）反 应中产生，它不伴有明显的能量变化；而H2O的生成是在脱氢（H2） 反应中产生的，此过程释放能量，是ATP生成的主要过程。 1mol的葡萄糖（G）或糖原（Gn）经彻底氧化分解，可净产生 38~39mol的ATP；1mol的软脂酸（饱和脂肪酸）彻底氧化可生成 130mol的ATP。
着重发展起主要作用的供能系统
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第三节
人体能量代谢的测定
1. 测定人体能量代谢的原理和方法 2. 影响能量代谢的 因素 基础代谢率（BMR） 3. 运动时能量消耗计算的意义
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1. 测定人体能量代谢的原理和方法 能量守恒定律与定比定律 测定原理 食物的热价与氧热价 呼吸商
人体能量代谢 的测定方法
目的要求
通过本章的学习应掌握如下内容：人体总能量 及其影响因素；能量的测定原理及方法；肌肉 活动时能量供应的过程及；能量连续统一体理 论及其应用等。
第一节
人体内能量的来源与去路
1. 人体内能量的来源
2. 人体内能量的去路
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1.人体内能量的来源 1. ATP——直接能量来源
人体活动的直接能量来源于ATP（三磷酸腺苷）分解供能。 在ATP分子结构中有三个磷酸结合键，其中无机磷酸（Pi）与Pi之间的结合 蕴藏着大量的化学能。
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2. 人体内能量的去路
转变为机械能
肌肉收缩产生于肌肉的滑源自文库，而肌丝的滑行的始动又 在于横桥的摆动，完成横桥摆动的机械能来自于ATP 的分解。 ATP的生成主要来自于氧化磷酸化的过程。当ATP生 成较多时，可将含有高磷酸键的无机磷酸Pi转移给C （肌酸）而形成CP：以备“急用”。因此，CP是体 内快速可动用的“能量库”。有时可外C补充CP。
注
基础代谢率随性别，年龄而异。通常男子高于女子，儿童高于成人 ，壮年高于老年，运动员与常人无异。当运动员早晨的代谢率高于 平常时，则可能是训练疲劳所致。
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运动时能量消耗计算的意义
LA和有 氧系统
20 15 10 10 10
有氧系统
－ － － － －
80 95 20
80 — 98 80 30 20 10
20 5 30
20 5 2 15 65 40 20
－ － 50
－ 95 － 5 5 40 70
续 运动项目 个能量所占的比例（％）
ATP和 LA
网球 田径 1. 100m 2. 田赛项目 3.400m 4.800m 5.1500m 6.3000m 7.5000m 8.10000m 9.马拉松 70 98 90 80 30 20 20 10 5 － 90