专题复习·人体运动时的能量供应与能量消耗

专题复习·人体运动时的能量供应与能量消耗

人体运动时，能量消耗明显增加，增加的情况决定于运动强度和持续的时间。人体活动的直接能源来源于三磷酸腺苷（ATP ）的分解，如神经传导兴奋时的离子转运、腺体的分泌活动、消化道的消化吸收、肾小管的重吸收、肌肉收缩等。而最终的能量来源于糖、脂肪和蛋白质的氧化分解，氧化分解释放的能量供ATP 的重新合成。

一、知识归纳

人体内的供能系统分为三个：

①高能磷酸化物系统（ATP-CP ）；A TP-CP 供能系统单独供能的话，大概能维持7.5秒的时间，不需要氧气，也不产生乳酸，时间比较短的剧烈运动如举重、投掷等一般就是动用这个系统供能的；

②乳酸系统（无氧酵解系统）；乳酸系统是糖原或葡萄糖在细胞内无氧分解生成乳酸的过程中，再合成生成ATP 的能量系统。如果单独供能的话，大概能持续33秒的时间。其最终产物是乳酸，所以称乳酸能系统。1 mol 的葡萄糖或糖原无氧酵解产生乳酸，可净生成2－3molATP 。其过程也是不需要氧的，生成的乳酸可导致疲劳。该系统是1 min 以内要求高功率输出的运动的物质基础。如200 m 跑、100 m 游泳等。

③有氧系统：有氧氧化系统是糖、脂肪、蛋白质在细胞内彻底氧化生成二氧化碳和水的过程中，再合成ATP 的能量系统。其产物当然就是二氧化碳、水和A TP 了。

根据肌体的供氧情况，糖的氧化分解有两种方式： ：

①当氧供应充足时，来自糖（或脂肪）的有氧氧化。

②当氧供应不足时，即来自糖的酵解，生成乳酸。乳酸在最后供氧充足时，一部分继续氧化，释放的能量使其余部分再合成

肝糖元。所以肌肉收缩

的最终能量来自物质（糖、脂肪）的有氧氧化。

运动时，人体以何种方式供能，取决于需氧量和摄氧量的相互关系，当摄氧量能满足需要时，肌体即以有氧代谢供能，当摄氧量不能

满足需氧量时，其不足部分即依靠无氧氧化供能，这样将造成体内的氧亏负，称为氧债。运动时的需氧量取决于运动强度，强度越大，需氧量越大，无氧代谢供能的比例也越大。

二、例题讲解

1、（2001年全国高考题）运动员在进行不同运动项目时，机体供能方式不同，对三种运动项目的机体总需氧量、实际摄入氧量 和血液中乳酸增加量进行测定，结果如下：

根据以上资料分析，马拉松跑、400m 跑、100m 跑过程中机体的主要供能方式分别．．是 （ ） A ．有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸分解 B ．无氧呼吸、有氧呼吸、磷酸肌酸分解 C ．有氧呼吸、有氧呼吸、无氧呼吸 D ．有氧呼吸、磷酸肌酸分解、无氧呼吸

【解析】根据所给资料分析，马拉松跑中需氧量很大，且乳酸的含量增加不多，因而判定该项运动主要是通过有氧呼吸供能，

因为能量物质借助氧气可以彻底分解成CO2和H2O；400m跑项目摄入氧量显然不能满足身体需氧量，血液乳酸增加显著，说明此项运动主要采取的是无氧呼吸（会产生乳酸）供能；100m跑没有摄入氧，血液乳酸也未见增加，可见有氧呼吸、无氧呼吸都不是此时的主要供能方式，而是由磷酸肌酸分解提供能量。磷酸肌酸是人体内储备的高能化合物，在100m跑大量耗能、A TP过分减少时，磷酸肌酸可以分解供能。

【答案】A

【评点与探究】解答此题首先要明确供能的方式有哪几种，且每种供能方式的条件和产物怎样。同时要善于从所给的数据中分析差别，以从中获得突破口，培养学生的分析判断推理能力。

【总结】①本题考查磷酸肌酸水解、无氧呼吸以及有氧呼吸三种方式形成ATP。要理解ATP是能量代谢的“通货”。②马拉松跑总需氧量与实际摄氧量差值相对较小，血液中乳酸略有增加，其主要供能方式为有氧呼吸；400米跑两者的差值较大且血液中乳酸量显著增加，可推知主要供能方式为无氧呼吸；100m跑机体未摄入氧，且乳酸又未增加，说明机体未进行有氧呼吸和无氧呼吸，其供能只靠磷酸肌酸水解。

2、登山运动员，随着海拔的升高，血液中含量显著升高的物质的（）

A．尿素B．血糖C．乳酸D．氧气

【解析】随着海拔的升高，空气越来越稀薄，氧气的量减少，有氧呼吸强度降低，产生的能量不能满足运动员登山所需，这时骨骼肌细胞进行无氧呼吸提供部分能量来补充。人体无氧呼吸的产物是乳酸。

【答案】C

3、（2005·上海生物·31）下列关于新陈代谢的叙述正确的是（）

A．糖类在生物体内氧化和体外燃烧都生成CO2 和H2O，释放的能量也相等

B．运动员在100m赛跑时，腿部肌肉的能量供应主要来自此时所进行的有氧呼吸

C．淀粉是贮存能量的化合物，可以为植物细胞直接供能

D．在夏季晴朗的白天，温度适宜的条件下，绿色植物光合速率等于呼吸速率

【命题意图】本题考查的知识点是新陈代谢的有关知识。

【解析】运动员在进行100m 赛跑时，能量消耗较大，肌肉所需能量部分通过无氧呼吸提供，也可由磷酸肌酸转化提供给ATP；为植物直接功能的物质是ATP；在白天，绝大多数时间光合速率应大于呼吸速率，但当光照强度减弱到一定条件时，光合速率会等于呼吸速率。同质量的糖类在生物体内氧化和体外燃烧都生成CO2 和H2O，糖类中所贮存能量相同，最后全部释放的能量也相等。

【答案】A

4、问题：运动员在剧烈运动时，肌肉细胞中的肌糖原氧化分解的产物是什么？

【答案】乳酸和少量ATP

【解析】题目中问的是肌糖原分解产物，那就是第二种乳酸能供能系统在起作用了。所以产物就是乳酸和ATP。当然这并不代表我们体内没有有氧代谢过程，只是肌细胞内当时动用是乳酸能供能系统，是没有进行有氧代谢的，所以，肌细胞内产物是没有二氧化碳和水的。时间稍长的剧烈运动通常会动用A TP-CP和乳酸能两个系统，不过其产物也同样只是乳酸和ATP了。