运动生理学 第1章 能量

2、小肠吸收的特点
小肠吸收的有利条件： ①面积保证：长5～6米＋ 皱褶＋绒毛＋微绒毛 →200m2； ②设备保证：酶多＋转运 工具＋运输途径； ③时间保证：停留时间长， 约3～8h； ④动力保证：绒毛伸缩具 有唧筒样作用。
3、三大能源物质的吸收
糖：分解成单糖，被小 肠上皮细胞吸收入血。 蛋白质分解成氨基酸， 被小肠上皮细胞吸收 入血。 脂肪与胆盐结合形成水 溶性复合物，自小肠 上皮吸收入淋巴，然 后再进入血液循环
1）机体运动时蛋白质可提供一部分能量。 2）运动导致骨骼肌蛋白质合成增加—肌肉壮大。
四、 ATP 的生成过程
（一）、 ATP供能的无氧代谢过程
1、磷酸原供能系统
ATP → ADP+Pi+E
CP+ADP → C+ATP
特点：无氧代谢；供能速度极快； 能源：CP； ATP生成很少；
肌肉中贮量少，最大强度运动持续供能时间6-8秒；
第一节 生物能量学概要
一、叶绿体和线粒体是高等生物细胞主要的能量转 换器
电镜下的叶绿体
叶绿体存在在绿色植物细胞中，能进行光合作 用，将光能转化为化学能，并储存于糖、脂肪、和 蛋白质等有机大分子中
• 线粒体普遍存在于动、植物细胞内，是进 行生物氧化的场所，产生机体生命活动的 唯一直接能源—— ATP
1、 口 腔 内 消 化
2、 胃内消化
胃液的性质、成分和作用
性 质：无色，pH 0.9～1.5
是体内pH最低的液体
分泌量：1.5～2.5L/日 成 分：盐酸、胃蛋白酶原、粘液、内因子 和HCO3- 等无机物。
胃蛋白酶
蛋白质
蛋白shi、蛋白胨、多肽
• 胃排空：食物由胃进入十二指肠的过程 • 食物的排空速度与食物的物理性状及化学组 成有关。
八、基础代谢
基础代谢：指基础状态下的能量代谢。 所谓基础状态是指人体处在清醒、安静、空腹、室温 在20-25º C条件下。 基础代谢率：指单位时间内的基础代谢。
影响能量代谢的因素
1、肌肉活动 2、精神紧张 3、食物的特殊动力作用 4、环境温度
基础代谢率随年龄、性别不同而有生理 变化。其他条件相同时，男性的基础代谢率 平均比女性高。幼儿比成人高，年龄越大， 基础代谢率越低。
来源：1）食物消化分解产生 2）组织细胞蛋白质降解 3）其他物质中间代谢转化而来 去路： 1）再合成蛋白质,更新和修复组织 2）合成肽类激素、激酶及核酸碱基等 3）脱氨基后进一步氧化供能 4）脱氨基后再合成糖、脂肪贮存 5）再合成新的氨基酸
3、蛋白质在体内的代谢
氮总平衡 氮的正平衡 氮的负平衡
4、运动对蛋白质的影响
B. 胆汁 a、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 促脂溶性维生素吸收: 促胆汁的自身分泌:肠--肝循环 b、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。 c、胆色素:
C. 小肠液
弱碱性液体，pH≈7.6。渗透压与血浆相等。
消化液的主要功能为：
① 稀释食物，使之与血浆的渗透压相等，以利 于吸收； ② 改变消化道内的pH，使之适应于消化酶活性 的需要； ③ 水解复杂的食物成分，使之便于吸收； ④ 通过分泌粘液、抗体和大量液体，保护消化 道粘膜。例如，胃的粘液具有较高的粘滞性 和形成凝胶的特性。
消 化 液 的 作 用
营养物质在消化道各部位消化过程 口腔内消化 胃内消化 小肠内消化 大肠内消化
2、脂肪在体内的分解代谢
脂肪在脂肪酶的作 用下，分解为甘油及 脂肪酸，然后再分别 氧化成二氧化碳和 水，同时，释放出大 量能量，用以合成 ATP。 在氧供应充足时 进行运动，脂肪可被 大量消耗利用。
3、运动中脂肪代谢的特点（与糖代谢比较） 1）动员较慢。 2）耗氧量大。 3）能效率低。 因此， 长时间运动后期主要依靠脂肪酸氧化供能 短时间剧烈运动时脂肪酸分解受到抑制。
特点 ：酶种类多； 持续分泌。
分泌量大(1～3L/日) 小肠液的成分和作用: a、中和胃酸,保护十二指肠粘膜免遭胃酸侵蚀。 b、稀释肠腔内容物，利于吸收。 c、肠激酶能激活胰蛋白酶原变为有活性的胰蛋白酶。 d、肠淀粉酶能水解淀粉成为麦芽糖。 e、多种消化酶进一步消化水解食糜。
4、 大肠内的消化
功能： 吸收水分； 储存食物残渣。 大肠液：黏液蛋白 保护和润滑作用。
(二）吸收
1、 吸收的部位
食物在口腔及食道 内不被吸收。 胃所吸收的食物也很少， 只吸收酒精和少量水分。 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-。
选择较适宜的运动方式，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，均可以有效地降低体脂水平。 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。
6、减肥运动量的设定
• 适宜：每周减轻体重0.45公斤(1磅) • 上限：每周减轻体重0.9公斤(2磅)
• 具体措施为：
• 运动频度：每周运动3-5次。 • 运动时间：每次持续30-60分钟。 • 运动强度：刺激体脂消耗的“阈值”。 • 即50%-85%最大摄氧量或60%-70%最大心率。
(三) 蛋白质代谢
1、蛋白质的生理功能
1）构成和修补机体组织 2）调节机体生理功能 3）氧化供能
2、体内氨基酸的来源和去路
糖 的 有 氧 氧 化
糖的有氧氧化途径
糖 的 无 氧 分 解
糖酵解与乳酸生成
3. 糖在体内以肌糖原和肝糖原的形式储备， 储量有限，超长时间运动会导致机体糖原的 耗竭，需要合理科学补糖。
(二)脂肪代谢
脂肪的生理功能
氧化供能—含能量多，9.5千卡/克脂肪。 构建细胞的组成成分 促进脂溶性维生素的吸收和利用 保护作用 1、脂肪的储存与动员 人体脂肪的贮存量很大，约占体重的10%-20%。 一般认为，最适宜的体脂含量为：男性为体重的 6%-14%，女性为10%-14%。
• 通常稀薄、流体食物比粘稠、固体食物排空 快，颗粒小的食物比大块食物排空快。 • 糖类排空速度最快，蛋白质次之，脂肪类最 慢。混合食物完全排空通常需要4-6小时。
3、 小肠内消化
A. 胰液 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。 a、水和碳酸氢盐 b、碳水化合物水解酶：胰淀粉酶 c、脂类水解酶：胰脂肪酶 d、蛋白质水解酶：主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶
二、 ATP与ATP稳态
（一）细胞能量代谢的重要-----ATP
由腺嘌呤核苷 酸再加上三个磷 酸根组成，后面 的两个磷酸之间 的键称为高能磷 酸键，可以贮存 或释放能量。
（二） ATP的分解释能
图上侧：生物大分子（如葡 萄糖）在酶的催化下经过多步 骤反应分解成（丙酮酸等）小 分子，同时释放出能量。 图中间：分解反应所释放出的 能量，使无机磷酸结合到 ADP 分子上去,形成高能磷酸键,生成 ATP。ATP 所携带的能量，也 可释放出来推动.图下侧所示的 反应，同时产生 ADP 和无机磷 酸。
ATP—三磷酸腺苷酸 ADP—二磷酸腺苷酸 CP—磷酸肌酸
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三、生命活动的能量来源
-----糖、脂肪、蛋白质
人体主要营养物质包括糖、脂肪、 蛋白质、无机盐、维生素、水、膳食 纤维七大类。 其中糖、脂肪、蛋白质 有提供能量的生理作用，称为三大能 源物质。其他营养物质起介导作用。 (一)糖代谢 (二)脂肪代谢 (三)蛋白质代谢
六、能源物质的消化与吸收
消化：食物在消化道内被分解为小分子的过程。 吸收：经过消化的食物，透过消化道粘膜，进入血 液和淋巴循环的过程。 （一）消化 消化的方式： 机械性消化或物理性消化：通过消化道肌肉的舒缩 活动，将食物磨碎，并使之与消化液充分混合， 并将食物不断地向消化道远端推送。 化学性消化：通过消化腺分泌的消化液来完成，消 化液中所含的各种消化酶能分别将糖类、脂肪及 蛋白质等物质分解成小分子颗粒。
第 一章 运动的能量代谢
• 物质代谢：人体与其周围环境之间不断 进行的物质交换过程.
• 能量代谢：机体内物质代谢过程中所伴
随的能量释放、转移和利用。 • 要点： 生物能量学概要 运动状态下的能量代谢
思考题
新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能 物理运动—化学运动—生命运动是最高级运动形式 物质不灭。能量守恒的基本规律
ATP能量的利用
（三） ATP的稳态 体内ATP的贮备及输出功率
1、肌肉ATP含量：6mmol/kg湿肌 2、最大输出功率：11.2mmolATP/kg/s 3、启动极为迅速。 4、但由于ATP贮量有限，运动中ATP消耗 后的补充速度成为影响运动能力的重要因 素。
ATP的分解供能及补充
ATP → ADP+Pi+E 每克分子ATP可释放29.3-50.2KJ(7-12Kcal) ATP一旦被分解，便迅速补充 CP+ADP→C+ATP 肌肉中CP的再合成则要靠三大能源物质的分 解供能。
2.糖的分解供能
• 供能特点:
1克葡萄糖在体内彻底氧化释放约4千卡热能。 人体供能的50-70% 有氧供能、无氧也可供能； 动员快、耗氧少、能效高 （1）糖的有氧分解 底物 氧气 1分子葡萄 糖生成 产能速率 葡萄糖或糖原 有 38分子ATP 较低 （2）糖的无氧分解 葡萄糖或糖原 无 2分子ATP 较高
特点：有氧代谢；供能速度慢； 能源：糖、脂肪、蛋白质； 没有导致疲劳的副产品； 用于耐力或长时间的活动 。
五、比较人体内的三个供能系统
（一） 磷酸原系统 （二） 糖酵解系统 （三） 有氧氧化系统
能源物质 ATP、CP 糖原、葡萄糖 糖、脂肪、蛋白质 体内贮量 很少 962 j· -1 体重 kg 无限大 输出功率 56j· -1 ·-1 kg s 29.3j· -1 ·-1 kg s 15 j· -1 ·-1 kg s 持续时间 7.5s 33s 长时间 供能特点 不需 O2 不需O2 产生乳酸 需O2 项目 短跑投掷跳跃举重 1min以内运动 耐力运动 指标 血乳酸 VO2max 无氧阈
(一) 糖代谢
1．糖在体内的存在形式
人体内糖类主要是糖原及葡萄糖，通过食物获得。 单糖被吸收进入血液后，一部分合成肝糖原；一部分随 血液运输到肌肉合成肌糖原贮存起来；一部分被组织直接氧 化利用；另一部分维持血液中葡萄糖的浓度。 因而，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。
用于短跑或任何高功率、短时间活动 。
2、糖酵解供能系统 肌糖元+ADP+ Pi →乳酸+ ATP 特点：无氧代谢；供能速度快； 能源：肌糖元； ATP生成有限； 终产物乳酸可导致肌肉疲劳； 用于2—3’的最大强度运动。
（二） ATP供能的有氧代谢过程
有氧氧化系统
糖
脂肪
蛋白质
+ADP+Pi+O2 →CO2+H2O +ATP
4、 运动对脂肪代谢的影响 1）提高机体氧化利用脂肪酸供能的能力。 2）改善血脂异常。 3）减少体脂积累。
5、脂肪代谢与运动减肥
运动减肥通过增加人体肌肉的能量消耗，促进脂肪的 分解氧化，降低运动后脂肪酸进入脂肪组织的速度，抑制 脂肪的合成而达到减肥的目的。 减肥的方式：一是参加运动，二是控制食物摄入量。
七、机体能量的利用
机体中的能量除以ATP的形式提供给各种 生理功能利用以外，大部分转化为热能。
运动中各能源物质的动员
• 运动开始时机体首先分解肌糖原，持续运动 5-10分钟后，血糖开始参与供能。 • 脂肪在安静时即为主要供能物质，在运动达 30分钟左右时，其输出功率达最大。 • 蛋白质在运动中作为能源供能时，通常发生 在持续30分钟以上的耐力项目。随着运动员 耐力水平的提高，可以产生肌糖原及蛋白质 的节省化现象。
第二节 运动状态下的的能量代谢
一、肌肉活动时能量供应的代谢特征
（一） ATP 供能的连续性 运动时能量的供应 是连续的，因此 ATP的消耗与再合成也必须 是连续性。 （二）耗能与产能之间的匹配性 运动时，不同 的运动强度耗能不同，因而需求的供能速率也不 同。即产能速率必须与耗能强度相匹配。三个能 量系统输出功率各有特点，分别满足不同运动强 度的需要。