王步标运动生理学 第六章 能量代谢与运动

运动生理学
思考题：
举例说明能量连续统一体在运动实践中 有何应用价值？
运动生理学
第三节 静息和运动时的能耗 ＊基础代谢 ＊运动时净能耗量的测定 ＊运动时能耗量测定的意义
——运动强度分类
供能时间
生理意义 主要供能 项目
7.5S 快速可动用性
高功率项目如短 跑、跳、投、举
33S
缺氧时补充能 量急需
很长
重要供能系统 耐力性或长 时间活动
1-3min的 项目
运动生理学
运动时人体骨骼肌的代谢能力及三种能量系统的参数比较
能量 系统 磷酸原 系统
底物
ATP PCr
贮量
mmol· kgd-1
合成ATP
推铅球、100m、高尔夫和网球 挥拍、足球后卫的带球跑 200～400m跑、速度滑冰、 800m跑 各项体操、摔跤（2min1局 足球、越野滑雪、马拉松 跑、慢跑
运动生理学
100 100
有氧氧化系统
标以 准运 动 的时 表间 示为 形区 式分
ATP-PCr系统
ATP
供 应 百 分 ① ②
运动时间
糖酵解系统
• 1.肌肉活动：能量代谢与运动强度呈正相关。 • 2.精神活动的影响：平静地思考问题时增加不
超过4%，精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧或强烈 情绪激动时，产热量可以显著增加。
• 3.食物的特殊动力作用：蛋白质产热量增加30%，
糖类或脂肪 4%-6%，混合食物10%左右 。
• 4.环境温度的影响。当环境温度在20～30℃时，
－
40
训练方法的定义及其增进各能量系统的比例表 训练方法 定义
增进比例%
ATP-PCr和 LA和有氧 LA 系统 有氧 系统
穴形疾跑 两次疾跑之间加一个慢跑或走 速度游戏 在自然条件下交替快跑和慢跑 （法特莱克）
85 20
10 40
5 40
运动生理学
练习题
• 1、呼吸商是指机体在同一时间内（ ）。 A.ATP合成与释放的比值， B.通气量与CO2生成量的比值 C.CO2生成量与耗氧量的比值， D.ATP合成与CP消耗的比值。 • 2、氧热价最高的营养物质是（ ）。 A.脂肪, B.蛋白质, C.糖类， D.糖类和脂肪。 • 3、属于有氧氧化系统供能的特点错误的是（ ）。 A.供能输出功率低， B.有氧代谢， C.ATP生成多， D.乳酸生成较多。 • 4、属于磷酸原供能特点错误的是（ ）。 A.能量输出功率高， B.无氧代谢， C.ATP生成少， D.动员所有贮备可供能33S。
运动生理学
第六章
能量代谢
运动生理学
气体代谢法
运动生理学
教学目的
• 1、掌握运动中能量供应过程和三种供能系统的 特征。
• 2、了解能量代谢的基本过程和基本原理、运动 的经济性及各种运动的能耗率。
• 3、熟知基础代谢和运动的净能耗量的计算方法 及其意义。
运动生理学
• 教学重点
运动中的能量代谢过程和三 个供能系统的特点。
运动生理学
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运动生理学
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运动生理学
一、能量的来源和去路
• 能量来源：体内糖、脂肪、蛋白质的氧化分解放能。 • 能量转移：有机物氧化分解释放的能量一部分用来维
持体温，一部分转换成ATP贮存。
• 能量利用（去路）：ATP分解放能供机体各种生命活
动需要。
运动生理学
•
能量代谢过程
67.5 84.0
100.0
32.5 16.0
0.00
20.617 20.872
21.132
4.924 4.985
5.047
运动生理学
五、间接测热法的计算方法和步骤
•
•
气体代谢法
收集呼出气。
• 分析呼出气中的O2和CO2含量，计算耗O2和CO2产 生量。 • • • 求出呼吸商。 根据呼吸商查表得氧热价。 氧热价乘以耗O2量得能耗量 。
③呼吸商：RQ=213.2/244.4=0.87 ④查表得氧热价为20.46（KJ.L-1） ⑤能量代谢：1min产热量为20.46×0.2444=4.99（KJ） 每h产热量为4.99×60=299.53（KJ） 24h产热量为299.53×24=7188（KJ）
运动生理学
三、影响能量代谢的主要因素
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运动生理学 • （二）能量代谢测定的方法 直接测热法
闭合式
间接测热法
直接测热法
开放式—气体代谢法
闭合式
运动生理学
气体代谢法
运动生理学
MAXII-运动肺功能测试
运动生理学
• （三）呼吸商：
• 概念：生理学把机体在同一时间内呼出的CO2量与耗O2量的 比值称为呼吸商。 RQ= CO2/O2 根据糖代谢的总反应式： C6H12O6＋ 6O2 6CO2＋6H2O
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氧热价 呼吸 KJ· L-1 商 20.9 19.7 18.8 1.00 0.71 0.80
17.17
38.94
17.17 38.94 17.99
0.83 2.03 0.95
0.83 1.43 0.75
蛋白质
23.43
运动生理学
非蛋白质呼吸商与氧热价
非蛋白质呼吸商
0.7 0.71 …… 0.85 0.87 …… 0.90 0.95 …… 1.0 氧化百分比（%） 糖 脂肪 0.00 1.10 50.7 57.5 100.0 98.9 49.3 42.5 氧 热 价 KJ/L KCal 19.620 19.630 20.307 20.462 4.686 4.690 4.850 4.887
2.7
1.4
不受限
30min
1～2h
运动生理学
运动生理学
运动生理学
四、能量连续统一体理论及其应用
（一）能量连续统一体的概念与形式
1、能量连续统一体的概念
运动生理学把不同类型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”。
运动生理学
2、能量连续统一体的 形式
mmol· kgD-1
最大输出 最大运 mmol· ATP· kg-1· s-1 功率时间 动时间 11.2 少于1S 少于1S 少于5S 3min 6～8S
最大输出功率
25 77 365 100 250 13000
8.6 5.2
糖酵解 肌糖 系统 原
2～3min
有氧氧 肌糖原
化系统 脂肪
365
49
• 教学难点
能量代谢测定的原理。
运动生理学
内 容 提 要
•
• •
第一节 人体的总能量代谢
第二节 基本能量系统与运动 第三节 静息和运动时的能耗
运动生理学
第一节
•
人体的总能量代谢
能量代谢概念
在进行物质代谢的同时伴随 着的能量释放、转移和利用，称为能量代谢。
• • •
一、能量来源和去路 二、能量代谢的测定原理与方法 三、影响能量代谢的主要因素
(一)磷酸原系统（
• 概念
ATP-PCr系统或非乳酸能系统）
磷酸原系统是由三磷酸腺苷和磷酸肌酸构成的能
ADP＋Pi＋能 （供能2S）
量系统。也称ATP-PCr系统或非乳酸能系统。 反应： ATP
PCr + ADP
C + ATP
特点： ①不需Ｏ2
②输出功率最高 ③贮量少，供能时间约7.5 Ｓ， ④不产乳酸。 ⑤意义：快速可动用性。 ⑥主要为短时间高功 率项目供能，如短跑、跳、投等。
能量（散发） ATP
C
PCr
糖、脂肪、蛋白质
机械能（肌肉收缩） 化学能（合成代谢）
能
化学能 （贮存）
能 渗透能（吸收分泌）
电能（生物电） 热能（维持体温）
CO2
H2O
ADP Pi
能量来源பைடு நூலகம்
能量转移
能量去路
ATP的合成和分解是能量代谢的关键环节。
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运动生理学
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运动生理学
运动生理学
例：现某健康成人安静状态下的呼出气作气体分析，结
果为：O2=16.26%；CO2=4.14%。呼出气量为1分钟5.2L ， 计算其能量代谢。 ①耗O2量：（20.96-16.26）%×5.2=0.2444（L.min-1) ②产生CO2量：（4.14-0.04）% ×5.2=0.2132（L.min-1)
①以有氧和无氧供能 的百分比形式表示
②以运动时间为标 准的形式表示
运动生理学
以时间为标准的能量连续统一体的四区表
区域
1区 2区 3区 4区
运动时间
短于30S 30S～1.5min 1～3min 长于3min
主要能量系统
ATP-PCr ATP-PCr和糖酵解 糖酵解和有氧氧化 有氧氧化系统
活动类型举例
评价指标：输出功率
运动生理学
(二)糖酵解系统（乳酸能系统）
• 概念:糖酵解系统是指肌糖元或葡萄糖无氧分解生成乳酸,
再合成ATP的能量系统，也称乳酸能系统。 1mol葡萄糖酵解产生2mol乳酸，生成2或3molATP。
• 特点:①无Ｏ2供能。②输出功率居中.③供能时间为33S。
④能源：糖原。⑤产生乳酸使机体至疲劳。⑥10S以上 （主要为1～3min）的大强度项目供能，如400、800M跑等。 ⑦意义在供氧不足时快速供能,以应付急需。
• 评价指标：最大吸氧量（VO2max）、无氧阈（AT）
运动生理学 三个供能系统比较
ATP-PCr系统 乳酸能系统 有氧氧化系统
代谢方式
输出功率 能量来源 ATP生成量 有害终产物
无氧代谢
最高 PCr ATP生成很少 无
无氧代谢
中等 糖原 ATP生成有限 乳酸(致疲劳)
有氧代谢
低 糖、脂肪 ATP生成很多 无
能量代谢最稳定，低于20℃，代谢开始增加，低于 10℃由于寒战和紧张代谢显著增加，当环境温度达 30～45℃时，内脏活动加强，代谢率也增加。
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运动或劳动时的能量代谢率
表7-3 运动或劳动时的能量代谢率 机体的状态 产 热 量平均（kJ/m2· min-1）
躺卧 开会 擦窗子 洗衣 扫地 打排球 打篮球 踢足球
2.73 3.40 8.30 9.98 11.37 17.05 24.22 24.98
运动生理学
第二节 基本的能量系统与运动
• 一、直接能源—ATP
• ATP的再合成途径：①PCr分解生能 ②糖酵解生能
③糖、脂肪、蛋白质有氧氧化生能。
磷酸原系统
• 二、机体三个供能系统
糖酵解系统
有氧氧化系统
运动生理学
计算得糖的呼吸商：RQ = 6/6 =1 糖的呼吸商为1。脂肪为0.7。蛋白质为0.8。见下表 非蛋白呼吸商和氧热价。如P141表6-1。 注意：剧烈运动和过度通气时,从肺呼出CO2增多,呼吸商增大。
运动生理学
（四）食物热价与氧热价 • 食物热价：1g食物完全氧化分解时所产生的热量称
为该食物的热价 。
• 氧热价：把营养物质在体内氧化时每消耗1L氧所产生
的热量称为该物质的氧热价。 • 不同营养物质的热价和氧热价不同，见下表。 • 糖的氧热价最高，所以说糖是最经济的能源。
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三种能源物质氧化时的参数比较
能源 物质 糖 脂肪 物理热价 生物热价 耗氧量
KJ· g-1 KJ· g-1 L· g-1 CO2产热 L· g-1
• 评价指标：血乳酸水平，最大氧亏能力
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(三)有氧氧化系统
• 概念：有氧氧化系统是指糖、脂肪、蛋白质彻底氧化成
CO2和H2O的过程中再合成ATP的能量系统。 • 1mol葡萄糖氧化生成CO2和H2O，产生38或39molATP。
• 特点：①有氧供能。②输出功率低。③能生成大量ATP，
贮能多。④不产生至疲劳物质，供能持久。⑤供能项目主要是 长时间的耐力项目。⑥意义是人体最重要的供能系统。
运动生理学
•
• 5、剧烈运动时，肌肉中含量明显上升的是（ ）。 A.ATP， B. PCr， C.乳酸， D.都不是。 • 6、从机体能量代谢的整个过程来看，其关键的环节是 （ ）。 A.糖酵解， B.糖类有氧氧化， C.糖异生， D.ATP的合成与分解。 • 7、评定乳酸能系统能力的常用指标是（ ）。 A.肌红蛋白的含量，B.血乳酸水平， C.30m冲刺速度， D.无氧阈值。 • 8、磷酸原系统和乳酸能系统供能的共同特点是（ ）。 A.都不需要氧， B.都产生乳酸， C.都能维持较长时间运动，D.都可产生大量ATP。
③
④
运动生理学
（二）能量连续统一体理论在体育实践中的应用
1.明白运 动项目所 需的主要 供能系统 3.制定合理 的训练计划， 选择相应的 运动练习方 法
2.训练中着 重发展起主 要作用的供 能系统
运动生理学 运动项目的主要能量供应系统表
运动项目
足球 3000m跑 各能量系统 所占的比例 ATP-PCr和LA 90 20 LA和有氧系统 10 40 有氧系统