第八章 运动能力的生物化学

各种能源物质合成ATP的特点
能源利用
CP＋ADP ATP＋Cr
最大输出功率（毫 摩尔～P/千克干 肌·秒）
1.6－3.0
可供能时间 6－8秒最大速率
Gn HL
1.0
Gn CO2＋H2O 0.5
30－60秒达最大供能速 率，可维持2分钟以内
1.5－2hr
FFA CO2＋H2O 0.25
不限时间
三大供能系统是人 体处于不同活动水 平上，获氧量不同， 代谢特点不同而进 行的紧密相连、不 可分割的供能系统； 不同性质运动时， 机体供能的系统主 次有别，但没有绝 对的界限。
明显。如果活动量过大，超过了生理范围，恢复过程就会延长。
运动后恢复期物质恢复的异时性
运动后恢复期物质恢复的速度不同，可用半时反应 来表示物质恢复的速度。 半时反应：指恢复运动时所消耗的物质的二分之一 所需的时间。
运动后恢复期物质恢复速度依次为CP、糖原和蛋白 质。
（三）超量恢复原理在运动训练中的应用
重要因素。
2、肌肉利用氧的能力
肌肉微血管密度 肌红蛋白含量 线粒体有氧代谢酶的活性：三羧酸循环，β-氧
化，呼吸链 线粒体的数量和体积 供能物质：糖>脂肪
3、遗传的影响
4、训练的影响
训练可以提高有氧代谢能力（肌肉、神经系统）
5、性别和年龄的影响
男子高于女子 女子14~16岁达最大摄氧量；男子19~30岁保
运动性疲劳
概念：机体生理过程不能维持其 机能在一特定水平上和/或不能 维持预定的运动强度
•如何理解这个定义？ A、从整体出发界定的（区别于代谢基质耗竭、产物堆 积等） B、落脚点在肌肉运动能力上（基本标志和本质特征）
与运动性疲劳定义相关的概念
力竭：是疲劳的一种特殊形式，是在疲 劳时继续运动，直到肌肉或器官不能维 持运动（打死也不动了）。
3、氨含量升高。 4、血糖浓度下降（长时间）
（二）外周疲劳的生化特点
外周疲劳是指神经肌肉接点传递、肌肉点活动 和肌肉收缩活动能力下降。
生化特点： 1、神经肌肉接点 2、肌细胞膜 3、肌质网 4、代谢因素
1、神经肌肉接点
乙酰胆碱（Ach）：一种调节运动神经末梢及 骨纤维之间必需的神经递质。
1、确定训练课运动间歇的依据 目前认为可以应用超量恢复原理来安排专项训练的休 息间歇。根据不同能量物质恢复的速率来安排不同专 项练习的间歇休息时间。
参考依据：半时反应时间和完全恢复时间。
1）、磷酸原恢复规律的应用
在10秒以内全力运动的训练 中，二次运动的间歇时间不 能短于30秒，保证磷酸原在 尽可能短的时间内至少恢复 一半以上，就可以维持预定 的运动强度。
ATP-CP 糖酵解
有氧代谢 总能量
三、运动的代谢特点
不同体育项目运动时，由于运动强度、运动 时间和参与收缩的肌肉类型不同，运动时物 质代谢和能量代谢的特点也不同。
（一）各体育项目的代谢类型 （二）不同训练方法的能量代谢特点
（一）各体育项目的代谢类型
无氧代谢
有氧代谢
磷酸原代谢
糖酵解
磷酸原 代谢类型
2、供能时间：与运动强度有关
维持最大强度运动约6-8秒钟
3、实践意义：磷酸原供能能力在短时间最大 强度运动或最大用力的运动中 起主要供能作用，与速度、爆 发力关系密切。
1、定义：糖原或葡萄糖无氧分解生成乳酸， 并合成ATP的供能代谢系统
2、供能时间：维持30秒到2分钟以内最大强 度运动
3、实践意义：糖酵解供能系统是速度、速度 耐力项目中的主要供能系统， 也是一些非周期性、体能要求 高的项目中，如摔跤、柔道、 拳击、武术等，发挥良好竞技 能力的体能保障。
（三）不同时间全力运动时疲劳的生化特点
运动性疲劳的概念
疲劳概念提出的发展史
1915年，Mosso提出 疲劳是细胞内化学变化衍生物导致的一种中毒改变
1924年，Hill提出 肌肉疲劳是由于乳酸堆积导致的酸中毒现象
1935年，Simonson提出疲劳的基本过程 1.代谢基质疲劳产物的积累 2.活动所需要的基质耗竭 3.基质的生理化学状态改变 4.调节和协调机能失调
训练方法
1、加速疾跑 2、持续慢跑
3、持续快跑 4、穴形疾跑 5、间隙疾跑 6、间歇训练 7、慢跑 8、重复跑
ATP-CP和糖酵解
90 2
2 85 20 0-80 10
糖酵解和有氧代谢
5 5
8 10 10 0-80 50
有氧代谢
5 93
90 5 70 0-80 100 40
不同时间全力运动时无氧代谢和有氧代谢的供能比例（%）
磷酸原 糖酵解 代谢类型
糖糖酵酵解解 代谢类型
糖酵解 有氧代谢 类型
有氧代谢 类 型型
举重 投掷 跳高 跳远 撑竿跳
短距离 自行车 高尔夫 100米 跑
200米跑50 米自由泳、 短距离滑 冰 篮球 足球 垒球 摔跤 柔道 体操等
400米跑 100米游 泳
1公里自 行车
800米跑 1500米 跑
200米游 泳
持最大摄氧量
6、高原和高原训练的影响
高原地区人群，有氧代谢能力相对较高 高原训练有利于训练提高有氧代谢能力
第二节 运动性疲劳的生物化学
运动训练是改善机体化学组成和代谢供能能力 的一个重要因素，适度运动负荷的刺激，可打 破机体原来的代谢系统平衡，产生运动性疲劳， 运动性疲劳和合理的恢复手段，可促进运动员 机能水平的提高。
运动训练不可避免地产生运动性疲劳，运动性疲劳 和合理的恢复手段，可促进运动员机能水平提高； 相反过度疲劳不仅影响训练效果，还可能引起各种 机能障碍，以致损害运动员的身体健康。因此，了 解运动性疲劳产生的生化机制，对加速和消除运动 性疲劳有积极的意义。
（一）运动性疲劳的概念 （二）运动性疲劳发生的部位及变化
==理论研究时的常用模型
二、运动性疲劳发生的部位及变化
中枢疲劳
运
躯体性疲劳
动
性
外周疲劳
疲
劳
心理性疲劳
（一）中枢疲劳的生化特点
中枢疲劳是指缺乏动机、中枢神经系统的传递 或募集发生改变。
生化特点（脑组织中）： 1、ATP浓度降低，GABA（γ-氨基丁酸）升 高
2、5-HT（5-羟色胺）升高，同时表现为血液 中色氨酸/支链氨基酸比值升高。
4、代谢因素
（1）能源物质的消耗：CP、糖原 （2）代谢产物堆积：
218页
三、不同时间全力运动和不同代谢类型 运动项目疲劳的代谢特点
（一）不同时间全力运动疲劳时的代谢特点
（二）不同代谢类型运动项目疲劳时的代谢特 点
220页
冯炜权，1995
221页
第三节 运动后恢复的生物化学
运动后身体的恢复质量是机能水平是否提高和能否 继续训练的关键。因此，训练效果的获得是在恢复 期中，运动后能源物质的恢复是研究恢复的主要内 容。能源物质恢复的一般规律是超量恢复。
ATPase ADP+Pi+ E
ATP的再合成包括磷酸肌酸分解、糖酵解及 有氧氧化三条途径，构成运动时骨骼肌内 的三个能量供应系统。
（一）磷酸原（ATP-CP）供能系统 （二）糖酵解（乳酸能）供能系统 （三）有氧代谢供能系统
（四）运动时供能系统的相互关系
1、定义：由ATP、CP分解反应组成的供能系统
1、定义：在氧的参与下，糖、脂肪和蛋白质氧 化生成二氧化碳和水的过程，释放能 量合成ATP的供能代谢系统。
2、供能时间：糖：1.5-2小时、FFA 不限时间
3、实践意义：有氧代谢供能是数分钟以上耐 力性运动项目的基本供能系统， 对速度和力量运动而言，提高有 氧代谢能力，起着改善运动肌代 谢环境和加速疲劳消除的作用。
400米游 泳
3000米跑 5000米跑 马拉松跑 1500米游泳 越野滑雪公 路自行车 公路竞走
（二）不同训练方法的能量代谢特点
由于不同运动项目中起主导作用的能量系统不同，在 选择训练方法和掌握运动量时，必须知道训练方法的 供能代谢分布特点，从而较为科学地制定训练计划。
各种训练方法发展各能量系统的比例（%）
最大用力时间
5秒钟
10秒钟
30秒
1分钟 2分钟 4分钟 10分钟 30分钟 60分钟 120分钟
ATP-CP系统
85
50
15
8 4 2 1 1 0 0
糖酵解系统
10 35
65 62 46 28 9 4 2 1
有氧代谢
5 15
20 30 50 70 90 95 98 99
二、影响人体运动能力的因素
（一）影响无氧代谢运动能力的因素 （二）影响有氧代谢运动能力的因素
一、运动时的能量供应过程 二、运动时的能量供应系统 三、运动的代谢特点
ATP是肌肉工作时的唯一直接能源物质，肌 肉工作时ATP首先水解，但其含量少，如要 保持能量的供应，必须通过其它能源物质分 解代谢产生能量再合成ATP。
运动时的能量供应过程
CP
糖酵解ห้องสมุดไป่ตู้
糖、脂肪、蛋 白质有氧代谢 2ADP缩合
ATP
膜功能改变： （1）Na、K+-ATP酶活性下降 （2）G、FA、HL转运下降 （3）H+和乳酸根、Cl-/HCO3-、Na+/H+离子的交换 （4） Na、Ca2+-ATP酶活性下降 （5）多肽类、儿茶酚胺类激素受体构型改变
3、肌质网
肌质网终池：储存Ca2+及调节肌细胞浆钙浓 度
运动性疲劳时，肌质网摄取钙量减少的原因： （1） Na、Ca2+-ATP酶（ATP减少、抑制剂） （2）H+影响 （3）自由基
（一）影响无氧代谢运动能力的因素
1、年龄、性别和肌肉质量的影响 2、肌肉结构和机能的影响 3、遗传的影响 4、训练的影响
1、年龄、性别和肌肉质量的影响
年龄：20－27岁前，无氧代谢能力随年龄的增 加而增加；之后，随年龄的增加而降低。
性别：男子>女子 肌肉质量：（在此理解为体成份较好）
（一）超量恢复的概念 （二）超量恢复的特点 （三）超量恢复原理在运动训练中的应用
（一）超量恢复的概念
超量恢复学说由前苏联学者雅姆波斯卡娅提出，能源物质 消耗和恢复过程的规律如下：
1、在适宜的刺激强度下，运动肌能源物质消耗量随强度增 大而增加。
2、在恢复期的一个阶段 中，会出现被消耗的物质 超过原来数量的恢复阶段， 称为超量恢复。
3、超量恢复的数量与消 耗过程有关，在一定范围 内，消耗越多，超量恢复 效果越明显。
超量恢复的概念：
在运动过程中，能源物质被消耗，在恢复期的一个阶段 内，会出现被消耗的物质超过原来数量的恢复阶段，称 为超量恢复。
（二）超量恢复的特点
超量恢复的程度和出现的时间与所从事的运动负荷有密切的关系: 在一定范围内，肌肉活动量越大，消耗过程越剧烈，超量恢复越
篇运动训练的生物化学
本篇主要从训练科学化入手，重点阐述运动能 力的生物化学和不同训练手段的生化基础，同 时对营养补充与运动能力以及人体机能的生化 评定进行阐述。
章运动能力的生物化学
章体能训练的生物化学
章运动员身体机能的生物化学评定
运动生化在运动能力影响因素中的地位
运
身体形态
动
能
素质
力
的
机能
影
响
因
2、肌肉结构和机能的影响
肌肉的形态和肌纤维类型：快肌（Ⅱ型）比例 高或横截面大，无氧能力强。
供能物质含量：主要是CP。 肌肉对H+的耐受能力：无氧代谢供能中糖酵
解占有重要地位。 代谢途径的效率：酶的活性影响ATP的合成。
如CK，PFK（磷酸果糖激酶）
3、遗传的影响
4、训练的影响
从208页表9-8可以看出： 短时间无氧代谢能力训练效果相对效小； 女子无氧代谢能力训练效果较男子大。
（二）影响有氧代谢运动能力的因素
1、最大转运氧的能力 2、肌肉利用氧的能力 3、遗传的影响 4、训练的影响 5、性别和年龄的影响 6、高原和高原训练的影响
1、最大转运氧的能力
血红蛋白：血红蛋白含量高，有氧能力高。 每分输出量：每分输出量是影响最大摄氧量的
技能
素
心理能力
生物化学的观点
1、运动过程中能量 的供给、转移和利用
能力。
2、特殊的生物分子， 如自由基、神经递质 等对运动能力影响。
第一节 运动能力的代谢基础 第二节 运动性疲劳的生物化学 第三节 运动后恢复的生物化学
运动时肌肉的工作的能量来源于能源物质的 分解代谢，并构成三个彼此关联的供能系统， 不同的运动项目，运动时的代谢特点也不同。
（1）突触前衰竭：神经肌肉接点前膜释放的 Ach不足导致运动终极板的去极化过程不出现， 致使骨骼肌细胞不能产生收缩。（举重，投掷 等项目）
（2）Ach在接点后膜堆积，导致后膜持续性去 极化。（胆碱酯酶活性下降）
2、肌细胞膜
影响肌细胞膜完整性的因素 A、机械牵拉；B、PH值下降；C、自由基增多；D、 ATP缺损；E、热损伤