第一章肌肉活动的能量供应

第一章肌肉活动的能量供应

教学目的与要求

1、掌握肌肉活动时直接能量与间接能量来源及相互关系。

2、掌握三个供能系统各自的特征以及运动强度、时间的对应关系。

3、掌握运动中能量代谢变化的特点和能量统一体概念，学会分析不同性质运动中的代谢规律及应用。

教学重点与难点：

1、三个供能系统各自特征以及运动强度、时间的对应关系。

2、不同性质运动中的能量代谢规律及应用。

教学方法与手段：

1、教师讲授为主，并密切联系体育实践并与学生互动教学；

2、采用多媒体教学。

课时分配：4学时

教学内容：

第一节肌肉活动的能量来源

一、能量的直接来源——ATP

生物体从单细胞的低等生物到多细胞德高等生物以及人体，其体内的一切生命活动的能量来源都直接来源于A TP。肌肉的收缩活动也是如此。

三磷酸腺苷：A TP是一种存在于细胞内（胞浆和核浆内）、由自身合成并课迅速分解被直接利用的一种自由存在的化学能形式。由一个大分子的腺苷和三个磷酸根组成，故称三磷酸腺苷。

（一）ATP的分解——放能

ATP的分解放能，实际上是被酶断开末端高能磷酸键，水解呈ADP和Pī并释放出能量

被人体直接利用的过程，以实现各种生理功能。即：

ATP酶

ATP ADP+Pi+能

肌肉收缩就是利用肌细胞内A TP分解释放的能量供肌肉收缩克服阻力来做功，以实现化学能向机械能的转化。目前肯定的是，这种能量转化的部位就在肌球蛋白横桥于肌动蛋白的结合位点，至于这种能量转化的确切机理虽有研究，但还不十分清楚。

（二）ATP的再合成——吸能

ATP的再生成实际上是ADP与Pi再连接，是一个磷酸化的吸能过程。ATP的生成包括

有氧生成和无氧生成两种类型。

1、A TP的有氧生成（氧化磷酸化）

2、A TP的无氧生成（底物水平磷酸化）

1mol的CP可净生成1mol的ATP，反应简式为：

CP+ADP ATP+C

（三）ATP分解与再合成的关系

二、能量的直接来源——糖。脂肪、蛋白质

第二节肌肉活动能量供应的三个系统

Margaria曾计算了体内能源物质最大供能的总容量和输出功率，并比较了它们之间各自特点，把供ATP再合成的能源物质按无氧功能和有氧供能分成了三个系统。即磷酸原系统、乳酸能系统和有氧氧化系统（图1－5）。

一、磷酸原系统

概念：通常是指A TP和磷酸肌酸（CP）组成的系统，由于二者的化学结构都属于高能磷酸化合物，故称为磷酸原系统（A TP—CP系统）

供能特点：供能总量少，持续时间短，功率输出最快，不需要氧，不产生乳酸等类中间产物。

磷酸原系统主要供能的运动项目：高功率输出项目，如短跑、投掷、跳跃、举重等运动项目。

二、乳酸能系统

概念：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（又称酵解），再合成ATP的能量系统。该系统ATP的生成速率取决于底物消耗（糖原、葡萄糖）到产物生成（乳酸）之间的反应速率。

供能特点：供能总量较磷酸原系统多，持续时间较短，功率输出次之，不需要氧，终产物是导致疲劳的物质－乳酸。

衡量乳酸能系统供能能力的常用指标：血乳酸。

乳酸能系统主要供能的运动项目：1分钟高功率输出项目，如400米跑、100米游泳等。

三、有氧氧化系统

概念：指糖、脂肪和蛋白质在细胞内彻底氧化成H2O和CO2的过程中，再合成A TP的能量系统。

供能特点：A TP生成总量很大，但速率很低，持续时间很长，需要氧的参与，终产物是H2O和CO2，不产生乳酸类的副产品。

评定有氧工作能力的指标：最大摄氧量和无氧阈等。

第三节肌肉活动的代谢特征及影响因素

一、肌肉活动时能量供应的代谢特征

（一）ATP供能的连续性

肌肉工作所完成的各种运动形式即技术动作，可能是周期性的、非周期性的、混合的；也可能是间断性的、连续性的。在完成所有运动时，能量供应必须是连续的，否则肌肉工作会因能量供应中断而无法实现。也就是说，ATP的消耗与其再合成之间必须是连续性的。（二）耗能与产能之间的匹配

肌肉活动随着运动强度的变化而对能量需求有所不同，强度越大，耗能也越大，这要求产能速率必须与耗能强度相匹配。否则，运动就不能以该强度持续运动，这是由ATP供能的连续性决定的。

（三）供能途径与强度的对应性

肌肉在完成不同强度运动时，优先启动不同的供能系统与运动强度的对应性是由产能和耗能速率的匹配关系决定的。

在众多调控因素中，胞浆内A TP与ADP的比值变化最为重要，比值上升说明产能大于耗能，反之则耗能大于产能。

（四）无氧供能的暂时性

根据能量统一体理论，A TP再合成的无氧方式与有氧方式是一个统一体。启动哪一种方式供能取决于运动强度的变化，当运动强度耗能速率大于有氧产能最大速率时，必然动用产能更快的无氧方式，以满足该状态的代谢需要。

（五）有氧代谢的基础性

从细胞的结构和功能来看，有氧供能是机体生命活动最基本的代谢方式。它具备完善的代谢场所、途径。方式和调节系统。

二、能量统一体理论

（一）概念

运动生理学把完成不同类型的运动项目所需能量之间，以及各能量系统供应的途径之间相互联系所形成的整体，称为能量统一体。

（二）表现形式

①以有氧和无氧供能百分比的表现形式；②以运动时间为区分标准的表现形式。

根据不同运动项目无氧和有氧供能比例，确定各类运动在能量统一体中的相对位置，并能了解该运动项目无氧和有氧供能的百分比（图1－6）

（三）能量统一体在体育实践中的应用

1.着重发展起主要作用的供能系统

2.制定合理的训练计划

三、肌肉活动时影响能量代谢的因素分析

（一）最大强度的短时间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。

（二）中低强度的长时间运动运动的前期以启动糖有氧氧化供能为主，后期随着糖的消耗程度增加而逐渐过渡到以脂肪氧化供能为主。

（三）递增速度的力竭性运动运动开始阶段，由于运动强度小，能耗速率低，有氧氧化系统能量输出能满足其需要，故启动有氧氧化系统（主要是糖的氧化分解）。随着运动负荷的逐渐增大，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，必然导致ATP与ADP比值明显下降，此时必然动用输出功率更大的无氧供能系统。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。

（四）强度变换的持续性运动以有氧供能为基础的混合性一类运动。其特点是：以CP供能快速完成技战术的配合，间歇时靠有氧能力及时恢复的持续性运动，运动中乳酸能参与的比例较小。

小结：

1、人体内物质代谢和能量代谢是维持生命活动、保证身体活动的基础，是运动人体科学研究的核心问题。

2、糖、脂肪、蛋白质是人体内的三大能源物质，它们在人体内的分解氧化可以释放大量的能量，合成人体生命活动的直接能量A TP。