运动性疲劳及恢复过程的生化特点

（一）超量恢复原理：
• 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，超量恢复越明显。如果活动量过大，超 过了生理范围，恢复过程就会延长。
消耗和恢复过程的规律示意图
超量恢复实验：
• 让两名实验对象分别站在一辆自行车的两侧同时蹬 车，其中一人用右腿蹬车左腿休息，另一人用左腿 蹬车右腿休息，当运动至力竭时，测腿股外肌的肌 糖原含量，结果运动后3天运动腿股外肌肌糖原含 量比安静腿多1倍。
根据疲劳发生的机理与表现： 外周性疲劳
混合性疲劳
外周性疲劳
• 可能发生的部位是 从神经-肌肉接点到 肌纤维内部线粒体。 • (1)神经肌肉接点
• (2)肌细胞膜
• (3)肌质网
• (4)线粒体
• (5)收缩蛋白
中枢性疲劳
• 概念：指发生脑至脊髓部位的疲劳。
• 特点：
• ①功能紊乱，改变了运动神经元的兴奋性。疲劳 时，神经冲动的频率减慢，使肌肉工作能力下降。
• ②代谢功能失调，大脑细胞中 ATP 、 CP 水平明显 降低，血糖含量减少，r-氨基丁酸含量升高，特 别是5-羟色胺和脑氨升高，可引起多种酶活性下 降， ATP 再合成速率下降，从而使肌肉工作能力 下降，导致疲劳。
1:大脑 2:向心传入抑制 3:运动神经元兴奋 性下降 4:分支点兴奋衰弱 5:神经肌肉接点抑 制
糖储备大量消耗，血糖浓度下降 体温升高，脱水
6h以上
体温升高，脱水，电解质代谢失调
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
1．无氧运动疲劳的代谢特点： 无氧代谢运动所引起的疲劳主要与磷酸原消 耗、乳酸生成和积累有关。在运动至力竭时，磷 酸肌酸浓度接近耗尽，ATP浓度下降量可多达开 始量的30％-40％；血乳酸浓度明显增高。以不 同时间作一次性运动达到疲劳时，检测到血乳酸 最高值为18毫摩尔／升左右。此外，血氨浓度上 升也是引起短时间、大强度运动性疲劳的因素。
• 恢复过程的三阶段特点： • 第一阶段：消耗占优势，消耗>恢复 ∴能源物质逐渐减少，各器官系统的工作能 力下降。 • 第二阶段：恢复过程占优势，能源物质和各器 官系统的功能逐渐恢复到原来水平。
• 第三阶段：运动时消耗的能源物质及各器官系 统机能状态在这段时间内不仅恢复到原来水平， 甚至超过原来水平，这种现象称为“超量恢复”
•1.单纯的能量消耗
•2.在能量消耗和兴奋性衰 减过程，存在一个急剧下降 的突变峰。 •3.肌肉能源物质逐渐消耗， 兴奋性下降，但这种变化是 渐进的，并未发生突变。 •4.单纯的兴奋性丧失，并 不包括肌肉能量的大量消耗。
（六）“自由基损伤学说”
• 自由基：指外层电子轨道含有未配对电子的基团， 如氧自由基、烃自由基、过氧化氢及单线态氧等 物质。
30分钟 1小时 30分钟
三、过度训练
四、运动能力提高的代谢适应机制
艰苦的训练
肌肉的适应
二、超量恢复原理的应用
不同能源物质在运动时的消耗速率和恢 复时间是不相同的，而不同专项运动对消 耗能源物质的要求不同，这就成为选择休 息间歇、掌握负荷强度和量度的一个重要 依据和指标。目前认为可以根据不同能量 物质恢复的速率来安排不同专项练习的间 歇休息时间；而超量恢复则是课后休息期 至下次训练时应掌握的指标。
(一)确定训练课运动间歇的依据： 在训练课中，如何选择最适宜的休 息间歇以保证完成训练量，又取得良好 的训练效果，是值得注意的问题。在训 练课中被消耗的能量物质和产生的酸性 代谢产物，在运动间歇休息期恢复或消 除。 能量物质的恢复通常用半时反应 (Re- actionofHalfTime)表示，半时反应 是指恢复运动时消耗物质二分之一所需 要的时间。
(三)“内环境稳定性失调学说”
• 观点： pH 值下降、水盐代谢紊乱和血浆渗透 压改变。 • 依据：有人研究，当人体失水占体重 5% 时， 肌肉工作能力下降约20%-30%。哈佛大学疲劳 研究所发现，高湿作业工人因泌汗过多，达 到不能劳动的严重疲劳时，给予饮水仍不能 缓解，但饮用含0.04%-0.14%的氯化钠水溶液 可使疲劳有所缓解。
实验证明，进行轻量的活动(如散步、慢跑)比 静坐和躺卧休息方式乳酸的消除速度快(图9-5)。 因为轻量活动时，血液循环较快，输送至肌肉 中的氧较静坐时多，肌肉中代谢水平也较高一 些，有利于乳酸消除。
(二)训练期糖原超量恢复的应用 在训练期应根据体内糖储备消耗的代谢特 点，合理补充糖膳食，可以加速糖原恢复过程。 采用糖膳食与运动配合以导致肌糖原储备大大 增加的方法，称为糖原负荷法。增加肌糖原储 量能提高速度耐力或耐力的运动成绩。例如马 拉松跑运动员在赛前一周至三日前，以较快速 度跑20公里，大量消耗肌糖原，然后降低负荷 量和强度，赛前3-4天连续吃糖类食物，如淀 粉、蜂蜜、蔗糖或葡萄糖等，每日量达到600 克左右为宜。这样在赛前肌糖原数量可出现明 显的超量恢复，由原来每千克湿肌含肌糖原 1—2克增至3—4克，有助于运动员创造优异 的运动成绩。
2．有氧运动疲劳的代谢特点： 有氧代谢运动的疲劳与肌糖原大量消耗、血 糖浓度下降、体温升高和脱水、无机盐丢失有关。
第四节 运动性疲劳的产生机理
• 自从 19 世纪 80 年代莫索开始研究疲劳以 来，人们对运动性疲劳产生的机理提出 多种假说，最具代表性的有以下几种： (一)“衰竭学说” (二)“堵塞学说” (三)“内环境稳定性失调学说” (四)“保护性抑制学说” (五)“突变理论”
筋疲力竭运动后可取的恢复时间
可取的恢复时间
最小 ATP和CP的恢复 非乳酸氧债的偿还
氧合血红蛋白的恢复
最大 3分钟 5分钟
2分钟
46小时（长时间运动后）
2分钟 3分钟
1分钟 10小时 5小时
肌糖元的恢复
24小时（间歇运动后） 1小时（活动性恢复） 2小时（休息性恢复） 1小时
肌和血中乳酸的消除
乳酸氧债的偿还
第六章 运动性疲劳及恢复过程 的生化特点
教学目标
1.掌握运动性疲劳的概念； 2.掌握运动性疲劳的分类 及其与运动训练的关系； 3.理解中枢疲劳和外周疲 劳的生化特点； 4.理解运动后不同物质的 代谢恢复规律和代谢适应 机制，并学会应用这些知识 指导运动训 练和体育锻炼
第一节
运动性疲劳概述
一、运动性疲劳的概念 • 运动性疲劳：机体生理过程不能持续其机能 在一特定水平上和/或不能维持预定的运动强 度。
抑制性 抑制性 兴奋性
兴奋性
升高 升高 过度升高
下降
5-羟色胺 多巴胺
乙酰胆碱
三、其他因素
病毒
第三节 运动性外周疲劳的 生化特点
一、短时间大强度运动性外周疲劳 的生化特点
运动时间
与神经递质代谢有关
疲劳的生化特点
0-5s 5-10s 10-30s 45-60s 30s-15min
ATP、CP浓度下降明显，快肌纤维内乳酸开始堆积
中枢性疲劳
第二节 运动性中枢疲劳 的生化特点
一、脑内代谢变化
长时间运动情况下，骨骼肌细胞吸收 的血糖增加，引起血糖浓度的下降，脑 内能量代谢也会因此受到影响，能量供应 不足会导致脑功能改变；而且脑细胞内糖 的大量消耗，还会影响其对氨的清除能力。
二、神经递质的变化
神经递质
γ-氨基丁 酸
性质
疲劳时的变化
• 此外，血糖下降、缺氧、pH值下降、盐丢失和 渗透压升高等，也会促使皮质神经元工作能力下 降，从而促进疲劳(保护性抑制)的发生和发展。
(五)“突变理 论”
• 观点：运动过程 中三维空间（能 量消耗、肌力下 降和兴奋性改变） 关系改变所致 。
肌肉疲劳控制链
• 代表人 Edwards 认为：在肌肉疲劳的发展过 程中，存在着不同途径的逐渐衰减突变过程，பைடு நூலகம்其主要途径包括:
(四)“保护性抑制学说”
• 观点：大脑皮质产生了保护性抑制 • 依据：贝柯夫研究发现，狗拉载重小车行走 30-60 分钟产生疲劳时，一些条件反射量显 著减少，不巩固的条件反射完全消失。1971 年雅科甫列夫发现，小鼠在进行长时间工作 (10小时游泳)引起严重疲劳时，大脑皮质中 γ- 氨基丁酸水平明显增加，该物质是中枢 抑制递质。
（一）“衰竭学说”
• 观点：能源物质的耗竭
• 依据：长时间运动产生疲劳的同时常伴有血糖浓度 降低，而补充糖后工作能力有一定程度的提高现象
CP贮备下降程度与运动强度的关系
(二)“堵塞学说”
• 观点： 代谢产物在肌组织中堆积
• 依据：疲劳时肌肉中乳酸等代谢产物增多， 由于乳酸堆积而引起肌组织和血液中pH值 的下降，阻碍神经肌肉接点处兴奋的传递， 影响冲动传向肌肉，抑制果糖磷酸激酶活 性，从而抑制糖酵解，使ATP合成速率减慢。 另外，pH值下降还使肌浆中Ca++的浓度下降， 从而影响肌球蛋白和肌动蛋白的相互作用， 使肌肉收缩减弱。
ATP、CP消耗达到极限，乳酸堆积量迅速增加 CP下降75%-90%, ATP下降20%-30%, ADP浓度上升 75%-90%, PH低于6.6 肌肉和血液中的乳酸浓度值达到最大、PH下降，导 致疲劳
二、耐力运动性外周疲劳的生化特点
运动时间 疲劳的生化特点
肌肉糖原消耗最大，体温升高
15-60min 1-5h
1．磷酸原恢复规律的应用 目前研究较为清楚的是磷酸原恢复。 在10秒全力运动中消耗ATP和大部分CP， 运动后其恢复规律。
研究表明，磷酸原恢复一半的时间为 20—30秒，力竭性运动后30秒CP恢复 约70％，基本恢复的时限为2—5分钟。 这意味着在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。组间休息间歇控制在磷酸原完全恢 复时。由表9-15可见，组休息间歇在 4—5分钟为宜，使机体活动在一个新的 起点开始。
脊髓
基因调节 酶调节 Ca2+ K+ Zn2+
代谢过程 能量消耗 内环境调节
能量释放和运动能力
第五节 运动后恢复过程的生化特点
一、运动后恢复的生化规律
• 概念：恢复过程是指人体在运动过程中和运 动结束后，各种生理机能和能源物质逐渐恢 复到运动前水平的变化过程。 • 阶段：运动中恢复阶段、运动后恢复到运动 前水平阶段和运动后超量恢复阶段
（二）运动应激-适应学说
二、运动后物质代谢的恢复
（一）代谢产物的消除 1.乳酸的消除 2.氨的消除 3.自由基的消除
（二）机体能源物质的恢复
(一)磷酸原的恢复
•
磷酸原的恢复很快，在剧烈运动后被消耗的磷 酸原在20-30秒内合成一半，2-3分钟可完全恢复。
(二)肌糖原贮备的恢复
(三)氧合肌红蛋白的恢复 氧合肌红蛋白存在于肌肉中，每千克 肌肉约含 11ml 氧。在肌肉工作中氧合肌 红蛋白能迅速解离释放氧并被利用，而 运动后几秒钟可完全恢复。 (四)乳酸再利用 ①乳酸在肝脏→肝糖原（小部分） ②乳酸在工作肌→氧化分解（大部分）
2．乳酸消除规律的应用 ： 如果运动肌中有大量的乳酸生成，则选择 氢离子透过肌膜达二分之一量的时间，作为适 宜休息间歇的最适宜的时间。目前研究结果认 为，30秒全力运动的半时反应为60秒，因此， 最适宜的休息间歇为60秒左右。1分钟全力运 动后，半时反应约为3—4分钟，因此，休息时 间要长达 4—5分钟。最大乳酸生成的成组练 习为4X100米跑，跑后血乳酸消除的最佳半时 反应为15分钟左右，‘活动性休息有助于乳酸 的消除速度加快。在运动后恢复期，乳酸的消 除速率受休息方式影响。活动性休息中血乳酸 消除的半时反应为 11分钟，恢复至安静水平 约1小时，而休息性恢复中乳酸消除的半时反 应需要25分钟，恢复至安静水平则需要2小时。
这个疲劳定义的特点是： (1)把疲劳时体内组织、器官的机能 水平和运动能力结合起来评定疲劳的发 生和疲劳程度； (2)有助于选择客观指标评定疲劳。 例如，在某一特定水平工作时单一 或同时使用心率、血乳酸、最大摄氧量 和输出功率来评定疲劳。
二、疲劳的分类
根据疲劳发生部位：全身性疲劳 局部疲劳 中枢性疲劳
• 产生部位：细胞内，线粒体、内质网、细胞核、 质膜和胞液中都可以产生。
• 作用：由于自由基化学性质活泼，可与机体内糖 类、蛋白质、核酸及脂类等物质发生反应，因而 造成细胞功能和结构的损伤与破坏。
七、运动性疲劳与神经-内分泌-免疫和 代谢调节网络
大脑（神经递质和调质） 下丘脑 激素 垂体 促激素 内分泌腺及某些细胞 激素 细胞 免疫系统 释放激素 抑制激素