第四章呼吸(第四节运动中的氧供与氧耗之一)
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运动过程中的氧供与氧耗
概述 有氧工作能力 无氧工作能力
供氧 需氧
运动过程中永恒的矛盾
需氧量与摄氧量
(一)需氧量 • 概念：指人体为维持某种生理活动所
需要的氧量。 安静时约250ml/min(毫升/分)
运动时需氧量随运动强度而变化，并受运 动持续时间的影响。运动时随着运动强度的 增大，每分需氧量也相应增加。
负荷即达精疲力竭 适用人群：适于训练有素的运动员；不适于老
人、少年和体弱者 优点：数据可靠准确、重复性好
2、间接推算法
受试者进行亚极量运动时，根据其心率、 摄氧量或达到某一心率的做功量等数值推算或 预测出最大摄氧量
优点：简易、经济、快速
缺点：误差大
Astrand-Ryhmin列线图法：亚极量负荷时测 得
最大摄氧量
最大摄氧量概念及正常值
人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运 动中，当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极 限水平时，单位时间内所能摄取的氧量
最大摄氧量反应机体吸入O2、运输O2和利用O2能 力，是评定人体有氧工作能力的重要指标
男：绝对值：3.0-3.5L/min 相对值：5055ml/kg/min 女：绝对值：2.0-2.5L/min 相对值：4045ml/kg/min
的摄氧量与心率呈线性相关 实验方法：台阶高度男子为40
厘米，女子为33厘米。登台 阶的频率为25次／分。登台 阶的总时间是6分钟，记录负 荷后最后两分钟平均心率
适用人群：一般人和运动水平 较低者，不适于优秀运动员
• The Cooper Endurance VO2max Test
• VO2 max＝（12分钟跑距离－504.9）/44.73
The Cooper Endurance VO2max Test（12min跑：12min内 尽可能跑较长的距离，以此换算出最大摄氧量）
运动强度及持续时间与需氧量的关系
运动 项目
短跑
强度 (米/秒)
9.8
持续 时间
10”-20”
需氧量/ 分
（升） 40
总需 氧量 （升） 7-14
中 跑 8.9-6.8 1’-4’ 8.5-25 19-50
长 跑 6.3-5.8 8’-29’ 4.5-6.5 50-150
马拉松
5
>2小时 2-3.5
• b. 最大摄氧量的外周机制是身体各组织细 胞（主要是肌细胞）摄取与利用氧的能力 （包括肌纤维类型、线粒体数量体积和毛细 血管分布等）。
• c.其它因素
氧运输系统对VO2max的影 响 肺左动
静心脉
脉
肺
空 气
呼 吸 道
Байду номын сангаас
肺 泡
O2 CO
毛 细 血
2管肺
动
脉
右静 心脉
外呼吸
气体运输
毛 细
O2
组 织
血 管
• 左图女子 右图男子
最大摄氧量的测定方法
1、直接测定法
方法：实验室条件下，让受试者在一定的运动 器械上进行逐级递增负荷运动实验测定 其摄氧量
运动方式：跑台跑步（上坡跑）、蹬踏功率自 行车、一定高度台阶实验
气体代谢仪
• 德国耶格（Jeager） • 美国Physio-dyne公司 MAX-II • 德国Cortex心肺功能测试仪 混合袋（室）
氧亏与过量氧耗
在运动过程中，机体摄氧量满足不了运动 需氧量，造成体内氧的亏欠称为氧亏。
运动后过量氧耗
• 运动后恢复期处于高水平代谢的机体恢复到安 静水平消耗的氧量称运动后过量氧耗。
过量氧耗的主要原因：
1.体温升高 体温升高lºC时，体内的代谢率可增加13%。
2.儿茶酚胺的影响 如去甲肾上腺素促进细胞膜上的Na、K泵活动加强， 因而消耗一定的氧。
• 经典方法为混合室法，特点是无论在小通气 量还是大通气量时都可保证气体分析的准确 性。
Douglas气袋采气
呼出气的采集
混合室
美国Physio-dyne公司 MAX-II
判定标准： ①心率达180次/分(儿少达200次/分) ②呼吸商达到或接近l.15 ③摄氧量随运动强度增加而出现平台或下降 ④受试者已发挥最大力量并无力保持规定的
3.磷酸肌酸的再合成 在运动后恢复期CP的再合成需要消耗一定氧。
4. Ca++的作用
5.甲状腺素和肾上腺皮质激素的作用
第一节 有氧工作能力
• 有氧工作：机体在氧充足的情况下由能源物质氧 化分解提供能量所完成的工作
• 有氧工作能力在很大程度上取决于氧的摄取能力
• 单位时间内机体的最大摄氧水平是反映机体有氧工 作能力的重要指标
最大摄氧量的影响因素
1.氧运输系统对VO2max的影响 2.肌组织利用氧能力对VO2max的影
响 3.其他因素对VO2max的影响
决定最大摄氧量的机制是：
• a. 最大摄氧量的中枢机制主要是心脏的泵 血功能（包括心肺机能、血红蛋白含量等。 最大摄氧量与血红蛋白总量之间相关系数高 达成0.97）；
>500
(二)摄氧量
• 概念：单位时间内，机体摄取并被实际消耗 或利用的氧量称为摄氧量。
• 安静时：200-300毫升/分。
• 运动时：随着运动强度的增加，每分需氧量 成比例增加，摄氧量能否满足需氧量，取决 于运动项目的特点。在持续时间短且强度大 的运动中以及低强度运动的开始阶段，摄氧 量均不能满足需氧量而出现氧的亏欠。
• 台湾林伟立（1974）针对大学生的预测公式
• 最大摄氧量（毫升/公斤/分）＝0.02 × 跑步距离 （米）－3.47
• 如果你今年35岁，12分钟跑的距离是2400米，代 入上一公式，即得最大摄氧量每公斤体重每分钟 44.53毫升。
• 较适合年轻人或体能较佳者；年纪大或体能差的 可使用登阶测验。
CO
2
细 胞
内呼吸
• 呼吸系统： • - 机体摄氧的前提条件 • - 运动时应节制呼吸频率、加大呼吸深
度，有效提高肺泡通气量 • 血液运输： • - 血红蛋白浓度与VO2max密切相关 • 心脏机能： • - 心输出量
肌组织利用氧能力对VO2max的影响
• 氧利用率：肌组织从血液摄取氧的能力
-决定肌肉组织利用氧能力的因素: 肌纤维类型：慢肌纤维有氧能力强 氧化酶活性：优秀耐力运动员氧化酶活性更高
肌组织利用氧对VO2max的影 响
不同项目运 动员慢肌纤 维百分比和 VO2max
不同项目运动员慢肌纤维百分比和
其他因素对VO2max的影 • 遗传因素：响VO2max的遗传度为93.5%
• 训练因素 • 年龄、性别因素
最大 摄氧 量的 年龄 性别 变化
训练因素：
• 不同运动项目运动员的 VO2max
概述 有氧工作能力 无氧工作能力
供氧 需氧
运动过程中永恒的矛盾
需氧量与摄氧量
(一)需氧量 • 概念：指人体为维持某种生理活动所
需要的氧量。 安静时约250ml/min(毫升/分)
运动时需氧量随运动强度而变化，并受运 动持续时间的影响。运动时随着运动强度的 增大，每分需氧量也相应增加。
负荷即达精疲力竭 适用人群：适于训练有素的运动员；不适于老
人、少年和体弱者 优点：数据可靠准确、重复性好
2、间接推算法
受试者进行亚极量运动时，根据其心率、 摄氧量或达到某一心率的做功量等数值推算或 预测出最大摄氧量
优点：简易、经济、快速
缺点：误差大
Astrand-Ryhmin列线图法：亚极量负荷时测 得
最大摄氧量
最大摄氧量概念及正常值
人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运 动中，当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极 限水平时，单位时间内所能摄取的氧量
最大摄氧量反应机体吸入O2、运输O2和利用O2能 力，是评定人体有氧工作能力的重要指标
男：绝对值：3.0-3.5L/min 相对值：5055ml/kg/min 女：绝对值：2.0-2.5L/min 相对值：4045ml/kg/min
的摄氧量与心率呈线性相关 实验方法：台阶高度男子为40
厘米，女子为33厘米。登台 阶的频率为25次／分。登台 阶的总时间是6分钟，记录负 荷后最后两分钟平均心率
适用人群：一般人和运动水平 较低者，不适于优秀运动员
• The Cooper Endurance VO2max Test
• VO2 max＝（12分钟跑距离－504.9）/44.73
The Cooper Endurance VO2max Test（12min跑：12min内 尽可能跑较长的距离，以此换算出最大摄氧量）
运动强度及持续时间与需氧量的关系
运动 项目
短跑
强度 (米/秒)
9.8
持续 时间
10”-20”
需氧量/ 分
（升） 40
总需 氧量 （升） 7-14
中 跑 8.9-6.8 1’-4’ 8.5-25 19-50
长 跑 6.3-5.8 8’-29’ 4.5-6.5 50-150
马拉松
5
>2小时 2-3.5
• b. 最大摄氧量的外周机制是身体各组织细 胞（主要是肌细胞）摄取与利用氧的能力 （包括肌纤维类型、线粒体数量体积和毛细 血管分布等）。
• c.其它因素
氧运输系统对VO2max的影 响 肺左动
静心脉
脉
肺
空 气
呼 吸 道
Байду номын сангаас
肺 泡
O2 CO
毛 细 血
2管肺
动
脉
右静 心脉
外呼吸
气体运输
毛 细
O2
组 织
血 管
• 左图女子 右图男子
最大摄氧量的测定方法
1、直接测定法
方法：实验室条件下，让受试者在一定的运动 器械上进行逐级递增负荷运动实验测定 其摄氧量
运动方式：跑台跑步（上坡跑）、蹬踏功率自 行车、一定高度台阶实验
气体代谢仪
• 德国耶格（Jeager） • 美国Physio-dyne公司 MAX-II • 德国Cortex心肺功能测试仪 混合袋（室）
氧亏与过量氧耗
在运动过程中，机体摄氧量满足不了运动 需氧量，造成体内氧的亏欠称为氧亏。
运动后过量氧耗
• 运动后恢复期处于高水平代谢的机体恢复到安 静水平消耗的氧量称运动后过量氧耗。
过量氧耗的主要原因：
1.体温升高 体温升高lºC时，体内的代谢率可增加13%。
2.儿茶酚胺的影响 如去甲肾上腺素促进细胞膜上的Na、K泵活动加强， 因而消耗一定的氧。
• 经典方法为混合室法，特点是无论在小通气 量还是大通气量时都可保证气体分析的准确 性。
Douglas气袋采气
呼出气的采集
混合室
美国Physio-dyne公司 MAX-II
判定标准： ①心率达180次/分(儿少达200次/分) ②呼吸商达到或接近l.15 ③摄氧量随运动强度增加而出现平台或下降 ④受试者已发挥最大力量并无力保持规定的
3.磷酸肌酸的再合成 在运动后恢复期CP的再合成需要消耗一定氧。
4. Ca++的作用
5.甲状腺素和肾上腺皮质激素的作用
第一节 有氧工作能力
• 有氧工作：机体在氧充足的情况下由能源物质氧 化分解提供能量所完成的工作
• 有氧工作能力在很大程度上取决于氧的摄取能力
• 单位时间内机体的最大摄氧水平是反映机体有氧工 作能力的重要指标
最大摄氧量的影响因素
1.氧运输系统对VO2max的影响 2.肌组织利用氧能力对VO2max的影
响 3.其他因素对VO2max的影响
决定最大摄氧量的机制是：
• a. 最大摄氧量的中枢机制主要是心脏的泵 血功能（包括心肺机能、血红蛋白含量等。 最大摄氧量与血红蛋白总量之间相关系数高 达成0.97）；
>500
(二)摄氧量
• 概念：单位时间内，机体摄取并被实际消耗 或利用的氧量称为摄氧量。
• 安静时：200-300毫升/分。
• 运动时：随着运动强度的增加，每分需氧量 成比例增加，摄氧量能否满足需氧量，取决 于运动项目的特点。在持续时间短且强度大 的运动中以及低强度运动的开始阶段，摄氧 量均不能满足需氧量而出现氧的亏欠。
• 台湾林伟立（1974）针对大学生的预测公式
• 最大摄氧量（毫升/公斤/分）＝0.02 × 跑步距离 （米）－3.47
• 如果你今年35岁，12分钟跑的距离是2400米，代 入上一公式，即得最大摄氧量每公斤体重每分钟 44.53毫升。
• 较适合年轻人或体能较佳者；年纪大或体能差的 可使用登阶测验。
CO
2
细 胞
内呼吸
• 呼吸系统： • - 机体摄氧的前提条件 • - 运动时应节制呼吸频率、加大呼吸深
度，有效提高肺泡通气量 • 血液运输： • - 血红蛋白浓度与VO2max密切相关 • 心脏机能： • - 心输出量
肌组织利用氧能力对VO2max的影响
• 氧利用率：肌组织从血液摄取氧的能力
-决定肌肉组织利用氧能力的因素: 肌纤维类型：慢肌纤维有氧能力强 氧化酶活性：优秀耐力运动员氧化酶活性更高
肌组织利用氧对VO2max的影 响
不同项目运 动员慢肌纤 维百分比和 VO2max
不同项目运动员慢肌纤维百分比和
其他因素对VO2max的影 • 遗传因素：响VO2max的遗传度为93.5%
• 训练因素 • 年龄、性别因素
最大 摄氧 量的 年龄 性别 变化
训练因素：
• 不同运动项目运动员的 VO2max