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1、运动训练的生物能量学,前 言,能量 做功的能力或容量生物能量学生物系统中的能量转换分解代谢大分子分解成为小分子的过程合成代谢小分子合成大分子的过程,前 言,释能反应释放能量的反应，通常是分解代谢吸能反应消耗能量的反应，通常是合成代谢新陈代谢生物系统中分解/合成和释能/吸能反应的综合,前 言,ATP生物反应的中间分子三磷酸腺苷，从分解反应获得的能量去驱动合成反应，ATP使释能反应转为吸能反应能量的最小可利用形式构成裂解/水解,食物分解与能量释放,大分子,小分子,能量,小分子,分解代谢/释能反应,能量,合成代谢/吸能反应,大分子,图,生物能量系统,合成ATP的三个能量系统磷酸原系统 反应在肌浆中进
2、行；不需氧参与糖酵解系统 反应在肌浆中进行；同样不需氧参与有氧系统 反应在线粒体中进行；需要氧分子参与作用,生物能量系统,三种能量系统都在同一时间中活动每种能量使用程度的决定因素主要取决于： 活动强度，功率输出，工作效率次要取决于： 持续时间的长短,磷酸原系统,主要作用 为短时间、高强度运动（如力量训练和短跑）提供能量，高活性可维持0-6秒至20-30秒 该能量系统的其他命名 不论运动强度，所有运动一开始就会动用磷酸原系统 三个主要反应（图2）,磷酸原系统,图2,磷酸原系统,水解ATP的酶（反应部位决定动用哪种酶） 肌球蛋白ATP酶 Na+-K+-ATP酶 Ca+-ATP酶,磷酸原系统,小结快
3、速合成ATP参与反应少，高效合成ATP 肌酸激酶反应 肌激酶反应但ATP的产量低,糖酵解系统,主要作用肌浆中碳水化合物（来源于血葡萄糖和肌糖元）降解产生ATP为中高强度运动提供能量 运动时间：30秒到2-3分钟 肌细胞缺乏氧的供应,糖酵解系统,糖酵解过程所有反应均需： 反应物（底物） 酶（起催化作用） 产物,糖酵解,图3,糖酵解,丙酮酸盐的转化去向需要机体快速供能 a 肌细胞缺乏氧 b 快速糖酵解（丙酮酸转变为乳酸） c 举例：1200米跑低强度能量需求 a 线粒体中氧充足 b 慢速糖酵解（线粒体中丙酮酸携NADH进入三羧酸循环） c 举例：30分钟攀岩,乳酸VS乳酸盐,乳酸乳酸堆积时，H+浓
4、度会相应增加负反馈（1）肌浆网中Ca+释放（2）肌动蛋白的形成（3）糖酵解酶活性疲劳的产生,乳酸盐乳酸盐不被认为是疲劳物质 乳酸盐可作为能量基质而加以利用（1）糖异生：乳酸盐可与非碳水化合物形成葡萄糖（2）Cori循环,借助血液缓冲系统转换,乳酸盐影响乳酸的生成和清除,糖酵解系统,糖酵解过程中的能量生成情况（图3）1分子葡萄糖可生成2分子ATP1分子肌糖原可生成3分子ATP在慢速糖酵解过程中，2分子NADH被转运至线粒体，每分子NADH可生成3分子ATP，那么一共生成6分子ATP,有氧系统,主要作用 为低强度运动提供ATP（如长跑、骑自行车、游泳） 运动持续3分钟以上底物 （1） 碳水化合物；
5、（2） 脂肪；（3）蛋白质反应在肌细胞线粒体中进行 肌细胞的能量库,有氧系统,三羧酸循环（图4）,三羧酸循环,图4,有氧系统,电子传递链（图5）,电子传递链,图5,1分子葡萄糖产生的总能量,*如果反应从葡萄糖起始，因糖酵解作用会消耗2个ATP，所以净ATP为40-2=38。如果从糖原起始，净ATP=40-1=39,有氧系统,-氧化 （图4）,脂肪-氧化,图4,有氧系统,训练效应 肌肉线粒体数目的增加 省下的碳水化合物可供中枢神经系统利用 防止细胞内PH值持续下降（防止酸化，延缓疲劳发生）,1分子甘油三酸酯氧化后产生的能量,*具有不同碳原子数的甘油三酸酯会产生更多或较少的ATP。,蛋白质氧化,蛋
6、白质氧化（图4）,蛋白质氧化,图4,三大能量物质代谢示意图,图6,能量的产生与容量,三大能量系统产生ATP的速率和容量呈负相关关系（表1） 速率（生成ATP的快慢） 容量（生成ATP的多少）,能量的产生与容量,表1,能量的产生与容量,三种能量系统产生ATP的程度（表2） 主要取决于：运动强度 其次取决于：运动持续时间,能量的产生与容量,表2,底物的消耗和补充,能量底物：能够为生物能量的反应提供启动物质的分子 1 磷酸原 2 糖原 3 葡萄糖 4 乳酸盐 5 游离脂肪酸 6 氨基酸,底物的消耗和补充,磷酸原和ATP 消耗 （1） 磷酸肌酸在高强度运动的最初阶段（5-30秒）会显著减少50-70% （2）高强度运动引起机体磷酸肌酸的储量下降 （3）即便是极高强度的运动，肌肉ATP浓度的下降不会超过开始运动时浓度的60%,底物的消耗和补充,磷酸原和ATP补充 （1）ATP的再合成完成于运动后3-5分钟 （2）磷酸肌酸的再补充完成于运动后8分钟内 （3）运动后磷酸原的再合成主要在有氧代谢中完成,底物的消耗和补充,磷酸原和ATP补充：运动与休息时间的比,底物的消耗和补充,糖原消耗 （1）运动强度越高，糖原消耗越快 （2） 即便整个机体的糖原尚未耗竭， 选择性糖原消耗（如肌肉组织内糖原消耗）能够导致疲劳提前出现 补充 运动后即刻补充碳水化合物非常重要,
