王步标运动生理学-第六章-能量代谢与运动学习资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,运动生理学,第六章 能量代谢,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,讲高稿踞,E-MAIL:,KIASU0125126.COM,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章能量代谢,气体代谢法,教学目的,1,、掌握运动中能量供应过程和三种供能系统的特征。,2,、了解能量代谢的基本过程和基本原理、运动的经济性及各种运动的能耗率。,3,、熟知基础代谢和运动的净能耗量的计算方法及其意义。,教学重点,运动中的能量代谢过程和三个供能系统的特点。,教学难点,能量代谢测定的原理。,第一节 人体的总能量代谢,第二节 基本能量系统与运动,第三节 静息和运动时的能耗,内容提要,第一节 人体的总能量代谢,能量代谢概念,在进行物质代谢的同时伴随着的能量释放、转移和利用，称为能量代谢。,一、能量来源和去路,二、能量代谢的测定原理与方法,三、影响能量代谢的主要因素,4,/,23,5,/,23,一、能量的来源和去路,能量来源：,体内糖、脂肪、蛋白质的氧化分解放能。,能量转移,：有机物氧化分解释放的能量一部分用来维持体温，一部分转换成,ATP,贮存。,能量利用,（去路）,：,ATP,分解放能供机体各种生命活动需要。,ATP,的合成和分解是能量代谢的关键环节。,能量代谢过程,能量来源,能量转移,能量去路,糖、脂肪、蛋白质,CO,2,H,2,O,能,能量（散发）,化学能,ATP,ADP,C,PCr,Pi,能,机械能（肌肉收缩）,化学能（合成代谢）,渗透能（吸收分泌）,电能（生物电）,热能（维持体温）,（贮存）,7,/,23,8,/,23,9,/,23,10,/,23,12,/,23,13,/,23,14,/,23,15,/,23,16,/,23,1,/,16,17,/,23,2,/,16,3,/,16,4,/,16,5,/,16,（二）能量代谢测定的方法,直接测热法,间接测热法,闭合式,开放式,气体代谢法,直接测热法,闭合式,气体代谢法,MAXII-,运动肺功能测试,（三）呼吸商：,概念：生理学把机体在同一时间内呼出的,CO,2,量与耗,O,2,量的比值称为呼吸商。,RQ=CO,2,/O,2,根据糖代谢的总反应式：,计算得糖的呼吸商：,RQ=6/6=1,糖的呼吸商为,1,。脂肪为,0.7,。蛋白质为,0.8,。见下表,非蛋白呼吸商和氧热价。如,P141,表,6-1,。,注意：,剧烈运动和过度通气时,从肺呼出,CO2,增多,呼吸商增大。,C,6,H,12,O,6,6O,2,6CO,2,6H,2,O,食物热价：,1g,食物完全氧化分解时所产生的热量称为该食物的热价,。,氧热价：,把营养物质在体内氧化时每消耗,1L,氧所产生的热量称为该物质的氧热价。,不同营养物质的热价和氧热价不同，见下表。,糖的氧热价最高，所以说糖是最经济的能源。,（四）食物热价与氧热价,三种能源物质氧化时的参数比较,能源物质,物理热价,生物热价,耗氧量,CO,2,产热,氧热价,呼吸商,KJ,g,-1,KJ,g,-1,KJ,L,-1,L,g,-1,L,g,-1,糖,脂肪,蛋白质,17.17,38.94,23.43,1.00,0.71,0.80,20.9,19.7,18.8,0.83,1.43,0.75,0.83,2.03,0.95,17.17,38.94,17.99,非蛋白质呼吸商与氧热价,非蛋白质呼吸商,氧化百分比（,%,）氧 热 价,糖 脂肪,KJ/L KCal,0.7 0.00 100.0,19.620 4.686,0.71 1.10 98.9 19.630 4.690,0.85 50.7 49.3 20.307 4.850,0.87 57.5 42.5 20.462 4.887,0.90 67.5 32.5 20.617 4.924,0.95 84.0 16.0 20.872 4.985,1.0 100.0 0.00 21.132 5.047,五、间接测热法的计算方法和步骤,气体代谢法,收集呼出气。,分析呼出气中的,O,2,和,CO,2,含量，计算耗,O,2,和,CO,2,产生量。,求出呼吸商。,根据呼吸商查表得氧热价。,氧热价乘以耗,O,2,量得能耗量,。,例：,现某健康成人安静状态下的呼出气作气体分析，结果为,：,O,2,=16.26%,；,CO,2,=4.14%,。,呼出气量为,1,分钟,5.2L,，,计算其能量代谢,。,耗,O,2,量,：（,20.96-16.26,）,%5.2=0.2444,（,L.min,-1,),产生,CO,2,量：（,4.14-0.04,）,%5.2=0.2132,（,L.min,-1,),呼吸商,：,RQ=213.2/244.4=0.87,查表得氧热价为,20.46,（,KJ.L,-1,）,能量代谢,：,1min,产热量为,20.460.2444=4.99,（,KJ,）,每,h,产热量为,4.9960=299.53,（,KJ,）,24h,产热量为,299.5324=7188,（,KJ,）,三、影响能量代谢的主要因素,1.,肌肉活动,：,能量代谢与运动强度呈正相关。,2.,精神活动的影响：,平静地思考问题时增加不超过,4%,，精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧或强烈情绪激动时，产热量可以显著增加。,3.,食物的特殊动力作用,：,蛋白质产热量增加,30%,，糖类或脂肪,4%-6%,，混合食物,10%,左右。,4.,环境温度的影响,。,当环境温度在,20,30,时，能量代谢最稳定，低于,20,，代,谢开始增加，低于,10,由于寒战和紧张代谢显著增加，当环境温度达,30,45,时，内脏活动加强，代谢率也增加。,表,7-3,运动或劳动时的能量代谢率,机体的状态,产 热 量,平均（,kJ/m,2,min,-1,）,躺卧,2.73,开会,3.40,擦窗子,8.30,洗衣,9.98,扫地,11.37,打排球,17.05,打篮球,24.22,踢足球,24.98,运动或劳动时的能量代谢率,第二节 基本的能量系统与运动,一、直接能源,ATP,ATP,的再合成途径：,PCr,分解生能 糖酵解生能糖、脂肪、蛋白质有氧氧化生能。,磷酸原系统,糖酵解系统,有氧氧化系统,二、机体三个供能系统,(,一,),磷酸原系统,（,ATP-PCr,系统或非乳酸能系统）,概念,磷酸原系统是由三磷酸腺苷和磷酸肌酸构成的能量系统。也称,ATP-PCr,系统或非乳酸能系统。,特点,：,不需,2 ,输出功率最高 贮量少，供能时间约,7.5,，不产乳酸。意义：快速可动用性。主要为短时间高功率项目供能，如短跑、跳、投等。,评价指标,：,输出功率,ADP,Pi,能（供能,2S,）,PCr+ADP,反应：,ATP,C+ATP,(,二,),糖酵解系统（,乳酸能系统,）,概念,:,糖酵解系统是指肌糖元或葡萄糖无氧分解生成乳酸,再合成,ATP,的能量系统，也称乳酸能系统。,1mol,葡萄糖酵解产生,2mol,乳酸，生成,2,或,3molATP,。,特点,:,无,2,供能。输出功率居中,.,供能时间为,33S,。能源：糖原。产生乳酸使机体至疲劳。,10S,以上（主要为,1,3min,）的大强度项目供能，如,400,、,800M,跑等。意义在供氧不足时快速供能,以应付急需。,评价指标：,血乳酸水平，最大氧亏能力,(,三,),有氧氧化系统,概念,：,有氧氧化系统是指糖、脂肪、蛋白质彻底氧化成,CO,2,和,H,2,O,的过程中再合成,ATP,的能量系统。,1mol,葡萄糖氧化生成,CO,2,和,H,2,O,，产生,38,或,39molATP,。,特点：,有氧供能。输出功率低。能生成大量,ATP,，贮能多。不产生至疲劳物质，供能持久。供能项目主要是长时间的耐力项目。意义是人体最重要的供能系统。,评价指标,：,最大吸氧量（,VO,2,max,）、无氧阈（,AT,）,三个供能系统比较,ATP-PCr,系统,无氧代谢,最高,PCr,ATP,生成很少,乳酸,(,致疲劳,),快速可动用性,高功率项目如短跑、跳、投、举,1-3min,的项目,耐力性或长时间活动,代谢方式,输出功率,能量来源,ATP,生成量,有害终产物,生理意义,主要供能项目,供能时间,7.5S,中等,低,糖原,糖、脂肪,ATP,生成很多,ATP,生成有限,无,无,有氧代谢,无氧代谢,有氧氧化系统,乳酸能系统,很长,33S,重要供能系统,缺氧时补充能量急需,运动时人体骨骼肌的代谢能力及三种能量系统的参数比较,能量系统,底物,贮量,mmol,kgd,-1,合成,ATP,mmol,kgD,-1,最大输出功率,mmol,ATPkg,-1,s-,1,最大输出,功率时间,最大运动时间,磷酸原,系统,糖酵解系统,有氧氧,化系统,ATP 25,PCr 77,肌糖原,肌糖原,脂肪,100,11.2,少于,1S,8.6,少于,1S,6,8S,365,250,5.2,少于,5S,2,3min,365,49,13000,不受限,2.7,1.4,3min,30min,1,2h,四、,能量连续统一体理论及其应用,（一）能量连续统一体的概念与形式,1,、能量连续统一体的概念,运动生理学把不同类型运动项目的能量供应途径之间,以及各能量系统之间相互联系形成的一个连续统一体，称为,“,能量连续统一体,”,。,2,、能量连续统一体的形式,以有氧和无氧供能的百分比形式表示,以运动时间为标准的形式表示,以时间为标准的能量连续统一体的四区表,区域 运动时间 主要能量系统 活动类型举例,1,区 短于,30S ATP-PCr,2,区,30S,1.5min ATP-PCr,和糖酵解,3,区,1,3min,糖酵解和有氧氧化 各项体操、摔跤（,2min1,局,4,区 长于,3min,有氧氧化系统,推铅球、,100m,、高尔夫和网,球挥拍、足球后卫的带球跑,200,400m,跑、速度滑冰、,800m,跑,足球、越野滑雪、马拉松跑、慢跑,100,糖酵解系统,ATP-PCr,系统,有氧氧化系统,100,运动时间,ATP,供应百分,以运动时间为区分标准的表示形式,（二）能量连续统一体理论在体育实践中的应用,1.,明白运动项目所需的主要供能系统,2.,训练中着重发展起主要作用的供能系统,3.,制定合理的训练计划，选择相应的运动练习方法,运动项目的主要能量供应系统表,足球,3000m,跑,训练方法的定义及其增进各能量系统的比例表,增进比例,%,训练方法 定义,LA,和有氧系统,ATP-PCr,和,LA,有氧系统,穴形疾跑,两次疾跑之间加一个慢跑或走,85,速度游戏,在自然条件下交替快跑和慢跑,20,（,法特莱克）,有氧系统,LA,和有氧系统,ATP-PCr,和,LA,各能量系统 所占的比例,90,20,10,40,40,运动项目,10,40,5,40,练习题,1,、呼吸商是指机体在同一时间内（）。,A.ATP,合成与释放的比值，,B.,通气量与,CO,2,生成量的比值,C.CO,2,生成量与耗氧量的比值，,D.ATP,合成与,CP,消耗的比值。,2,、氧热价最高的营养物质是（）。,A.,脂肪,B.,蛋白质,C.,糖类，,D.,糖类和脂肪。,3,、属于有氧氧化系统供能的特点错误的是（）。,A.,供能输出功率低，,B.,有氧代谢，,C.ATP,生成多，,D.,乳酸生成较多。,4,、属于磷酸原供能特点错误的是（）。,A.,能量输出功率高，,B.,无氧代谢，,C.ATP,生成少，,D.,动员所有贮备可供能,33S,。,5,、剧烈运动时，肌肉中含量明显上升的是（）。,A.ATP,，,B.PCr,，,C.,乳酸，,D.,都不是。,6,、从机体能量代谢的整个过程来看，其关键的环节是（）。,A.,糖酵解，,B.,糖类有氧氧化，,C.,糖异生，,D.ATP,的合成与分解。,7,、评定乳酸能系统能力的常用指标是（）。,A.,肌红蛋白的含量，,B.,血乳酸水平，,C.30m,冲刺速度，,D.,无氧阈值。,8,、磷酸原系统和乳酸能系统供能的共同特点是（）。,A.,都不需要氧，,B.,都产生乳酸，,C.,都能维持较长时间运动，,D.,都可产生大量,ATP,。,思考题,：,举例说明能量连续统一体在运动实践中有何应用价值？,第三节 静息和运动时的能耗,主要内容,基础代谢,运动时净能耗量的测定,运动时能耗量测定的意义,运动强度分类,机械效率,各种运动的能耗率,一、基础代谢率,1,、概念,基础代谢率（,BMR,）指人在清醒、静卧、空腹、室温,20,25,条件,下单位时间的能量代谢。,2,、单位,kJ,m,2,h,-1,3,、基础代谢的性别、年龄差异,男高于女，儿童比成人高，壮年比老年高，随年龄的增加而下降。,4,、意义,评价运动员恢复与否的指标,154.1,人体的热量消耗有三个主要途径：一是饮食占,10,，二是活动占,20,，三是基础代谢率占了,60,70,。,动物实验发现，肥胖动物维持自身正常体重所需能量，仅为约,5230,千焦耳,(1250,千卡,).,m,-2,；而正常体重者如果想维持自身正常体重，则需要,11297,千焦耳,(2700,千卡,).,m,-2,。,提高基础代谢率最健康有效的办法就是,：,运动与营养均衡的饮食。,多喝水、常泡澡、勤按摩,.,等，都是有效提高基础代谢率的方法！,二、运动时的能耗,提问：能量代谢的测定方法及步骤？,气体代谢法,方法,步骤,测量,CO,2,产生和耗,O,2,量,求出,RQ,查表得氧热价,以氧热价乘以总耗,O,2,（一）运动时净能耗的测定,运动时净能耗量的计算,人体安静时耗氧为,250,300ml.min,-1,测定安静、运动、恢复期产生的,CO,2,量和耗量,O,2,恢复期,：是指从运动停止到人体机能恢复正常安静代谢水平的一段时期。,运动时净耗氧,=,运动时吸氧量,+,恢复期吸氧量,）,（,-,安静时吸氧量,（,运动时间,+,恢复时间,）,运动时的净能耗量,=,氧热价,运动时的净耗氧,呼吸商,=,运动时,产生的,CO,2,量,运动时净耗,O,2,量,计算呼吸商,根据呼吸商查表得氧热价,求净总耗能,例题：,试计算某受试者完成,5,分钟功率自行车定量负荷运动的净总能量消耗，其测试数据如下。,内容 时间 耗,O,2,量（,L,）,CO,2,产量（,L,）,安静（坐在车上）,5,分钟,1.5 1.27,蹬车（定量负荷）,5,分钟,16.5 14.85,恢复（坐在车上）,30,分钟,14.0 12.32,运动时净耗,O,2,=16.5,14,1.5/5(5,30)=20(L),运动时净,CO,2,产生量,=14.85+12.32,1.27/5(5+30)=18.25(L),呼吸商,=18.25/20=0.91,查表得氧热价为,20.667kJL,-1,5,分钟自行车的净总能耗量为,20.66720=413.34,（,kJ,）,(,二,),以运动时能耗量进行运动强度划分,1.,相对代谢率：即运动时能量代谢与基础代谢的比值,.,将运动分为轻,(,小于,3,RMR),、重,(,3,8,RMR,),、很重,(,大于,9,RMR),三个等级,将运动分为轻、中等、重、很重、过重,5,个等级见,P119,表,6,7,2.,代谢当量,MET(,梅脱,),：,梅脱即代谢当量,1,梅脱相当于安静时的能耗量或代谢率,.,（,RMR,）,(,三,),机械效率,指肌肉所做的机械功占总能耗的百分比,机械效,完成的功,能耗量,100,训练,可使运动时能量利用出现节省化，即完成同样的运动负荷时，有训练者消耗的总热量较少，因而可,提高机械效率。,运动时能量利用率即,“,运动的经济性,”,，它是影响运动成绩的重在因素，在游泳等项目中更为重要。,考斯蒂尔研究发现，两名,VO,2,max,相同的马拉松运动员，运动中能量利用率高者成绩好。,两名最大吸氧量（,65ml.kg,-1,.min,-1,),均相同的运 动员在不同的跑速时的耗氧量,70,60,50,40,30,20,11.3 12.9 14.5 16.1,。,。,。,。,。,。,。,。,。,长跑选手,A,长跑选手,B,跑步速度，,Km.h,-1,耗氧量,ml.kg,-1,.min,-1,B,比,A,快,13min,(,四,),运动中能源物质的动用,运动中糖、脂肪和蛋白质的动用速度不同,：,3,5,秒开始糖酵解参与供能，,5,10,分钟后血糖开始供能，最大运动时的供能可达安静的,50,倍；随运动时间的延长，骨骼肌、脑组织大量利用血糖，导致血糖水平下降，需要肝糖原分解补充，可达安静的,5,倍。,脂肪供能运动达,30,分钟时输出功率达最大，脂肪供能对氧的要求很高，只有当运动到肌糖原大量消耗或接近耗竭且氧供充分时才大量动用。,蛋白质供能通常发生在持续,30,分钟以上的耐力运动中。,随耐力水平提高，动用脂肪供能的能力提高，可以产生肌糖原和蛋白质的节省化现象。,五、运动中能源物质的消耗,运动时的能耗率是指运动时单位时间的能量消耗。它与运动强度和运动形式的关系密切。与年龄、性别、体重、体表面积及身体成份也有很大影响。,测定得知不同身体活动和运动的能耗率差异很大见表,6-8,。能耗率很高的运动，人体很容易疲劳。表中数据均来自于成人，对儿童和老人不够适用。,练习题,1,、,较剧烈运动时，肌肉中高能磷化物的变化是（）,.,A.CP,的含量变化不大，,B.ATP,含量变化不大，,C.CP,生成较多，,D.ATP,含量大幅度下降。,2,、乳酸能系统的特点之一是（）。,A.,输出功率高,B.,产生乳酸,C.ATP,生成多,D.,产生,CO,2,3,、进行一段时间训练，,60m,跑速提高了，而跑后血乳酸含量却比训练前减少了，这说明（）。,A.,糖类的有氧供能比例增大，,B.,肌红蛋白含量增多，,C.,脂肪供能比例增大，,D.ATP-CP,供能比例增大。,4,、属于乳能供能特点错误的是（）。,A.,供能的最大容量有限，,B.,快速可动用性，,C.,产生乳酸，,D.,动员所有贮备可供能,33S,。,1,、,ATP,属高能磷酸化合物，是机体各器官、组织和细胞能利用的直接能源。（）,2,、细胞膜上各种,“,泵,”,，在进行物质转动时所消耗的能量是由,ATP,分解提供的。（）,3,、测定单位时间机体消耗的氧量与排出的,CO,2,的量，可间接地推算机体的能耗量。（）,4,、糖类、脂肪、蛋白质的食物热价不同而氧热价相同。（）,5,、糖类的氧热价高于蛋白质而低于脂肪。（）,6,、在三种主要营养物质中，糖类的氧热价最高。（）,7,、有训练者动用脂肪供能的能力比无训练者强。（）,例,2,、,某运动员用,14min,跑完了,5000,米后，测得运动后即刻呼吸频率,50,次,min,-1,呼吸深度为,2500ml,，呼出气中经气体分析含,O,2,为,16.5%,，含,CO,2,为,4.04%,，试问运动员这,14min,消耗了多少热量？（空气中含,O,2,为,21%,，含,CO,2,为,0.04%,）,（,1,）每,min,通气量：,2.5 50=125,（,L,）,（,2,）每,min,耗,O,2,量：,125,（,21-16.5,）,%=5.63,（,L,）,（,3,）每,min,产生的,CO,2,量：,125,（,4.04-0.04,）,%=5,（,L,）,（,4,）呼吸商,RQ,：,55.625=0.89,（,5,）查表得：呼吸商,0.89,时的氧热价为,20.6KJ.L,-1,（,6,）,14min,消耗的能量：,20.6 5.6314=1623.7(KJ),答该运动员,14min,消耗了,1623.7 KJ,的能量。,例,3,：,某运动员用,3min,跑完,800m,，运动后即刻呼吸频率为,100,次,.min-,1,，深度为,1000ml.,次,-1,，呼出气,O,2,含量,17%,，,CO,2,含量,3.44%,，求消耗热量？,1,、,3,分钟的通气量,10010003=300,（,L,）,2,、,3,分钟的,耗,O,2,量,=,（,20.96-17,）,%300=11.88(L),3,、,3,分钟的,CO,2,产生量,=,（,3.44-0.04,）,%300=10.2(L),4,、,RQ=CO,2,产生量,/,耗,O,2,量,=10.2/11.88=0.86,5,、查表得氧热价：,20.412(KJ.L,-1,),6,、,3min,消耗热量为,20.41211.88=242.5(kJ),小结,1,、能量代谢概念；,2,、机体的能量代谢过程概述。,3,、能量代谢的测定原理、方法和步骤。,4,、呼吸商 氧热价、食物热价的概念。,5,、人体的直接能源，,ATP,再合成的三条途径。,6,、人体三个能量系统的特点、意义和主要供能项目。,小结,7,、能量连续统一体的概念及应用价值。,8,、基础代谢的概念及意义。,9,、运动时净能耗量的测定、计算及应用意义。,10,、训练与机械效率，运动的经济性及其意义,。,1,、,名词解释：基础代谢 氧热价 呼吸商 梅脱,食物热价 磷酸原系统 乳酸能系统 有氧氧化系统,2,、,什么叫能量代谢？简述体内的能量代谢过程。,3,、,举例说明运动时的能量供应过程。,4,、,比较分析三个供能系统的特点。,5,、,某运动员用,3min,跑完,800m,，运动后即刻呼吸频率为,100,次,.min,-1,，深度为,1000ml.,次,-1,，呼出气,O,2,含量,17%,，,CO,2,含量,3.44%,，求消耗热量？,6,、,运动员在安静状态下，心输出量,5.22L,，心率,60,次,.min,-1,每分钟吸氧量为,300ml,。试计算该运动员的每博输出量为多少？氧脉搏又为多少？,作业,