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1、第六章能量代谢 1 气体代谢法 2 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 3 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 4 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 5 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 6 4 23 7 5 23 8 一 能
2、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 9 ATP的合成和分解是能量代谢的关键环节 能量代谢过程 10 7 23 11 8 23 12 9 23 13 10 23 14 12 23 15 13 23 16 14 23 17 15 23 18 16 23 19 1 16 20 17 23 21 2 16 22 3 16 23 4 16 24 5 16 25 二 能量代谢测定的方法 直接测热法 闭合式 26 气体代谢法 27 MAXII 运动肺功
3、能测试 28 三 呼吸商 概念 生理学把机体在同一时间内呼出的CO2量与耗O2量的比值称为呼吸商 RQ CO2 O2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 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 29 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
4、热价与氧热价 30 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 CO2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 1 000 710 80 20 919 718 8 0 831 430 75 0 832 030 95 17 1738 9417 99 31 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 LKCal 0 70 00100 019 6204 6860 711 1098 919 6304 690 0 8550 749 320 3074 8500
5、 8757 542 520 4624 887 0 9067 532 520 6174 9240 9584 016 020 8724 985 1 0100 00 0021 1325 047 32 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O2和CO2含量 计算耗O2和CO2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O2量得能耗量 33 例 现某健康成人安静状态下的呼出气作气体分析 结果为 O2 16 26 CO2 4 14 呼出气量为1分钟5 2L 计算其能量代谢 耗O2量 20 96 16 26 5 2 0 2444 L min 1 产生CO2量 4 1
6、4 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 46 0 2444 4 99 KJ 每h产热量为4 99 60 299 53 KJ 24h产热量为299 53 24 7188 KJ 34 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
7、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 35 表7 3运动或劳动时的能量代谢率 运动或劳动时的能量代谢率 36 第二节基本的能量系统与运动 一 直接能源 ATPATP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 二 机体三个供能系统 37 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
8、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 38 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 39 三 有氧氧化系统 概
9、念 有氧氧化系统是指糖 脂肪 蛋白质彻底氧化成CO2和H2O的过程中再合成ATP的能量系统 1mol葡萄糖氧化生成CO2和H2O 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 VO2max 无氧阈 AT 40 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
10、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 41 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 42 43 44 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 45 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 46 以时间为标准的能量连续统一
11、体的四区表 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 47 100 ATP PCr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 48 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 49 运动项目的主要能量供应系统表 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8
12、5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 9020 1040 40 运动项目 1040 540 50 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CO2生成量的比值C CO2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
13、ATP生成少 D 动员所有贮备可供能33S 51 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 52 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 53 第三节静息和运动时的能耗 主要内容 基础代谢运动
14、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 54 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 m2 h 13 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 55 154 1 56 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
15、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 57 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CO2产生和耗O2量 求出RQ 查表得氧热价 以氧热价乘以总耗O2 一 运动时净能耗的测定 58 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CO2量和耗量O2 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 59 运动时的净能耗量 氧热价 运动时的净耗氧 计算呼吸商 根据呼吸商查表得氧热价 求净总
16、耗能 60 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 运动时净耗O2 16 5 14 1 5 5 5 30 20 L 运动时净CO2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 667kJ L 15分钟自行车的净总能耗量为20 667 20 413 34 kJ 61 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3RMR 重 3 8RMR 很重 大于9RMR 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 62 三 机械效率 指肌肉所做的机械功占总能耗的百分比 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VO2max相同的马拉松运动员
