运动与微量元素

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1、 【本章提要】 l 本章重点介绍了人体无机盐的组成、常量元素和微量元素等基本概念。论述了10余种常量元素和微量元素主要生理生化和营养功能，介绍了这些元素的主要来源，一般人群和运动员对无机盐的需要量，无机盐缺乏症与过多对人体健康的影响以及预防和纠正。 第一节 人体无机盐组成及其生理意义 一、人体无机盐的组成 人体内的无机盐总量超过人体体重的0.01%以上、分为常量元素和微量元素。常量元素：日需量大于100毫克的元素称为宏量元素 ，有钙、镁、钾、钠、磷、氯、硫7种。微量元素：总量低于人体体重的0.01%、日需要量在 100毫克以下的元素称为微量元素，有铁、硅、碘、锌、 镍、铜、锰、硒、等。其中人体

2、必需的微量元素有8种，包括铁、锌、铜、硒、钴、钼、铬、碘。 二、无机盐的生理功能 l 无机盐是构成机体组织和调节生理功能以及维持生命 活动的重要物质，故有“生命元素”和“无机营养素”之称。概括起来其生理意义有以下几个方面： 1. 无机盐是构成机体组织的重要材料，如钙、磷、镁是骨骼和牙齿的重要成分，磷、硫是构成组蛋白的成分。 2. 无机盐与蛋白质协同，维持组织细胞的渗透压，因而在体液移动和储留过程中起重要的作用。 3. 酸性、碱性无机离子的适当配合，加上重碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，维持着机体的酸碱平衡。4. 各种无机离子、特别是保持一定比例的钾、钠、钙、镁离子是维持神经肌肉兴奋性和细胞膜通透性的

3、必要条件。5. 无机元素是维持机体某些具有特殊性生理功能的重要成分之一，如血红蛋白和细胞色素酶系中的铁、甲状腺激素中的 碘和谷胱甘肽过氧化物酶中的硒。6. 无机离子是很多酶系的激活剂或组成成分；如盐酸对于胃蛋白酶原，氯离子对于唾液淀粉酶，镁离子对于氧化磷酸化 的多种酶类可起到激活作用。二、无机盐的生理功能 由于新陈代谢，每天都有一定数量的无机盐从各种途径排出体外，因而有必要通过膳食予以补充。无机盐在食物中分布很广， 一般都能满足机体需要；从实用营养的观点看，比较容易缺乏的无机元素只有钙、铁锌和碘，特别是对正在生长发育的儿童、青 少年、孕妇和乳母，钙、铁或碘的缺乏较为常见。 实验证明，体育运动使

4、体内无机盐的代谢和需要量发生变化，因此，我们可根据体内无机盐代谢的变化情况，来评定运动员的 机能状态或训练效果。 第二节 宏量元素 含量：成人体内含钙总量约为10001200克， 约为体重的1.5%2%，其中约99的钙集中于骨骼和牙齿中，存在的形式主要为羟磷灰石 ，约的钙以游离的或结合的离子态存在于 软组织、细胞外液及血液中。 一、钙(一) 钙的含量、吸收与分布l 吸收：维生素D能促进钙的吸收，乳糖对钙的吸收也有促进作用，实验证明经口给钙同时给予乳 糖，可大大提高钙的吸收率。一般认为是由于钙 与乳糖螯合，形成低分子量可溶性螯合物所致。 膳食蛋白质供给充足，有利于钙的吸收，可能由 于蛋白质消化所

5、释出的氨基酸与钙形成可溶性钙 盐，因而促进钙的吸收。 (一) 钙的含量、吸收与分布分布：钙在人体内的分布与激素有关。维生素D和降钙素，它们可以促使钙在骨中沉积，从而降 低血钙；甲状旁腺素，它可使骨中的钙游离入血 ，使血钙升高，从而使体内钙的分布处于动态平 衡。血液中钙的浓度为10毫克/100毫升。雌激素的分泌减少可导致骨质钙丢失的加速，最终可产 生骨质疏松。 (一) 钙的含量、吸收与分布(二) 钙的生理功能 1骨骼和牙齿的主要组成成分：钙以羟磷灰石的形式构成骨骼，以磷酸钙的形式构成牙齿的主要结构。2. 作为信号传递的信使:细胞内信使一些激素发挥作用时是以钙离子激素与相应膜受体作用，使细胞膜的钙

6、离子通道开放，增加细胞内 钙离子的浓度，通过钙离子与钙调蛋白的结合，激活钙调 蛋白激酶而发挥激素的刺激作用。3. 参与肌肉收缩在肌肉细胞的兴奋收缩偶联过程中，钙离子与肌原蛋白 C结合，使后者构型改变，引发一系列的改变，表现出肌肉收缩的现象。4. 维持神经、肌肉细胞兴奋性血浆钙对维持神经和肌肉细胞的兴奋性有重要的作用。低血钙时，引起神经和肌肉细胞兴奋性增高；高血钙时， 肌肉软弱无力。(二) 钙的生理功 能 5. 参与血液凝固钙使可溶性纤维蛋白原转变为纤维蛋白，形成凝血。6. 酶的激活钙是某些酶的激活剂，如ATP酶、脂肪酶、琥珀酸脱氢酶、蛋白分解酶等需要钙才能被激活，发挥其催化活性。7. 在维持酸

7、碱平衡和渗透压方面也有一定的作用。(二) 钙的生理功能 (三) 钙的供给量和主要食物来源 l 世界卫生组织()推荐的钙供给标准为：成年男女 400500毫克/天，孕妇、乳母10001200毫克/天。中国营 养学会对中国居民膳食钙推荐供给量为：成年男女800毫克/ 天，孕妇10001200毫克；乳母1200毫克。l 运动员在高温环境中训练时，由于汗钙的丢失使钙的需要量增加。运动时发生肌肉抽筋现象，可能与钙、镁离子代 谢紊乱有关。训练情况下，钙的需要量每日1000毫克，大运 动量训练时，钙的需要每日可增加到10001500毫克。l食物中钙的来源以奶与奶类制品最好，不但含量丰富 ，而且吸收率高，是婴

8、幼儿最理想的钙的来源。蔬菜 和豆类含钙也较多。在儿童及青少年的膳食中加入食 用骨粉(含钙20，吸收率约70)亦为膳食中补充钙的有效措施。(三) 钙的供给量和主要食物来源 (四) 钙与运动的关系 l人体内钙在运动方面的主要作用可总结为：1. 参与骨骼的构成、调节神经、肌肉组织的能量代谢、触发肌肉收缩和神经兴奋以及参与多种酶类的激活作用。2. 体育活动改善了骨代谢，骨质和无机盐含量增加，这就说明了运动员与从事体育活动较少的人相比需要较多的钙。3. 运动员比体力活动较少的人每天需增加补钙约200毫克；对于正处骨骼发育的少年运动员，补充足够的钙更为重要。二、磷 游离的磷酸盐在小肠的空肠段被吸收，其吸收

9、过程与钙 密切相关，钙磷的吸收有一个固定的比例，当食物中二者含 量比例不适宜时，过多的一种便随粪便排出。钙磷的吸收与 代谢都由维生素D和甲状旁腺素调节，这样才能以恒定的比例 存在于血清中。 人体中的磷大部分存在于骨骼和牙齿之中，大约有10 的磷与蛋白质、脂肪结合形成磷蛋白、磷脂及磷酸盐的形式 存在于细胞内及血液中。血磷浓度的正常范围成人为34.5 毫克100毫升血液，儿童为47毫克100毫升血液。 (一) 磷的吸收与分布(二) 生理功能 1. 磷和钙都是骨骼牙齿重要构成材料。正常人骨骼中含磷总量 为600900克左右，约占体内含磷总量的80。2. 磷是构成组织细胞中很多重要成分的原料，如核酸、

10、磷脂和某些辅酶等。3. 磷还参与许多重要生化反应理功能，如碳水化物和脂肪的吸收和中间代谢都需要有磷酸化合物存在。4. 三磷酸腺苷（ATP）和磷酸肌酸（CP）中的磷具有储存和转移能量的作用。5. 尿中磷酸盐排出的数量和形式有助于机体酸碱平衡的调节。 l一般说来，如果膳食中钙和蛋白质含量充足，则所得到的 磷也能满足需要。 l运动员磷的每日需要量与钙呈适宜的比例，有报道，当运 动量加大时，可引起磷的负平衡，因此，运动员膳食中应 增加磷酸盐的供应。运动员磷的需要量每日为2-2.5克，力 量性和耐力性项目运动员的需要量每日为4-4.5克。(三) 需要量(四) 磷的食物来源 磷广泛存在于动植物组织中，并与

11、蛋白质或脂肪结合 成为核蛋白、磷蛋白和磷脂等，也有少量其他有机磷和无 机磷化合物。谷类种子中主要为植酸形式的磷，利用率很 低，但当用酵母发面时，或预先将谷粒浸泡于热水中，则 可大大降低植酸磷的含量而增高无机磷酸盐的含量，从而 提高其吸收率。若长期食用大量谷类食品，可形成对植酸 磷的适应力，植酸磷的吸收率也可有不同程度的提高。在 牛奶及奶制品、蛋类、豆类和绿色蔬菜等含有较多的磷， 这些食物都是补充磷的很好来源。三、镁 1. 成年人体内含镁2030克，70%以磷酸盐和碳酸盐形式参与骨骼和牙齿组成，为骨骼牙齿重要成分之一， 25%的镁存在于软组织，主要与蛋白质结合成络合物。2. 镁是细胞内阳离子，主

12、要浓集于线粒体中，对很多酶系统、特别对于氧化磷酸化有关的酶系统生物活性极为 重要。(一) 生理功能3. 与钙、钾、钠合作，共同维持肌肉神经的兴奋性。4. 镁离子是维持心肌正常功能和结构所必需，实验性镁缺乏 在动物可引起心肌坏死。临床上镁对缺血性心脏病有治疗 效果，是由于在心脏缺血性损伤时，镁有维持心脏正常节 律的作用。5. 镁可能还可维持核酸结构的稳定。(一) 生理功能(二) 供给量 l根据对人体镁平衡的研究并结合食物中镁的利用率，一般 认为成人每日的适宜供给量为200300毫克。镁普遍存 在于各种食物中，一般膳食中镁不会缺乏；但长期慢性腹 泻引起镁的过量排出，可出现镁缺乏。l 运动员在大强度

13、训练或减体重情况下，特别在高温环境下 运动时镁的丢失较多，每小时镁丢失量可达1020毫克 ，故运动员对镁的需要量较大。据报道，运动员在比赛期 镁的需要量每日每千克体重约为毫克。 (三) 镁的食物来源 l 含镁丰富的食物有：小米、燕麦、大麦、 豆类、小麦、肉类和动物内脏含镁也丰富，但 奶中含镁很少。四、钠 成人体内含钠总量为每千克体重约1克，其中有50%存 在于细胞外液(如血液、淋巴液和消化液等)中，4045 存在于骨骼中，其余10%存在于细胞内。血液中钠的浓 度为310340毫克/100毫升。钠在肠道中易被吸收，体内仅有的钠通过粪便排出体外，其余的主要经肾脏排出 。 (一) 钠的吸收与分布(二

14、) 生理功能 1. 维持体液平衡与酸碱平衡。钠是细胞外液中主要的阳离子，它在维持渗透压和体液平衡方面起着重要作用。2. 维持机体酸碱平衡 ，参与碳酸氢钠、磷酸氢钠缓冲系统的形成，它们在维持机体酸碱平衡方面起着重要作用。3. 维持细胞膜的通透性。在许多物质通过细胞膜的转运过程中，钠离子起着重要作用，通过钠的作用，保证了细胞与 外界进行物质交换的正常进行。4. 维持神经肌肉的应激性。钠离子在神经传导兴奋过程中起着重要作用，钠维持神经肌肉的正常兴奋性。l 缺乏时肌肉会软弱无力、食欲减退、恶心、呕吐、头痛、腿痛和肌肉痉挛等症状。在常温下运动训练时，运动 员一般不会缺乏氯化钠，只有在高气温环境下进行大强

15、度 训练时，可随汗液丢失大量氯化钠。据报道，在气温为 2535时进行长跑训练，运动中氯化钠的丢失量可达 24.772.31克，必须注意补充。 (三) 钠的来源与需要量 食物中钠的主要来源是烹调时使用的食盐、海产品、 咸菜、咸鱼、咸肉、菜汤等。钠的需要量：我国的食盐用量一般在1115克左右。 长跑运动员钠的需要量每日可增到2025克。根据运 动生理学家的意见，在比赛中失水量不超过.5升，不要 服用盐片。足球运动员比赛时，每小时失水量达7升，适当的补充盐分和水是必要的。 五、钾 人体内钾的含量约为钠的2倍，98的钾分布于细胞内 液，钾离子是细胞内液中主要的阳离子，2分布于细胞外液中，这一小部分钾对

16、肌肉的活性有重要的作用。血钾 的正常浓度为1420毫克/100毫升血液。食物中的钾在小肠内易被吸收，经粪便排出甚微，钾主要经肾脏排泄，通常 每日经肾脏排出的钾约为160毫克。当体内钾的含量不足时，肾脏排钾量可以减少。(一) 钾的吸收与分布 (二) 生理功能 1. 调节体液的电解质和酸碱平衡。2. 维持神经肌肉的兴奋性，并参与调节心肌的收缩过程。3. 参与体内糖和蛋白质的合成代谢。当葡萄糖由细胞外液向细胞内转移时需要钾参与,每 合成1克糖原，需要6毫克钾。在细胞内合成蛋白质的过 程中，需要钾参与。每合成1克蛋白质约需18毫克钾。当糖原和蛋白质的合成代谢增强时，钾的供给量也应增多 。 (三) 钾的来源与需要量 钾主要来源于植物