运动能力的生物化学

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1、第三篇 运动训练的生物化学,本篇主要从训练科学化入手，重点阐述运动能力的生物化学和不同训练手段的生化基础，同时对营养补充与运动能力以及人体机能的生化评定进行阐述。,第八章 运动能力的生物化学 第九章 体能训练的生物化学 第十章 运动员身体机能的生物化学评定,第八章 运动能力的生物化学,运动生化在运动能力影响因素中的地位,运动能力的影响因素,身体形态 素质 机能 技能 心理能力,生物化学的观点 1、运动过程中能量的供给、转移和利用能力。 2、特殊的生物分子，如自由基、神经递质等对运动能力影响。,第一节 运动能力的代谢基础,第二节 运动性疲劳的生物化学,第三节 运动后恢复的生物化学,二、运动时的能

2、量供应系统,一、运动时的能量供应过程,三、运动的代谢特点,运动时肌肉的工作的能量来源于能源物质的分解代谢，并构成三个彼此关联的供能系统，不同的运动项目，运动时的代谢特点也不同。,第一节 运动能力的代谢基础,ATP是肌肉工作时的唯一直接能源物质，肌肉工作时ATP首先水解，但其含量少，如要保持能量的供应，必须通过其它能源物质分解代谢产生能量再合成ATP。,一、运动时的能量供应过程,运动时的能量供应过程,ADP+Pi+ E,ATP的再合成包括磷酸肌酸分解、糖酵解及有氧氧化三条途径，构成运动时骨骼肌内的三个能量供应系统。,（一）磷酸原（ATP-CP）供能系统,（二）糖酵解（乳酸能）供能系统,（三）有氧

3、代谢供能系统,（四）运动时供能系统的相互关系,二、运动时的能量供应系统,1、定义：由ATP、CP分解反应组成的供能系统,2、供能时间：与运动强度有关,维持最大强度运动约6-8秒钟,3、实践意义：磷酸原供能能力在短时间最大 强度运动或最大用力的运动中 起主要供能作用，与速度、爆 发力关系密切。,（一）磷酸原（ATP-CP）供能系统,2、供能时间：维持30秒到2分钟以内最大强 度运动,1、定义：糖原或葡萄糖无氧分解生成乳酸， 并合成ATP的供能代谢系统,3、实践意义：糖酵解供能系统是速度、速度 耐力项目中的主要供能系统， 也是一些非周期性、体能要求 高的项目中，如摔跤、柔道、 拳击、武术等，发挥良

4、好竞技 能力的体能保障。,（二）糖酵解（乳酸能）供能系统,3、实践意义：有氧代谢供能是数分钟以上耐 力性运动项目的基本供能系统， 对速度和力量运动而言，提高有 氧代谢能力，起着改善运动肌代 谢环境和加速疲劳消除的作用。,1、定义：在氧的参与下，糖、脂肪和蛋白质氧 化生成二氧化碳和水的过程，释放能 量合成ATP的供能代谢系统。,2、供能时间：糖：1.5-2小时、FFA 不限时间,（三）有氧代谢供能系统,各种能源物质合成ATP的特点,三大供能系统是人体处于不同活动水平上，获氧量不同，代谢特点不同而进行的紧密相连、不可分割的供能系统；不同性质运动时，机体供能的系统主次有别，但没有绝对的界限。,糖酵解

5、,总能量,ATP-CP,有氧代谢,（四）运动时供能系统的相互关系,三、运动的代谢特点,不同体育项目运动时，由于运动强度、运动时间和参与收缩的肌肉类型不同，运动时物质代谢和能量代谢的特点也不同。,（一）各体育项目的代谢类型,（二）不同训练方法的能量代谢特点,（一）各体育项目的代谢类型,举重 投掷 跳高 跳远 撑竿跳 短距离自行车高尔夫100米跑,200米跑50米自由泳、短距离滑冰 篮球 足球 垒球 摔跤 柔道 体操等,400米跑100米游泳 1公里自行车,800米跑1500米跑 200米游泳 400米游泳,3000米跑 5000米跑 马拉松跑1500米游泳 越野滑雪公路自行车 公路竞走,磷酸原

6、代谢类型,磷酸原 糖酵解 代谢类型,糖酵解 有氧代谢 类 型,有氧代谢 类 型,糖酵解 代谢类型,（二）不同训练方法的能量代谢特点,由于不同运动项目中起主导作用的能量系统不同，在选择训练方法和掌握运动量时，必须知道训练方法的供能代谢分布特点，从而较为科学地制定训练计划。,各种训练方法发展各能量系统的比例（%）,4分钟 2 28 70,1分钟 8 62 30,最大用力时间 ATP-CP系统 糖酵解系统 有氧代谢,5秒钟 85 10 5,10秒钟 50 35 15,30秒 15 65 20,2分钟 4 46 50,10分钟 1 9 90,30分钟 1 4 95,不同时间全力运动时无氧代谢和有氧代谢

7、的供能比例（%）,60分钟 0 2 98,120分钟 0 1 99,二、影响人体运动能力的因素,（一）影响无氧代谢运动能力的因素 （二）影响有氧代谢运动能力的因素,（一）影响无氧代谢运动能力的因素,1、年龄、性别和肌肉质量的影响 2、肌肉结构和机能的影响 3、遗传的影响 4、训练的影响,1、年龄、性别和肌肉质量的影响,年龄：2027岁前，无氧代谢能力随年龄的增加而增加；之后，随年龄的增加而降低。 性别：男子女子 肌肉质量：（在此理解为体成份较好）,2、肌肉结构和机能的影响,肌肉的形态和肌纤维类型：快肌（型）比例高或横截面大，无氧能力强。 供能物质含量：主要是CP。 肌肉对H+的耐受能力：无氧代

8、谢供能中糖酵解占有重要地位。 代谢途径的效率：酶的活性影响ATP的合成。如CK，PFK（磷酸果糖激酶）,3、遗传的影响,4、训练的影响,从208页表9-8可以看出： 短时间无氧代谢能力训练效果相对效小； 女子无氧代谢能力训练效果较男子大。,（二）影响有氧代谢运动能力的因素,1、最大转运氧的能力 2、肌肉利用氧的能力 3、遗传的影响 4、训练的影响 5、性别和年龄的影响 6、高原和高原训练的影响,1、最大转运氧的能力,血红蛋白：血红蛋白含量高，有氧能力高。 每分输出量：每分输出量是影响最大摄氧量的重要因素。,2、肌肉利用氧的能力,肌肉微血管密度 肌红蛋白含量 线粒体有氧代谢酶的活性：三羧酸循环，

9、-氧化，呼吸链 线粒体的数量和体积 供能物质：糖脂肪,3、遗传的影响,4、训练的影响,训练可以提高有氧代谢能力（肌肉、神经系统）,5、性别和年龄的影响,男子高于女子 女子1416岁达最大摄氧量；男子1930岁保持最大摄氧量,6、高原和高原训练的影响,高原地区人群，有氧代谢能力相对较高 高原训练有利于训练提高有氧代谢能力,第二节 运动性疲劳的生物化学,运动训练是改善机体化学组成和代谢供能能力的一个重要因素，适度运动负荷的刺激，可打破机体原来的代谢系统平衡，产生运动性疲劳，运动性疲劳和合理的恢复手段，可促进运动员机能水平的提高。,运动训练不可避免地产生运动性疲劳，运动性疲劳和合理的恢复手段，可促进

10、运动员机能水平提高；相反过度疲劳不仅影响训练效果，还可能引起各种机能障碍，以致损害运动员的身体健康。因此，了解运动性疲劳产生的生化机制，对加速和消除运动性疲劳有积极的意义。,（一）运动性疲劳的概念,（二）运动性疲劳发生的部位及变化,（三）不同时间全力运动时疲劳的生化特点,运动性疲劳的概念,疲劳概念提出的发展史,1915年，Mosso提出 疲劳是细胞内化学变化衍生物导致的一种中毒改变,1924年，Hill提出 肌肉疲劳是由于乳酸堆积导致的酸中毒现象,1935年，Simonson提出疲劳的基本过程 1.代谢基质疲劳产物的积累 2.活动所需要的基质耗竭 3.基质的生理化学状态改变 4.调节和协调机能

11、失调,运动性疲劳,概念：机体生理过程不能维持其机能在一特定水平上和/或不能维持预定的运动强度,如何理解这个定义？ A、从整体出发界定的（区别于代谢基质耗竭、产物堆积等） B、落脚点在肌肉运动能力上（基本标志和本质特征）,疲劳定义的特点：,（1）把疲劳时体内组织、器官的机能水平和运动能力结合起来评定疲劳的发生和疲劳程度。,（2）有助于选择客观指标评定疲劳,与运动性疲劳定义相关的概念,力竭：是疲劳的一种特殊形式，是在疲劳时继续运动，直到肌肉或器官不能维持运动（打死也不动了）。 =理论研究时的常用模型,二、运动性疲劳发生的部位及变化,运 动 性 疲 劳,躯体性疲劳,心理性疲劳,中枢疲劳,外周疲劳,（

12、一）中枢疲劳的生化特点,中枢疲劳是指缺乏动机、中枢神经系统的传递或募集发生改变。 生化特点（脑组织中）： 1、ATP浓度降低，GABA（-氨基丁酸）升高 2、5-HT（5-羟色胺）升高，同时表现为血液中色氨酸/支链氨基酸比值升高。 3、氨含量升高。 4、血糖浓度下降（长时间）,（二）外周疲劳的生化特点,外周疲劳是指神经肌肉接点传递、肌肉点活动和肌肉收缩活动能力下降。 生化特点： 1、神经肌肉接点 2、肌细胞膜 3、肌质网 4、代谢因素,1、神经肌肉接点,乙酰胆碱（Ach）：一种调节运动神经末梢及骨纤维之间必需的神经递质。 （1）突触前衰竭：神经肌肉接点前膜释放的Ach不足导致运动终极板的去极化

13、过程不出现，致使骨骼肌细胞不能产生收缩。（举重，投掷等项目） （2）Ach在接点后膜堆积，导致后膜持续性去极化。（胆碱酯酶活性下降）,2、肌细胞膜,影响肌细胞膜完整性的因素 A、机械牵拉；B、PH值下降；C、自由基增多；D、ATP缺损；E、热损伤 膜功能改变： （1）Na、K+-ATP酶活性下降 （2）G、FA、HL转运下降 （3）H+和乳酸根、Cl-/HCO3-、Na+/H+离子的交换 （4） Na、Ca2+-ATP酶活性下降 （5）多肽类、儿茶酚胺类激素受体构型改变,3、肌质网,肌质网终池：储存Ca2+及调节肌细胞浆钙浓度 运动性疲劳时，肌质网摄取钙量减少的原因： （1） Na、Ca2+-

14、ATP酶（ATP减少、抑制剂） （2）H+影响 （3）自由基,4、代谢因素,（1）能源物质的消耗：CP、糖原 （2）代谢产物堆积：,218页,三、不同时间全力运动和不同代谢类型运动项目疲劳的代谢特点,（一）不同时间全力运动疲劳时的代谢特点 （二）不同代谢类型运动项目疲劳时的代谢特点,220页,冯炜权，1995,221页,第三节 运动后恢复的生物化学,运动后身体的恢复质量是机能水平是否提高和能否继续训练的关键。因此，训练效果的获得是在恢复期中，运动后能源物质的恢复是研究恢复的主要内容。能源物质恢复的一般规律是超量恢复。,（一）超量恢复的概念,（二）超量恢复的特点,（三）超量恢复原理在运动训练中的应用,（一）超量恢复的概念,超量恢复学说由前苏联学者雅姆波斯卡娅提出，能源物质消耗和恢复过程的规律如下：,1、在适宜的刺激强度下，运动肌能源物质消耗量随强度增 大而增加。,2、在恢复期的一个阶段中，会出现被消耗的物质超过原来数量的恢复阶段，称为超量恢复。,3、超量恢复的数量与消耗过程有关，在一定范围内，消耗越多，超量恢复效果越明显。,超量恢复的概念： 在运动过程中，能源物质被消耗，在恢复期的一个阶段内，会出现被消耗的物质超过原来数量的恢复阶段，称为超量恢复。,超量恢复的程度和出现的时间与所从事的运动负荷有密切的关系: 在一定范围内，肌肉活动量越