体育教案人体运动时的能量供应

　　人体运动时的能量供应
　　（吉林体育学院长春130022）
　　摘要本文对人体运动时的供能物质。供能系统及其特点进行了分析。为体育教师。教练员和运动员的科学训练提供了依据。
　　关键词运动能量供应
　　前言人体生命活动的运行需要消耗能量。在人们参加剧烈体育运动时，肌肉长时间地收缩和舒张，脏器的活动增强，以及神经系统能量消耗增加，将使运动时总的能量消耗比静息时增加几倍到几十倍，甚至百倍以上。从另一方面讲，长期科学训练将使人体运动时的能量供应与消耗得到改善，从而为提高人体运动能力奠定物质基础。因此，了解与研究人体运动时的能量供应是体育教师。教练员以及运动员必备的知识。
　　一B肌肉活动的能量及其能量的释放
　　人体运动需要大量能量。这些能量的来源是自食物中的六大营养素中的三大营养物质，即糖、脂肪和蛋白质。
　　（一）糖及其分子中能量的释放与转移
　　糖是肌肉活动最主要的燃料。人体糖的存在形式有两种：第一种是以葡萄糖的形式存在于血液中；第二种是存在于肝脏和肌肉中的糖原（肝糖原和肌糖原）。人体运动所需的能量主要是由糖（或脂肪）的氧化分解过程释放出来的。糖的氧化分解主要有两个途径：（1）在无氧条件下进行的糖酵解；（2）在有氧条件下进行的有氧氧化。在一般条件下，糖主要以有氧氧化的途径分解供能。
　　糖的代谢方式
　　有氧氧化
　　无氧糖酵解
　　有无O2参与反应
　　有
　　无
　　进行部位
　　线粒体
　　细胞液
　　最终产物
　　CO2H2O
　　乳酸
　　ATP生成量
　　多
　　少
　　PP
　　表1：有氧氧化同无氧糖酵解的对比P脂肪及其燃烧（氧化）P
　　脂肪是肌肉活动的另一主要原料。机体内储备的脂肪量是势能的最大来源。与其他营养物质比较，可作为能量的脂肪数几乎是无限的。来自储藏脂肪的实际燃料贮存量大约相当于90000110000千卡左右。成年人体内贮存脂肪量的差别很大，且缺乏精确的正常值。一般成年男子的贮存脂肪量约占体重的1520，女子稍高。
　　脂肪氧化时，。体内首先由脂肪酶催化水解为甘油和脂肪酸。甘油随着血液循环至肝脏和其他组织进行再分解。而释出的脂肪酸进一步氧化释放能量，共全身各组织摄取利用。脂肪酸彻底氧化所释放的能量比糖多得多，且利用率也比糖高。
　　当脂肪酸大量分解时，会产生三种中间物质：乙酰乙酸、B羟丁酸和丙酮。我们将这三种中间产物合称为酮体。短时间剧烈运动后，血液中的酮体上升。这是由于运动时的糖供能不足，脂肪酸利用量增加而又氧化不足的缘故。运动员在运动后血液中酮体上升较无训练者少，这说明运动员能较多的利用脂肪酸供能，而且氧化比较完善。但运动结速后的恢复期中，无训练者在肝脏和肌肉中的酮体反而比有训练者高，这说明P蛋白质是体现生命活动的物质之一（另一物质是核酸）。其作为能源是非常有限的，仅当热量供应不足时才适当地动用以作为一种不得已的补充。当人体运动时有1520的蛋白质可提供能量，共产生能量大约3000040000千卡。PP运动训练可以影响机体的氮平衡。有人曾做这样的实验，受试者在参加训练前日机体处于正氮平衡状态，参加训练第一天就处于负氮平衡，第34天负氮平衡达到最高峰，以后逐渐减少，直至参加第1112天的训练又接近于平衡。实验结果表明：机体对运动负荷不适应，体内蛋白质分解代谢加剧，蛋白质的需要量也增加，一直到对运动训练逐渐产生适应。耐力训练后肌肉氧化氨基酸酶类的活性升高，这是蛋白质代谢的酶类对训练所产生的适应性变化。PPB运动时的供能系统及其供能特点P
　　人体运动时的供能系统，依其运动强度和运动持续时间的不同可分为ATPCP（磷酸原）系统、无氧糖酵解（乳酸）系统和有氧氧化系统。
　　（一）ATPCP（磷酸原）系统及其供能特点PATPCP（磷酸原）系统又称非乳酸能系统。它是由肌肉内的ATP和CP这两种高能磷化物构成，ATP与CP同样都是通过分子内高能磷酸键裂解时释放能量，以实现快速供能。因此，在运动时供能系统中将CP一起称为磷酸原系统。P
　　磷酸原系统供能不在其数量的多少，而在与其能量的快速可动用性。在三个供能系统中，其能量输出功率最高。凡是短时间极量运动（如：短跑、举重、冲刺、投掷等）时所需的能量几乎全部由ATPCP系统供给。任何强度的运动，开始首先供能的都是ATPCP系统，其特点是：分解供能速度快，重新合成ATP速度最快。不需要氧。不产生乳酸。ATPCP供能系统最大输出功率为50WKg体重，是三个供能系统中输出功率最高者。维持供能的时间短。例如一名70kg的人参加运动的肌肉以20kg计算，ATPCP供能系统储备的能量，可供轻快走步运动的时间约为1分钟；或可维持最大强度运动时间约为68秒左右。3060公尺疾速跑全靠ATPCP供能系统保证；60100公尺跑主要靠ATPCP系统供能；200400公尺跑大部分由ATPCP系统供能（也靠乳酸系统提供部分能量）。可见，ATPCP系统在短时间最大强度运动的供能体系中起着重要作用。
　　（二）糖酵解系统及其供能特点
　　当人体剧烈运动时，骨骼肌能量消耗不仅量大且速度快，有氧供能不足。而ATPCP大量消耗时，糖的无氧酵解便开始参与供能。当氧供应不足的程度为氧化供能需要量的2倍以及肌肉中ATPCP被消耗的量约为原储备量50左右时，为了迅速再合成ATP以保证持续运动的能力，骨骼肌中的糖原便大量无氧分解，乳酸开始生成。糖无氧酵解系统是400m、800m、1500m跑，100m、200m游泳的主要供能系统。
　　糖无氧酵解系统供能的特点：糖原酵解供能速度快，比有氧氧化供能来得及时，故称其为应急能源。糖原酵解供能不需要氧，是脂肪酸、甘油、氨基酸等供能物质所不及的。糖无氧酵解系统供能的最大输出功率为25Wkg体重，约为磷酸原系统的12。因此，利用以糖无氧酵解系统供能为主的运动，表现的速度与力量都不如磷酸原系统，但维持供能时间比较长。糖酵解产生的能量有限，但可积少成多。糖酵解的代谢产物为乳酸。乳酸在肌细胞中的大量增多，不仅对ATP的合成起抑制作用，且引起肌细胞代谢性酸中毒，工作能力降低，易发生疲劳。
　　（三）有氧氧化系统及其供能特点
　　虽然在糖酵解作用中，能迅速释放能量并且不需要氧，可是在这种情况下再合成ATP的量是相当少的。糖、脂肪和蛋白质在氧供应充足的条件下，氧化为二氧化碳和水，同时释放大量能量，使ADP再合成ATP。这种有氧氧化供能过程，称为有氧氧化系统。
　　有氧氧化系统供能的特点：（1）体内95的ATP均来自线粒体内的氧化磷酸化作用，是ATP生成的主要途径，是人体能量消耗的主要供能系统。（2）糖的有氧氧化释放的能量比糖酵解生成的ATP数量大19倍，因此比糖酵解产生的能量多，且比脂肪消耗的能量少，是体内最经济的能量供应系统。（3）有氧供能系统的能量物质来源广阔、种类多、储备量大，是取之不尽的能量来源。（4）有氧氧化过程复杂、供能速度慢，脂肪的氧化供能因耗氧量大，受氧利用率的影响，只有在运动强度低。氧供应充足的条件下才能被大量利用。所以有氧供能系统是耐力运动项目的主要供能来源。（5）糖和脂肪的有氧氧化时，最大输出功率比其他两个系统均低。
　　ATPCP系统
　　糖无氧酵解系统
　　有氧氧化系统无氧代谢
　　十分迅速
　　化学能源：CP
　　ATP生成很少肌中少量少
　　用于短跑或任何高功率、短时间的活动无氧代谢
　　迅速
　　食物能源：糖原
　　有限的ATP生成
　　副产品乳酸可导致肌肉疲劳
　　用于13min的活动有氧代谢
　　慢
　　食物能源糖、脂肪、蛋白质
　　ATP生成很多
　　没有导致疲劳的副产品
　　勇于耐力或长时间的活动P表2：三种能量供应系统的供能特点的对比P供氧
　　条件
　　共氧机构
　　能量容量（每千克体重）能量产生速度
　　（功体重）
　　能量持续时间无
　　氧ATPCP非乳酸能
　　乳酸能（糖原乳酸）100卡
　　230卡
　　13卡秒
　　7卡秒100137。7S
　　230733S
　　有氧
　　糖原CO2H2O
　　氧充分时100000卡
　　3。6卡秒
　　1。52小时PPP表3：人体肌肉供给能量的能力（男青年）玛格里亚（1968）PPB不同项目中的供能系统P
　　项目
　　时间
　　ATPCP供能
　　无氧糖酵解供能
　　有氧供能100m
　　200m
　　400m
　　800m
　　1500m
　　3000m
　　5000m
　　10000m
　　马拉松
　　田赛项目1015
　　2235
　　1’1’30
　　2’3’
　　4’6’
　　10’16’
　　15’25’
　　30’50’
　　135’18098
　　95hr80hr30hr20hr20hr10hr5hr5hr902hr2hr15hr65hr55hr40hr20hr15hr5hr100hr3hr5hr5hr25hr40hr70hr80hr90hr0hr表4田径项目有氧供能系统与无氧供能系统供能百分比（）
　　如上表所示，有些项目主要由ATPCP系统供能（如：100m）；有些项目几乎全部由有氧氧化系统供能（如：马拉松）；有些项目主要依靠糖酵解系统生成ATP供能（如：400m和800m）；有的则需要无氧代谢与有氧代谢混合供能（如：1500m）。这说明运动项目的能量供应之间是紧密相连的，形成一个连续统一体，称为能量连续统一体PB结束语P
　　主要参考文献