肌肉活動的能量供應培訓課件

教學目標：

1、掌握肌肉活動時直接能量與間接能量來源及相互關系。

2、學會分析不同性質運動中的代謝規(guī)律及應用。4、掌握三個供能系統(tǒng)各自的特征以及運動強度、時間的對應關系。3、掌握運動中能量代謝變化的特點和能量統(tǒng)一體概念。7/23/20231肌肉活動的能量供應1、三個供能系統(tǒng)各自特征以及運動強度、時間的對應關系。2、不同性質運動中的能量代謝規(guī)律及應用。教學重點與難點：7/23/20232肌肉活動的能量供應一、能量的直接來源——ATP生物體從單細胞的低等生物到多細胞的高等生物以及人體，其體內(nèi)的一切生命活動的能量來源都直接來源于ATP。肌肉的收縮活動也是如此。三磷酸腺苷：ATP是一種存在于細胞內(nèi)（胞漿和核漿內(nèi)）、由自身合成并課迅速分解被直接利用的一種自由存在的化學能形式。由一個大分子的腺苷和三個磷酸根組成，故稱三磷酸腺苷。

第一節(jié)肌肉活動的能量來源7/23/20233肌肉活動的能量供應（一）ATP的分解——放能ATP酶ATP的分解放能，實際上是被酶斷開末端高能磷酸鍵，水解呈ADP和Pī并釋放出能量被人體直接利用的過程，以實現(xiàn)各種生理功能。即：ATPADP+Pi+能肌肉收縮就是利用肌細胞內(nèi)ATP分解釋放的能量供肌肉收縮克服阻力來做功，以實現(xiàn)化學能向機械能的轉化。目前肯定的是，這種能量轉化的部位就在肌球蛋白橫橋于肌動蛋白的結合位點，至于這種能量轉化的確切機理雖有研究，但還不十分清楚。ATP酶7/23/20234肌肉活動的能量供應（二）ATP的再合成——吸能氧化磷酸化（三）ATP分解與再合成的關系二、能量的直接來源——糖、脂肪、蛋白質食物中的營養(yǎng)物質包括糖、脂肪、蛋白質、無機鹽、維生素、水、膳食纖維等7大類，其中只有糖、脂肪、蛋白質是能源物質。7/23/20235肌肉活動的能量供應(一)食物的消化與吸收1、食物的消化與吸收(1)消化的概念：消化是指食物在消化道中被分解的過程。消化的方式有機械性消化和化學性消化兩種。(2)消化過程：①口腔內(nèi)的消化：食物在口腔內(nèi)，經(jīng)咀嚼肌運動被牙齒磨碎與唾沫充分混合形成食團，便于吞咽。唾沫的化學性消化能力弱，僅有少量淀粉在唾液淀粉酶的作用下，降解為麥芽糖?？谇粌?nèi)的消化是機械性消化為主。7/23/20236肌肉活動的能量供應②胃內(nèi)的消化食物入胃后，借胃壁運動與胃液混合，繼續(xù)進行機械性消化和化學性消化。胃液的成份與特點：pH為0.9-1.5，其中主要成份有鹽酸、胃蛋白酶，正常人胃液分泌量約為1.5-2.5L/d。鹽酸不僅為胃蛋白酶提供酸性環(huán)境，而且在進入小腸后能引起促胰液素分泌，從而促進胰淮、膽汁和小腸液的分泌。胃蛋白酶原在適宜酸性環(huán)境下被激活為胃蛋白酶，它能將蛋白質降解蛋白胨及多肽等。胃的機械性消化包括胃容受性舒張和胃蠕動兩種。食物由胃進入小腸的過程稱為胃排空。三類食物中，糖類排空最快，蛋白質其次，脂肪類最慢，混合性質的食物由胃完全排空約需4~6小時。7/23/20237肌肉活動的能量供應③小腸內(nèi)的消化小腸內(nèi)的消化是整個消化過程中是重要的階段。主要消化液是胰液、膽汁和小腸液。小腸的機械性消化有三種：一是小腸緊張性收縮，二是分節(jié)運動，三是小腸蠕動。④大腸內(nèi)的消化。主要機能是吸收一定的水分，同時為消化后的殘余物質提供暫時儲存的場所。大腸液的主要作用是其中的黏液蛋白，它對腸黏膜有保護作用和潤滑糞便的作用。7/23/20238肌肉活動的能量供應2.吸收(1)吸收的概念：是指食物中的某些成分或消化后的產(chǎn)物通過小腸上皮細胞進入血液或淋巴液的過程。(2)吸收的部位：食物在口腔和食道內(nèi)基本上不被吸收；胃可吸收酒精和少量水分；大腸主要吸收鹽類和剩余水分；營養(yǎng)物質吸收的主要部位是小腸。小腸的結構和機能特點：(1)小腸具有巨大的吸收面積和相適應的結構，人的小腸長度約4米，其黏膜具有環(huán)形皺襞，并有大量的絨毛，絨毛上的每一柱狀上皮細胞的頂端約有17000條微絨毛。小腸的吸收面可達200平方米。(2)食物在小腸內(nèi)移動得慢且停留時間長。食物在小腸停留的時間隨食物的性質而有不同，脂肪停留時間最長。(3)食物在小腸內(nèi)基本完成了最終的消化過程。7/23/20239肌肉活動的能量供應(二)糖代謝糖是機體最主要，來源最經(jīng)濟，供能又快速的能源物質。1克糖在體內(nèi)徹底氧化可產(chǎn)生17.17千焦(4.1千卡)熱能。機體正常情況下有60%的熱能由糖來提供。運動時糖供能的比例更大，更重要。1.糖在體內(nèi)的存在形式：一種是以糖原的形式存在于組織細胞漿內(nèi)，主要有肝糖原和肌糖原。另一種是以葡萄糖的形式存在于血液中，稱為血糖?？崭箷r血糖的濃度較穩(wěn)定，約為80-120mg/100ml。2.糖的分解供能(1)糖的有氧分解：葡萄糖或糖原在有氧條件下，最終氧化成CO2和H2O，并生成ATP的過程稱為有氧分解。1分子的糖原或葡萄糖可生成39~38分子的ATP。7/23/202310肌肉活動的能量供應糖原→葡萄糖→丙酮酸→乙酰輔酶A→三羧酸循環(huán)+O2→CO2+H2O+ATP(2)糖的無氧分解：葡萄糖或糖原在不需要氧的情況下分解生成乳酸并釋放能量生成ATP的過程稱為糖的無氧分解或酵解。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乳酸+ATP1分子的糖原或葡萄糖可產(chǎn)生3-2分子的ATP，可利用的熱能不到糖分子結構中總熱能的5%，其意義在于滿足劇烈運動時快速供能的短時間需要。3.糖的儲備與運動能力運動性疲勞或過度性訓練的原因之一是體內(nèi)肌糖原的耗竭，所以在大于1小時的運動適量補充糖，可通過提高血糖水平，增加運動中糖的氧化供能、節(jié)約肌糖原的損耗，減少脂肪酸和蛋白質的供能比例，可使運動的耐受時間延長，延緩疲勞發(fā)生，提高運動能力。合理膳食與適宜運動訓練相結合是提高機體糖原儲備的有效途徑。7/23/202311肌肉活動的能量供應(三)脂肪代謝脂肪是一種含能量最多的營養(yǎng)物質。1克脂肪在體內(nèi)徹底氧化可產(chǎn)生38.94千焦(9.3千卡)熱能。人體內(nèi)脂肪儲量很大，是長時間肌肉運動的重要能源。脂肪還是構建細胞的組成成分，能促進脂溶性維生素的吸收和利用。對內(nèi)臟和機體起著保護墊和熱墊的作用。1.脂肪的儲存與動員：脂肪細胞可攝取血液中過多的自由脂肪酸（FFA），并與甘油結合形成甘油三酯儲存起來，這稱為脂肪儲存。當血液FFA水平下降時，儲存在脂肪細胞內(nèi)的脂肪在激素敏感脂肪酶的作用下，逐步分解為脂肪酸和甘油，釋放入血，以供給其他組織氧化利用，此過程稱為脂肪動員。2.脂肪的分解供能脂肪→脂肪酸→(β氧化)乙酰輔酶A→三羧酸循環(huán)+O2

→CO2+H2O+ATP7/23/202312肌肉活動的能量供應3.運動中脂肪代謝與糖代謝比較有以下特點：(1)動員慢；(2)耗氧量大；(3)能效率低。4.運動對脂肪代謝的影響(1)提高脂肪酸的氧化能力；(2)改善血脂異常；(3)減少體脂積累。(四)蛋白質代謝蛋白質是構成細胞結構最主要的原料，主要參與新陳代謝實現(xiàn)自我更新的物質。蛋白質由氨基酸組成。蛋白質代謝以氨基酸代謝為基礎。1.人體內(nèi)氨基酸的來源主要有：(1)食物蛋白質消化分解產(chǎn)生的氨基酸；(2)各組織細胞蛋白質降解出的氨基酸；(3)其他物質經(jīng)中間代謝轉化而來的氨基酸。這些氨基酸共同構成人體內(nèi)“氨基酸代謝庫”7/23/202313肌肉活動的能量供應2.代謝庫內(nèi)氨基酸的去路：(1)再合成蛋白質更新和修復組織；(2)合成肽類激素、激酶及核酸堿基等含氮物質；(3)脫氨基后進一步氧化供能；(4)脫氨基后再合成糖、脂肪儲存。(5)再合成新的氨基酸。3.蛋白質分解代謝供能蛋白質的分解供能是由氨基酸代謝實現(xiàn)的。體內(nèi)不是所有的氨基酸都能參與分解供能，主要有丙氨酸、谷氨酸、門冬氨酸、支鏈氨基酸等通過脫氨基和氧化等復雜過程，轉變成丙酸酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸和脂酰輔酶A等不同途徑參與三羧酸循環(huán)的氧化分解供能。蛋白質分解供能很不經(jīng)濟，一般情況下不作為主要供能物質。

7/23/202314肌肉活動的能量供應Margaria計算了體內(nèi)能源物質最大供能的總容量和輸出功率，并比較了它們之間各自特點，把供ATP再合成的能源物質按無氧功能和有氧供能分成了三個系統(tǒng)。即磷酸原系統(tǒng)、乳酸能系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)（圖1－5）

第二節(jié)肌肉活動能量供應的三個系統(tǒng)7/23/202315肌肉活動的能量供應

7/23/202316肌肉活動的能量供應概念：通常是指ATP和磷酸肌酸（CP）組成的系統(tǒng)，由于二者的化學結構都屬于高能磷酸化合物，故稱為磷酸原系統(tǒng)（ATP—CP系統(tǒng)）。供能特點：供能總量少，持續(xù)時間短，功率輸出最快，不需要氧，不產(chǎn)生乳酸等類中間產(chǎn)物。磷酸原系統(tǒng)主要供能的運動項目：高功率輸出項目，如短跑、投擲、跳躍、舉重等運動項目。

一、磷酸原系統(tǒng)7/23/202317肌肉活動的能量供應二、乳酸能系統(tǒng)概念：乳酸能系統(tǒng)是指糖原或葡萄糖在細胞漿內(nèi)無氧分解生成乳酸過程中（又稱酵解），再合成ATP的能量系統(tǒng)。該系統(tǒng)ATP的生成速率取決于底物消耗（糖原、葡萄糖）到產(chǎn)物生成（乳酸）之間的反應速率。供能特點：供能總量較磷酸原系統(tǒng)多，持續(xù)時間較短，功率輸出次之，不需要氧，終產(chǎn)物是導致疲勞的物質——乳酸。衡量乳酸能系統(tǒng)供能能力的常用指標：血乳酸。乳酸能系統(tǒng)主要供能的運動項目：1分鐘高功率輸出項目，如400米跑、100米游泳等。7/23/202318肌肉活動的能量供應三、有氧氧化系統(tǒng)概念：指糖、脂肪和蛋白質在細胞內(nèi)徹底氧化成H2O和CO2的過程中，再合成ATP的能量系統(tǒng)。供能特點：ATP生成總量很大，但速率很低，持續(xù)時間很長，需要氧的參與，終產(chǎn)物是H2O和CO2，不產(chǎn)生乳酸類的副產(chǎn)品。評定有氧工作能力的指標：最大攝氧量和無氧閾等。7/23/202319肌肉活動的能量供應第三節(jié)肌肉活動的代謝特征及影響因素一、肌肉活動時能量供應的代謝特征（一）ATP供能的連續(xù)性肌肉工作所完成的各種運動形式即技術動作，可能是周期性的、非周期性的、混合的；也可能是間斷性的、連續(xù)性的。在完成所有運動時，能量供應必須是連續(xù)的，否則肌肉工作會因能量供應中斷而無法實現(xiàn)。也就是說，ATP的消耗與其再合成之間必須是連續(xù)性的。

7/23/202320肌肉活動的能量供應肌肉活動隨著運動強度的變化而對能量需求有所不同，強度越大，耗能也越大，這要求產(chǎn)能速率必須與耗能強度相匹配。否則，運動就不能以該強度持續(xù)運動，這是由ATP供能的連續(xù)性決定的。（二）耗能與產(chǎn)能之間的匹配7/23/202321肌肉活動的能量供應（三）供能途徑與強度的對應性肌肉在完成不同強度運動時，優(yōu)先啟動不同的供能系統(tǒng)與運動強度的對應性是由產(chǎn)能和耗能速率的匹配關系決定的。在眾多調(diào)控因素中，胞漿內(nèi)ATP與ADP的比值變化最為重要，比值上升說明產(chǎn)能大于耗能，反之則耗能大于產(chǎn)能。7/23/202322肌肉活動的能量供應

（四）無氧供能的暫時性根據(jù)能量統(tǒng)一體理論，ATP再合成的無氧方式與有氧方式是一個統(tǒng)一體。啟動哪一種方式供能取決于運動強度的變化，當運動強度耗能速率大于有氧產(chǎn)能最大速率時，必然動用產(chǎn)能更快的無氧方式，以滿足該狀態(tài)的代謝需要。7/23/202323肌肉活動的能量供應

從細胞的結構和功能來看，有氧供能是機體生命活動最基本的代謝方式。它具備完善的代謝場所、途徑、方式和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（五）有氧代謝的基礎性7/23/202324肌肉活動的能量供應（一）概念運動生理學把完成不同類型的運動項目所需能量之間，以及各能量系統(tǒng)供應的途徑之間相互聯(lián)系所形成整體，稱為能量統(tǒng)一體。二、能量統(tǒng)一體理論7/23/202325肌肉活動的能量供應①以有氧和無氧供能百分比的表現(xiàn)形式：②以運動時間為區(qū)分標準的表現(xiàn)形式。根據(jù)不同運動項目無氧和有氧供能比例，確定各類運動在能量統(tǒng)一體中的相對位置，并能了解該運動項目無氧和有氧供能的百分比（圖1－6）（二）表現(xiàn)形式7/23/202326肌肉活動的能量供應7/23/202327肌肉活動的能量供應

1.著重發(fā)展起主要作用的供能系統(tǒng)2.制定合理的訓練計劃（三）能量統(tǒng)一體在體育實踐中的應用7/23/202328肌肉活動的能量供應（一）最大強度的短時間運動最大強度的運動必須啟動能量輸出功率最快的磷酸原系統(tǒng)。（二）中低強度的長時間運動運動的前期以啟動糖