運動生理學(xué)運動能量代謝

運動生理學(xué)第一頁，共40頁。一、運動生理學(xué)概述〔一〕生理學(xué)生理學(xué)—研究生物體生命活動規(guī)律的科學(xué)。微生物生理學(xué)植物生理學(xué)生理學(xué)動物生理學(xué)等人體生理學(xué)運動生理學(xué)緒論目的:掌握運動生理學(xué)的概念及任務(wù)第二頁，共40頁。(二)運動生理學(xué)概念人體生理學(xué)：研究正常人體生命活動規(guī)律的科學(xué).運動生理學(xué)：研究人體在體育運動過程中或長期系統(tǒng)的體育鍛煉影響下,人體生理活動開展變化的規(guī)律,并應(yīng)用它指導(dǎo)人們合理從事鍛煉和科學(xué)地進展體育教學(xué)或運動訓(xùn)練.是體育科學(xué)中一門重要的應(yīng)用根底理論學(xué)科。二、運動生理學(xué)的任務(wù)1.提醒體育運動對人體機能影響的規(guī)律及機理；2.說明運動訓(xùn)練、體育教學(xué)和運動健身過程中的生理學(xué)原理；3.指導(dǎo)不同年齡、性別和訓(xùn)練程度的人群進展科學(xué)的運動鍛煉，以到達進步競技運動程度、增強全民體質(zhì)、延緩衰老、進步工作效率和生活質(zhì)量的目的。第三頁，共40頁。三、運動生理學(xué)在健身和競技中的應(yīng)用〔一〕運動生理的根底研究實驗研究法是運動生理學(xué)研究的根本方法。1、研究程度1〕整體程度研究：脂在整體程度上研究人體在一定的環(huán)境條件下運動時，人體各器官、系統(tǒng)之間的互相關(guān)系，以及人體各器官、系統(tǒng)對運動的適應(yīng)過程。如：研究運動時心血管系統(tǒng)的機能變化。2〕器官、系統(tǒng)程度研究：研究每個器官、系統(tǒng)在運動中的機能變化過程。如：討論運動中引起心率、血壓等變化的因素及變化特點的研究。3〕細胞、分子程度研究：主要研究運動時細胞內(nèi)各亞微構(gòu)造的機能，以及各生物分子的特殊理化變化過程。如：研究大負荷對骨骼肌收縮蛋白的構(gòu)造影響。第四頁，共40頁?！捕逞芯糠椒?、動物試驗法1〕慢性實驗：在無菌條件下，對安康動物手術(shù)，暴露或破壞、摘除要研究的器官后，盡可能按原方法生活，觀察其功能變化的方法。2〕急性實驗急性在體實驗：在無痛條件下，剖開動物，對其一兩個器官進展實驗觀察。急性離體實驗：從動物體內(nèi)取某一器官或組織，置于人工生理環(huán)境中，對其進展某一功能的觀察。2、人體實驗法1〕運動現(xiàn)場測定法：在運動現(xiàn)場直接對運動者在運動前、運動中及運動后恢復(fù)的某生理變化進展測定的方法。2〕實驗室研究法：受試者按研究者目的設(shè)計訓(xùn)練方案，在實驗室內(nèi)用一定器械,訓(xùn)練一定時間，并在訓(xùn)練前、中、后恢復(fù)期內(nèi)，對研究的生理功能進展測定的方法。第五頁，共40頁?！踩吃诮∩眍I(lǐng)域的應(yīng)用1、健身運動處方2、運動與疾病的防治3、運動與康復(fù)4、運動與航天〔失重下的肌肉萎縮〕等〔四〕在競技領(lǐng)域的應(yīng)用1、運動與腦機能監(jiān)測〔無損傷檢測儀〕2、運動與疲勞、恢復(fù)的研究應(yīng)用3、運動與運動選材〔從遺傳基因角度〕4、運動與營養(yǎng)5、生物芯片與運動基因特征研究等四、運動生理學(xué)的開展和展望〔一〕開展運動生理學(xué)是20世紀(jì)初開展起來的學(xué)科。當(dāng)時英國的希爾出版了?肌肉活動?等三本名著，被譽為“運動生理之父〞，同時期，蘇聯(lián)的克列斯托夫尼柯甫出版了?運動生理學(xué)論文集?。自20世紀(jì)50年代以來，北歐的運動生理學(xué)研究碩果累累；我國自20世紀(jì)40年代開場開展，到50年代末，出現(xiàn)第一次飛躍第六頁，共40頁?！捕超F(xiàn)狀1、最大攝氧量的研究2、對氧債學(xué)說的再認識3、關(guān)于個體乳酸閾的研究4、關(guān)于運動性疲勞的研究5、關(guān)于運動對自由基代謝影響的研究6、運動對骨骼肌收縮蛋白機構(gòu)和代謝的影響7、關(guān)于肌纖維類型的研究8、運動對心臟功能影響的研究9、運動與控制體重10、運動與免疫機能五、運動生理的假設(shè)干根本概念〔一〕人體功能活動的調(diào)節(jié)1、神經(jīng)調(diào)節(jié)神經(jīng)調(diào)節(jié)：由神經(jīng)系統(tǒng)的活動調(diào)節(jié)生理功能的調(diào)節(jié)方式。調(diào)節(jié)特點：快速、短暫、準(zhǔn)確第七頁，共40頁。調(diào)節(jié)根本方式：反射反射：在中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與下，機體對環(huán)境變化的適應(yīng)性反響調(diào)節(jié)構(gòu)造根底：反射弧反射弧組成：2、體液調(diào)節(jié)

體液調(diào)節(jié)：某些特殊的化學(xué)物質(zhì)經(jīng)血液運輸調(diào)節(jié)機體的生理功能的調(diào)節(jié)方式。

調(diào)節(jié)特點：緩慢、廣泛、持久

調(diào)節(jié)方式：主要是激素效應(yīng)器傳出N纖維中樞傳入N纖維感受器非條件反射條件反射全身體液調(diào)節(jié)部分體液調(diào)節(jié)第八頁，共40頁。3、自身調(diào)節(jié)

自身調(diào)節(jié)：指組織和細胞在不依賴于外來的神經(jīng)或體液調(diào)節(jié)情況下，自身對刺激發(fā)生的適應(yīng)性反響過程。

調(diào)節(jié)特點：范圍較小、不非常靈敏4、反響、前饋1〕反響的概念反響：在活動中，感受器將信息傳入中樞，經(jīng)處理后發(fā)放到效應(yīng)器，同時，效應(yīng)器也有信息回送到中樞。效應(yīng)器回送信息的過程。反響信息：效應(yīng)器回送到期中樞的信息。反響調(diào)節(jié)：效應(yīng)器的反響信息對中樞的調(diào)節(jié)反響作用包括正反響和負反響〔含前饋〕第九頁，共40頁。2〕反響控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中，控制部分不斷受受控部分的影響，即受控部分不斷有反響信息返回輸入給控制部分，并改變它的活動。控制方式：雙向性〔分：正反響、負反響〕反響控制系統(tǒng)分為比較器、控制部分和受控部分三個主要環(huán)節(jié)3〕前饋在調(diào)控系統(tǒng)中，有時干擾信息在作用于受控部分引起輸出效應(yīng)發(fā)生變化的同時，還可以直接通過受控裝置直接作用于控制部分，這種干擾信息對控制部分的直接作用稱為前饋。第十頁，共40頁。特點：雙通路5、反響與適應(yīng)反響:生物體受到刺激時，其新陳代謝及外部表現(xiàn)發(fā)生相應(yīng)的改變。適應(yīng)：生物體長期系統(tǒng)受到同一刺激后，其構(gòu)造、功能和形態(tài)發(fā)生持久性的變化。6、穩(wěn)態(tài):內(nèi)環(huán)境的理化特性查對穩(wěn)定，并不是凝固狀態(tài)，且各種物質(zhì)不停地轉(zhuǎn)換的動態(tài)平衡。長期系統(tǒng)訓(xùn)練，可進步穩(wěn)態(tài)的維持才能，也能進步機體對穩(wěn)態(tài)改變的耐受才能。第十一頁，共40頁。第一章運動的能量代謝目的要求:掌握三大供能系統(tǒng)的特點掌握運動中能量代謝變化的特點第一節(jié)生物能量學(xué)概要第二節(jié)運動狀態(tài)下的能量代謝第十二頁，共40頁。第一節(jié)生物能量學(xué)概要一ATP與ATP穩(wěn)態(tài)〔一〕ATP分解—放能人體活動的直接能量來源于ATP分解供能，ATP是機體內(nèi)可迅速直接利用的化學(xué)能形式，這種能量轉(zhuǎn)化部位在肌球蛋白橫橋與肌動蛋白的結(jié)合點.ATP?ADP+Pi+Q〔7~12Kcal〕〔二〕ATP穩(wěn)態(tài)ATP在肌肉中含量很少〔約5~7mmol?L-1M〕，在不斷分解時又需不斷合成。ATP通過糖、脂肪、蛋白質(zhì)的有氧氧化過程，經(jīng)脫氫、傳遞電子給氧生成水，釋放能量，或CP分解釋放能量，使ADT轉(zhuǎn)化為ATP，保持ATP含量的相對穩(wěn)定。第十三頁，共40頁?！踩硻C體能量的利用ATP分解與再合成是高能鍵在活細胞內(nèi)的不停斷裂與再連接。其產(chǎn)生約的能量60%迅速轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)維持體溫恒定，約40%轉(zhuǎn)化成“自由能〞貯于ATP，供機體利用。二、能源物質(zhì)的消化與吸收〔一〕消化與吸收1、食物的消化〔1〕消化：食物在消化道內(nèi)被分解為小分子的過程。機械性消化或物理性消化：通過消化道肌肉的舒縮活動，將食物磨碎，并使之與消化液充分混合，并將食物不斷地向消化道遠端推送。第十四頁，共40頁?；瘜W(xué)性消化：通過消化腺分泌的消化液來完成，

消化液中所含的各種消化酶能分別將糖類、

脂肪及蛋白質(zhì)等物質(zhì)分解成小分子顆粒?！?〕消化的過程口腔內(nèi)消化胃內(nèi)消化小腸內(nèi)消化大腸內(nèi)消化第十五頁，共40頁。①口腔內(nèi)消化物理消化：咀嚼和吞咽食物〔主要形式〕化學(xué)消化：唾液淀粉酶將淀粉分解為麥芽糖。第十六頁，共40頁。②胃內(nèi)消化第十七頁，共40頁。

☆化學(xué)性消化胃液的性質(zhì)、成分和作用性質(zhì)：無色，～1.5是體內(nèi)pH最低的液體分泌量：～日成分：鹽酸、胃蛋白酶原、粘液、內(nèi)因子和HCO3-

等無機物蛋白質(zhì)蛋白示、蛋白胨、多肽鹽酸作用:

激活胃蛋白酶原，并為此酶提供酸性環(huán)境入腸后，促進小腸液等分泌及Fe2+、Ca2+吸收殺菌作用胃蛋白酶第十八頁，共40頁?！顧C械性消化?胃容受性舒張：在咀嚼吞咽時→反射性胃擴張〔可使空腹時，具有暫時包容和貯存的作用〕?蠕動：食物入胃5min后，胃以中部開場出現(xiàn)有規(guī)律的肌肉收縮，并向幽門推進?！簿哂谢旌鲜澄锢谙?，并攪拌、推送等作用〕胃排空—食物由胃排入十二指腸的過程。液體?固體糖?蛋白質(zhì)?脂肪水排空時間約10~15min混合食物排空時間約4~6h一般情況第十九頁，共40頁。③小腸內(nèi)消化★化學(xué)性消化1〕.胰液胰液為無色透明的堿性液體～，浸透壓≈血漿胰液呈間歇性分泌,分泌量約為1～2L/每日。胰液是消化液中最重要的一種消化液。(1)水和碳酸氫鹽(2)碳水化合物水解酶：胰淀粉酶(3)脂類水解酶：胰脂肪酶(4)蛋白質(zhì)水解酶：主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶第二十頁，共40頁。2〕.膽汁膽汁內(nèi)不含任何消化酶(1)膽鹽:促脂肪消化:乳化脂肪、增加酶作用面積促脂肪吸收:與脂肪形成水溶性復(fù)合物促脂溶性Vit吸收:促膽汁的自身分泌:腸--肝循環(huán)(2)膽固醇:正常時，膽固醇與膽鹽的濃度呈一定的比例，假設(shè)膽固醇↑→膽石癥。(3)膽色素:第二十一頁，共40頁。3〕.小腸液弱堿性液體，。浸透壓與血漿相等。分泌量大(1～3L/日)特點酶種類多持續(xù)分泌小腸液的成分和作用:(1)中和胃酸,保護十二指腸粘膜免遭胃酸侵蝕。(2)稀釋腸腔內(nèi)容物，利于吸收。(3)腸激酶能激活胰蛋白酶原變?yōu)橛谢钚缘囊鹊鞍酌浮?4)腸淀粉酶能水解淀粉成為麥芽糖。(5)多種消化酶進一步消化水解食糜。小腸消化較特殊：主要在小腸上皮細胞內(nèi)進展第二十二頁，共40頁?！餀C械性消化?緊張性收縮：加速腸內(nèi)食物混合及轉(zhuǎn)運；?分節(jié)運動：由環(huán)形肌節(jié)律收舒，把食糜不斷分割，利于消化、吸收；?蠕動：由環(huán)形肌和縱形肌收舒完成，主要向下推送，速度很慢〔1~2cm?min-1〕停留3~8h④大腸內(nèi)消化無重要的消化作用，主要吸收水、貯存消化殘渣分節(jié)運動蠕動第二十三頁，共40頁。2.吸收〔1〕吸收的概念：吸收：經(jīng)過消化的食物，透過消化道粘膜，進入血液和淋巴循環(huán)的過程。(2)吸收的部位食物在口腔及食道內(nèi)不被吸收。胃所吸收的食物也很少，只吸收酒精和少量水分。小腸是吸收的主要部位，一般認為，糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的消化產(chǎn)物大部分在十二指腸和空腸吸收，回腸可以吸收膽鹽和維生素B12。大腸主要吸收水分和鹽類，結(jié)腸可吸收其腸腔內(nèi)80%的水和90%的Na+及Cl-。第二十四頁，共40頁。(3)小腸吸收的特點

小腸吸收的有利條件：①面積保證：長5～6米＋皺褶＋絨毛＋微絨毛→200m2；②設(shè)備保證：酶多＋轉(zhuǎn)運工具＋運輸途徑；③時間保證：停留時間長，約3～8h；④動力保證：絨毛伸縮具有唧筒樣作用。第二十五頁，共40頁。

葡萄糖、氨基酸和短鏈脂肪酸吸收后進入血液；

而長鏈脂肪酸吸收后進入淋巴液。第二十六頁，共40頁。三生命活動的能量來源〔一〕糖代謝1．糖在體內(nèi)的存在形式人體內(nèi)糖類主要以人體的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在，并以血糖為中心，使之處于一種動態(tài)平衡。血液中的葡萄糖又稱血糖，正常人空腹?jié)舛葹?0~120mg%〔~〕。

糖原貯備形式葡萄糖運輸形式肝糖原肌糖原第二十七頁，共40頁。2.糖在體內(nèi)的分解代謝(1)糖的有氧分解指糖原或葡萄糖在有氧條件下，氧化成CO2、H2O并釋放能量的過程。在細胞質(zhì)和線粒體內(nèi)完成。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乙酰CO-A→三羧酸循環(huán)→CO2+H2O+ATP1molGlucose→38molATP第二十八頁，共40頁。(2)糖酵解指葡萄糖和糖原在不需氧的情況下，分解生成乳酸并釋放能量的過程。在細胞質(zhì)內(nèi)進展。是機體在缺氧時，唯一能供能方式。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乳酸+ATP第二十九頁，共40頁。3糖原貯備與運動才能1〕肝糖原貯備與運動才能長時間運動→→血糖↗→→節(jié)省糖原利用，減少脂肪、蛋白質(zhì)供能比例→→進步運動才能，延緩運動時間2〕肌糖原貯備較穩(wěn)定正常情況下，肌糖原貯備較穩(wěn)定，大量攝入糖不能進步其貯備量，只有高糖膳食和耐力運動結(jié)合→→引起糖原超量恢復(fù)→→才能進步貯備量。3〕肌糖原貯備與運動才能不能說機體內(nèi)肌糖原貯備越高就一定能進步運動成績，由于葡萄糖進入細胞或合成糖原后，不能再擴散出細胞，并且運動肌肉不能利用非運動肌肉的糖原。第三十頁，共40頁。4)進步肌糖原貯備的途徑合理膳食與適宜運動訓(xùn)練相結(jié)合是進步機體糖原貯備的有效途徑。(二)脂肪代謝1．脂肪的儲存與發(fā)動⑴脂肪發(fā)動：脂肪細胞中的脂肪在激素敏感脂肪酶的作用下，分解為脂肪酸和甘油，釋放入血，供組織利用的過程。⑵脂肪貯存：脂肪細胞攝取血中過多的FFA，與甘油結(jié)合成甘油三酯貯存起來的過程。正常情況下，脂肪細胞中脂肪合成與分解是動態(tài)平衡的。第三十一頁，共40頁。⑶脂肪細胞代謝的意義：①當(dāng)體內(nèi)能量來源充足時，能量以脂肪形式貯存；②在饑餓狀態(tài)或糖供缺乏時，經(jīng)脂肪發(fā)動分解成脂肪酸和甘油，供機體能量2.脂肪的氧化分解供能脂肪→發(fā)動→FA→活化→脂酰CO-A→入線粒體→β-氧化→乙酰CO-A→三羧酸循環(huán)→

但在肝細胞內(nèi)不能完全分解脂肪，生成酮體在長期饑餓、劇烈運動時，脂肪發(fā)動↗→酮體↗→骨骼肌利用酮體↗→節(jié)省糖供腦組織利用。CO2

H2OATP乙酰乙酸β-羥丁酸丙酮第三十二頁，共40頁。3.運動中脂肪代謝與糖代謝比較的特點1〕發(fā)動慢：FFA發(fā)動一入血液較慢，在體內(nèi)糖原貯備降低的情況下，才成為主要供能物。2〕耗氧量大：脂肪分子中碳原子多而氧原子少，那么氧化時要消耗較多的氧。3〕能效率低：脂肪有氧氧化的速度慢，輸出功率低。4.運動對脂肪代謝的影響1〕進步脂肪酸的氧化才能：長期耐力訓(xùn)練能增加肌肉中的線粒體及有氧代謝的酶，有利于脂肪發(fā)動。2〕改善血脂異常：長期耐力訓(xùn)練能血中甘油三酯、LDL含量下降，HDL含量增加，防止動脈硬化。3〕減少體脂積累：長期系統(tǒng)訓(xùn)練能增加脂肪酶的活性，加快脂肪發(fā)動，F(xiàn)FA供能增加而減少體脂。第三十三頁，共40頁。(三)蛋白質(zhì)代謝1．蛋白質(zhì)在體內(nèi)的代謝蛋白質(zhì)是細胞構(gòu)造的主要原料,一般不占主要供能地位蛋白質(zhì)代謝可根據(jù)氮平衡來確定。食物中的含氮物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。而蛋白質(zhì)中的含氮量相對恒定約為16%。氮平衡：正氮平衡：負氮平衡：2.蛋白質(zhì)分解代謝供能蛋白質(zhì)的分解供能是由氨基酸代謝實現(xiàn)。第三十四頁，共40頁。四ATP的生成過程〔一〕ATP生成的無氧代謝過程1、磷酸原系統(tǒng)1〕組成：由肌肉中的ATP和CP組成，ATP的再生成由CP分解放能直接形成；ATP→ADP+Pi+QCP+ADP→C+ATP2〕供能時間約7?5s

3〕供能特點

ATP再生成來自CP分解不產(chǎn)生乳酸，不需要氧；ATP是肌肉活動的直接能源；ATP-CP分解十分迅速，輸出功率最大；ATP-CP貯量少，供能時間很短（僅數(shù)秒鐘）第三十五頁，共40頁。2、乳酸能系統(tǒng)1〕乳酸能系統(tǒng)：肌肉中GlycogenandGlucose在缺氧分解過程中合成ATP，同時產(chǎn)生乳酸的供能系統(tǒng)肌糖元+ADP+Pi→乳酸+ATP2〕供能時間約33sATP再合成由糖酵解而來，不需要氧，產(chǎn)生乳酸分解速度較快，輸出功率較大供能時間較短〔LA是強酸，破壞內(nèi)環(huán)境〕ATP生成有限；3）供能特點第三十六頁，共40頁?！捕矨TP生成的有氧代謝過程

3、有氧氧化系統(tǒng)1〕有氧氧化系統(tǒng)：當(dāng)機體吸氧量滿足需氧量，ATP再生成由糖、脂肪有氧氧化供能的系統(tǒng)糖脂肪+ADP+Pi+O2→CO2+H2O+ATP蛋白質(zhì)2〕供能時間

ATP再