第六章運動性疲勞及恢復過程的生化特點詳解

第六章運動性疲勞及恢復過程的生化特點詳解演示文稿當前第1頁\共有68頁\編于星期五\23點優(yōu)選第六章運動性疲勞及恢復過程的生化特點當前第2頁\共有68頁\編于星期五\23點第一節(jié)運動能力的代謝基礎骨骼肌ATP的再合成速度是影響運動能力的最重要因素。供能系統(tǒng)：

磷酸原系統(tǒng)：短時間最大強度或最大用力運動中起主要供能。

糖酵解系統(tǒng)：30秒到2分鐘以內最大強度運動的主要供能系統(tǒng)。

有氧氧化系統(tǒng)：數(shù)分鐘以上耐力性運動項目的主要供能系統(tǒng)。一、運動的代謝特點：當前第3頁\共有68頁\編于星期五\23點(一)各體育項目的代謝類型根據(jù)運動時物質和能量代謝體系，可把競技體育項目分屬為五種代謝類型，即：

(1)磷酸原代謝類型；

(2)磷酸原—糖酵解代謝類型；

(3)糖酵解代謝類型；

(4)糖酵解—有氧代謝類型；

(5)有氧代謝類型。當前第4頁\共有68頁\編于星期五\23點當前第5頁\共有68頁\編于星期五\23點(二)不同訓練方法的能量代謝特點：根據(jù)訓練方法的供能代謝分布特點，科學地制定訓練計劃。當前第6頁\共有68頁\編于星期五\23點當前第7頁\共有68頁\編于星期五\23點當前第8頁\共有68頁\編于星期五\23點二、影響人體運動能力的因素(一)影響人體無氧代謝運動能力的因素：人體代謝能力存在明顯的個體差異。一般說運動員的值高于正常人，且有多種因素影響個體的無氧代謝能力。1．年齡、性別和肌肉質量的影響(1)年齡：生長期的機體無氧代謝能力隨年齡增長而增大，在20多歲時達最大值，然后逐漸下降，大約每10年下降6％。上述變化無性別差異。當前第9頁\共有68頁\編于星期五\23點

(2)性別：在10秒、30秒、90秒最大輸出功的測定中，女子值僅是男子值的65％左右，存在明顯的性別差異。當前第10頁\共有68頁\編于星期五\23點(3)肌肉質量：最大無氧代謝能力與身體大小有關，尤其受去脂體重的影響。所以，最大無氧代謝能力的年齡和性別變化，與肌肉質量的差異關系密切。當前第11頁\共有68頁\編于星期五\23點2．肌肉結構和機能的影響(1)肌肉形態(tài)和肌纖維類型：1)肌肉形態(tài)：對肌肉做功能力的影響很大，如：肌節(jié)的排列和長度、肌纖維長度、肌肉橫截面積、肌肉總量等。這些因素影響肌肉執(zhí)行無氧運動的能力，特別影響功率輸出的絕對值。當前第12頁\共有68頁\編于星期五\23點

2)肌纖維類型：對無氧代謝能力的影響表現(xiàn)在快肌纖維的比例上，快肌纖維百分比例高的肌肉，收縮時無氧功率輸出值大。在無氧代謝供能為主的運動中，快肌纖維越多或橫截面積越大，維持最大功率輸出的時間會相對延長?？傊?，高比例快肌纖維和快肌纖維橫截面積具有最大瞬時功率和短時間無氧功率占優(yōu)勢的特點。在選材時要注意這種關系。當前第13頁\共有68頁\編于星期五\23點

(2)供能物質含量：短時間全力運動的能量主要來自內源性高能磷酸化合物和肌糖原。CP貯量是短時間無氧運動能力的限制因素。無氧運動時肌糖原的儲量不是個體無氧運動能力的決定因素。當前第14頁\共有68頁\編于星期五\23點

(3)反應產物的堆積：大量的研究一致指出，在局部肌糖原儲備充足情況下，肌內H+堆積是影響無氧運動能力的主要限制因素。當前第15頁\共有68頁\編于星期五\23點(4)代謝途徑的效率：無氧運動時ATP生成速率也依賴CP和糖原分解的代謝能力。1）肌內肌酸激酶活性；2）肌內糖酵解酶活性；3）參與高強度收縮的肌纖維的特性和數(shù)目。在極量運動中，快肌纖維有效募集，更能快速分解和再合成ATP。大多數(shù)限制因素經高強度訓練后，獲得一定程度的適應性提高。當前第16頁\共有68頁\編于星期五\23點供能物質含量反應產物的堆積肌纖維類型代謝途徑的效率肌肉形態(tài)當前第17頁\共有68頁\編于星期五\23點

(5)氧的轉運和利用系統(tǒng)：在短時間極量運動中，氧化供能占很小部分。當全力運動時間超過60—90秒時，供氧系統(tǒng)利用氧的能力有改善和提高，經過一個階段訓練后線粒體內有氧代謝供能才會有較大增長。當前第18頁\共有68頁\編于星期五\23點3．遺傳的影響與無氧代謝能力有關的生化參數(shù)的遺傳度影響機體對訓練的應答，在選材時應注意應答能力表型的變異起作用。當前第19頁\共有68頁\編于星期五\23點4．訓練的影響當前第20頁\共有68頁\編于星期五\23點從訓練應答比較的變化范圍大，說明無氧代謝可訓性的個體差異大。這類研究對教練員有重要價值，例如對短時間無氧運動項目的運動員，應當意識到選拔天資高的人更易獲得訓練效果，對長時間無氧運動能力的提高，應當多從訓練因素上找出成功的原因。當前第21頁\共有68頁\編于星期五\23點影響人體無氧代謝運動能力的因素：1．年齡、性別和肌肉質量的影響

(1)年齡；(2)性別；(3)肌肉質量2．肌肉結構和機能的影響

(1)肌肉形態(tài)和肌纖維類型(2)供能物質含量(3)反應產物的堆積(4)代謝途徑的效率(5)氧的轉運和利用系統(tǒng)3．遺傳的影響4．訓練的影響當前第22頁\共有68頁\編于星期五\23點(二)影響有氧代謝運動能力的因素運動員最大有氧代謝運動能力取決于氧轉運能力和肌肉利用氧的能力。

1．最大轉運氧的能力

(1)肺轉運氧：安靜時最大肺通氣速率在500毫升／分以上，在最大強度運動時，優(yōu)秀運動員的值上升到、180升／分以上，并發(fā)現(xiàn)此時血氧量不下降或稍下降，故認為肺泡彌散氧的能力不限制最大攝氧量。當前第23頁\共有68頁\編于星期五\23點(2)血液攜氧量：血液攜氧量是血紅蛋白濃度的函數(shù)。當采用血液興奮劑或高原訓練后使血紅蛋白濃度上升時，最大攝氧量相應提高。由此推論，血紅蛋白可能是最大攝氧量的限制因素。當前第24頁\共有68頁\編于星期五\23點

(3)每分心輸出量：

每分心輸出量是影響最大攝氧量的重要因素。增加每分鐘流經肌肉的血容量，可使單位時間血液供氧增多，從而提高最大攝氧量。當前第25頁\共有68頁\編于星期五\23點2．肌肉利用氧的能力肌肉利用氧的能力表示肌肉從血液攝取氧并轉進線粒體、被代謝氧化利用的量。利用氧能力取決于下列因素：肌肉微血管密度，肌紅蛋白含量，線粒體有氧代謝酶活性，線粒體數(shù)目和體積，供能物質的選擇性利用等。

在供氧充足、能量物質儲備充足時，影響最大攝氧量的主要因素是有氧代謝酶的活性。采用大強度間歇性耐力訓練，能明顯增強引起肌細胞內上述生化因素的適應性變化，使肌肉利用氧的能力提高。當前第26頁\共有68頁\編于星期五\23點3．遺傳的影響高水平的最大攝氧量歸咎于訓練水平還是先天因素，目前尚不清楚，但是經耐力訓練最大攝氧量增高不超過15％—20％最大攝氧量，這是最大攝氧量遺傳度高(約80％)決定的。當前第27頁\共有68頁\編于星期五\23點4．訓練的影響

由于可訓性受遺傳度制約，訓練對最大攝氧量提高的效果不十分明顯(不超過15％—20％)。例如，一名最大攝氧量(45-55毫升氧／千克體重?分)低水平的健康年輕人，經過緊張訓練使最大攝氧量提高20％，數(shù)值只達到54—66毫升氧／千克體重?分，此值仍低于優(yōu)秀耐力運動員的平均水平。可見，在耐力運動員選材時，最大攝氧量的可訓性是一個不可忽視的因素。當前第28頁\共有68頁\編于星期五\23點5．性別的影響男女之間最大攝氧量存在明顯差異。采用絕對值(毫升氧／分)表示時，男子平均最大攝氧量為3000-3500，世界級耐力運動員達6080—7000；女子平均值最大攝氧量2000—3200，世界級耐力運動員可達4000。采用相對值(毫升氧／千克體重?分)表示時，從兒童至老年人平均值，男子是40—50，女子是32—38。若以瘦體重表示相對值時，則男女之間的差別不明顯，男子平均值46-49，女子平均值44—48。高體脂的人采用瘦體重計算最大攝氧量時，也表現(xiàn)出攝氧量值增高。當前第29頁\共有68頁\編于星期五\23點6．年齡的影響最大攝氧量值隨年齡改變。在青春期前，男孩稍高于女孩。女子在14—16歲達到最大攝氧量，而男子在19—30歲保持最大攝氧量水平。30歲以后，非運動員明顯下降，男子比女子下降得快。當前第30頁\共有68頁\編于星期五\23點7．高原和高原訓練的影響高原大氣壓和空氣中氧含量下降，引起人體原有的最大攝氧量下降，大約從1200米海拔高度起，每上升1000米相應的最大攝氧量下降10％；在海拔8848米的珠穆朗瑪峰上，登山者平均最大攝氧量僅為15毫升氧／千克體重?分，大約是海平面的27％，稍高于維持生命必需的最低耗氧量(7毫升氧／千克體重?分)。當前第31頁\共有68頁\編于星期五\23點影響有氧代謝運動能力的因素：1．最大轉運氧的能力(1)肺轉運氧(2)血液攜氧量(3)每分心輸出量2．肌肉利用氧的能力3．遺傳的影響4．訓練的影響5．性別的影響6．年齡的影響7．高原和高原訓練的影響當前第32頁\共有68頁\編于星期五\23點第一節(jié)運動性疲勞概述一、運動性疲勞的概念：運動性疲勞定義為：“機體的生理過程不能持續(xù)其機能在一特定水平或不能維持預定的運動強度?！绷呤瞧诘囊环N特殊形式，是在疲勞時繼續(xù)運動，直到肌肉或器官不能維持運動，即為力竭。當前第33頁\共有68頁\編于星期五\23點這個疲勞定義的特點是：

(1)把疲勞時體內組織、器官的機能水平和運動能力結合起來評定疲勞的發(fā)生和疲勞程度；

(2)有助于選擇客觀指標評定疲勞。

例如，在某一特定水平工作時單一或同時使用心率、血乳酸、最大攝氧量和輸出功率來評定疲勞。當前第34頁\共有68頁\編于星期五\23點二、運動性疲勞發(fā)生的部位及變化：軀體性疲勞：運動能力下降。心理性疲勞：行為的改變。中樞疲勞：是指缺乏動機、中樞神經系統(tǒng)的傳遞或募集發(fā)生改變。外周疲勞：包括接點傳遞、肌肉點活動和肌肉收縮活動能力下降。軀體性疲勞運動性疲勞當前第35頁\共有68頁\編于星期五\23點(一)中樞疲勞的生化特點部位：起于大腦、止于脊髓運動神經元。當前第36頁\共有68頁\編于星期五\23點生化機制可能是神經細胞機能失調，主要生化特點表現(xiàn)如下：1．ATP濃度降低，ADP／ATP比值增大，γ-氨基丁酸濃度升高。劇烈運動時，ATP濃度下降，ADP稍上升，CP有所減少，氧化酶活性有所升高；在極度疲勞時，氧化酶活性受到抑制，腦組織中琥珀酸脫氫酶活性降低，γ-氨基丁酸的消除過程減弱，琥珀酸在腦組織中的濃度升高，對中樞神經產生抑制作用，使神經細胞機能活動有所降低。當前第37頁\共有68頁\編于星期五\23點2．血液色氨酸與支鏈氨基酸(BCAA)濃度比值增高，影響腦中某些神經遞質前體(苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸)的含量，使5-羥色胺(5-I-IT)含量升高，對大腦皮層抑制加強，激發(fā)倦怠、食欲不振、睡眠紊亂等疲勞癥狀。當前第38頁\共有68頁\編于星期五\23點當前第39頁\共有68頁\編于星期五\23點3．運動時體內氨基酸代謝和嘌呤核苷酸循環(huán)加強，影響到腦氨含量增多。腦氨增多可引起多種酶活性下降，ATP再合成速率下降，從而出現(xiàn)各種疲勞癥狀，如思維和意識變異、肌肉無力、呼吸急促等。當前第40頁\共有68頁\編于星期五\23點(二)外周疲勞的生化特點部位：發(fā)生于神經肌肉接點至骨骼肌收縮蛋白。

精神（大腦）降低神經沖動運動單位募集脊髓降低反射發(fā)放外周神經損害神經肌肉間轉換肌膜運動性疲勞控制鏈當前第41頁\共有68頁\編于星期五\23點

肌膜損害動作電位橫管系統(tǒng)Na+

，K+，H2O平衡紊亂損害興奮性

Ca++活動性下降能量供應減少肌動球蛋白間連接橫橋緊張+熱熱損傷肌肉受損力量及功率輸出運動性疲勞控制鏈當前第42頁\共有68頁\編于星期五\23點1．神經肌肉接點：

應用肌電圖技術測定表面動作電位證明，運動性疲勞可能發(fā)生在神經-肌肉接點。乙酰膽堿(Ach)是調節(jié)運動神經末梢及肌纖維之間必需的神經遞質，神經-肌肉極度的興奮傳遞障礙與乙酰膽堿釋放量和接點部位遞質堆積量的變化有關。當前第43頁\共有68頁\編于星期五\23點(1)神經肌肉接點前膜釋放Ach不足會導致運動終極板的去極化過程不出現(xiàn)，致使骨骼肌細胞不能產生收縮。在短時間、大強度運動過程中，如舉重、投擲等爆發(fā)力項目運動員的骨骼肌疲勞可能與此有關，這一現(xiàn)象稱為“突觸前衰竭”。當前第44頁\共有68頁\編于星期五\23點(2)Ach在接點后膜堆積，導致后膜持續(xù)性去極化的代謝障礙。在以乳酸供能為主的運動性疲勞發(fā)生過程中，發(fā)現(xiàn)接點部位Ach含量增多與乳酸堆積同時存在，故認為在酸化環(huán)境下，因膽堿酯酶活性下降使Ach不能迅速水解，會導致肌肉缺乏正常的興奮、舒張交替，造成做功能力下降。當前第45頁\共有68頁\編于星期五\23點2．肌細胞膜運動性機械牽拉和化學因素會使細胞膜損傷或通透性暫時增大。化學因素主要指短時間運動的乳酸堆積；長時間運動引起的血漿脂肪酸、兒茶酚胺濃度升高，細胞內糖原耗竭，大量自由基產生等。當前第46頁\共有68頁\編于星期五\23點對細胞膜功能的影響主要體現(xiàn)在：(1)膜上Na+、K+—ATP酶活性受抑制或失活，不能滿足細胞內外鉀、鈉離子的交換，影響膜電位而引起收縮功能降低。在大強度運動時，運動肌鉀離子的下降可能是疲勞發(fā)展的主要原因。(2)降低葡萄糖、脂肪酸和乳酸等分子跨膜轉運，影響細胞內代謝功能。(3)阻礙膜上H+和乳酸根轉運、Cl-／HCO3-、Na+／H+等膜內外離子交換。(4)降低Na+、Ca2+-ATP酶活性，使Ca2+輸送受阻。(5)改變膜上多肽類、兒茶酚胺激素受體的構型。當前第47頁\共有68頁\編于星期五\23點3．肌質網

肌質網終池具有儲存Ca2+及調節(jié)肌細胞胞漿鈣濃度的重要作用。當運動引起肌質網釋放鈣量減少，和／或肌質網對鈣的攝取量減少時，肌動蛋白一肌球蛋白酌相互作用將受制約，從而使肌肉收縮力下降。當前第48頁\共有68頁\編于星期五\23點運動量引起肌質網攝取鈣量減少的可能機制與下面幾方面有關：

(1)肌細胞中ATP含量減少或鄰近肌質網Ca2+—ATP酶定位區(qū)域分布的ATP含量減少，使Ca2+—ATP酶缺乏足夠的能量供給而無法有效地工作；

(2)酸中毒影響肌質網對鈣的攝取速度；

(3)生成酶的抑制劑，使肌質網Ca2+

-ATP酶活性受到抑制；

(4)自由基生成對肌質網機能可能具有暫時性抑制。當前第49頁\共有68頁\編于星期五\23點4．代謝因素代謝造成的疲勞主要表現(xiàn)在以下幾方面：

(1)能源物質的消耗：如10秒鐘內運動的最大功率輸出、力量的下降與CP儲量減少并行發(fā)生。長時間運動可使體內糖原大量消耗；糖原消耗越多，疲勞癥狀越明顯。一旦糖儲量下降而使脂肪酸大量參與供能，做功能力隨之下降；同時還會因血糖水平低下引起中樞供能不足，并發(fā)中樞疲勞；當前第50頁\共有68頁\編于星期五\23點

(2)代謝產物堆積：大強度運動會引起肌肉乳酸生成增多。乳酸在體內的堆積可通過多種途徑影響肌肉張力和ATP生成，引起運動性疲勞。當前第51頁\共有68頁\編于星期五\23點當前第52頁\共有68頁\編于星期五\23點三、不同時間全力運動和不同代謝類型運動項目疲勞的代謝特點(一)不同時間全力運動疲勞時的代謝特點當前第53頁\共有68頁\編于星期五\23點(二)不同代謝類型運動項目疲勞時的代謝特點1．無氧運動疲勞的代謝特點：

無氧代謝運動所引起的疲勞主要與磷酸原消耗、乳酸生成和積累有關。在運動至力竭時，磷酸肌酸濃度接近耗盡，ATP濃度下降量可多達開始量的30％-40％；血乳酸濃度明顯增高。以不同時間作一次性運動達到疲勞時，檢測到血乳酸最高值為18毫摩爾／升左右。此外，血氨濃度上升也是引起短時間、大強度運動性疲勞的因素。

2．有氧運動疲勞的代謝特點：

有氧代謝運動的疲勞與肌糖原大量消耗、血糖濃度下降、體溫升高和脫水、無機鹽丟失有關。當前第54頁\共有68頁\編于星期五\23點當前第55頁\共有68頁\編于星期五\23點第三節(jié)運動后恢復的生物化學一、超量恢復概述：

超量恢復是指運動時消耗的物質，在運動后恢復期，不僅可恢復到原來水平，而且在一定時間內出現(xiàn)超過原來水平的恢復現(xiàn)象。當前第56頁\共有68頁\編于星期五\23點消耗和恢復過程的規(guī)律示意圖當前第57頁\共有68頁\編于星期五\23點當前第58頁\共有68頁\編于星期五\23點二、超量恢復原理的應用不同能源物質在運動時的消耗速率和恢復時間是不相同的，而不同專項運動對消耗能源物質的要求不同，這就成為選擇休息間歇、掌握負荷強度和量度的一個重要依據(jù)和指標。目前認為可以根據(jù)不同能量物質恢復的速率來安排不同專項練習的間歇休息時間；而超量恢復則是課后休息期至下次訓練時應掌握的指標。當前第59頁\共有68頁\編于星期五\23點(一)確定訓練課運動間歇的依據(jù)：

在訓練課中，如何選擇最適宜的休息間歇以保證完成訓練量，又取得良好的訓練效果，是值得注意的問題。在訓練課中被消耗的能量物質和產生的酸性代謝產物，在運動間歇休息期恢復或消除。能量物質的恢復通常用半時反應(Re-actionofHalfTime)表示，半時反應是指恢復運動時消耗物質二分之一所需要的時間。當前第60頁\共有68頁\編于星期五\23點1．磷酸原恢復規(guī)律的應用

目前研究較為清楚的是磷酸原恢復。在10秒全力運動中消耗ATP和大部分CP，運動后其恢復規(guī)律。當前第61頁\共有68頁\編于星期五\23點研究表明，磷酸原恢復一半的時間為20—30秒，力竭性運動后30秒CP恢復約70％，基本恢復的時限為2—5分鐘。這意味著在10秒以內全力運動的訓練中，二次運動的間歇時間不能短于30秒，保證磷酸原在盡可能短的時間內，至少恢復一半以上，就可以維持預定的運動強度。組間休息間歇控制在磷酸原完全恢復時。由表9-15可見，組休息間歇在4—5分鐘為宜，使機體活動在一個新的起點開始。當前第62頁\共有68頁\編于星期五\23點當前第63頁\共有68頁\編于星期五\23點2．乳酸消除規(guī)律的應用：

如果運動肌中有大量的乳酸生成，則選擇氫離子透過肌膜達二分之一量的時間，作為適宜休息間歇的最適宜的時間。目前研究結果認為，30秒全力運動的半時反應為60秒，因此，最適宜的休息間歇為60秒左右。1分鐘全力運動后，半時反應約為3—4分鐘，因此，休息時間要長達4—5分鐘。最大乳酸生成的成組練習為4X100米跑，跑后血乳酸消除的最佳半時反應為15分鐘左右，‘活動性休息有助于乳酸的消除速度加快。在運動后恢復期，乳酸的消除速率受休息方式影響?；顒有孕菹⒅醒樗嵯陌霑r反應為11分鐘，恢復至安靜水平約1小時，而休息性恢復中乳酸消除的半時反應需要25分鐘，恢復至安靜水平則需要2小時。當前第64頁\共有68頁\編于星期五\23點實驗證明，進行輕量的活動(如散步、慢跑)比靜坐和躺臥休息方式乳酸的消除速度快(圖9-