美国体能协会(NSCA)注册体能训练专家：运动训练的生物能量学课件

运动训练的生物能量学运动训练的生物能量学前言能量

——做功的能力或容量生物能量学——生物系统中的能量转换分解代谢——大分子分解成为小分子的过程合成代谢——小分子合成大分子的过程前言能量——做功的能力或容量前言释能反应——释放能量的反应，通常是分解代谢吸能反应——消耗能量的反应，通常是合成代谢新陈代谢——生物系统中分解/合成和释能/吸能反应的综合前言释能反应——释放能量的反应，通常是分解代谢前言ATP——生物反应的中间分子三磷酸腺苷，从分解反应获得的能量去驱动合成反应，ATP使释能反应转为吸能反应——能量的最小可利用形式——构成——裂解/水解前言ATP食物分解与能量释放大分子小分子能量小分子分解代谢/释能反应能量合成代谢/吸能反应大分子图１食物分解与能量释放大分子小分子能量小分子分解代谢/释能反应能生物能量系统合成ATP的三个能量系统——磷酸原系统

反应在肌浆中进行；不需氧参与——糖酵解系统

反应在肌浆中进行；同样不需氧参与——有氧系统

反应在线粒体中进行；需要氧分子参与作用生物能量系统合成ATP的三个能量系统生物能量系统三种能量系统都在同一时间中活动每种能量使用程度的决定因素——主要取决于：活动强度，功率输出，工作效率——次要取决于：持续时间的长短生物能量系统三种能量系统都在同一时间中活动磷酸原系统主要作用——为短时间、高强度运动（如力量训练和短跑）提供能量，高活性可维持0-6秒至20-30秒——该能量系统的其他命名——不论运动强度，所有运动一开始就会动用磷酸原系统——三个主要反应（图2）磷酸原系统主要作用磷酸原系统肌球蛋白ATP酶肌酸激酶ADP+无机磷酸+能量磷酸肌酸ATP+磷酸肌激酶图2磷酸原系统肌球蛋白ATP酶肌酸激酶ADP+无机磷酸+能量磷酸磷酸原系统水解ATP的酶（反应部位决定动用哪种酶）——肌球蛋白ATP酶——Na+-K+-ATP酶——Ca++-ATP酶磷酸原系统水解ATP的酶（反应部位决定动用哪种酶）磷酸原系统小结——快速合成ATP——参与反应少，高效合成ATP肌酸激酶反应肌激酶反应——但ATP的产量低磷酸原系统小结糖酵解系统主要作用——肌浆中碳水化合物（来源于血葡萄糖和肌糖元）降解产生ATP——为中高强度运动提供能量运动时间：30秒到2-3分钟肌细胞缺乏氧的供应糖酵解系统主要作用糖酵解系统糖酵解过程所有反应均需：

——反应物（底物）——酶（起催化作用）——产物糖酵解系统糖酵解过程糖酵解图3糖酵解图3糖酵解丙酮酸盐的转化去向——需要机体快速供能a肌细胞缺乏氧b快速糖酵解（丙酮酸转变为乳酸）c举例：1200米跑——低强度能量需求a线粒体中氧充足b慢速糖酵解（线粒体中丙酮酸携NADH进入三羧酸循环）c举例：30分钟攀岩糖酵解丙酮酸盐的转化去向乳酸VS乳酸盐乳酸——乳酸堆积时，H+浓度会相应增加——负反馈（1）肌浆网中Ca++释放（2）肌动蛋白的形成（3）糖酵解酶活性——疲劳的产生乳酸盐——乳酸盐不被认为是疲劳物质——乳酸盐可作为能量基质而加以利用（1）糖异生：乳酸盐可与非碳水化合物形成葡萄糖（2）Cori循环借助血液缓冲系统转换乳酸盐影响乳酸的生成和清除乳酸VS乳酸盐乳酸乳酸盐借助血液缓冲系统转换乳酸盐影响乳酸的糖酵解系统糖酵解过程中的能量生成情况（图3）——1分子葡萄糖可生成2分子ATP——1分子肌糖原可生成3分子ATP——在慢速糖酵解过程中，2分子NADH被转运至线粒体，每分子NADH可生成3分子ATP，那么一共生成6分子ATP糖酵解系统糖酵解过程中的能量生成情况（图3）有氧系统主要作用——为低强度运动提供ATP（如长跑、骑自行车、游泳）运动持续3分钟以上底物——（1）碳水化合物；（2）脂肪；（3）蛋白质反应在肌细胞线粒体中进行——肌细胞的能量库有氧系统主要作用有氧系统三羧酸循环（图4）有氧系统三羧酸循环（图4）三羧酸循环图4三羧酸循环图4有氧系统电子传递链（图5）有氧系统电子传递链（图5）电子传递链图5电子传递链图51分子葡萄糖产生的总能量*如果反应从葡萄糖起始，因糖酵解作用会消耗2个ATP，所以净ATP为40-2=38。如果从糖原起始，净ATP=40-1=39

1分子葡萄糖产生的总能量*如果反应从葡萄糖起始，因糖酵解作有氧系统β-氧化（图4）有氧系统β-氧化（图4）脂肪β-氧化

图4脂肪β-氧化图4有氧系统

训练效应

——肌肉线粒体数目的增加——省下的碳水化合物可供中枢神经系统利用——防止细胞内PH值持续下降（防止酸化，延缓疲劳发生）有氧系统训练效应1分子甘油三酸酯氧化后产生的能量

*具有不同碳原子数的甘油三酸酯会产生更多或较少的ATP。1分子甘油三酸酯氧化后产生的能量*具有不同碳原子数的甘油三蛋白质氧化

蛋白质氧化（图4）蛋白质氧化蛋白质氧化（图4）蛋白质氧化

图4蛋白质氧化图4三大能量物质代谢示意图

图6三大能量物质代谢示意图图6能量的产生与容量

三大能量系统产生ATP的速率和容量——呈负相关关系（表1）速率（生成ATP的快慢）容量（生成ATP的多少）能量的产生与容量三大能量系统产生ATP的速率和容量能量的产生与容量

表1能量的产生与容量表1能量的产生与容量

三种能量系统产生ATP的程度（表2）——主要取决于：运动强度——其次取决于：运动持续时间能量的产生与容量三种能量系统产生ATP的程度（表2）能量的产生与容量

表2能量的产生与容量表2底物的消耗和补充

能量底物：能够为生物能量的反应提供启动物质的分子

1磷酸原2糖原3葡萄糖4乳酸盐5游离脂肪酸6氨基酸底物的消耗和补充能量底物：能够为生物能量的反应提供启动物质底物的消耗和补充

磷酸原和ATP——消耗（1）磷酸肌酸在高强度运动的最初阶段（5-30秒）会显著减少50-70%（2）高强度运动引起机体磷酸肌酸的储量下降（3）即便是极高强度的运动，肌肉ATP浓度的下降不会超过开始运动时浓度的60%底物的消耗和补充磷酸原和ATP底物的消耗和补充

磷酸原和ATP——补充（1）ATP的再合成完成于运动后3-5分钟（2）磷酸肌酸的再补充完成于运动后8分钟内（3）运动后磷酸原的再合成主要在有氧代谢中完成底物的消耗和补充磷酸原和ATP底物的消耗和补充

磷酸原和ATP——补充：运动与休息时间的比底物的消耗和补充磷酸原和ATP底物的消耗和补充