运动生理学课件《第一章:肌肉活动的能量供应》.ppt
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1、n n人体的生命活动是一个消人体的生命活动是一个消耗能量的过程,而肌肉活耗能量的过程,而肌肉活动又是消耗能量最多的一动又是消耗能量最多的一种活动形式。运动时,人种活动形式。运动时,人体不能直接利用太阳能、体不能直接利用太阳能、电能等各种物理形式的能电能等各种物理形式的能量,只能直接利用储存在量,只能直接利用储存在ATPATP分子中蕴藏的化学能。分子中蕴藏的化学能。第一节第一节 肌肉活动的能量来源肌肉活动的能量来源n能量的直接来源能量的直接来源n能量的间接来源能量的间接来源能量的直接来源能量的直接来源ATPATPwATPATP是一种存在于细胞内、由自身是一种存在于细胞内、由自身合成并可迅速分解被
2、直接利用的一合成并可迅速分解被直接利用的一种自由存在种自由存在 的化学能形式。的化学能形式。wATPATP的组成:一个大分子的腺苷和三的组成:一个大分子的腺苷和三个磷酸根个磷酸根w在在ATPATP分子结构中的三个磷酸根之间分子结构中的三个磷酸根之间的结合键中蕴藏着大量的化学能。的结合键中蕴藏着大量的化学能。w生物体一切生命活动的能量都直接生物体一切生命活动的能量都直接来源于来源于ATPATP(一)一)ATPATP的分解的分解放能放能n n ATPATP酶酶酶酶n nATP ADPPi+能能n n肌肉收缩就是利用肌细肌肉收缩就是利用肌细胞内胞内ATPATP分解释放出的分解释放出的能量供肌肉收缩克
3、服阻能量供肌肉收缩克服阻力来做功力来做功,以实现化学以实现化学能向机械能的转化能向机械能的转化.(二)(二)ATPATP的再合成的再合成吸能吸能n nATPATP在细胞内的含量一是有限,二是稳定,在细胞内的含量一是有限,二是稳定,呈动态平衡之势。呈动态平衡之势。n nATPATP必须是边分解、边合成,以保证生命活必须是边分解、边合成,以保证生命活动的延续性(如果以最大功率输出仅能维动的延续性(如果以最大功率输出仅能维持持2 2秒左右)即:秒左右)即:ADPPi+能能 ATPn nATPATPATPATP在细胞内的再合成实际上是在细胞内的再合成实际上是在细胞内的再合成实际上是在细胞内的再合成实际
4、上是ADPADPADPADP与与与与PiPiPiPi再连接,是一个磷酸化的再连接,是一个磷酸化的再连接,是一个磷酸化的再连接,是一个磷酸化的吸能过程。被吸收的能量只能利用食物中的糖、脂肪、蛋白质,吸能过程。被吸收的能量只能利用食物中的糖、脂肪、蛋白质,吸能过程。被吸收的能量只能利用食物中的糖、脂肪、蛋白质,吸能过程。被吸收的能量只能利用食物中的糖、脂肪、蛋白质,在细胞内的中间代谢过程中从无氧或有氧的分解方式中获得。参在细胞内的中间代谢过程中从无氧或有氧的分解方式中获得。参在细胞内的中间代谢过程中从无氧或有氧的分解方式中获得。参在细胞内的中间代谢过程中从无氧或有氧的分解方式中获得。参与无氧分解的
5、只有与无氧分解的只有与无氧分解的只有与无氧分解的只有糖糖糖糖(在(在(在(在胞浆胞浆胞浆胞浆中进行);而有氧分解主要是在中进行);而有氧分解主要是在中进行);而有氧分解主要是在中进行);而有氧分解主要是在线线线线粒体粒体粒体粒体内进行的,其内进行的,其内进行的,其内进行的,其主要功能主要功能主要功能主要功能是把三大营养物质氧化分解脱下的是把三大营养物质氧化分解脱下的是把三大营养物质氧化分解脱下的是把三大营养物质氧化分解脱下的氢氢氢氢(H)(H)(H)(H)传递给传递给传递给传递给氧(氧(氧(氧(O O O O2 2 2 2)而化合成而化合成而化合成而化合成水水水水(H(H(H(H2 2 2 2
6、O)O)O)O),并生成,并生成,并生成,并生成ATPATPATPATP。此过程是逐步。此过程是逐步。此过程是逐步。此过程是逐步氧化、逐步释放能量的过程,使氧化、逐步释放能量的过程,使氧化、逐步释放能量的过程,使氧化、逐步释放能量的过程,使ADPADPADPADP磷酸化成磷酸化成磷酸化成磷酸化成ATPATPATPATP的。故又称氧化的。故又称氧化的。故又称氧化的。故又称氧化磷酸化。磷酸化。磷酸化。磷酸化。(三三)ATP)ATP分解与在合成的关系分解与在合成的关系n nATP的分解与再合成在活细胞内是永不停止地进行着,其速率的快慢随代谢的需要而变化.运动中,当ATP再合成速率下降时,表明能量供应
7、受阻.意味着疲劳开始出现.生物体内的能量代谢能量的释放、转移和利用等过程是以ATP为中心进行的。能量的间接来源能量的间接来源 糖、脂肪、蛋白质糖、脂肪、蛋白质(一)食物的消化和吸收一)食物的消化和吸收一)食物的消化和吸收一)食物的消化和吸收1 1 1 1、消化、消化、消化、消化(1 1 1 1)消化的概念:)消化的概念:)消化的概念:)消化的概念:食物在消化道内被分解为小分子的过食物在消化道内被分解为小分子的过食物在消化道内被分解为小分子的过食物在消化道内被分解为小分子的过程。程。程。程。(2 2 2 2)消化的方式:消化的方式有两种)消化的方式:消化的方式有两种)消化的方式:消化的方式有两种
8、)消化的方式:消化的方式有两种:一种是通过消化道一种是通过消化道一种是通过消化道一种是通过消化道肌肉的舒缩活动,将食物磨碎,并使之与消化液充分混肌肉的舒缩活动,将食物磨碎,并使之与消化液充分混肌肉的舒缩活动,将食物磨碎,并使之与消化液充分混肌肉的舒缩活动,将食物磨碎,并使之与消化液充分混合,并将食物不断地向消化道远端推送,此种方式称机合,并将食物不断地向消化道远端推送,此种方式称机合,并将食物不断地向消化道远端推送,此种方式称机合,并将食物不断地向消化道远端推送,此种方式称机械性消化或物理性消化。另一种消化方式是通过消化腺械性消化或物理性消化。另一种消化方式是通过消化腺械性消化或物理性消化。另
9、一种消化方式是通过消化腺械性消化或物理性消化。另一种消化方式是通过消化腺分泌的消化液来完成,消化液中所含的各种消化酶能分分泌的消化液来完成,消化液中所含的各种消化酶能分分泌的消化液来完成,消化液中所含的各种消化酶能分分泌的消化液来完成,消化液中所含的各种消化酶能分别将糖类、脂肪及蛋白质等物质分解成小分子颗粒,此别将糖类、脂肪及蛋白质等物质分解成小分子颗粒,此别将糖类、脂肪及蛋白质等物质分解成小分子颗粒,此别将糖类、脂肪及蛋白质等物质分解成小分子颗粒,此种消化方式称化学性消化。在正常生理情况下,这两种种消化方式称化学性消化。在正常生理情况下,这两种种消化方式称化学性消化。在正常生理情况下,这两种
10、种消化方式称化学性消化。在正常生理情况下,这两种消化方式同时进行,互相配合。消化方式同时进行,互相配合。消化方式同时进行,互相配合。消化方式同时进行,互相配合。(3)消化过程 2 2、吸收、吸收(1 1)吸吸收收的的概概念念:经经经经过过过过消消消消化化化化的的的的食食食食物物物物,通通通通过过过过小小小小肠肠肠肠上上上上皮皮皮皮细细细细胞胞胞胞,进进进进入入入入血液和淋巴液的过程。血液和淋巴液的过程。血液和淋巴液的过程。血液和淋巴液的过程。(2 2)吸收的部位)吸收的部位 口口口口:部分药物(如亚硝酸甘油、部分药物(如亚硝酸甘油、部分药物(如亚硝酸甘油、部分药物(如亚硝酸甘油、吗啡)。吗啡)
11、。吗啡)。吗啡)。胃胃胃胃:酒精和少量水分。酒精和少量水分。酒精和少量水分。酒精和少量水分。大肠大肠大肠大肠:水分和无机盐,也吸收水分和无机盐,也吸收水分和无机盐,也吸收水分和无机盐,也吸收葡萄糖和一些药物。葡萄糖和一些药物。葡萄糖和一些药物。葡萄糖和一些药物。小肠:能力最强、种类最多,小肠:能力最强、种类最多,小肠:能力最强、种类最多,小肠:能力最强、种类最多,是主要吸收的部位。是主要吸收的部位。是主要吸收的部位。是主要吸收的部位。n n面积保证:长面积保证:长5656米皱褶绒毛微米皱褶绒毛微绒毛绒毛200m2200m2;n n设备保证:酶多设备保证:酶多转运工具运输途径;转运工具运输途径;
12、n n时间保证:停留时时间保证:停留时间长,约间长,约3 38h8h;n n动力保证:绒毛伸动力保证:绒毛伸缩具有唧筒样作用。缩具有唧筒样作用。小肠吸收的特点(有利条件)小肠吸收的特点(有利条件)(二)糖代谢(二)糖代谢糖是机体最主要,来源糖是机体最主要,来源最经济,供能又快速的能源物质最经济,供能又快速的能源物质1 1、糖在体内的存在方式:、糖在体内的存在方式:一种是以一种是以糖原的形式存在于组织细胞浆内,糖原的形式存在于组织细胞浆内,主要有肝细胞中的肝糖原和肌细胞中的肌主要有肝细胞中的肝糖原和肌细胞中的肌糖元;另一种是以葡萄糖的形式存在于血糖元;另一种是以葡萄糖的形式存在于血液中,称血糖。
13、液中,称血糖。n n人体的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式人体的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在,并以血糖为中心,使之处于一种动存在,并以血糖为中心,使之处于一种动态平衡。葡萄糖是人体内糖类的运输形式,态平衡。葡萄糖是人体内糖类的运输形式,而糖原是糖类的贮存形式而糖原是糖类的贮存形式2、糖的分解供能、糖的分解供能 血糖血糖氧化分解氧化分解肌糖原肌糖原肝糖原肝糖原食食物物单单糖糖进入消进入消化道,化道,使双糖使双糖和单糖和单糖分解为分解为(1)食物中的糖)食物中的糖(多糖或双糖多糖或双糖)消化道消化道(单糖单糖)单糖被吸收进人单糖被吸收进人血液血液。一部分合成肝糖原一部分合成肝糖原;一部分随血液
14、运输到肌肉合成肌糖原贮存起来一部分随血液运输到肌肉合成肌糖原贮存起来;一部分被组织氧化利用一部分被组织氧化利用;另一部分维持血液中葡萄另一部分维持血液中葡萄 糖的浓度。糖的浓度。(2)糖和糖原糖和糖原n n糖原糖原n n 人体各种组织中大多含有糖原,但其含量的差人体各种组织中大多含有糖原,但其含量的差异很大。例如,脑组织(甚少),而肝脏和肌肉异很大。例如,脑组织(甚少),而肝脏和肌肉中以糖原方式贮存的糖类约有中以糖原方式贮存的糖类约有350400350400克,运动克,运动员糖原储量可达员糖原储量可达400-550400-550克。肝糖原含量约为克。肝糖原含量约为5%5%,肌糖原约为,肌糖原约
15、为1%2%1%2%。运动员肌肉发达,可达体。运动员肌肉发达,可达体重的重的40%40%。丰富的肝糖原和肌糖原贮备,是维持。丰富的肝糖原和肌糖原贮备,是维持人体工作能力的重要条件之一。肌糖原既是高强人体工作能力的重要条件之一。肌糖原既是高强度无氧运动时机体的重要能源,又是大强度有氧度无氧运动时机体的重要能源,又是大强度有氧运动时的主要能源。运动时的主要能源。(2)糖和糖原糖和糖原n n血糖血糖n n 血液中的葡萄糖又称血糖,正常人空腹浓度为血液中的葡萄糖又称血糖,正常人空腹浓度为血液中的葡萄糖又称血糖,正常人空腹浓度为血液中的葡萄糖又称血糖,正常人空腹浓度为80-80-80-80-120mg%1
16、20mg%120mg%120mg%。n n血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要能源。血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要能源。血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要能源。血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要能源。n n运动员安静状态下的血糖浓度与常人无异。运动员安静状态下的血糖浓度与常人无异。运动员安静状态下的血糖浓度与常人无异。运动员安静状态下的血糖浓度与常人无异。n n血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动态平衡的标血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动态平衡的标血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动态平衡的标血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动态平衡的标志。志。志。志。n n饥饿
17、及长时间运动时,血糖水平下降,饥饿及长时间运动时,血糖水平下降,饥饿及长时间运动时,血糖水平下降,饥饿及长时间运动时,血糖水平下降,n n运动员会出现工作能力下降及疲劳的征象。运动员会出现工作能力下降及疲劳的征象。运动员会出现工作能力下降及疲劳的征象。运动员会出现工作能力下降及疲劳的征象。n n肝糖原可以迅速分解入血以补充血糖,维持血糖的动态肝糖原可以迅速分解入血以补充血糖,维持血糖的动态肝糖原可以迅速分解入血以补充血糖,维持血糖的动态肝糖原可以迅速分解入血以补充血糖,维持血糖的动态平衡。平衡。平衡。平衡。(3 3)糖是肌肉活动时最重要的能源物质)糖是肌肉活动时最重要的能源物质n n糖作为能源
18、物质优于脂肪和蛋白质糖作为能源物质优于脂肪和蛋白质n n糖的主要特点是:在满足不同强度运糖的主要特点是:在满足不同强度运动时,既可以有氧分解供能也可以无动时,既可以有氧分解供能也可以无氧分解供能,在参与供能时动员快、氧分解供能,在参与供能时动员快、消耗的氧量少、能量产生的效率高。消耗的氧量少、能量产生的效率高。(4 4)糖的无氧分解)糖的无氧分解n n糖(糖原或葡萄糖)糖(糖原或葡萄糖)不需耗氧而分解成乳酸不需耗氧而分解成乳酸n n 在人体缺氧或供氧不足的情在人体缺氧或供氧不足的情况下况下 丙酮酸丙酮酸 2 2分子乳酸分子乳酸 能量能量 n n(因与酵母菌生醇发酵的过程基本相似,故称为糖酵解)
19、(因与酵母菌生醇发酵的过程基本相似,故称为糖酵解)(因与酵母菌生醇发酵的过程基本相似,故称为糖酵解)(因与酵母菌生醇发酵的过程基本相似,故称为糖酵解)n n 糖无氧酵解时,糖无氧酵解时,糖无氧酵解时,糖无氧酵解时,1 1 1 1分子的糖原或葡萄糖可产生分子的糖原或葡萄糖可产生分子的糖原或葡萄糖可产生分子的糖原或葡萄糖可产生32323232分子分子分子分子ATPATPATPATP,仅仅为有氧氧化的,仅仅为有氧氧化的,仅仅为有氧氧化的,仅仅为有氧氧化的5 5 5 5,能量利用率低。但产能速,能量利用率低。但产能速,能量利用率低。但产能速,能量利用率低。但产能速率很高,反应速度快,其意义是满足剧烈运
20、动时快速供率很高,反应速度快,其意义是满足剧烈运动时快速供率很高,反应速度快,其意义是满足剧烈运动时快速供率很高,反应速度快,其意义是满足剧烈运动时快速供能的短时间需要。能的短时间需要。能的短时间需要。能的短时间需要。n n乳酸的清除:一部分在供氧充分时继续氧化分解,通常乳酸的清除:一部分在供氧充分时继续氧化分解,通常乳酸的清除:一部分在供氧充分时继续氧化分解,通常乳酸的清除:一部分在供氧充分时继续氧化分解,通常发生在心脏、静息的骨骼肌或恢复时的骨骼肌;另一部发生在心脏、静息的骨骼肌或恢复时的骨骼肌;另一部发生在心脏、静息的骨骼肌或恢复时的骨骼肌;另一部发生在心脏、静息的骨骼肌或恢复时的骨骼肌
21、;另一部分扩散入血,在肝脏重新转变成糖原或葡萄糖,循环利分扩散入血,在肝脏重新转变成糖原或葡萄糖,循环利分扩散入血,在肝脏重新转变成糖原或葡萄糖,循环利分扩散入血,在肝脏重新转变成糖原或葡萄糖,循环利用,该过程需要氧和能量的供给用,该过程需要氧和能量的供给用,该过程需要氧和能量的供给用,该过程需要氧和能量的供给(5)(5)糖的有氧分解糖的有氧分解是糖分解供能的主要方式是糖分解供能的主要方式是糖分解供能的主要方式是糖分解供能的主要方式n n糖原或葡萄糖在耗氧条件下彻底氧化,产生二氧糖原或葡萄糖在耗氧条件下彻底氧化,产生二氧化碳和水的过程,称为有氧氧化。分为三个阶段化碳和水的过程,称为有氧氧化。分
22、为三个阶段第一阶段,由糖原或葡萄糖分解第一阶段,由糖原或葡萄糖分解为丙酮酸,该过程与糖酵解相同为丙酮酸,该过程与糖酵解相同 糖的有氧氧化产生能量较多,每分子葡萄糖完全氧化时,产生糖的有氧氧化产生能量较多,每分子葡萄糖完全氧化时,产生3838分分子子ATPATP,是糖酵解产能的,是糖酵解产能的1919倍,糖的有氧氧化是机体正常生理条件倍,糖的有氧氧化是机体正常生理条件下及长时间运动中供能的主要方式。下及长时间运动中供能的主要方式。乙酰辅酶乙酰辅酶A A不仅是糖氧化分解的产物,同样也可来自脂肪和蛋白质不仅是糖氧化分解的产物,同样也可来自脂肪和蛋白质的分解代谢。因此,三羧酸循环实际上是糖、脂肪和蛋白
23、质三大营的分解代谢。因此,三羧酸循环实际上是糖、脂肪和蛋白质三大营养物质在体内氧化分解的共同途径。养物质在体内氧化分解的共同途径。第二阶段,由丙酮酸第二阶段,由丙酮酸氧化生成乙酰辅酶氧化生成乙酰辅酶A A第三阶段,乙酰辅酶第三阶段,乙酰辅酶A A经三羧酸循环氧经三羧酸循环氧生成二氧化碳水能量生成二氧化碳水能量3 3、糖的储备与运动能力、糖的储备与运动能力n n研究表明,运动疲劳和过度训练的原因之一是体内肌糖元能量的研究表明,运动疲劳和过度训练的原因之一是体内肌糖元能量的研究表明,运动疲劳和过度训练的原因之一是体内肌糖元能量的研究表明,运动疲劳和过度训练的原因之一是体内肌糖元能量的耗竭,所以在大
24、于耗竭,所以在大于耗竭,所以在大于耗竭,所以在大于1 1 1 1小时的运动中应适量补糖。小时的运动中应适量补糖。小时的运动中应适量补糖。小时的运动中应适量补糖。n n(1)(1)(1)(1)补糖时间与补糖量补糖时间与补糖量补糖时间与补糖量补糖时间与补糖量n n 目前一般认为,运动前目前一般认为,运动前目前一般认为,运动前目前一般认为,运动前34343434小时或运动前小时或运动前小时或运动前小时或运动前5 5 5 5分钟内或运动开分钟内或运动开分钟内或运动开分钟内或运动开始时补糖效果较理想。一方面,糖从胃排空始时补糖效果较理想。一方面,糖从胃排空始时补糖效果较理想。一方面,糖从胃排空始时补糖效
25、果较理想。一方面,糖从胃排空 小肠吸收小肠吸收小肠吸收小肠吸收 血液转运血液转运血液转运血液转运 刺激胰岛素分泌释放,需要一定的时间刺激胰岛素分泌释放,需要一定的时间刺激胰岛素分泌释放,需要一定的时间刺激胰岛素分泌释放,需要一定的时间;另一方面,另一方面,另一方面,另一方面,可引起某些激素如肾上腺素的迅速释放,从而抑制胰岛素的释放,可引起某些激素如肾上腺素的迅速释放,从而抑制胰岛素的释放,可引起某些激素如肾上腺素的迅速释放,从而抑制胰岛素的释放,可引起某些激素如肾上腺素的迅速释放,从而抑制胰岛素的释放,使血糖水平升高使血糖水平升高使血糖水平升高使血糖水平升高;同时还可以减少运动时肌糖原的消耗。
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