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1、肌肉活动的能量供应一、能量的直接来源和间接来源（一）能量的直接来源-ATP1.三磷酸腺苷ATP一个大分子腺苷和三个磷酸根组成，磷酸根之间的结合键蕴藏着大量的化学能。每克分子ATP末端键断裂时可释放自由能29.350.2千焦（712千卡）。2. ATP的分解与合成ATP ADP + Pi + E，2ADP ATP + AMP， Cp + ADP C + ATP； ATP存在于细胞中，含量较少，2-5mg/肌肉（24.4mmol/干肌），以最大功率输出仅能维持1-3秒。必须是边分解边合成的过程。ATP的分解与合成即是高能键的断裂与再连接的过程（在活细胞中永无休止）。 （二）能量的间接来源-糖、脂肪
2、、蛋白质磷酸肌酸（CP）、糖、脂肪、蛋白质的分解释放能量供ATP再合成。（由于CP在体内含量有限，故不列入间接来源）二、人体内三种供能系统（一）磷酸原系统（也称为ATP-CP系统或高能磷化物系统）ATP ADP + Pi + E ，2ADP ATP + AMP，CP + ADP C + ATP；1.含量： ATP主要存在于肌肉中，2-5mg/肌肉（24.4mmol/干肌），维持运动时间1-3秒。 CP的含量是ATP的3-5倍，约7mg/肌肉（84.3mmol/干肌），维持运动时间5-8秒； 可认为CP是ATP在细胞内的一种储存形式，是体内可快速动用的“能量库”，剧烈运动时，肌肉内CP的含量迅速
3、减少，而ATP的含量变化不大。有资料显示，依靠ATP-CP供能所能支持的时间为7.5秒。2.特点： 无氧代谢，供能最快，含量少。是人体一切高功率运动（如冲刺、投掷、跳跃举重等）的供能基础。磷酸原系统供能能力（或容量）为420J/湿肌重。输出功率为56J/秒（70的人）。 运动训练可提高ATP-CP系统的供能能力。是评定高功率运动项目训练效果和训练方法的一个重要指标。（二）乳酸能系统（无氧氧化供能系统或糖酵解供能系统）1.特点：无氧代谢，供能较快，能源物质含量大，生成ATP有限，易疲劳，有副产品乳酸产生，维持运动时间33秒左右。 乳酸供能的最大容量约为962J/体重。最大输出功率为29.3J/秒
4、。2.训练可提高乳酸系统的供能能力：在完成同一定量工作时，有训练者血乳酸较无训练者低。在完成短时间的极量运动后，有训练者的血乳酸水平比无训练者高20-30%。人体最大乳酸供能能力随年龄而变化。人体依靠糖酵解供能易疲劳的原因是产生乳酸、破坏内环境的酸碱稳态，同时阻碍肌糖元或葡萄糖继续进行无氧代谢，直接影响ATP的再合成。乳酸系统供能的意义在于氧供应不足时，仍能快速供能以应付身体急需，如400m、800m跑等。关于糖代谢1.糖在体内的存在形式：（1）糖元：由葡萄糖组成的大分子多糖。（葡萄糖为单糖）主要存在于肝脏（肝糖元）和肌肉（肌糖元）；肝糖元含量占肝重的5%左右。（成人肝重1-1.5）。肌糖元含
5、量占肌肉湿重的1-2%，剧烈运动后，肌糖元可减少70-80%，肝糖元也大幅度降低。（2）血糖：指血液中的葡萄糖。健康人空腹时血糖水平为80-120mg/100ml。*血糖来源：（1）肠道对糖类的消化吸收；（2）肝糖元分解。2.糖在体内的代谢过程：（1）分解代谢：有氧氧化：糖元或葡萄糖在有氧气的条件下，彻底氧化而生成CO2和H2O并释放大量能量的过程。 糖元（葡萄糖）丙酮酸 乙酰辅酶A 三羧酸循环 CO2 + H2O + E无氧氧化糖酵解指人体在缺氧或氧供应不足时，组织细胞内的糖元仍能经过一定的化学反应，产生乳酸并释放一定能量的过程。糖元 丙酮酸 乳酸 + E 说明：1分子葡萄糖完全氧化放出的能
6、量可生成38分子ATP，而1分子葡萄糖酵解放出的能量只能生成2分子ATP,并产生2分子乳酸。（2）合成代谢：糖异生作用：非糖物质生成糖的过程。乳酸循环（Cori氏循环）：表明了肌糖元、血糖、肝糖元和乳酸的转换关系。（三）有氧氧化系统（简称为有氧系统） 指糖和脂肪在有氧气的条件下氧化分解供能的过程。特点：有氧代谢，供能慢，能源的物质含量大，生成ATP多，维持运动时间长，2-3小时。有氧系统的输出功率较低，约为15J/秒。三种供能系统特点比较见P22表1-2。三、运动与糖和脂肪的动用： 运动中糖和脂肪的供能比例和时间取决于运动强度和运动持续时间以及训练程度的影响。（一）运动强度和持续时间的影响：1
7、.运动强度大，持续时间短的运动中以糖能源为主（主要是糖酵解）。2.运动强度小，时间长的运动中，脂肪成为主要能源（80%ATP合成是脂肪有氧氧化供能）但在强度较低，时间较长（300010000米）和运动的开始和结束阶段，糖被大量利用。（二）膳食的影响：1.混合型食物（糖55%、脂肪30%、蛋白质15%）： 长跑运动开始时糖被大量利用，随着运动的继续，糖才缓慢而平稳地低于脂肪的利用。能工作2小时； 2.高脂肪食物： 运动时较早的利用脂肪，只能工作85分钟。3.高糖食物： 首先使用糖，然后混合使用，能工作4小时，但胃负担大，能量利用率较低。四、肌肉活动的代谢特征及影响因素（一）肌肉活动时能量的代谢特
8、征。1、ATP供能的连续性在完成所有运动时，能量供应必须是连续的，否则肌肉工作会因能量供应中断而无法实现。即ATP的消耗与再合成必须是连续性的。2、耗能与产能之间的匹配性运动强度越大，耗能也越大，产能速率必须与耗能强度相匹配，才能维持该强度的运动。三个能量系统输出功率不同，分别满足不同运动强度的需要。3、供能途径与强度的对应性肌肉在完成不同运动强度的运动时，优先启动不同的供能系统，与运动强度相对应，这是由耗能与产能之间的匹配关系决定的。4、无氧供能的暂时性运动强度大，则无氧供能的比例大，但无论是CP供能还是糖酵解供能都只能是暂时的。5、有氧代谢的基础性人体在安静时、低强度的长时间运动时，无氧代
9、谢产物的清除、能源物质的恢复都必须依赖有氧代谢来完成。（二）能量（连续）统一体理论及其应用。1、概念：不同类型的运动项目所需能量之间，以及各种能量系统供应的途径之间，相互联系所形成的一个连续的整体，称为能量（连续）统一体。2、能量统一体的表现形式：（1）以无氧和有氧供能的百分比表示（P25图1-6）（2）以运动时间为区分标准的表现形式：（P25表1-3）3、能量统一体在体育实践中的应用：（1）着重发展起主要作用的供能系统；（2）制定合理的训练计划。详见P27表1-4和P28表1-5。讨论：100米跑的主要功能系统是什么？采用那一种练习可以较好的发展100米跑的专项功能系统？五、肌肉活动时影响能
10、量代谢的因素及其分析运动强度与时间是影响人体能量代谢的直接因素。讨论：1、最大强度的短时间运动（什么能量系统供能为主？）爆发式非周期运动或连续式周期性大强度运动ATP-CP供能；大强度-糖酵解供能为主。如：短跑60-100米，以ATPCP供能为主；200-400米，ATPCP、糖酵解供能（400米以糖酵解为主）。2、大强度的较长时间运动（什么能量系统供能为主？）以糖酵解为主，有氧供能为辅。如：中跑（800米-1500米）3、中低强度的长时间运动（什么能量系统供能为主？）有氧供能为主（90%以上），运动的开始和结束阶段糖被大量利用。运动的中后期脂肪被大量利用。如：长跑（3000-10000米）和
11、超长跑（越野跑、马拉松）。4、递增强度的力竭性运动（什么能量系统供能为主？）运动的开始阶段启动有氧系统供能，随着运动强度的增加，动用无氧系统，一般主要是糖酵解供能，直至力竭。5、强度变换的持续运动（什么能量系统供能为主？）各种球类、技击等对抗性项目，有氧和无氧混合供能（以无氧供能为特征，以有氧供能为基础）。一般是ATP-CP供能和有氧供能混合。6、训练水平、技术、肌纤维类型、膳食的影响（1）能量利用的节省率。A、动作协调自如，无关肌肉活动较少。（对抗肌肉放松） B、技术动作的完善。 C、呼吸循环机能水平的提高及呼吸与动作的协调一致。（2）体内能源物质的储量和动员速度。运动与补糖 人体安静状态时
12、脂肪为人体主要的能源，运动时，特别是竞技运动时，糖类将作为主要能源物质（大强度运动）。糖类供能的优势还在于其可在无氧情况下分解释放能量供应ATP再合成。这对于很多高强度运动运动项目非常重要。同时，人体细胞分解肌糖原的磷酸化酶具有极强的肌糖原分解能力。因此，在肌肉快速收缩、ATP迅速消耗的过程中，肌细胞中肌糖原的高速分解将确保肌肉细胞内ATP快速再合成，使运动不断持续进行。 人体糖类能源以肌糖原的形态储存于细胞中，全身肌糖原储存量极为有限，约为500 g左右（优秀耐力运动员可达700g）。研究表明假设人体肌肉所储存的肌糖原量可全部被使用，经计算在7075最大摄氧量的强度下运动仅能维持2 h左右。
13、人体肌肉肌糖原储存浓度一般约为8090 mmolkg，在7075最大摄氧量的状态下运动，当肌糖原浓度消耗到25 mmolkg的程度时，将使运动强度无法持续下去。早在1960年初期许多北欧的运动科学家就发现耐力(运动可持续的时间)与运动前肌肉肌糖原储存量成正比。因此，积极寻找能增加肌肉肌糖原储存量的方法，可以有效的增强耐力性运动竞技的能力。一、补糖时间与补糖量 （一）补糖时间：目前一般认为，运动前3-4小时（大于2小时）补糖可以增加运动开始时肌糖原的贮量。运动前5-15分钟内或运动开始时补糖效果较理想。（应当注意的是，在比赛前一小时左右不要补糖，以免因胰岛素效应反而使血糖降低。）机制：一方面，糖
14、从胃排空小肠吸收血液转运刺激胰岛素分泌释放，需要一定的时间；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，使血糖水平升高；同时还可以减少运动时肌糖原的消耗。进行一次性长时间耐力运动时，以补充高糖类食物作为促力手段，需在运动前3天或更早些时间临时食用。在长时间运动中，如马拉松比赛，可以通过设立途中饮料站适量补糖。运动后补糖将有利于糖原的恢复。耐力运动员在激烈比赛或大负荷量训练期，膳食中糖类总量应相当于其每日能量消耗的70%，有利于糖原的恢复。（二）补糖量：补糖量一般为1g/体重，不能超过2g/体重。如果超过2g/体重，运动员会产生胃部不适并伴有头晕、恶心等。（因为可以使胃或
15、血液长时间处于高渗状态，产生吸水效应和电解质紊乱等，同时血流速度减慢，给心脏造成负担。）运动前或赛前补糖可采用稍高浓度的溶液(35%-40%)，服用量40-50克糖。运动中或赛中补糖应采用浓度较低的糖溶液(5%-10%)，有规律地间歇补充，每20分钟给15-20克糖。二、补糖种类以补充低聚糖效果最佳。低聚糖是一种人工合成糖(目前多使用由2-10个葡萄糖单位聚合成的低聚糖)，一类是低聚麦芽糖，具有易消化、低甜度、低渗透特性，可延长供能时间，增强肌体耐力，抗疲劳等功能。研究表明，浓度为25%的低聚糖的渗透压相当于5%葡萄糖的渗透压，故可提供低渗透压高热量的液体，效果较理想。另一类是被称之为“双歧因
16、子”的异麦芽低聚糖，对人体的营养保健作用较大。 对糖原恢复的研究发现，淀粉、蔗糖合成肌糖原的速率大于果糖，但果糖合成肝糖原的效果则比蔗糖或葡萄糖为佳。因此，补糖时应注意合理选择搭配糖的种类，同时，运动员膳食中应注意保持足够量的淀粉。三、肌糖原超补偿现象 肌糖原超补偿现象（Glycogen Supercompensation）又称肌糖原超补，指细胞肌糖原储存量高于该细胞正常储存量的一种特定现象。此现象通常发生于高强度持续性运动后。当原先储存的肌糖原经肌肉收缩大量消耗后，在饮食正常供应的无状况下，人体在一天内肌肉肌糖原会快速的回复到正常肌肉细胞在运动前的浓度，之后肌糖原合成呈现缓慢增加并持续增加到
17、第三天，而达到肌糖原储存的高原状态。研究显示超补偿的量与饮食中糖类的摄取比例与种类有关。（一）古典肌糖原超补偿方法 古典肌糖原超补偿法起源于北欧的生理学家Ahlborg(1967)。他的实验结果虽然不太实用，但这个肌糖原超补偿技术的实验结果表明在可以由运动与饮食的搭配达到在一定程度上控制肌糖原合成的效果。并由此研究奠定了日后肌糖原超补偿技术研发的几个基本设计原则。即要形成较佳的肌糖原超补偿现象具有三个必要实施原则： （1）使用高负荷长时间运动减少肌肉肌糖原储存量。 （2）使肌肉肌糖原低储存量的情形持续一段时间，可以选择使用下列两种手段： 甲低糖饮食取代正常饮食（5%糖类）； 乙肌糖原回补前再进
18、行肝糖消耗运动。 （3）比赛前3天选择连续摄取高糖类比例的食物。 古典肌糖原超补偿方法的不足在于： (1)连续三天的5低糖类饮食导致低血糖，造成头昏、疲劳、呕心等结果。高糖饮食阶段的95的糖类饮食与高糖饮食期低于5的糖类饮食均不适合人类使用。 (2)在一星期内作二次耗竭运动容易造成肌肉组织伤害，反而使肌肉恢复能力受损，过度运动反而破坏肌肉胰岛素敏感度。（二）现代肌糖原超补偿方法(1980) 根据人体运动后肌糖原恢复时间所需较长的特性，在训练强度维持不变的情况下，运动时间日渐减，取代长期5的糖类饮食方式，来维持肌肉肌糖原低储存量。另外在高糖饮食期使用70%高糖使得本步骤更适合人使用。 其步骤细节
19、为： (1)第1天以90min运动(强度7075最大摄氧量)来大量消耗肌肉肌糖原，并使用混合饮食其糖类能源比例占50(每天350 g糖类补充)。 (2)第2与3天以40min运动(强度7075最大摄氧量)来持续消耗肌肉肌糖原，并使用混合饮食其糖类能源比例占50(每天350 g糖类补充)。 (3)第4与5天以20min运动(强度70 75最大摄氧量)来持续消耗肌肉肌糖原，改使用高糖饮食其糖类能源比例占70 %(每天550 g糖类补充)。 (4)第6天停止运动，仍持续使用高糖饮食其糖类能源比例占70(每天550g糖类补充)。 (5)第7天即可在肌糖原超补偿之理想状态下从事耐力性运动竞赛。 本步骤后
20、肌糖原储存量平均可达到195mmolkg，最高者甚至可达到230mmolkg。本步骤不但更适合人使用，也是目前全球公认效果最好的合法肌糖原增能技术。同时研究表明当长时间高强度运动后肌糖原超补偿的程度自摄取150gday以上即可显现肌糖原超补偿现象。当增加到650gday以上时，食物糖类比例的增加就不再使肌糖原超补偿效果有进一步的明显增加。 （三）糖类食物种类对肌糖原超补偿效果的影响升糖指数GI(Glycemic Index)：观察某特定食物于摄食后两小时内造成血糖升高之曲线下面积对相同状况下摄食纯葡萄糖所造成曲线下面积的比值。运动训练中，较低的糖类饮食对肌糖原储存效果较佳。以淀粉类食品(低GI食物)与葡萄糖(高GI食物)来做比较(均使用650 gday剂量)，在运动后(16 km长跑后加上5次冲刺跑)前24 h并没有不同。然而，在48 h后食用淀粉类食品的肌肉肌糖原储存量显然比食用葡萄糖者多。根据升糖指数将食物分为低、中、高血糖反应食物等三种。第一种是高升糖指数食物，如马铃薯、玉米片、葡萄干与蜂蜜等；此类食物很快地引起血糖的升高，导致胰岛素分泌加速，使血糖快速的进入细胞。第二种是低至中升糖指数食物，如米饭、面条或香蕉(未熟透)等；此类食物中的葡萄糖由小肠缓慢的进入血液中，不致引起胰岛素快速或大量分泌，适合运动前食用以提供持久性能量。第三种是低升糖指数食物，如苹果、牛奶或豆类等。