運(yùn)動訓(xùn)練的生物能量學(xué)運(yùn)動訓(xùn)練的生物能量學(xué)前言能量

——做功的能力或容量生物能量學(xué)——生物系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換分解代謝——大分子分解成為小分子的過程合成代謝——小分子合成大分子的過程前言能量——做功的能力或容量前言釋能反應(yīng)——釋放能量的反應(yīng)，通常是分解代謝吸能反應(yīng)——消耗能量的反應(yīng)，通常是合成代謝新陳代謝——生物系統(tǒng)中分解/合成和釋能/吸能反應(yīng)的綜合前言釋能反應(yīng)——釋放能量的反應(yīng)，通常是分解代謝前言ATP——生物反應(yīng)的中間分子三磷酸腺苷，從分解反應(yīng)獲得的能量去驅(qū)動合成反應(yīng)，ATP使釋能反應(yīng)轉(zhuǎn)為吸能反應(yīng)——能量的最小可利用形式——構(gòu)成——裂解/水解前言ATP食物分解與能量釋放大分子小分子能量小分子分解代謝/釋能反應(yīng)能量合成代謝/吸能反應(yīng)大分子圖１食物分解與能量釋放大分子小分子能量小分子分解代謝/釋能反應(yīng)能生物能量系統(tǒng)合成ATP的三個能量系統(tǒng)——磷酸原系統(tǒng)

反應(yīng)在肌漿中進(jìn)行；不需氧參與——糖酵解系統(tǒng)

反應(yīng)在肌漿中進(jìn)行；同樣不需氧參與——有氧系統(tǒng)

反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行；需要氧分子參與作用生物能量系統(tǒng)合成ATP的三個能量系統(tǒng)生物能量系統(tǒng)三種能量系統(tǒng)都在同一時間中活動每種能量使用程度的決定因素——主要取決于：活動強(qiáng)度，功率輸出，工作效率——次要取決于：持續(xù)時間的長短生物能量系統(tǒng)三種能量系統(tǒng)都在同一時間中活動磷酸原系統(tǒng)主要作用——為短時間、高強(qiáng)度運(yùn)動（如力量訓(xùn)練和短跑）提供能量，高活性可維持0-6秒至20-30秒——該能量系統(tǒng)的其他命名——不論運(yùn)動強(qiáng)度，所有運(yùn)動一開始就會動用磷酸原系統(tǒng)——三個主要反應(yīng)（圖2）磷酸原系統(tǒng)主要作用磷酸原系統(tǒng)肌球蛋白ATP酶肌酸激酶ADP+無機(jī)磷酸+能量磷酸肌酸ATP+磷酸肌激酶圖2磷酸原系統(tǒng)肌球蛋白ATP酶肌酸激酶ADP+無機(jī)磷酸+能量磷酸磷酸原系統(tǒng)水解ATP的酶（反應(yīng)部位決定動用哪種酶）——肌球蛋白ATP酶——Na+-K+-ATP酶——Ca++-ATP酶磷酸原系統(tǒng)水解ATP的酶（反應(yīng)部位決定動用哪種酶）磷酸原系統(tǒng)小結(jié)——快速合成ATP——參與反應(yīng)少，高效合成ATP肌酸激酶反應(yīng)肌激酶反應(yīng)——但ATP的產(chǎn)量低磷酸原系統(tǒng)小結(jié)糖酵解系統(tǒng)主要作用——肌漿中碳水化合物（來源于血葡萄糖和肌糖元）降解產(chǎn)生ATP——為中高強(qiáng)度運(yùn)動提供能量運(yùn)動時間：30秒到2-3分鐘肌細(xì)胞缺乏氧的供應(yīng)糖酵解系統(tǒng)主要作用糖酵解系統(tǒng)糖酵解過程所有反應(yīng)均需：

——反應(yīng)物（底物）——酶（起催化作用）——產(chǎn)物糖酵解系統(tǒng)糖酵解過程糖酵解圖3糖酵解圖3糖酵解丙酮酸鹽的轉(zhuǎn)化去向——需要機(jī)體快速供能a肌細(xì)胞缺乏氧b快速糖酵解（丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗幔ヽ舉例：1200米跑——低強(qiáng)度能量需求a線粒體中氧充足b慢速糖酵解（線粒體中丙酮酸攜NADH進(jìn)入三羧酸循環(huán)）c舉例：30分鐘攀巖糖酵解丙酮酸鹽的轉(zhuǎn)化去向乳酸VS乳酸鹽乳酸——乳酸堆積時，H+濃度會相應(yīng)增加——負(fù)反饋（1）肌漿網(wǎng)中Ca++釋放（2）肌動蛋白的形成（3）糖酵解酶活性——疲勞的產(chǎn)生乳酸鹽——乳酸鹽不被認(rèn)為是疲勞物質(zhì)——乳酸鹽可作為能量基質(zhì)而加以利用（1）糖異生：乳酸鹽可與非碳水化合物形成葡萄糖（2）Cori循環(huán)借助血液緩沖系統(tǒng)轉(zhuǎn)換乳酸鹽影響乳酸的生成和清除乳酸VS乳酸鹽乳酸乳酸鹽借助血液緩沖系統(tǒng)轉(zhuǎn)換乳酸鹽影響乳酸的糖酵解系統(tǒng)糖酵解過程中的能量生成情況（圖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——在慢速糖酵解過程中，2分子NADH被轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體，每分子NADH可生成3分子ATP，那么一共生成6分子ATP糖酵解系統(tǒng)糖酵解過程中的能量生成情況（圖3）有氧系統(tǒng)主要作用——為低強(qiáng)度運(yùn)動提供ATP（如長跑、騎自行車、游泳）運(yùn)動持續(xù)3分鐘以上底物——（1）碳水化合物；（2）脂肪；（3）蛋白質(zhì)反應(yīng)在肌細(xì)胞線粒體中進(jìn)行——肌細(xì)胞的能量庫有氧系統(tǒng)主要作用有氧系統(tǒng)三羧酸循環(huán)（圖4）有氧系統(tǒng)三羧酸循環(huán)（圖4）三羧酸循環(huán)圖4三羧酸循環(huán)圖4有氧系統(tǒng)電子傳遞鏈（圖5）有氧系統(tǒng)電子傳遞鏈（圖5）電子傳遞鏈圖5電子傳遞鏈圖51分子葡萄糖產(chǎn)生的總能量*如果反應(yīng)從葡萄糖起始，因糖酵解作用會消耗2個ATP，所以凈ATP為40-2=38。如果從糖原起始，凈ATP=40-1=39

1分子葡萄糖產(chǎn)生的總能量*如果反應(yīng)從葡萄糖起始，因糖酵解作有氧系統(tǒng)β-氧化（圖4）有氧系統(tǒng)β-氧化（圖4）脂肪β-氧化

圖4脂肪β-氧化圖4有氧系統(tǒng)

訓(xùn)練效應(yīng)

——肌肉線粒體數(shù)目的增加——省下的碳水化合物可供中樞神經(jīng)系統(tǒng)利用——防止細(xì)胞內(nèi)PH值持續(xù)下降（防止酸化，延緩疲勞發(fā)生）有氧系統(tǒng)訓(xùn)練效應(yīng)1分子甘油三酸酯氧化后產(chǎn)生的能量

*具有不同碳原子數(shù)的甘油三酸酯會產(chǎn)生更多或較少的ATP。1分子甘油三酸酯氧化后產(chǎn)生的能量*具有不同碳原子數(shù)的甘油三蛋白質(zhì)氧化

蛋白質(zhì)氧化（圖4）蛋白質(zhì)氧化蛋白質(zhì)氧化（圖4）蛋白質(zhì)氧化

圖4蛋白質(zhì)氧化圖4三大能量物質(zhì)代謝示意圖

圖6三大能量物質(zhì)代謝示意圖圖6能量的產(chǎn)生與容量

三大能量系統(tǒng)產(chǎn)生ATP的速率和容量——呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（表1）速率（生成ATP的快慢）容量（生成ATP的多少）能量的產(chǎn)生與容量三大能量系統(tǒng)產(chǎn)生ATP的速率和容量能量的產(chǎn)生與容量

表1能量的產(chǎn)生與容量表1能量的產(chǎn)生與容量

三種能量系統(tǒng)產(chǎn)生ATP的程度（表2）——主要取決于：運(yùn)動強(qiáng)度——其次取決于：運(yùn)動持續(xù)時間能量的產(chǎn)生與容量三種能量系統(tǒng)產(chǎn)生ATP的程度（表2）能量的產(chǎn)生與容量

表2能量的產(chǎn)生與容量表2底物的消耗和補(bǔ)充

能量底物：能夠?yàn)樯锬芰康姆磻?yīng)提供啟動物質(zhì)的分子

1磷酸原2糖原3葡萄糖4乳酸鹽5游離脂肪酸6氨基酸底物的消耗和補(bǔ)充能量底物：能夠?yàn)樯锬芰康姆磻?yīng)提供啟動物質(zhì)底物的消耗和補(bǔ)充

磷酸原和ATP——消耗（1）磷酸肌酸在高強(qiáng)度運(yùn)動的最初階段（5-30秒）會顯著減少50-70%（2）高強(qiáng)度運(yùn)動引起機(jī)體磷酸肌酸的儲量下降（3）即便是極高強(qiáng)度的運(yùn)動，肌肉ATP濃度的下降不會超過開始運(yùn)動時濃度的60%底物的消耗和補(bǔ)充磷酸原和ATP底物的消耗和補(bǔ)充

磷酸原和ATP——補(bǔ)充（1）ATP的再合成完成于運(yùn)動后3-5分鐘（2）磷酸肌酸的再補(bǔ)充完成于運(yùn)動后8分鐘內(nèi)（3）運(yùn)動后磷酸原的再合成主要在有氧代謝中完成底物的消耗和補(bǔ)充磷酸原和ATP底物的消耗和補(bǔ)充

磷酸原和ATP——補(bǔ)充：運(yùn)動與休息時間的比底物的消耗和補(bǔ)充磷酸原和ATP底物的消耗和補(bǔ)充