第五课 能量代谢
能量是一切生命活动的动力源泉，人体的能量是从食物中获得的。而ATP（三磷酸腺苷 ）是实现各种生理活动的直接能源。活动能力的高低，在一定程度上取决于不同能量系统供 能再生成ATP的速率、持续时间和方式。一、人体内能量的来源与去路（一）来源
1．直接能量来源——ATP（三磷酸腺苷）
人体活动的直接能量来自于ATP的分解供能，其反应式为ATP酶
ATP←→ADP＋Pi＋能量
机体维持生命活动需要不断消耗ATP，ATP不断生成又保障了机体连续不断地能量供应。
2．最终来源——糖、脂肪、蛋白质的分解
食物中的糖、脂肪和蛋白质经过氧化分解后，产生了大量的ATP供机体活动的需要。
3．ATP再合成的途径
A．ATP的有氧氧化合成
糖和脂肪分解是在线粒体内进行的，是一个逐渐氧化、逐渐放能的过程，1mol的葡萄糖 彻底氧化分解后，可生成38mol的ATP；1mol的软脂酸彻底氧化后可生成130mol的ATP。
B．ATP的无氧合成
ATP的无氧合成是在细胞浆内，整个过程不需要氧，它主要来自于磷酸肌酸的分解和糖 的无氧酵解。反应式如下：
CP＋ADP←→ATP＋C 糖→CO（2下标）＋H（2下标）O＋39ATP1mol的CP可生成1mol的ATP，1mol的糖原或葡萄糖可生成2～3molATP。
（二）人体内能源的去路
1_转变为热能
人体从食物中摄取的50％的能量是以热能的形式维持体温，其余大部分能量是以化学能 的形式重新转移到ATP中贮存，供机体直接利用。
2．转变为机械能
肌肉收缩来自于肌原纤维的滑行，而肌肉的滑行又在于横桥的摆动，完成横桥摆动的机 械能来自于ATP的分解，因此，运动时，ATP的主要去路是转变成机械能。
3．变成贮存能
当ATP生成较多时，可将含有高能磷酸键的Pi转移给磷酸肌酸，以备急用。因此，CP是 体内快速可动用的能量库。
4．转化成其他的生物能量，供细胞活动利用。
ATP分解产生的能量可用于完成人体各种生理功能，即ATP的化学能转变为体内其他形式 的能。
二、人体运动的能量供应
（一）练习的分类
运动练习的分类依据其不同特征有多种分类方法，这里是以人体运动能力，即能量输出 、神经肌肉协调及心理素质等综合体能要求为基础的体能性练习，再根据技术动作结构分周 期性练习和非周期性练习。
1．周期性练习
A．无氧练习：又分为极量强度运动、近极量强度运动和亚极量强度练习。
B．有氧练习：可分为五个强度的等级，我们把中、小强度的运动称真正的有氧运动。
2．非周期性运动
分为爆发性的练习、有定规变化的练习和无定规变化的练习。
（二）人体的三个供能系统
1．磷酸原系统
磷酸原系统是由ATP和CP组成。其最大输出功率仅能维持2秒左右，其反应式如下：
CP＋ADP→ATP
它的特点是，供能总量少，持续时间短，功率输出最快，不消耗02，也不产生其他副产 物，多用短距离跑和冲刺等运动。
2．乳酸能系统
乳酸能系统是指糖或糖元在细胞浆内无氧分解生成乳酸的过程，再合成ATP的能量系统 ，能持续供能33秒左右，其反应如下：
糖→乳酸＋ATP
它的特点是在短时间、强度大的运动中供能，能产生副产品乳酸，经常训练，可锻炼人 体的耐酸能力。
3．有氧氧化系统
有氧氧化系统是指糖、脂肪和蛋白质在细胞内彻底氧化成CO，和H：O的过程中，再合成 ATP的系统。其供能时间是无限的。其反应式如下：
糖、脂肪＋O（2下标）→CO（2下标）＋H（2下标）O＋ATP（三）运动时能源物质动用的影响因素
由于三种能量系统供ATP合成的速度不同，在进行不同强度运动时，就会启用不同的能 量供能系统并以此供能为主。
1．运动强度大小的影响：运动强度大，消耗ATP就快，主要依赖于磷酸原系统和乳酸能 系统供能；反之，运动强度小，则依赖于有氧氧化系统供能。
2．持续运动时间：运动时间长，主要依赖于有氧氧化系统；运动时间短，则主要依赖 于磷酸原系统和乳酸能系统。
3．训练水平的高低：训练水平的高低，则决定于能量利用的优化和动员贮存能力的快 慢。训练水平高，用同一供能系统则表现为持续时间长，能很快地动员某一系统进行供能。
（四）能量供应连续统一体理论及其运用
1．能量连续统一体的理论
ATP是体内直接的供能物质，但体内ATP含量很少。为了保证ATP直接供能的连续性，必 须边分解边合成，并且合成速率与消耗速率相平衡，而供ATP合成的途径有三条，即三种能 量系统，每一种能量系统都有它自身的特点，以满足在不同运动中，在强度变化的不同时间 内ATP再合成的需要。由于不同能量系统的能量输出之间与完成不同类型运动项目的全过程 是一个能量连续统一体。因此，运动生理学把不同类型的运动项目的能量供应途径之间，以 及各能量系统之间相互联系形成一个连续统一体，称能量连续统一性。
2．能量连续统一体的形式
把人体内三个能量系统，接能量输出方式，最大输出功率所持续的时间进行划分，将此 统一体划分为四个区，这样，就可以看出它在同一项运动中三个能量系统供能的百分比和持 续时间及输出功率之间有着密切的依存关系。从表中可以看出，运动时间越短，功率输出量 越大，磷酸原系统供能比例大；运动时间延长，功率输出越来越少，能量需求量少，有氧氧 化供能比例增大。
3．能量连续统一体理论在体育实践中的运用——能量专门化原则人体运动能力在很大程度上取决于能量供应的能力，如何将能量连续统一体理论所提供 的原则运用于实践，对体育教学和训练有着重要的意义。
A．着重发展起主要作用的供能系统
不同的项目有不同供能特点，因此，着重发展在该项目中起主导供能作用的供能系统， 可以起到事半功倍的效果。
B．选择合理的训练练习计划
当确定着重发展的供能系统后，关键是选择最有效的方法进行训练，三、人体能量代谢的测定
（一）测定人体能量代谢的原理与方法
1．原理
能量是可以转换的，可以由一种形式转变为另一种形式，但能量的数量不发生变化，总 能量相等，称能量守恒定律。能量守恒是所有形式的能量互相转化的一般规律。因此，在一 定时间内测定机体所消耗的食物量或测定产生的热量与所做的外功，就可测算出整个机体的 能量代谢率。这为能量代谢的直接测定提供了可遵循的原理。在一般化学反应中，反应物量 与产物量之间是同一事实上的比例关系，即定比定律。而机体最终的能量来源为营养物质的 氧化分解，其消耗的氧气量与产生出的CO（2下标）量和能量之间存在一定的比例关系。只 要测定它们的数值，根据不同热价、氧热价和呼吸商等数值，就可计算出整个机体的代谢率 。
2．与能量测定有关的几个概念
A．食物的热价：通常把1g食物完全氧化分解时，所产生的热量称食物的热价。糖的热 价为17．17kJ；脂肪的热价为38．94kJ；蛋白质的热价为23kJ。
B．氧的热价：通常把不同营养物质在体内氧化分解过程中，每消耗1升氧气所产生的热 量称该物质的氧热价。糖的氧热价为19．68kJ，脂肪的氧热价为19．68kJ，蛋白质的氧热价 为20．93kJ。
C．呼吸商：生理学上把在同一时间内呼出的C（2下标）O量与摄入的O（2下标）量的比 值称呼吸商。用KQ表示，即KQ＝产生的CO（2下标）ml内／消耗的O（2下标）ml。根据其化 学反应式就可计算出各种营养物质的呼吸商，它能精确地反映机体内营养物质氧化分解的比 例关系。
3．测定方法
常采用间接测定法，即收集受试者的呼气量，进行气体分解，测出耗氧量和CO（2下标 ）的排出量，计算出呼吸商。
（二）影响能量代谢的因素及基础代谢率
1．影响因素
机体能量代谢受肌肉活动状态、人的精神状态、食物对机体刺激产生的额外热量和环境 温度等因素的影响。
2．基础代谢率
基础代谢率是指在清醒而又极端安静的状态下，不受肌肉活动、环境温度、食物及精神 紧张的影响时的代谢率。它的测定应在清晨、空腹、静卧及清醒状态下进行。人体基础代率 与体重、体表面积有关，随年龄、性别的变化而变化。它可作为评定机体是否恢复的指标。
（三）运动时能耗量的计算及意义
1．计算方法
运动时的净需氧量＝（运动时吸氧量＋恢复期吸氧量）—安静时吸氧量×（运动时间＋ 恢复时间）／运动时间2．计算运动时能耗量的意义
A．评定运动强度：由于运动强度的剧烈程度与能耗量之间呈正相关。因此，可用能耗 量作为参数来划分运动强度。常用相对代谢率和梅托两种方法来划分。
B．计算机械效率
机械效率是指肌肉工作时做的机械功与所消耗总能之比。单位时间能耗量越少，完成的 功越大，机械效率越高。
