體育教案－人體運動時的能量供應

人體運動時的能量供應

（吉林體育學院  長春  130022）

摘  要 本文對人體運動時的供能物質.供能系統及其特點進行了分析。為體育教師.教練員和運動員的科學訓練提供了依據。

關鍵詞 運動 能量 供應

前  言 人體生命活動的運行需要消耗能量。在人們參加劇烈體育運動時，肌肉長時間地收縮和舒張，臟器的活動增強，以及神經系統能量消耗增加，將使運動時總的能量消耗比靜息時增加幾倍到幾十倍，甚至百倍以上。從另一方面講，長期科學訓練將使人體運動時的能量供應與消耗得到改善，從而為提高人體運動能力奠定物質基礎。因此，了解與研究人體運動時的能量供應是體育教師.教練員以及運動員必備的知識。

一 肌肉活動的能量及其能量的釋放

人體運動需要大量能量。這些能量的來源是自食物中的六大營養素中的三大營養物質，即糖、脂肪和蛋白質。

（一）   糖及其分子中能量的釋放與轉移

糖是肌肉活動最主要的燃料。人體糖的存在形式有兩種：第一種是以葡萄糖的形式存在于血液中；第二種是存在于肝臟和肌肉中的糖原（肝糖原和肌糖原）。人體運動所需的能量主要是由糖（或脂肪）的氧化分解過程釋放出來的。糖的氧化分解主要有兩個途徑：（1）在無氧條件下進行的糖酵解；（2）在有氧條件下進行的有氧氧化。在一般條件下，糖主要以有氧氧化的途徑分解供能。

              表1：有氧氧化同無氧糖酵解的對比

脂肪是肌肉活動的另一主要原料。機體內儲備的脂肪量是勢能的最大來源。與其他營養物質比較，可作為能量的脂肪數幾乎是無限的。來自儲藏脂肪的實際燃料貯存量大約相當于90000～110000千卡左右。成年人體內貯存脂肪量的差別很大，且缺乏精確的正常值。一般成年男子的貯存脂肪量約占體重的15～20%，女子稍高。

脂肪氧化時,.體內首先由脂肪酶催化水解為甘油和脂肪酸。甘油隨著血液循環至肝臟和其他組織進行再分解。而釋出的脂肪酸進一步氧化釋放能量，共全身各組織攝取利用。脂肪酸徹底氧化所釋放的能量比糖多得多，且利用率也比糖高。

當脂肪酸大量分解時，會產生三種中間物質：乙酰乙酸、B- 羥丁酸和丙酮。我們將這三種中間產物合稱為酮體。短時間劇烈運動后，血液中的酮體上升。這是由于運動時的糖供能不足，脂肪酸利用量增加而又氧化不足的緣故。運動員在運動后血液中酮體上升較無訓練者少，這說明運動員能較多的利用脂肪酸供能，而且氧化比較完善。但運動結速后的恢復期中，無訓練者在肝臟和肌肉中的酮體反而比有訓練者高，這說明

運動時的供能系統及其供能特點

人體運動時的供能系統，依其運動強度和運動持續時間的不同可分為ATP—CP（磷酸原）系統、無氧糖酵解（乳酸）系統和有氧氧化系統。

(一) ATP—CP（磷酸原）系統及其供能特點

磷酸原系統供能不在其數量的多少，而在與其能量的快速可動用性。在三個供能系統中，其能量輸出功率最高。凡是短時間極量運動（如：短跑、舉重、沖刺、投擲等）時所需的能量幾乎全部由ATP—CP系統供給。任何強度的運動，開始首先供能的都是ATP—CP系統，其特點是：①分解供能速度快，重新合成ATP速度最快。②不需要氧。③不產生乳酸。④ATP—CP供能系統最大輸出功率為50W /Kg體重，是三個供能系統中輸出功率最高者。⑤維持供能的時間短。例如一名70kg的人參加運動的肌肉以20kg計算，ATP—CP供能系統儲備的能量，可供輕快走步運動的時間約為1分鐘；或可維持最大強度運動時間約為6—8秒左右。30—60公尺疾速跑全靠ATP—CP供能系統保證；60—100公尺跑主要靠ATP—CP系統供能；200—400公尺跑大部分由ATP-CP系統供能（也靠乳酸系統提供部分能量）。可見，ATP—CP系統在短時間最大強度運動的供能體系中起著重要作用。

（二）   糖酵解系統及其供能特點

當人體劇烈運動時，骨骼肌能量消耗不僅量大且速度快，有氧供能不足。而ATP-CP大量消耗時，糖的無氧酵解便開始參與供能。當氧供應不足的程度為氧化供能需要量的2倍以及肌肉中ATP-CP被消耗的量約為原儲備量50%左右時，為了迅速再合成ATP以保證持續運動的能力，骨骼肌中的糖原便大量無氧分解，乳酸開始生成。糖無氧酵解系統是400m、800m、1500m跑，100m、200m游泳的主要供能系統。

糖無氧酵解系統供能的特點：①糖原酵解供能速度快，比有氧氧化供能來得及時，故稱其為應急能源。②糖原酵解供能不需要氧，是脂肪酸、甘油、氨基酸等供能物質所不及的。③糖無氧酵解系統供能的最大輸出功率為25W/kg體重，約為磷酸原系統的1/2。因此，利用以糖無氧酵解系統供能為主的運動，表現的速度與力量都不如磷酸原系統，但維持供能時間比較長。④糖酵解產生的能量有限，但可積少成多。⑤糖酵解的代謝產物為乳酸。乳酸在肌細胞中的大量增多，不僅對ATP的合成起抑制作用，且引起肌細胞代謝性酸中毒，工作能力降低，易發生疲勞。

（三）   有氧氧化系統及其供能特點

雖然在糖酵解作用中，能迅速釋放能量并且不需要氧，可是在這種情況下再合成ATP的量是相當少的。糖、脂肪和蛋白質在氧供應充足的條件下，氧化為二氧化碳和水，同時釋放大量能量，使ADP再合成ATP。這種有氧氧化供能過程，稱為有氧氧化系統。

有氧氧化系統供能的特點：（1）體內95%的ATP均來自線粒體內的氧化磷酸化作用，是ATP生成的主要途徑，是人體能量消耗的主要供能系統。（2）糖的有氧氧化釋放的能量比糖酵解生成的ATP數量大19倍，因此比糖酵解產生的能量多，且比脂肪消耗的能量少，是體內最經濟的能量供應系統。（3） 有氧供能系統的能量物質來源廣闊、種類多、儲備量大，是取之不盡的能量來源。（4）有氧氧化過程復雜、供能速度慢，脂肪的氧化供能因耗氧量大，受氧利用率的影響，只有在運動強度低.氧供應充足的條件下才能被大量利用。所以有氧供能系統是耐力運動項目的主要供能來源。（5）糖和脂肪的有氧氧化時，最大輸出功率比其他兩個系統均低。

不同項目中的供能系統

表4田徑項目有氧供能系統與無氧供能系統供能百分比（%）

如上表所示，有些項目主要由ATP－CP系統供能(如：100m)；有些項目幾乎全部由有氧氧化系統供能（如：馬拉松）；有些項目主要依靠糖酵解系統生成ATP供能（如：400m和800m）；有的則需要無氧代謝與有氧代謝混合供能（如：1500m）。這說明運動項目的能量供應之間是緊密相連的，形成一個連續統一體，稱為“能量連續統一體”

結束語

 主要參考文獻