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运动生物化学第1页，本讲稿共91页绪论一、运动生物化学的任务1、研究运动与身体的化学组成（各营养素）之间的相互适应。2、研究运动过程中机体内物质和能量代谢的过程及神经和内分泌调节过程的规律。3、利用运动时的生物化学规律，为增强体质和促进健康服务。（如运动性疲劳的消除和体力的恢复，反兴奋剂，机能监测和评定，制定运动处方等。）二、运动生物化学目前研究的任务（一）在竞技体育方面1、科学的训练方法。最大血乳酸训练法，乳酸阈强度训练法，最高血乳酸训练法，无氧低乳酸训练法。2、运动员身体机能评定1）、在运动应激时皮质醇和雄性激素的相互关系。第2页，本讲稿共91页2）肌酸激酶（CK）从肌细胞释放入血后活性的改变。3）血红蛋白（HB）浓度的变化。4）尿蛋白和血尿的变化来评价运动员身体机能的适应和提高的情况，以预防过度训练的发生。3、运动员营养运动员训练时营养、赛前营养、赛中、赛后营养。（二）全民健身方面1、体育与儿童少年的身体发育。2、体育与健康。3、体育与抗衰老如：老年人神经、肌肉、心血管、内分泌及免疫机能物质代谢的变化等。三、运动生物化学与相关学科的关系1、运动生物化学与生理学的关系。运动生物化学是生物化学的分支，生物化学是从第3页，本讲稿共91页有机化学和生理学的基础上发展起来的。2、运动生物化学和运动医学的关系运动生物化学是运动医学的基础，运动性疾病的发生和物质代谢的紊乱密切相关，因此，用生物化学的指标来评定运动员的身体机能状况、诊断过度训练、预防运动疾病的发生。3、运动生物化学与运动营养学的关系运动营养学是以运动生物化学为基础的，是运动员个体水平的生物化学。4、运动生物化学与运动心理学关系在研究运动员心理现象和规律时，人的心理活动除受社会影响外，也有其生物化学基础，如运动员的焦虑状态与神经递质（肾上腺素、去甲肾上腺素等）有关。5、运动生物化学与运动训练学的关系运动生物化学是运动训练学的基础。运动时物质和能第4页，本讲稿共91页量代谢规律是制定训练计划、选择和改进训练方法的依据。体育学科是多学科的交叉，运动生物化学作为一门专业基础理论课必然会与其它学科交叉和相互渗透。作业1、运动生物化学当前研究的主要内容是什么？2、试述运动生物化学对运动训练和健身锻炼的作用。第5页，本讲稿共91页第一章、人体的主要能源物质（糖、脂肪、蛋白质）概述第一节、糖一、糖的概念和分类糖是一类含多羟基醛或多羟基酮类化合物的总称。1、单糖：不能被水解成更小分子的糖。如体内的五碳糖和六碳糖。2、低聚糖（寡糖）：是由210个单糖分子聚合而成的糖。3、多糖1）植物多糖2）糖原（动物淀粉）二、运动中糖的生物学功能1、储存和提供机体所需的能量正常生理中60-70%的能量来自于糖的氧化。人体充足第6页，本讲稿共91页的糖原储备是短时间大强度间歇运动和长时间持续运动能量的主要来源，特别是60分钟左右的运动项目。运动时血糖浓度下降，使大脑供能不足，是长时间运动引起中枢疲劳的主要原因。2、糖有降低蛋白质分解的作用长时间耐力运动中，当体内糖的储备明显下降时，蛋白质也参与供能。3、糖可调节脂肪代谢脂肪氧化成乙酰辅酶a时，需糖氧化的中间产物草酰乙酸相结合，才能进一步氧化。第二节、脂类一、脂类：单纯脂、复合脂、类脂。1、单纯脂：是指脂肪酸和醇类所形成的脂。主要是甘油三脂（通称脂肪、真脂、中性脂）。脂肪酸有：饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸二类。第7页，本讲稿共91页脂肪有动物脂肪和植物脂肪，动物脂肪分子中含有大量的饱和脂肪酸，在室温下为固态，称为脂。植物脂肪分子中含有不饱和脂肪酸较多，在室温下为液态，称为油。必需脂肪酸均为不饱和脂肪酸，因此，植物脂肪的营养价值较高。2、复合脂：由脂肪酸、醇类和其它物质组成的脂类物质。复合脂主要有：磷脂、糖脂、脂蛋白等。3、类脂是指一些理化性质与脂肪相似、不含结合脂肪酸的脂类物质。如；胆固醇、胆汁酸、维生素D、固醇类激素。三、运动中脂肪的生物学功能1、脂肪提供长时间低强度运动时机体所需的大部分热量。但其氧化时耗氧量高，与糖相比，产生同样多的能量，脂肪的耗氧要高11%。第8页，本讲稿共91页2、脂肪氧化供能具有降低蛋白质和糖消耗的作用。高水平耐力运动员对脂肪的氧化分解能力高，运动时机体增大脂肪的供能比例，同样可降低糖和蛋白质的消耗，提高运动成绩。第三节、蛋白质成人体内蛋白质的含量约占体重的16-19%，占人体干组织的80%，每天约有3%的蛋白质进行更新。一、蛋白质的分子组成1、元素的组成：C、H、O、N。2、组成蛋白质的基本单位：氨基酸。氨基酸分为必需AA和非必需AA。3、蛋白质的分子结构一级结构（初级结构）、空间结构（二级结构、三级结构和四级结构）二、蛋白质在生命活动中的作用第9页，本讲稿共91页1、酶的催化作用2、组成有机体的结构成分。如组成胶原的纤维蛋白，组成结缔组织、骨骼，是身体的支架，组成肌原纤维，是肌肉收缩的基本结构成分（肌动蛋白、肌球蛋白）。3、运输和储存如：血红蛋白运输氧；铁蛋白储存铁。4、某些蛋白质具有激素的功能。如蛋白质类激素（胰岛素）参与血糖代谢的调节；多肽类激素（生长激素）参与蛋白质的合成代谢。5、免疫保护组成抗体，是机体重要的防御机制。6、参与能量代谢蛋白质供能在运动过程中所占的比例不高。作业：糖、脂肪和蛋白质的生物学作用是什么？第10页，本讲稿共91页第二章、人体运动时物质及能量的代谢第一节、能量代谢概述一、高能化合物一般将水解时释放的标准自由能高于5千卡/mol的化合物称为高能代合物。大多数高能化合物都有可水解的磷酸基团，故又称高能磷酸化合物。如：ATP、CP、ADP等。二、生物氧化营养物质在生物体内氧化成水、CO2并释放能量的过程称生物氧化。生物氧化能量的40%合成ATP，60%则以热能形式散发。生物氧化的特点：生物氧化的部位主要在细胞的线粒体；在37度及近于中性的含水环境中由酶催化进行；物质氧化的主要方式是脱氢，能量逐步释放，且主要以ATP和CP的形式储存。第11页，本讲稿共91页生物氧化的途径：第一阶段，是糖、蛋白质、脂肪水解成葡萄糖、AA和脂肪酸、甘油。释放的能量很少且不能储存。第二阶段，各自通过不同的途径生成AC-COA，这一阶段释放总能量的三分之一，且生成ATP。第三阶段，是TCAC和氧化磷酸化，是它们分解代谢的共同通路，释放总能量的三分之二，是生成ATP最多的环节。第二节、人体运动时的无氧代谢供能系统一、磷酸原供能系统1、ATP供能ATP是人体内瞬时能量的供体，不是能量的储存形式。ATP+H2OADP+Pi+能量（可直接利用）ADP+CP ATP+CrADP+ADP ATP+AMP（很少，在极量运动中）2、CP供能第12页，本讲稿共91页在极量运动时ATP的转换率可提高1000倍3、不同强度运动时磷酸原储存量的变化极量运动至力竭时，CP储量接近耗尽，达安静值的3%以下，ATP的储量不低于安静时的60%。以75%的最大摄氧量运动至疲劳时，CP储量下降至安静值的20%左右，ATP的储量略低于安静值。以60%的最大摄氧量运动至疲劳时，CP储量几乎不下降，这时ATP的合成主要靠糖、脂肪的有氧代谢提供。4、运动训练对磷酸原系统的影响1）运动训练可明显提高ATP酶的活性。2）速度训练可提高CK的活性，从而提高ATP的转换速率，有利于提高速度素质。3）运动训练使骨骼肌CP储量明显增多，从而提高磷酸原供能时间。4）运动训练对骨骼肌内ATP储量影响不明显。第13页，本讲稿共91页二、糖酵解供能系统糖原或葡萄糖无氧分解生成乳酸，并合成ATP的过程。糖酵解供能是机体进行大强度剧烈运动时的主要能量系统。1、糖酵解供能的基本过程糖酵解反应在细胞质内完成，由12步连续的化学反应组成。2、糖酵解中ATP的生成G+2ADP+2Pi2HL+2ATPGn+ADP+3pi2HL+3ATP3、运动时糖酵解供能以最大强度运动6-8秒时CP是主要的供能物质，同时糖酵解过程被激活，肌糖迅速分解参与供能，全力运动30-60秒时，糖酵解可达最大速率，约为磷酸原供能的一半。第14页，本讲稿共91页糖酵解的主要基质是肌糖原。当以最大速度运动至力竭时，肌糖原储量消耗不足一半。糖酵解供能是30秒至2分钟内最大强度运动的主要供能系统，对其运动成绩有决定性作用。第三节、有氧代谢供能系统在氧的参与下，糖、脂肪、蛋白质氧化生成二氧化碳和水的过程称有氧氧化。一、糖的有氧氧化供能1、糖分解成Py2、Py生成AC-COA3、AC-COA的氧化即进入TCAC系统。二、脂肪的有氧氧化1、甘油分解代谢甘油只能在肾、肝等少数组织内氧化分解。2、脂肪酸的分解第15页，本讲稿共91页脂肪酸是脂肪供能的主要形式，也是长时间运动时的基本燃料。脂肪酸氧化的基本过程包括脂肪酸的活化、脂酰辅酶A的转移（进入线粒体）和脂肪酸的氧化。三、蛋白质的有氧氧代谢蛋白质是由AA组成，所以蛋白质的代谢就是AA的代谢。1、AA代谢的一般途径人体内AA的分解代谢主要通过脱氨基作用和转氨基作用进行。2、蛋白质的氧化供能即使糖被大量消耗后，蛋白质供能也只占总能耗的15-18%，正常情况下，在1小时有氧代谢跑的能耗中，蛋白质供能仅占4.4%，所以蛋白质不是能量的主要来源，它的分解代谢和合成代谢是维持生命活动的基础。四、三大能源物质间的相互关系第16页，本讲稿共91页1、分解代谢中的关系 末端氧化的共同途径是TCAC。糖和脂肪是通过AC-COA进入TCAC；AA是从不同部位进入TCAC的。2、糖、脂肪、蛋白质之间相互转换 在体内糖极易转化成脂；脂肪中仅甘油可经糖异生作用转换为糖。糖代谢的中间产物，如Py、草酰乙酸等可转化成相应的非必需氨基酸；某些AA经脱氨基后也可生成相应的糖。AA可经乙酰辅酶A合成FA；机体几乎不能利用脂肪合成蛋白质。第四节、有氧代谢和无氧代谢与运动能力的关系 人体内各系统的供能能力，参与供能的程度以及能量的利用效率在很大程度上决定了人体的运动能力。而代谢过程又是决定运动能力的主要因素。第17页，本讲稿共91页一、运动时有氧代谢和无氧代谢的供能能力运动时有氧代谢和无氧代谢的供能能力取决于以下三方面：1）能源物质的种类和数量，如ATP、CP和肌糖原在骨骼肌中的数量；2）代谢过程的调节能力，如神经、激素、酶、内环境及各器官之间的协调等；3）运动后代谢供能能力的迅速恢复。1、运动时有氧代谢和无氧代谢的供能功率。磷酸原糖酵解糖的有氧氧化脂肪酸有氧氧化。并且，最大输出功率呈50%的递度下降。2、运动时有氧代谢和无氧代谢供能的数量及维持运动的时间限度 不同的能源物质通过不同代谢途径可提供ATP的数量由大到小的排列顺序是：脂肪的有氧氧化肌糖原的有氧氧化肌糖原酵解磷酸原系统二、运动时有氧代放和无氧代谢的能量利用效率第18页，本讲稿共91页 运动时能量利用效率是指人体内代谢过程提供的输出功率转变为实际运动时功率的多少。不同项目的运动员在完成相同运动时能量利用效率是不同的。这与专项训练特点、身体素质和动作技术的合理性关。磷酸原系统中，ATP供能的效率为49%，CP再合成ATP的效率为85%；糖酵解供能的效率为24%；糖的有氧氧化供能的为29.5%。作业1、人体有哪三大供能系统？其主要的供能特点有哪些？运动训练对磷酸原系统供能的影响。2、试述糖、脂肪、蛋白质有氧分解及能量生成的简要过程。3、试分析有氧代谢和无氧代谢的供能能力与运动能力的关系。第19页，本讲稿共91页第三章、运动对物质和能量代谢的影响第一节、运动对糖代谢的影响一、运动对肝糖原代谢的影响1、安静时肝糖原的释放安静时，正常饮食肝糖原的释放有两个来源：70%由肝糖原分解提供，其它为糖异生途径提供；饥饿时，肝糖原的贮量接近零，葡萄糖基本上来自于糖异生。2、运动时肝糖原的释放 短时间大强度运动时，肝糖原的分解占90%，但肝糖原排空很少。长时间大强度运动时，当大强度运动40分钟后，肝糖原的分解逐步减小，肝糖原接近排空时，肝糖原的分解减少到最低。3、运动恢复期摄取高糖饮食，能明显促进糖原的合成，缩短其恢复过程。果糖转为肝糖原的能力是葡萄糖的4-5倍，而葡萄糖用于肌糖原的合成。第20页，本讲稿共91页二、运动对肌糖原代谢的影响（一）骨骼肌糖原的含量人体骨骼肌中肌糖原的含量约为1-2%，肌糖原的含量与肌肉部位、肌纤维类型、运动训练水平和饮食有关。如股四头肌为0.92-2.49%，耐力运动员含量较高，可达4-5%，用力多的肌肉肌糖原含量高，快肌纤维的肌糖原含量高，在运动的前提下，采用高糖饮食，才能使肌糖原含量增加。（二）肌糖原在运动中的作用1、肌糖原是运动时的主要能源。2、每克肌糖原在贮存时约结合2.7克水，所以肌糖原氧化时能释放结合水，这对防止脱水、维持人体水代谢平衡有积极意义。（三）影响肌糖原利用的因素1、运动强度第21页，本讲稿共91页 以最大摄氧量强度的30%运动至力竭时，肌糖原下降15%。这是由于其它物质参与了供能。以最大摄氧量强度的75%运动至力竭时，肌糖原下降80-95%。以最大摄氧量强度的90-100%运动至力竭时，肌糖原仅下降25%。（由于运动时间短）（四）运动后肌糖原的恢复 影响肌糖原恢复的因素有：膳食、运动强度和持续时间。1、短时间大强度运动后肌糖原的恢复1）在短时间、大强度运动后恢复期开始5小时内，肌糖原的恢复最快。2）5小时后肌糖原恢复速度减慢，并与进食及食物的性质有关。3）肌糖原的完全恢复需24小时，高糖饮食对短时间、大强度运动后肌糖原的恢复速度影响不大第22页，本讲稿共91页2、长时间、大强度运动后肌糖原的恢复1）长时间、大强度运动后恢复期10小时，肌糖原的恢复速度最快。2）高糖饮食明显加快糖原的恢复过程。3）肌糖原的完全恢复需46小时。三、运动与血糖血糖即血液中的葡萄糖。正常人的血糖果浓度为80-120mg%，正常成年人的血糖约为5-6G。肝脏不断释放葡萄糖进入血液补充血糖的消耗。单独由肌糖原氧化供能，只能维持最大速率有氧运动60分钟左右。所以运动时必须吸收肌外燃料血糖和脂肪酸等。运动时骨骼肌吸收和利用血糖的数量与运动强度、持续时间和运动前肌糖原的储量有关。第23页，本讲稿共91页1、运动强度与血糖利用 在运动中运动肌的供血量增加9-15倍，但肌肉摄取血糖的速率仅增加2-3倍。随着运动强度的增大，肌肉吸收血糖量增多的主要原因是肌肉的血流量增加，从而，使肌肉吸收和利用更多的血糖。2、运动持续时间与血糖利用1）1-2分钟的短时间大强度运动，主要是糖酵解供能，不利用血糖。2）4-10分钟全力运动，运动肌主要依靠糖酵解和有氧氧化供能，吸收和利用血糖的速率迅速上升，但低于葡萄糖的释放速率，所以，血糖的浓度明显上升。3）15-30分钟全力运动，运动肌以有氧代谢为主要供能方式。由于肌糖原消耗增加，吸收和利用血糖的比例增加，血糖浓度开始回落。4）1-2小时的长时间运动至疲劳时，由于肌糖原大量第24页，本讲稿共91页消耗，血糖供能比例可达40%，此时血糖低于正常值。5）超过2-3小时运动至疲劳时，如没有外源性糖补充，会出现低血糖。（二）血糖与运动能力的关系1、在短时间剧烈运动时，肌肉主要依靠肌糖原分解供能，血糖供能仅占糖供能的1%。2、在长时间运动时，运动肌不断地吸取血糖，以减少肌糖原的下降，提高运动耐力。因长时间运动而出现低血糖，会导致：1）中枢NS因低血糖出现中枢疲劳。2）影响红细胞的能量代谢，使氧的运输能力下降。3）由于运动肌外源性糖供应不足，导致外周疲劳使运动能力下降。四、运动与血乳酸（一）安静时血乳酸水平安静时体内大多数组织进行有氧代谢，不产生乳酸，第25页，本讲稿共91页只有少数代谢活跃的组织细胞中产生乳酸，乳酸可通过细胞膜进入血液，所以，安静时血液中仍有一定量的乳酸，其浓度为1-2mol/L。（二）运动时乳酸的生成1、短时间极量运动时乳酸的生成磷酸原S供能后，糖酵解供能加快，约在运动30-60秒达到最大增值，30秒时糖酵解供能占总能量的一半。2、亚极量运动时乳酸的生成此时乳酸的生成主要在运动开始时的氧亏空期间和获得稳态氧耗速率之前（5-10分钟）。3、中、低强度运动开始时乳酸的生成此时乳酸的生成并非缺氧所致，而是循环系统处于提高过程和尚未建立稳态代谢时，糖酵解速成率超过有氧代谢速率的结果。第26页，本讲稿共91页（三）乳酸代谢1、乳酸代谢的基本途径：1）在骨骼肌、心肌等组织氧化生成CO2和水；2）在肝和骨骼肌内重新合成葡萄糖和糖原；3）在肝内合成脂肪、丙氨酸等；4）随汗和尿排出（较少）。2、运动时和运动后乳酸代谢的意义1）有利于乳酸作为燃料的再利用；2）通过糖异生作用，乳酸转变成葡萄糖，有利于维持血糖水平；3）运动肌持续释放乳酸，可改变肌细胞的内环境，防止酸中毒。第二节、运动对脂代谢的影响一、运动与血脂血脂是血液中脂类物质的总称。血浆高密度脂蛋白的含量与冠心病的发病呈负相关，血浆低密度脂蛋白的含量与冠心病的发病呈正相关。第27页，本讲稿共91页低密度脂蛋白的作用是运输胆固醇至肝外组织，容易使胆固醇在主动脉、冠状动脉管壁内沉积而形成脂斑。耐力训练可预防和治疗高血脂。二、运动与体成分体育锻炼可促使人体内脂肪的分解代谢，改善体脂的比例，降低有关疾病的发生。耐力训练可使细胞内线粒体的数目和体积增加；使酶的活性增强。耐力训练可使高密度脂蛋白增加，这对预防和治疗寇心病和动脉硬化有积极意义。第三节、运动对蛋白质代谢的影响一、运动对骨骼肌蛋白质代谢的影响长时间、大强度运动使蛋白质分解代谢增强，人体内的蛋白质净降解。其原因是：1）训练状态；2）训练类型、强度和频率；3）激素变化；4）酶活性变化。第28页，本讲稿共91页（二）运动后蛋白质的合成代谢1、运动后1小时，骨骼肌内蛋白质的合成明显减弱；2、运动后2小时内，蛋白质的合成速率上升。（总体是增加）（三）运动训练对蛋白质代谢的影响1、耐力训练使骨骼肌线粒体的数目增多，体积增大，线粒体蛋白质质量和酶活性增强。2、力量训练使肌肉的体积增大，肌纤维增粗，力量增强，这种适应的变化出现在快收缩肌纤维。二、运动与氨基酸代谢运动时氨基酸代谢的意义1、参与 供能；2、补充TCAC循环的中间产物；3、糖异生作用，维持血糖水平。第29页，本讲稿共91页作业1、试分析影响运动时肌糖原利用及运动后肌糖恢复速率的因素。2、运动时乳酸的生成与物质能量代谢的关系如何？乳酸有哪几条代谢去路？运动时和运动后乳酸代谢的意义？3、体育锻炼对脂代谢有何影响？第30页，本讲稿共91页第四章、人体代谢和供能能力训练的生化分析第四章、人体代谢和供能能力训练的生化分析第一节、运动项目的代谢分类五种代谢类型：1、磷酸原代谢类型：非周期性运动项目和100M跑。2、磷酸原和糖酵解代谢类型：短跑、球类、体操等。3、糖酵解代谢类型：400跑、100M游泳等。4、糖酵解和有氧代谢类型：800M、1500M、200M游泳、400M游泳等。5、有氧代谢类型：3000M以上的跑等。此分类是以运动时主要作用的代谢为依据，并以骨骼肌代谢类型为命名主体。然而，人体的代谢是一个连续的过程。运动过程中还有些战术要求等。不同训练方法的能量代谢特点：加速疾跑、持续跑、间歇训练等。第31页，本讲稿共91页第二节、提高无氧代谢能力训练的生化分析一、磷酸原系统的供能能力训练无氧低乳酸训练无氧低乳酸训练一般采用5-10秒的重复性训练，此时的能源几乎全来源于磷酸原供能，在恢复间歇中仅有少量的乳酸生成。无氧低乳酸训练最重要的是掌握休息间歇时间。间歇时间应以CP恢复的半时反应（20-30秒）来决定，所以，最适宜的休息间歇应为30秒左右。对于训练水平差的运动员间歇时间可适当延长，如60-90秒。无氧低乳酸训练原则：1、最大速度或力量练习，时间小于10秒。2、间歇时间：30-90秒。3、成组练习后休息3-4-5分钟。第32页，本讲稿共91页二、最高血乳酸训练 最高血乳酸训练是发展肌糖原酵解供能的方法。运动中乳酸生成量越大，说明糖乳解供能比例越高，无氧耐力素质越好。糖酵解系统在运动开始时就参与供能，在激烈运动5秒后就逐步提高，30秒后达最高供能水平，之后持续1-2分钟。即1-2分钟的运动项目糖酵解供能是主要供能系统。最高血乳酸训练法，通常采用1-2分钟的大强度运动，间歇时间为3-5分钟。在训练中可调整运动时间与间歇时间的比例来提高乳酸的生成量。如：最大强度运动1分钟，间歇时间为4分钟，第四次跑后血乳酸为32mmol/L，比第一次（15-18）增加一倍。间歇恒定（4分钟）时，后来血乳酸会下降；而递减间歇时间时乳酸会升得更高。第33页，本讲稿共91页三、血乳酸耐受力训练不同训练水平的运动员对乳酸有不同的耐受力，乳酸耐受力提高时，机体不易疲劳，运动能力也随之提高。乳酸耐受力训练常采用超量负荷的方法。在第一次练习后使乳酸达到较高水平（12mmol/L），然后一直保持这一水平，一般认为运动员在比赛时血乳酸值在12mmol/L左右，使机体在训练中忍受较长时间的刺激，产生生理适应。此训练适用于800、1500、200M游泳。第三节、提高有氧代谢能力训练的生化分析 运动2分钟、休息2分钟和运动4分钟、休息4分钟时无氧代谢和有氧代谢供能的比：各是1：3与1：4。随着时间延长、速度减慢，有氧代谢的比例增加。一、乳酸阈强度训练 采用乳酸阈强度作为负荷强度的训练称乳酸阈强度训练。在递增运动负荷的运动时，血乳酸随运动强度第34页，本讲稿共91页的增加而上升，当血乳酸为4mmol/L左右时开始急剧上升，认为此拐点为乳酸阈强度。提高有氧能力的训练，强度过大，机体易疲劳，强度过小，训练效果不明显。研究表明，在血乳酸阈强度水平运动20-30分钟，血乳酸浓度也不会进一步提高。所以认为，乳酸阈强度训练是提高有氧代谢能力的负荷强度，是有氧耐力训练的合理训练方法。在进行乳酸阈强度训练时，应使练习时的血乳酸稍高于无氧阈，以不断提高身体的适应能力；同时也要考虑到，训练能提高运动员的乳酸阈水平。如进行一定速度练习时，血乳酸减少，或乳酸排除速率加快，这说明，有氧素质提高了。二、最大血乳酸稳态强度训练在相对较长的时间里，用接近比赛的强度，不间断地连续进行练习的方法，叫做最大血乳酸稳态强度训练。第35页，本讲稿共91页最大血乳酸稳态强度训练的要求是：在训练中，起跑后使血乳酸的浓度达到3-4mmol/L的范围内，并在这一水平上持续运动45分钟左右，这期间血乳酸保持稳态水平。此训练适用于长时间运动项目。作作 业业1、提高磷酸原供能能力的训练方法的主要生化依据是什么？2、最高乳酸训练和乳酸耐力训练在训练项目、强度和时间的掌握及血乳酸的变化等方面有何异同。3、什么是乳酸阈强度训练？怎样训练可以提高有氧代谢供能能力。第36页，本讲稿共91页第五章、运动及锻炼后身体机能的生物化学评定第五章、运动及锻炼后身体机能的生物化学评定 运动机能的生物化学评定包括：代谢能力的评定和机能状况的评定。代谢能力主要是应用生化指标对运动员三大供能系统的供能能力进行评定。机能状况主要借助于血、尿等体液来评定运动员对运动负荷的适应情况、机能变化和训练效果。第一节、代谢能力的评定第一节、代谢能力的评定一、磷酸原供能系统的评定1、10秒钟最大负荷测定法先测安静时血乳酸，然后进行10秒钟最大负荷运动，如功率自行车、活动跑台或30-60米跑，记录完成的功率或跑速，并记录运动后血乳酸峰值，求出血乳酸的增值。完成功率大或跑速快，而血乳酸值低者，磷酸原供能能力就强，反之就差。第37页，本讲稿共91页2、尿肌酐系数评定法肌酐是体内CP或C的代谢产物，不能为人体所利用，随尿排出体外，所以称尿肌酐。正常情况下尿肌酐日排出量稳定在一定的水平上，它与CP和C的含量有关。正常成年男子为18-32，女子为10-25，运动员高于同年龄非运动员，高者可达36-42，并与专项运动成绩密切相关，因此，尿肌酐系数在运动员的机能评定中常作为速度、力量素质的选材和训练效果的检测指标。二、糖酵解代谢能力的评定 60秒最大负荷测试法这是一种评定最大糖酵解供能能力的方法。让受试者进行400M全力跑，记录成绩，有条件的进行60秒跑台跑记录跑距，分别测定运动前安静时和运动后即刻的血乳酸。运动后血乳酸浓度在14-18mmol/L左右是糖第38页，本讲稿共91页酵解供能好的表现，如在9-10以下，是能力差的表现。1）在训练阶段结束后，如伴随运动成绩提高，血乳酸浓度也上升，是糖果酵解供能能力提高、训练效果好的表现；2）如运动成绩提高，血乳酸浓度不变，是有潜力的表现；3）如血乳酸浓度不变或升高，但成绩下降，是训练效果差或机能水平下降的表现。三、有氧代谢能力的评定（一）乳酸阈测定法乳酸阈测定的一般以乳酸-功率曲线为原理。在运动场上测定时，可采用3-5级强度跑，如5*2400M跑，测试中由教练员用口令调整跑速，以尽快达到匀速跑。性别 起速度 递增度 末速度 间歇 取血时间 男 3 05 5 2 跑后即刻女 3 05 5 2 跑后2分钟末第39页，本讲稿共91页乳酸阈公式：（V2-V1）（4-LA1）V1/（LA2-LA1）V1和V2为血乳酸接近4mmol/L前后的跑速，LA1、LA2为相应的血乳酸浓度。乳酸阈跑速越快，则有氧代谢能力越强。（二）12min运动测试法 没有条件测血乳酸浓度时，可根据运动员12min跑的跑距来粗略平价其有氧代谢系统的供能能力。目前我国足球运动员就是用此法来评价耐力的。第二节、身体机能状态的评定第二节、身体机能状态的评定 运动时体内代谢过程加快，代谢产物增加，内环境发生暂时的改变，从而使用权血液和尿液中某些成分发生变化，甚至出现异常成分，因此，可用血液和尿液中某些成分的变化作为评定运动机能状况的指标。常用的评定指标主要有：血乳酸、血尿、尿蛋白、CK、Hb、血尿素等。第40页，本讲稿共91页1、血乳酸 乳酸是人体供能体系中的一个重要的中间产物，它既是糖酵解的产物，又是有氧氧化的产物，还可以经糖异生途径转变成糖。所以运动时的乳酸值是评价能量代谢特点和运动强度的重要指标。正常安静状态下运动员和常人的血乳酸值都在2mmol/L以下。赛前紧张时可升高至3-5mmol/L。运动时血乳酸上升的起始强度为50-60%的最大摄氧量，耐力运动员的有氧代谢能力强可为60-70%的最大摄氧量。短时间、剧烈运动，短时间、间歇运动，长时耐力运动等时血乳酸的变化。训练水平影响运动后血乳酸的浓度。在耐力运动项目运动员中，训练水平高者，血乳酸浓度也高；在完成相同亚极量运动时，优秀运动员的血乳酸相对较低；对同一个体大运动量训练前后的血乳酸浓度进行对比第41页，本讲稿共91页则可以评价运动员的训练效果；运动后血乳酸浓度的恢复速率还可评价有氧代谢能力，恢复速度快，表示有氧代谢能力强。2、尿蛋白 正常人尿中含蛋白质很少，其浓度在20g/L左右，故称阴性尿。由运动引起蛋白质含量增多的尿，称为运动性蛋白尿。与病理性尿蛋白不同，运动性尿蛋白可自行复原。检测方法：运动后约15-20分钟取尿样测定，以了解运动负荷对肾功能的影响。运动强度大、持续时间长的以无氧供能为主的运动，血乳酸值较高，尿蛋白排出量较多。若在次日晨测定，可评价机体的恢复状态。如尿蛋白增多，则是机体机能下降的表现；如运动后尿蛋白增多，4h后或次日晨完全恢复到安静时的水平，表示运动对身体有较大的刺激，但机能良好。第42页，本讲稿共91页3、血清肌酸激酶（CK）CK是CP转化为ATP或ATP恢复的重要代谢酶。人体骨骼肌、心肌和脑都含有CK，其中，骨骼肌的含量为全身总量的96%。CK主要是骨骼肌和心肌中透过细胞膜而进入血液，数量很少，且无催化功能，正常安静值为：男子10-100单位/升，女子10-60单位/升。运动引起CK增高的原因是：肌细胞膜的通透性增大或损伤。运动强度小运动时间短，CK的变化不大；较大运动强度后，可增至100-200单位/升；极量运动可达500-1000单位/升。CK能反映运动员身体机能状况及运动后的恢复状况。4、HbHb是红细胞的主要成分，其主要功能是作为红细胞运输氧气和二氧化碳的载体，又有血液酸碱平衡的作用。第43页，本讲稿共91页Hb直接影响人代表的身体机能和运动能力，尤其对耐力运动员更为重要。正常男子为12-15克，女子为11-14克，有氧耐力运动员可高达17-18克。当持续运动或运动员机能较差时，Hb可下降，这种由运动引起Hb的下降称运动性贫血。在贫血时，均会导致运动能力下降。如运动员Hb值持续下降超过10%以上，就应调整运动负荷。通过训练Hb上升，说明身体机能状况较好。因此，常用晨安静时Hb来评价运动员身体机能状况。作作 业业1、运动员身体机能的生化评定主要内容包括哪几个方面。2、如何用血乳酸来评价运动员的无氧代谢和有氧代谢能力。第44页，本讲稿共91页 第六章、年龄、性别与运动第六章、年龄、性别与运动第一节、儿童少年的运动生物化学一、儿童少年运动器官的化学组成1、骨骼 水和有机物较多，无机物较少，骨钙化程度较小。所以，骨骼弹性大，不宜骨折，但承重后易弯曲变形。儿童少年不宜进行过大的力量训练，以免引起骨骼变形影响正常生长发育。2、骨骼肌 儿童少年骨骼肌占体重的比重比成年人低。其骨骼中水分多，收缩蛋白量少，肌纤维细，肌肉中能源物质储量少（ATP、CP），因此，肌肉力量素质差，较适合进行柔韧、灵敏内容的训练。二、儿童少年的代谢特点（一）无氧代谢第45页，本讲稿共91页 儿童少年骨骼肌中磷酸原和糖原的含量低于成人，且在运动时动用的速率也低于成人。所以其无氧代谢能力低于成人。亚极量运动后，儿童少年的血乳酸和肌乳酸浓度都低于成人；短时间激烈运动后最大血乳酸值随年龄的增高而增加，肌乳酸值则远低于成人。（二）有氧代谢 儿童少年有氧代谢的能力随年龄的增长而提高。在青春期前，运动成绩随年龄的增长而提高，男孩16-18岁耐力出现最大值，女孩的峰值在12岁左右。最大摄氧量不论男、女均随年龄的增长而增长。肌糖原的储备较少，在长时间运动时其耐力就相对较差。儿童少年的Hb值较成人低，影响了氧的运输能力。儿童少年乳酸阈对应的血乳酸浓度较成人低，其最大乳酸稳态时的血乳酸浓度为2.5mmol/L左右，应用血乳酸指导其运动训练时应注意。第46页，本讲稿共91页四、运动锻炼对儿童少年身体机能的影响（一）运动锻炼对有氧、无氧代谢的影响 合理的运动训练可以提高儿童少年有氧及无氧代谢能力。训练可提高糖原、CP和ATP的含量，可以使用极量训练后血乳酸浓度增加。儿童少年身体机能的可训练性存在很大潜力，可以改变其身体机能，提高运动成绩。（二）力量训练对儿童少年健康的影响 适宜的力量训练对其生长发育是有益的，如可改变血脂成分（高密度化蛋白增加等），骨密度增加；但不宜进行大强度的力量训练（16-17岁前）。（三）运动训练对血脂的影响 运动可使其血脂成分趋于合理。（四）运动锻炼对人体成分的影响 经常运动可减少其体脂，增加瘦体重。第47页，本讲稿共91页第二节、女子的运动生物化学一、女子的代谢特点（一）无氧代谢 女子骨骼肌的总量少于男子，因此，肌肉中ATP和CP的总量就少于男子；女子骨骼肌中CK的活性也低于男子，所以，女子磷酸原供能系统不及男子。女子激烈运动时糖乳解途径中的多种酶的活性低，所以运动后血乳酸浓度低于男子，即，女子糖酵解能力不如男子。女子在以无氧代谢为主要供能的运动项目中，成绩就比男子差。（二）有氧代谢 从最大摄氧量来看，女子低于男子，女子的Hb浓度低于男子，即女子在运动中的供氧能力低于男子。女子骨骼肌中糖的有氧氧化酶的活性与男子接近，第48页，本讲稿共91页有的甚至超过男子。加上女子能更多地利用脂肪供能，所以总的来说，女子的耐力和男子接近。三、运动对女子身体机能的影响（一）运动与月经失调或闭经 女运动员较一般女性易患月经失调或闭经症，这与体重、体脂的水平有关。运动使其体重、体脂下降，可导致雌激素分泌减少，长期雌激素分泌不足，最终将导致月经失调或闭经。（二）运动对骨质疏松的作用 男性骨矿物质的丢失一般从50岁开始，而女性从20-30岁就开始，女子骨质疏松症的比例远高于男子。女子在运动中易造成雌激素分泌不足，会造成钙吸收障碍，从而也是造成骨质疏松症的原因之一。运动可促进骨对矿物质的吸收，因此，它可避免骨质疏松症的发生。第49页，本讲稿共91页第三节、中老年人的运动生物化学 一般情况下，年过30-40岁，身体的新陈代谢就逐渐减退，当过50-60岁时人体机能减退的速度就明显加快了，因此，应加强体育锻炼，减缓衰老进程，防止退行性病变。一、中老年人的生物化学特点（一）神经、肌肉的变化 60岁时脑中的脂褐素几乎占据了大脑的一半，这将严重影响脑细胞的正常功能，如反应迟钝、记忆力减退等。肌肉蛋白质的合成随年龄增长而减少，肌肉中ATP酶的活性下降，细胞内线粒体的数目减少，肌力下降，易疲劳，也易引起肌肉损伤。（二）心血管功能的变化 老年人血管的变化，主要表现为冠状动脉和主动脉第50页，本讲稿共91页的硬化，血压升高。引起心血管功能减退，代谢能力降低。（三）物质代谢的变化 老年人肝糖原和肌糖原的储量减少，肌肉中乳酸脱氢酶活性降低，运动后血乳酸升高的幅度降低，表明老年人糖酵解能力下降；由于TCAC中某些酶的活性下降，其有氧代谢能力降低。因激素分泌减少、酶活性下降，老年人动用脂肪的能力下降，易患高血脂，如运动少，易造成动脉粥样硬化。二、运动锻炼与中老年人的健康（一）运动与抗衰老作用 人体衰老速度受：遗传、疾病、营养、生活环境、心理状态和体育锻炼等因素的影响，长期坚持体育锻炼能推迟衰现象。第51页，本讲稿共91页 运动的抗衰作用主要表现在：1）能增强肌肉蛋白质、糖原的储存，提高肌肉的功能；2）能加强骨骼的血液循环及代谢功能，增强骨功能，延缓骨质疏松、脱钙等老化现象，同时增强关节的灵活性；3）改善心血管系统功能，使心脏功能得以改善，使血液成分得到改变（降低胆固醇，增加高密度脂蛋白的含量），使血管弹性增强；4）能调节大脑NC的兴奋和抑制过程，使大脑保持良好的机能状态；5）能促进机体的物质代谢，预防肥胖；6）能延缓内分泌腺功能的衰退，保持激素的适量分泌；7）能提高机体的免疫功能，增强机体的免疫力；8）能增进对自由基的抵抗，对衰老有遏制作用。（二）运动方式与抗衰老效果 老年人应根据自身的特点（年龄、身体状况、环境条件、疾病情况及个人爱好）选择适合自己的运动项目，第52页，本讲稿共91页掌握合理的运动强度，从事有氧代谢的运动。三、运动锻炼与老年性疾病（一）概述1、运动处方的原理2、运动处方的内容 运动项目、运动强度、运动时间、运动频率及注意事项。（二）运动锻炼对常见老年性疾病的影响1、高脂血症 血脂是指人体血浆中所含的脂质，包括胆固醇、甘油三脂、磷脂、游离脂肪酸等，血脂超过正常值叫做高脂血症（高脂蛋白血症）。运动可降低血中的胆固醇、甘油三脂、低密度脂蛋白等，增加高密度脂蛋白的含量，降低血脂，预防动脉粥样硬化和冠心病的发生。第53页，本讲稿共91页运动防治高脂血症的方法：选择适宜的运动项目，采用60-75%最大心率强度，20分钟以上的全身运动，每周3-6次。2、冠心病 冠心病是冠状动脉硬化性心脏病的简称，是指供应心脏本身血液的冠状动脉硬化、管腔狭窄，血流减少而引起的心肌缺血缺氧的心脏病。体育锻炼对冠心病的发生有积极的防治作用。运动可加速冠状动脉侧支循环的形成，改善心肌的供血，还可通过降血压、降血脂、降体重来防治冠心病。冠心病患者应在病情稳定的情况下才可参加体育锻炼。应选择负荷较低、动作较慢的锻炼项目，如步行、慢跑、太极拳、体操、蹬功率自行车等，步行、慢跑每次15-30分钟，心率控制在最大心率的60%左右。第54页，本讲稿共91页3、高血压1）高血压的定义：是指从心脏泵出的血流撞击动脉血管壁所产生的压力，通常以上肢肱动脉处测定的压力来代表。2）高血压的种类：原发性和继发性高血压。3）血压的正常值：90-120/60-90mmHg4）血压的形成：心脏、血液、血管的因素。5）运动治疗高血压的原理改善大脑皮层的调节功能，缓解小动脉的痉挛，促进末梢血管的扩张，减小血流的阻力；运动能降低血脂；运动能调节情绪，改善心理状态。6）运动治疗高血压的方法适合高血压患者运动的项目：太极拳、步行、慢跑、健身操等；运动强度为：60%最大心率，锻炼时间：20-30分钟；频度：每周3-5次。第55页，本讲稿共91页4、骨质疏松症