运动时骨骼肌的能量供应过程_翁锡全.pdf

38CHINA SPORTS COACHES 中国体育教练员 2014年第2期人体的任何运动方式都是骨骼肌收缩引起的，而肌肉收缩过程需要消耗能量，这些能量来自于肌细胞内能源物质的无氧和有氧代谢过程，来自于磷酸原、糖酵解和糖、脂肪有氧代谢等4个供能系统能量产生的速率和多少，直接决定骨骼肌的工作能力，运动时能量来源选择主要与运动强度和持续时间有关（图1），因此，了解运动时骨骼肌的能量供应特点，可为不同项目运动训练计划的制订提供理论依据 图 1 人体运动时能源物质利用顺序及其代谢方式1 运动时骨骼肌的能源物质人体内能源物质主要包括高能磷酸化合物、糖、脂肪和蛋白质四大类，其中，高能磷酸化合物主要是ATP（三磷酸腺苷）和CP（磷酸肌酸）ATP水解产生能量是肌肉工作时的唯一直接能量来源，其储量少，约为6 mmol/kg湿肌；CP是体内快速能量的储存体，其含量相对ATP要多，约为20 mmol/kg湿肌人体的糖有2种形式，一种是储存形式，包括肌糖原和肝糖原，分别为350～400 g和70～100 g；另一种是运输形式，主要是指血液中的葡萄糖，约为6 g。

脂肪是人体内含量最多的能源物质，主要存在于骨骼肌和脂肪组织，总量约有12 500 g人体内蛋白质与脂肪和糖不同，无固定的贮存量与贮存部分，它是细胞主要组成成分，主要执行机体生理机能成人体内每天总计有600 g蛋白质被分解及再合成，其中肌肉蛋白质占450 g，但一般情况下，运动中蛋白质不参与代谢供能，只有在长时间大强度运动且糖大量消耗的情况下，才动用蛋白质供能，但也仅占总能耗的20%以内 2 不同运动状态下骨骼肌的能量供应过程骨骼肌收缩时的直接能源是ATP，但肌肉中ATP的储量少，在ATP分解的同时，其他能源物质必须分解释放能量再合成ATP，才能作为肌肉工作的能量由于不同能源物质分解代谢方式及途径不同，其再合成ATP的速率也不同（表1）因此，人体运动时的运动状态不同，其能量供应过程及比例也不一样（表2、表3）2.1 短时间极量运动时的能量来源人体在进行短时间极量运动时（如力量、速度项目），由运动时骨骼肌的能量供应过程运动时骨骼肌的能量供应过程试，特别在大强度、大运动量训练中尤为重要，不能以一次的测试值作为评价标准，应进行个体的纵向比较4 小结血红蛋白在运动训练中的应用非常广泛，是评定运动员身体机能、评价运动员有氧耐力水平、高原训练的指标和运动员选材的基本依据。

但血红蛋白的影响因素较多，教练员应根据运动员的个体差异，建立运动员血红蛋白档案，对运动员进行纵向评价尤其是重点运动员，根据其血红蛋白的测试值，及时评定运动员的身体机能，进而修改训练计划，有效提高其运动能力表 1 运动时骨骼肌的能量来源● ● 广州体育学院 翁锡全广州体育学院 翁锡全注：a 为葡萄糖单位运动生化监控CHINA SPORTS COACHES 392014年第2期 中国体育教练员 于ATP是肌肉工作时的唯一直接能源物质，因此，最先供给肌肉收缩的能量来自肌肉中的ATP的分解人体骨骼肌内ATP的储量少且稳定，而CP储量比ATP多，且含有高能磷酸键，其再合成ATP的速率最快，因此，当肌肉活动时，ATP分解产生ADP，而ADP可以促使体内的CP分解为肌酸（C）和磷酸（Pi），同时释放能量提供给ADP重新合成ATP这个过程可供运动时间约在10 s以内，是人体进行短时间极量运动时的主要能量来源以上由ATP、CP分解反应组成的供能系统，称为ATP—CP供能系统，也叫磷酸原供能系统运动中主要以磷酸原供能的项目有举重、投掷、跳跃、短跑及运动强度大、时间在10 s内完成的项目及动作等。

2.2 短时间高强度运动时的能量来源当人体进行超过10 s的高强度运动时，骨骼肌内的高能磷酸化合物已不能满足机体对能量的需求，这时，由于机体处于极度缺氧状态，骨骼肌只能动用储量更丰富的肌糖原进行无氧代谢（糖酵解）以供能骨骼肌依靠糖在无氧条件下分解生成乳酸同时释放能量合成ATP的过程，称为糖酵解供能系统糖酵解供能速率仅次于磷酸原供能系统，但由于体内糖的储备量相对较多，其供能的最大速率为30～90 s，最长可维持2～3 min因此，糖酵解是速度耐力项目（如400 m跑、100 m游泳）或中长跑、游泳、球类等项目运动员完成加速和冲刺时的主要供能方式2.3 长时间大强度运动时的能量来源人体进行长时间大强度运动中，在糖酵解供能的同时，由于糖有氧氧化时所需的氧比脂肪少，因此，随着机体获氧量的逐渐增加，骨骼肌内ATP再合成的能量逐渐过渡到以糖的有氧代谢为主糖的有氧代谢是指在氧的参与下，糖彻底氧化生成二氧化碳和水，同时释放能量合成ATP的过程，这个供能过程构成的供能代谢系统称为糖有氧代谢供能系统糖氧化供能的输出功率比脂肪大一倍，故对长时间大强度运动而言，体内糖的储量对运动能力有较大的影响运动中主要以糖酵解代谢供能的项目有3 000 m、5 000 m、10 000 m跑和1 500 m、3 000 m游泳以及公路自行车等。

2.4 长时间中低强度运动时的能量来源人体在长时间持续运动中，随着强度的降低，体内氧气供应充足，这时不仅糖进行有氧代谢, 脂肪也可进行有氧分解提供能量进行ATP的再合成脂肪有氧代谢时首先分解为脂肪酸和甘油，最后彻底氧化为二氧化碳和水，并主要通过氧化磷酸化合成ATP一般来说，运动时脂肪供能的重要性随运动强度的增大而降低，随运动持续时间的延长而提高，因此，促进脂肪供能可以提高运动员长时间最大耐力的运动能力运动时主要以脂肪有氧代谢供能的项目有马拉松、铁人三项、超长距离滑雪等在长时间运动时，蛋白质有氧代谢供能的比例也会增加，蛋白质水解为氨基酸后，进一步分解为乙酰辅酶A，进入三羧酸循环氧化并释放能量合成ATP此外，也可以经葡萄糖—丙氨酸循环进行糖异生，以维持血糖稳定长时间运动时，5%～10%甚至更多的能量来源于氨基酸分解氧化如在90 min的高强度训练中，蛋白质能为肌肉提供高达20%的能量供应3 小 结运动时骨骼肌的能量主要来自于ATP、CP、糖、脂肪、蛋白质5种能源物质的6个供能过程组成的四大供能系统，但是，不同运动项目运动中起主导作用的能量系统并不一样，即不同运动项目供能系统参与比例具有明显的项目特征。

因此，可以通过控制运动训练的强度和时间，制订出符合项目特点的训练方法和手段，达到发展专项素质既定供能系统能力的目的表 2 跑步运动的能量供应表 3 游泳运动的能量供应运动生化监控。