美国体能协会(NSCA)注册体能训练专家资料：运动训练的生物能量学

运动训练的生物能量学运动训练的生物能量学运动训练的生物能量学前言能量——做功的能力或容量生物能量学——生物系统中的能量转换分解代谢——大分子分解成为小分子的过程合成代谢——小分子合成大分子的过程运动训练的生物能量学前言释能反应——释放能量的反应，通常是分解代谢吸能反应——消耗能量的反应，通常是合成代谢新陈代谢——生物系统中分解/合成和释能/吸能反应的综合运动训练的生物能量学前言ATP——生物反应的中间分子三磷酸腺苷，从分解反应获得的能量去驱动合成反应，ATP使释能反应转为吸能反应——能量的最小可利用形式——构成——裂解/水解运动训练的生物能量学食物分解与能量释放大分子小分子能量小分子分解代谢/释能反应能量合成代谢/吸能反应大分子图１运动训练的生物能量学生物能量系统合成ATP的三个能量系统——磷酸原系统反应在肌浆中进行；不需氧参与——糖酵解系统反应在肌浆中进行；同样不需氧参与——有氧系统反应在线粒体中进行；需要氧分子参与作用运动训练的生物能量学生物能量系统三种能量系统都在同一时间中活动每种能量使用程度的决定因素——主要取决于：活动强度，功率输出，工作效率——次要取决于：持续时间的长短运动训练的生物能量学磷酸原系统主要作用——为短时间、高强度运动（如力量训练和短跑）提供能量，高活性可维持0-6秒至20-30秒——该能量系统的其他命名——不论运动强度，所有运动一开始就会动用磷酸原系统——三个主要反应（图2）运动训练的生物能量学磷酸原系统肌球蛋白ATP酶肌酸激酶ADP+无机磷酸+能量磷酸肌酸ATP+磷酸肌激酶图2运动训练的生物能量学磷酸原系统水解ATP的酶（反应部位决定动用哪种酶）——肌球蛋白ATP酶——Na+-K+-ATP酶——Ca++-ATP酶运动训练的生物能量学磷酸原系统小结——快速合成ATP——参与反应少，高效合成ATP肌酸激酶反应肌激酶反应——但ATP的产量低运动训练的生物能量学糖酵解系统主要作用——肌浆中碳水化合物（来源于血葡萄糖和肌糖元）降解产生ATP——为中高强度运动提供能量运动时间：30秒到2-3分钟肌细胞缺乏氧的供应运动训练的生物能量学糖酵解系统糖酵解过程所有反应均需：——反应物（底物）——酶（起催化作用）——产物运动训练的生物能量学糖酵解图3运动训练的生物能量学糖酵解丙酮酸盐的转化去向——需要机体快速供能a肌细胞缺乏氧b快速糖酵解（丙酮酸转变为乳酸）c举例：1200米跑——低强度能量需求a线粒体中氧充足b慢速糖酵解（线粒体中丙酮酸携NADH进入三羧酸循环）c举例：30分钟攀岩运动训练的生物能量学乳酸VS乳酸盐乳酸——乳酸堆积时，H+浓度会相应增加——负反馈（1）肌浆网中Ca++释放（2）肌动蛋白的形成（3）糖酵解酶活性——疲劳的产生乳酸盐——乳酸盐不被认为是疲劳物质——乳酸盐可作为能量基质而加以利用（1）糖异生：乳酸盐可与非碳水化合物形成葡萄糖（2）Cori循环借助血液缓冲系统转换乳酸盐影响乳酸的生成和清除运动训练的生物能量学糖酵解系统糖酵解过程中的能量生成情况（图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——在慢速糖酵解过程中，2分子NADH被转运至线粒体，每分子NADH可生成3分子ATP，那么一共生成6分子ATP运动训练的生物能量学有氧系统主要作用——为低强度运动提供ATP（如长跑、骑自行车、游泳）运动持续3分钟以上底物——（1）碳水化合物；（2）脂肪；（3）蛋白质反应在肌细胞线粒体中进行——肌细胞的能量库运动训练的生物能量学有氧系统三羧酸循环（图4）运动训练的生物能量学三羧酸循环图4运动训练的生物能量学有氧系统电子传递链（图5）运动训练的生物能量学电子传递链图5运动训练的生物能量学1分子葡萄糖产生的总能量过程产生的ATP慢速糖酵解：底物水平磷酸化作用：4氧化磷酸化作用：2NADH6三羧酸循环：底物水平磷酸化作用：2氧化磷酸化作用：8NADH24（每个产生3个ATP）借助GTP：2FADH24（每个产生2个ATP）总计：40**如果反应从葡萄糖起始，因糖酵解作用会消耗2个ATP，所以净ATP为40-2=38。如果从糖原起始，净ATP=40-1=39运动训练的生物能量学有氧系统β-氧化（图4）运动训练的生物能量学脂肪β-氧化图4运动训练的生物能量学有氧系统训练效应——肌肉线粒体数目的增加——省下的碳水化合物可供中枢神经系统利用——防止细胞内PH值持续下降（防止酸化，延缓疲劳发生）运动训练的生物能量学1分子甘油三酸酯氧化后产生的能量过程产生的ATP1分子甘油酯2218个碳原子的脂肪酸代谢（每个脂肪酸产生147个ATP，每个甘油三酸酯分子有三个脂肪酸）441总计：463**具有不同碳原子数的甘油三酸酯会产生更多或较少的ATP。运动训练的生物能量学蛋白质氧化蛋白质氧化（图4）运动训练的生物能量学蛋白质氧化图4运动训练的生物能量学三大能量物质代谢示意图图6运动训练的生物能量学能量的产生与容量三大能量系统产生ATP的速率和容量——呈负相关关系（表1）速率（生成ATP的快慢）容量（生成ATP的多少）运动训练的生物能量学能量的产生与容量表1运动训练的生物能量学能量的产生与容量三种能量系统产生ATP的程度（表2）——主要取决于：运动强度——其次取决于：运动持续时间运动训练的生物能量学能量的产生与容量表2运动训练的生物能量学底物的消耗和补充能量底物：能够为生物能量的反应提供启动物质的分子1磷酸原2糖原3葡萄糖4乳酸盐5游离脂肪酸6氨基酸运动训练的生物能量学底物的消耗和补充磷酸原和ATP——消耗（1）磷酸肌酸在高强度运动的最初阶段（5-30秒）会显著减少50-70%（2）高强度运动引起机体磷酸肌酸的储量下降（3）即便是极高强度的运动，肌肉ATP浓度的下降不会超过开始运动时浓度的60%运动训练的生物能量学底物的消耗和补充磷酸原和ATP——补充（1）ATP的再合成完成于运动后3-5分钟（2）磷酸肌酸的再补充完成于运动后8分钟内（3）运动后磷酸原的再合成主要在有氧代谢中完成运动训练的生物能量学底物的消耗和补充间歇训练强化不同的能量系统最大功率的百分比（%）强化的主要能量系统训练时间运动与休息时间的比90-100磷酸原5-10秒1:12到1:2075-90快速糖酵解15-30秒1:3到1:530-75快速糖酵解和有氧氧化1-3分钟1:3到1:420-35有氧氧化3分钟1:1到1:3磷酸原和ATP——补充：运动与休息时间的比运动训练的生物能量学底物的消耗和补充糖原——消耗（1）运动强度越高，糖原消耗越快（2）即便整个机体的糖原尚未耗竭，选择性糖原消耗（如肌肉组织内糖原消耗）能够导致疲劳提前出现——补充运动后即刻补充碳水化合物非常重要运动训练的生物能量学

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