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磷酸原代谢与运动,主要内容,ATP的代谢 CP的代谢 磷酸原的供能特点 磷酸原代谢能力的训练 训练对磷酸原代谢系统的影响 磷酸原供能能力的评定 营养,ATP的代谢,ATP的分子结构与功能 ATP的合成 ATP的水解供能 肌肉ATP的储量和运动的影响,ATP的分子结构,一个嘌呤 一个核糖 三个磷酸基团,(二)ATP的生物学功能,1.生命活动的直接能源 ATPADP循环是人体内能量转换的基本方式，它维系着能量的释放、储存和利用。 2.合成磷酸肌酸 ATPCADP+CP 3.参与构成一些重要辅酶 NAD NADP FAD CoA 4.提供物质代谢时需要的能量,（二）ATP再合成途径,（1）磷酸肌酸分解构成磷酸原供能系统； （2）糖无氧分解构成糖酵解供能系统； （3）糖、脂肪、蛋白质有氧氧化构成有氧代谢 供能系统。,ADP+Pi+能量ATP+ H2O,生物氧化过程中ATP的生成,底物水平磷酸化 氧化磷酸化 磷氧比值（P/O比值）,ATP水解供能,ATP+H2OADP+Pi+30.6KJ/mol ADP+H2OAMP+Pi+30.6KJ/mol 机械能（肌肉收缩） 渗透能（物质主动转运） 化学能（合成代谢） 电能（生物电） 热能（维持体温）,肌肉ATP储量和运动的影响,储量：5-7mmol千克干肌，供肌肉最大强度运动不到1秒钟 转换率高，100米跑转换率提高1000倍之多 ADP、AMP,促进糖酵解及有氧氧化,CP的代谢,CP的合成和生物学功能 CP在细胞内的储量及分解,CP的合成和生物学功能,精氨酸,甘氨酸,蛋氨酸,肾或胰脏,胍基乙酸,合成,肝,甲 基 化,肌酸,血,肌肉吸收 （约占95）,CP（6065）,氧 化 磷 酸 化,ADP ATP,肌酸,磷酸肌酸CP是肌酸C的磷酸化形式,CP的生物学功能,高能磷酸基团的储存库 线粒体内外能量的转运,CP在细胞内的储量及分解,储量15-20mmol/千克干肌（MR25-30）是ATP的3-5倍 分解与合成CP+ADP,CK,ATP+C,CK,MB,MM,BB,运动时骨骼肌内三大供能系统 磷酸原供能系统 糖酵解供能系统 有氧代谢供能系统,运动时骨骼肌供能系统,无氧代谢供能系统,有氧代谢供能系统,ATP、CP分子内均含有高能磷酸键，在代谢中均能通过转移磷酸基团的过程释放能量，故将ATP、CP合称磷酸原。 由ATP、CP分解反应组成的供能系统称为磷酸原供能系统。,磷酸原供能系统,（一）磷酸原系统供能代谢的过程及特点,1 过程 ATP ATP酶,ADP+,肌酸 +,能量（作功）,ADP +,CP,CK（肌酸激酶）,ATP +,C（肌酸）,2ADP,MK（肌激酶）,ATP +,AMP,AMP,AMP脱氨酶,IMP +,NH3,短时极量 强度运动时,2 特点,最早最快被启动 场所：肌细胞质 条件：不需要氧气 输出功率：1.6-3.0mmol-P/kg干肌.秒 持续时间：6-8秒，一般不超过10秒 与运动能力：速度、爆发力,3意义,10秒以内最大强度运动的主要来源 肌肉含量的多少决定快速供能的时间 CP转化为ATP的速度影响功率输出，决定最大爆发力 为激活糖酵解提供过度时间,运动能力高低主要取决于运动过程中能量的供给、转移和利用的能力,一、训练计划应遵循的生化原则,（一）超负荷原则,（二）特异性原则,代谢能力训练,（三）特异性原则,二、制定训练计划的基本程序,（一）了解不同项目的代谢类型,（二）明确各专项供能特点,（三）了解不同训练方法的供能特点,（四）了解运动后能源物质恢复特点,三、各体育项目的代谢类型,举重 投掷 跳高 跳远,200米跑50米自由泳、短距离滑冰篮球、足球垒球、摔跤柔道、体操,400米跑100米游泳1公里自行车,800米跑1500米跑、200米游泳400米游泳,3000米跑 5000米跑 马拉松跑 1500米游泳 越野滑雪 公路自行车 公路竞走,4分钟 2 28 70,1分钟 8 62 30,最大用力时间 ATP-CP系统 糖酵解系统 有氧代谢,5秒钟 85 10 5,10秒钟 50 35 15,30秒 15 65 20,2分钟 4 46 50,10分钟 1 9 90,30分钟 1 4 95,四、不同时间全力运动时无氧代谢和 有氧代谢的供能比例（%）,60分钟 0 2 98,120分钟 0 1 99,磷酸原代谢类型,特征：持续时间短，强度大。一般与运动员速度和爆发力有关。 体育项目：举重、短跑、跳高、投掷类运动。,（一）训练方法的生物化学基础,（二）训练方法的基本特点,（三）训练方法,一、提高磷酸原代谢能力的训练方法,1. 决定于磷酸原的供能时间,供能时间短:,（一）训练方法的生化基础,2. 决定于磷酸原的恢复时间,半时反应约为？秒。,(二) 训练方法的基本特点,运动时间和强度 最大强度或最大力量，时间不超过10秒。 间歇时间 最适宜的间歇时间应为秒左右。,（三）训练方法,1.无氧-低乳酸的训练方法,2. 重复训练法,基本方法：无氧低乳酸的训练方法。重复10秒左右的最大强度运动，休息间歇要长于30秒，可延长至6090秒。 原则要求： 最大速度或力量练习，时间不超过10秒 每次练习的休息间歇不低于30秒，一般可选择、3090秒。 成组练习的间歇不短于23分钟，通常45分钟。,低乳酸原则,2. 重复训练法,运动时间需要控制在10秒钟内，如短跑训练的20-60m行进间跑、30-60m成组跑、篮球训练中10秒内的30m跑、运球跑、曲线变向跑、10m冲刺跑等。,100米跑中不同距离，肌中ATP、CP乳酸和血乳酸、 pH关系,1、40-60米段速度最快，CP下降最明显，而ATP在不同段变化都不大。,2、当CP下降至一定程度时，能量供应转而由糖酵解维持ATP再合成。结果使血乳酸生成增加，输出功率下降，跑速减慢。,10秒以内运动主要由磷酸原系统供能，但糖酵解供能也占一定比例。故在磷酸原供能能力训练时，必须注意加强糖酵解能力的训练。即有一定比例的长于10秒的高速度耐力训练。,结 论,图1 6秒冲刺，30秒、60秒间歇休息时平均输出功率,功率（瓦）,运动训练对磷酸原系统的影响,提高ATP酶活性 提高CK酶活性 提高CP储量 对ATP储量影响不明显,磷酸原供能能力的评定,尿肌酐评定法 10秒内快速运动评定法 磷酸原能商评定,磷酸原糖酵解代谢类型,特征：供能介于磷酸原和糖酵解之间，时间相对于磷酸原供能又较长。 运动项目：200米跑，50米游泳，短距离滑冰 体操，柔道等。,糖酵解代谢类型,特征：无氧代谢为主，产生乳酸，持续时间小于23分钟，与速度、速度耐力有关。 运动项目：400米跑、100游泳、1公里自行车等。,糖酵解有氧代谢类型,特征：供能介于糖酵解和有氧氧化之间。对无氧和有氧代谢能力要求较强。 运动项目：800米跑、1500米跑、200米游泳等。,有氧代谢类型,特征：有氧供能，时间较长，与有氧耐力有关。 运动项目：3000米跑、马拉松跑、1500米游泳等。,各体育项目的代谢类型,举重、 投掷、 跳高、 跳远、 撑竿跳、短距离自行车、高尔夫、100米跑,200米跑、50米自由泳、短距离滑冰、篮球、足球、垒球、摔跤、柔道、体操等,400米跑、100米游泳、1公里自行车,800米跑、1500米跑、200米游泳、400米游泳,3000米跑、5000米跑、马拉松跑、1500米游泳、越野滑雪、公路自行车、公路竞走,磷酸原 代谢类型,磷酸原 糖酵解 代谢类型,糖酵解 有氧代谢 类 型,4分钟 2 28 70,1分钟 8 62 30,最大用力时间 ATP-CP系统 糖酵解系统 有氧代谢,5秒钟 85 10 5,10秒钟 50 35 15,30秒 15 65 20,2分钟 4 46 50,10分钟 1 9 90,30分钟 1 4 95,不同时间全力运动时无氧代谢和有氧代谢的供能比例（%）,60分钟 0 2 98,120分钟 0 1 99,二、影响人体运动能力的因素,年龄、性别和肌肉质量 肌肉结构和机能的影响 肌肉形态和肌纤维类型：白肌纤维比例 供能物质含量：CP的储量 反应产物的堆积：乳酸的积累 遗传因素 训练的影响,（一）影响人体无氧代谢能力的因素,年龄、性别和肌肉质量,年龄：生长期的机体无氧代谢能力随年龄增长而增大，在20岁时达最大。 性别：一般女性的无氧代谢能力低与男性。 肌肉质量：与运动员瘦体重有一定关系。,遗传的影响,有关无氧代谢能力的某些参数的遗传度,训练的影响,短时间无氧能力（小于10秒）：可训性较小。 长时间无氧运动（如90秒钟）：可训性较大。,（二）影响人体有氧代谢能力的因素,最大转运氧能力 肌肉利用氧的能力,最大转运氧能力,肺转运氧 血液携氧量 每分心输出量,肌肉微血管密度 肌红蛋白含量 线立体有氧代谢酶活性 线立体数目和体积 供能物质的选择性利用等,肌肉利用氧的能力,运动性疲劳的生物化学,运动性疲劳的概念 运动性疲劳的分类 不同时间全力运动疲劳时的代谢特征 不同代谢类型运动项目疲劳时代谢特点,运动性疲劳的概念,机体生理过程不能持续其机能在一特定水平上和（或）各器官不能维持预定的运动强度。 从生化角度来看： 一是运动时能量体系输出的最大功率下降； 二是肌肉力量下降或内脏器官功能下降而不能维持运动强度。,运动性疲劳的分类,躯体性疲劳 中枢疲劳（部位 特征） 外周疲劳（部位 特征） 心理性疲劳,中枢疲劳,部位 起于大脑，止于脊髓运动神经元 特征 ATP浓度降低，ADP/ATP比值增大，氨基丁酸浓度升高。 5-羟色胺等增加 运动时氨基酸代谢增强，脑氨含量升高,外周疲劳,部位 起于神经肌肉接点，止于骨骼肌收缩蛋白。 特征 神经肌肉接点 肌细胞膜 代谢因素 能源物质的耗竭 代谢产物堆积,不同运动时间疲劳的生化特点,运动时间 疲劳的生化特点,05秒 与神经递质代谢有关 510秒 ATP、CP减少，快肌中乳酸堆积 1030秒 CP消耗最大，肌肉乳酸堆积增多 30秒15分 血 乳酸 上升最高，PH值下降导致疲劳 1560分 肌糖原消耗最大，体温升高 16小时 肌糖原下降，血糖下降，体温上升，脱水，电解质紊乱,不同代谢类型疲劳的生化特点,疲劳因素,磷酸原代谢类型,磷酸原代谢糖酵解类型,糖酵解类型,糖酵解类型、有氧代谢类型,有氧代谢类型,ATP减少% 30 90 2030 30 不变 CP减少% 90以上 中 7590 65 50 乳酸积累 少 少 最多 较多 少 PH值下降 少 PH=6.6（肌） PH=6.6（肌） 少 肌糖原消耗 少 少 中 7590%以上 离子变化 结合Ca2+减少 同前 离子平衡紊乱,无氧代谢类型的疲劳： CP储量的消耗，乳酸的积累，脑氨的升高有关。,有氧代谢类型的疲劳： 肌糖原的消耗，血糖浓度的下降 体温升高，脱水，无机盐的丢失 及水溶性维生素的丢失。,运动后恢复的生物化学,超量恢复原理 超量恢复原理的应用,超量恢复的规律,超量恢复原理：运动时物质的消耗随运动强度增大而增加，在一定范围内消耗越多，恢复过程中获得超量恢复越明显。,原来水平,运动,休息,超量恢复,在原水平波动,超量恢复学说由前苏联学者雅姆波斯卡娅提出，能源物质消耗和恢复过程的规律如下：,1、在适宜的刺激强度下，运动肌能源物质消耗量随强度增大而增加。,2、在恢复期的一个阶段中，会出现被消耗的物质超过原来数量的恢复阶段，称为超量恢复。,3、超量恢复的数量与消耗过程有关，在一定范围内，消耗越多，超量恢复效果越明显。,超量恢复原理的应用,（一）确定训练课运动间歇的依据,半时反应： （Reaction of Half Time）指恢复运动时消耗物质二分之一所需要的时间。,1、磷酸原恢复规律的应用,磷酸原恢复的半时反应为2030秒，基本恢复的时间为25分钟，因此10秒之内的全力运动训练中，二次运动的间歇时间不能短于30秒，保证磷酸原在短时间至少恢复一半以上。,2、乳酸消除规律的应用,以糖酵解为主的运动项目，休息间歇主要考虑运动后乳酸消除的规律。,30秒全力运动的半时反应为60秒， 最适宜的休息间歇为60秒左右。 60秒全力运动的半时反应为34分钟， 休息间歇要长达45分钟。,进行最大乳酸训练时，乳酸消除的半时反应为15分钟左右 但又受休息方式的影响： 积极性休息（半时反应时间 为11分钟，1小时恢复安静水平。） 消极性休息（半时反应时间为25分钟，2小时恢复安静水平。 ）,（一）训练期糖原超量恢复的应用,肌糖原超量恢复与膳食及运动模式有关 肌糖原超量恢复的快慢和数量依赖于食物补充 肌糖原超量恢复与运动水平有关。,1、持续性耐力训练后肌糖原的超量恢复,肌糖原的完全恢复需要高糖膳食，要46小时才能完成，前10小时恢复速度最快。,糖原负荷法训练,2、大强度间歇运动后肌糖原的恢复,在恢复初期2小时内，不吃食物也有 肌糖原恢复。,通过什么方式恢复？,ATP是肌肉工作时的唯一直接能源物质，肌肉工作时ATP首先水解，但其含量少，如要保持能量的供应，必须通过其它能源物质分解代谢产生能量再合成ATP。,ATP,ADP+Pi+ E,作功,1、CP,2、糖,3、糖、脂肪 蛋白质,4、2ADP,ATP,ATP,ATP,ATP,E,磷酸原代谢能力的训练,（一）生物化学理论依据,磷酸原供能系统的特征 磷酸原恢复的半时反应,（二）训练方法的生物化学分析,基本事实：磷酸原是进行10秒以内最大功率输出的能量来源。 基本思路：提高磷酸原系统的能力，应增加ATP、CP贮量以及提高10秒以内ATP再合成的能力。10秒以内的激烈运动，ATP再合成主要依靠CP，加速CP再合成ATP的化学反应需提高肌酸激酶（CK）的活性。,基本方法：无氧低乳酸的训练方法。重复10秒左右的最大强度运动，休息间歇要长于30秒，可延长至6090秒。 原则要求： 最大速度或力量练习，时间不超过10秒 每次练习的休息间歇不低于30秒，一般可选择、3090秒。 成组练习的间歇不短于23分钟，通常45分钟。,图1 6秒冲刺，30秒、60秒间歇休息时平均输出功率,功率（瓦）,运动训练对磷酸原系统的影响,提高ATP酶活性 提高CK酶活性 提高CP储量 对ATP储量影响不明显,磷酸原供能能力的评定,尿肌酐评定法 10秒内快速运动评定法 磷酸原能商评定,