第一节 人体能量的供给
一、ATP与ATP稳态
（一）ATP是能量代谢的重要媒介
ATP既是能量的受体又是能量的供体，可将机体提供能量的化学反应和利用能量的生命活动相互耦联，是能量代谢的重要媒介。
机体能源储存的形式包括：ATP（三磷酸腺苷）、CP（磷酸肌酸）、糖原、脂肪、蛋白质
生命活动的直接能源是：高能化合物。主要以三磷酸腺苷（ATP）的形式存在。
（二）ATP的分解释能
ATP水解释放的能量受细胞环境介质中的ATP浓度、温度和pH等反应条件的影响
1molATP释放的能量约在7~12kcal范围内。
（三）ATP稳态
ATP稳态：细胞、组织乃至器官、系统在能量转换过程中维持其ATP恒定含量的现象称为ATP稳态。
ATP分解供能时会产生ADP、AMP和Pi等水解产物，这些产物是ATP再合成的效应剂。
CP（磷酸肌酸）：CP也有高能磷酸键，但CP高能磷酸键蕴含的能量必须转移给ATP才能释放。
ATP大量水解时，在磷酸肌酸催化下，CP的高能磷酸键转移给ADP来维持ATP浓度，但其供能量是有限的。
ATP浓度过低会导致机体能源不足，过高则会导致分解代谢抑制，两种情况都会使生命活动难以进行。
二、ATP的生成过程
（一）磷酸原系统（ATP-CP系统）
当肌肉收缩时，ATP迅速分解，与此同时CP也迅速放能，在磷酸肌酸激酶（CPK）的作用下，将其所含的高能化学键在瞬时转移给ADP，在极短时间内生成少量的ATP。1molCP分解生成1molATP。
安静时，肌肉中CP的含量约为ATP的3~5倍
剧烈运动时，肌肉中CP含量迅速减少，而ATP的含量变化不大。
在ATP充足时，CP又依靠ATP分解时释放出的能量再合成。
CP合成的速率取决于肌肉中ATP的浓度、肌酸（C）的含量、CPK的活性
（二）糖酵解系统（乳酸能系统）
糖酵解系统是指：糖原或葡萄糖在无氧分解过程中再合成ATP的供能系统，由于这一系统供能时要生成乳酸，所以亦称之为乳酸能系统。它是机体处于氧供不足时的主要供能系统。
仅糖能够直接在相对缺氧的条件下（不完全氧化）合成ATP
特点：供能总量较磷酸原系统多，输出功率次之，不需要氧，产生导致运动疲劳的物质乳酸
（三）有氧氧化系统
有氧氧化系统是指糖、脂肪和蛋白质在氧供充足的情况下，彻底氧化成H2O和CO2的过程中，再合成ATP的供能系统，该系统是机体绝大多数细胞主要的能量获取方式。
有氧氧化供能过程
葡萄糖
第三阶段
三羧酸循环（本身并非ATP合成的主要地点，主要作用在于为氧化磷酸化提供还原当量）
1mol糖经有氧氧化共能生成36~38molATP
脂肪
在需要时可以迅速分解为
脂肪酸
可以与辅酶A结合后，经β-氧化分解为乙酰CoA，再经三羧酸循环氧化分解成H2O和Co2，同时释放出能量。
也可以在肝中生成酮体后供其他组织氧化利用，是长期饥饿和超长时间运动时，骨骼肌和脑组织的重要能源。
特点：ATP生成的总量很大，但供能速率较低，需要有氧的参与，不产生乳酸类等副产物。该系统是进行长时间耐力活动的物质基础
三、不同途径合成ATP的总量及效率
依不同的反应条件，ATP的生成效率和生成量存在较大差异。
①磷酸原供能系统：ATP供应总量最低，但能提供最大的ATP合成效率
②有氧氧化：虽然提供的ATP总量最多，但ATP合成效率最低
③糖酵解系统：的能量供应总量和供能效率则介于二者之间。
四、能量连续统一体理论及其应用
指不同类型的运动项目的能量供应途径之间，以及各能量系统之间是相互联系形成的一个连续统一体，运动生理学将之称为“能量连续统一体”
第二节 人体能量代谢的测定
一、能量代谢测定原理与方法
（二）能量代谢的测定方法
呼吸商（RQ）：同一时间内机体CO2的生成量和耗氧量的比值
一般呼吸商在0.71~1.00
混合膳食的呼吸商：0.85左右
二、影响能量代谢的因素
（一）肌肉活动
肌肉活动对能量代谢的影响最为显著。
能耗量最多可达安静时的10~20倍。
肌肉活动的强度称为肌肉工作的强度，也就是劳动强度。
可以把能量代谢率作为评估劳动强度的指标。
（二）环境温度
安静时
10℃以下→代谢率显著增加（主要是因为由于寒冷的刺激反射地引起寒战以及肌肉紧张度增强所致）
30~45℃时→代谢率又会逐渐增加（可能是因为体内化学过程的反应速率有所增加以及发汗功能旺盛、呼吸和循环功能增强等因素的作用。
（三）食物的特殊动力效应
e.g.：摄入能产100kJ热量的蛋白质后，人体实际产热量为130kJ，额外多产生了30kJ热量，表明进食蛋白质后，机体产热量超过了蛋白质氧化后产热量的30%
糖类或脂肪的食物特殊动力效应为其产热量的4%~6%，混合食物可使产热量增加10%左右。
额外增加的热量不能被利用来做功，只能用于维持体温。
（四）精神和情绪活动
人体处于激动、恐惧、焦虑和紧张等状态下，能量代谢率可显著增加。
（五）其他因素
种族、年龄、性别、身体成分乃至居住的地理环境等因素的影响。
药物也能影响能量代谢。
三、基础代谢（BM）
（一）基础代谢（BM）与基础代谢率（BMR）
基础代谢（BM）：指人体在清晨安静状态下，不受精神紧张；肌肉活动、食物和环境温度等因素影响下的能量代谢。
基础代谢率（BMR）：单位时间内的基础代谢。（每小时每平方米体表面积的产热量）
临床医学测定基础代谢率
③测定前避免剧烈运动，休息30min左右，测定时平卧，全身肌肉放松
（二）基础代谢率的简易测定
体表面积（平方米）=0.0061x身高（cm）+0.0128x体重（kg）-0.1529
第三节 运动状态下的能量代谢
一、能量代谢对急性运动的反应
（一）急性运动时的无氧代谢
无氧代谢的非乳酸成分
急性运动一开始，能量的主要来源是ATP、CP的分解。
安静状态下骨骼肌ATP含量仅25mmol/kg干肌，但运动时骨骼肌ATP浓度并不会出现较大的变化幅度。即便是极量运动，骨骼肌的ATP含量也仅降低30~40%。
尽管CP约含70~80mmol/干肌，但CP在1.3s后出现降低，造成骨骼肌CP的迅速耗竭。
无氧代谢的乳酸成分
若运动持续下去，呼吸和循环系统逐渐满足不了骨骼肌对氧的需求。
此时，糖酵解供能系统占据主导地位，葡萄糖或糖原不完全裂解产生的高能磷酸键再合成ATP，同时产生大量乳酸，5s达到峰值，并维持数秒。
细胞pH显著下降，抑制ATP进一步再合成所需要的糖酵解酶活性。
（二）急性运动时的有氧代谢
在低、中强度运动中，呼吸和循环系统的动员能够满足运动骨骼肌对氧气的需求，有充足的代谢底物，使运动时间大为延长。
该过程中糖原、葡萄糖或脂肪酸被完全氧化分解，再合成的ATP是无氧酵解的20~30倍。
（30~60s）主要来源于无氧代谢
一段时间后，当运动强度小于无氧阈强度时，呼吸和循环系统的动员能够满足运动骨骼肌对氧的需求
此时有氧代谢开始占据供能的主导地位。
（三）急性运动中能量代谢的整合
大强度运动中各能量代谢系统对能量供应的参与是相互整合、协调，共同满足肌肉对能量的需求。
根据运动模式、运动持续时间和强度的不同，各自在总体能量供应中所占的比例不同。
二、能量代谢对慢性运动的适应
有氧代谢和无氧代谢取决于（慢性运动主要对后两者产生影响）
慢性运动对能量代谢的影响可以用运动或能量节省化反映
长期的运动训练可使最大摄氧量处于稳定状态，这时就有赖于运动节省化水平的改善。
运动节省化较最大摄氧量（因为遗传）具备更高的可训练性。
三、与运动相关的能量代谢检测与评价
方法
评价ATP-CP供能系统的方法：测定运动骨骼肌运动前后ATP、CP含量的变化
评价糖酵解供能系统的能力的方法：运动骨骼肌前后丙酮酸或乳酸含量的变化
评价有氧运动能力的方法：运动骨骼肌前后线粒体ATP合成速率及数量的变化
磷酸原能商法：在特定运动阻力下，受试者进行最大运动（如15s），通过单位时间内完成的总功与血乳酸增值的比值来反映ATP-CP系统能力
Wingate实验：受试者在特定运动阻力下在30~90s内以最大能力持续运动，测定受试者做功的功量和血乳酸增值。
最大功量和血乳酸增值越大，表明无氧酵解能力越强。
最大摄氧量：是公认的反映有氧运动能力的良好指标，受试者进行递增负荷运动并测其达到的摄氧量稳态。
最大摄氧量越大，有氧能力越强。
①能量的来源
②人体能量代谢的测定
③运动中的能量代谢
①能量代谢对急性运动的反应（有氧、无氧、整合）
②能量代谢对慢性运动的适应
③与运动相关的能量代谢的检测与评价
①能量代谢测定的原理与方法
②影响能量代谢的因素
③基础代谢
①什么是ATP
②ATP的生成过程（各供能系统）
③各供能系统合成ATP的差异
④能量连续统一体理论
能量代谢：一般将生物体内物质代谢过程中所伴随的能量储存、释放、转移和利用
