s～ep2有氧、无氧工作能力。

s～ep2有氧、无氧工作能力的思维导图，一切运动的能量供应过程都是由有氧代谢和无氧代谢过程以不同的比例组成。运动能力又可分为有氧工作能力和无氧工作能力。代谢过程与运动能力密切相关。

有氧、无氧 工作能力

• 概述
  • 人体运动时能量代谢包括有氧代谢和无氧代谢。本章概述了最大摄氧量、乳酸阈和无氧功率等有氧、无氧工作能力有关的生理指标及其理论与实践意义和测试方法。（物质与能量代谢的三大供能系统）
  • 一切运动的能量供应过程都是由有氧代谢和无氧代谢过程以不同的比例组成。 运动能力又可分为有氧工作能力和无氧工作能力。代谢过程与运动能力密切相关。
  • 需氧量
    • 需氧量(oxygen requirement)是指机体维持某种生理活动所需要的氧量。
    • 正常成人安静时需氧量约为250ml/min
    • 需氧量有两个变量决定：单位时间内的需氧量、总的需氧量
    • 运动强度越大，每分需氧量就越大；反之，运动强度越小，每分需氧量就越小。 但是运动所需要的总的氧量主要受运动持续时间的影响。
    • 运动时的每分需氧量反映了运动强度的大小，总需氧量反映运动持续时间的长短。（100m和半马）
    • 总需氧量=运动时每分摄氧量×运动时间＋恢复期每分摄氧量×恢复时间-安静时每分摄氧量×（运动时间＋恢复时间） <从总需氧量中扣除运动过程中安静时需氧量的平均值，是为了精确地计算从事某项运动的净需氧量>
  • 摄氧量
    • 通常将单位时间内机体能够摄取并利用的氧量为摄氧量（oxygen uptake,VO2）,也称耗氧量。
    • 安静时，每分摄氧量＝每分需氧量。
    • 运动时，随运动强度增加，每分需氧量成比例增加，摄氧量能否满足，取决于运动项目特点。 当运动强度增大到一定程度，摄氧量常不能满足实际需要的氧量而出现氧的亏欠。
  • 氧亏
    • 在运动过程中，当机体能够摄取的氧量不能满足实际需要的氧量时，造成体内氧的亏欠称为氧亏（oxygen deficit）
    • 在进行强度大且持续时间短的剧烈运动时，即使氧的运输系统功能已经达到最高水平，但摄氧量仍不能满足需氧量而出现氧亏。运动强度越大，每分钟需氧量越大，则出现的氧亏越多。低强度运动的开始阶段也会出现氧亏。此时内脏器官的生理惰性大，氧运输系统的功能不能立即提高到应有水平，其摄氧量亦不能适应运动的需要。
  • 运动后过量氧耗
    • 机体的摄氧量由能量代谢率决定，尽管运动结束后多数肌肉已停止活动，由于能量代谢率未恢复到运动前水平，机体的摄氧量也不能立即恢复到运动前水平。这种运动后恢复期机体的耗氧水平高于运动前（或安静状态）耗氧水平的现象称为运动后过量氧耗（excess post-exercise oxyen consumption,EPOC）。
    • 运动后过量氧耗的主要原因
      • 体温升高
        • 运动使体温升高，而运动后恢复期体温不可能立即下降到安静水平，肌肉的代谢和肌肉温度仍继续维持在一个较高水平上，经一定时间逐渐恢复。体温和肌肉温度与运动后恢复期耗氧量的曲线是同步的。体温每升高1℃时，体内的代谢率可增加13%。运动后体温较高是运动后耗氧量保持较高水平的重要原因之一。
      • 儿茶酚胺的影响
        • 运动使体内儿茶酚胺增加，运动后恢复期仍保持在较高水平。 eg.去甲肾上腺素促进细胞膜上的钠-钾泵活动加强，因而消耗一定的氧。
      • 磷酸肌酸的合成
        • 在运动过程中，磷酸肌酸（creatine phosphate,CP）逐渐减少以致排空，在运动后磷酸肌酸需要再合成。运动后恢复期磷酸肌酸的再合成需要消耗一定氧。
      • Ca离子的作用
        • 运动使肌肉细胞内Ca离子的浓度增加，运动后恢复细胞内外Ca离子的浓度需要一定时间。Ca离子有刺激线粒体呼吸的作用，因此Ca离子的刺激作用可使运动后的额外耗氧量增加。
      • 甲状腺素和肾上腺皮质激素的作用
        • 甲状腺素和肾上腺皮质激素也有加强细胞膜钠-钾泵活动的作用。运动后的一定时间内，体内甲状腺素和肾上腺素皮质激素的水平仍然较高，因而刺激钠-钾泵活动加强，消耗一定量的氧。
    • 运动后过量氧耗与氧债
      • 氧债：经典的氧债学说将运动后恢复期的过量氧耗称为氧债。
      • 传统的氧债理论认为，在进行剧烈运动时，由于机体摄入的氧不能满足运动的需要，此时机体进行无氧代谢，并产生大量乳酸而形成氧债，且将氧债分为乳酸氧债和非乳酸氧债。在恢复期机体仍热要保持较高的耗氧水平，以氧化乳酸偿还氧债。（提出质疑）
      • 也有研究表明，运动后出现的过量氧耗，不完全用于偿还运动中的氧亏，还用于使处于活动状态的机体恢复至运动前安静时所需要的额外的耗氧量。同时认为乳酸氧债与过量氧耗没有因果关系。
      • 运动后的过量氧耗并非用于偿还氧债。应建立“运动后过量氧耗”的概念
• 无氧工作能力
  • 无氧工作能力指运动中人体通过无氧代谢途径提供能量进行运动的能力。与有氧工作能力相比，无氧工作的强度提高，但持续时间减少。在长时间剧烈运动的开始和运动中加速的过程中，无氧工作也占主导地位。
    • 由两部分组成，ATP-CP分解供能（非乳酸能）和糖无氧酵解供能（乳酸能）。
    • ATP-CP是无氧功率的物质基础，一切短时间、高效率运动能力均取决于ATP-CP供能的能力。
    • 糖无氧酵解供能（乳酸能）则是速度耐力的物质基础。
  • 无氧工作能力的生理基础
    • 能源物质的储备
      • ATP和CP的含量
        • 人体在运动中ATP和CP的供能能力主要取决于ATP和CP 含量，以及通过CP再合成ATP的能力。
        • 人体每千克肌肉中ATP和CP的含量在15-25mg之间。
        • 在极限强度运动中，肌肉中的ATP和CP在10s内就几乎耗竭。so,这一时期的最大输出功率可用于评估ATP和CP的供能能力。
        • 方法：以全力运动前10s的总输出功率来评定ATP和CP能力这一方法是可靠的。
        • 短跑运动员的ATP、CP供能能力（每kg体重计算）高于马拉松和无训练者； 在完成负荷相同的无氧运动时，运动员血乳酸积累的出现一般人迟。
      • 糖原含量及其酵解酶活性
        • 糖原含量及其酵解酶活性是糖无氧酵解能力的物质基础。
        • 糖无酵解供能是指由肌糖原无氧分解为乳酸时释放能量的过程，其供能能力主要取决于肌组织中糖原的含量及其酵解酶活性的高低。
        • 运动后最大乳酸值评价无氧代谢能力？（有待证明）
    • 代谢过程的调节能力及运动后恢复过程的代谢能力
    • 最大氧亏积累
      • 氧亏：最剧烈运动时，需氧量大大超出摄氧量，肌肉通过无氧代谢产生能量造成体内氧的亏欠。
      • 最大氧亏积累（maximal accumulated oxygen deficit,MAOD）是指人体从事极限强度运动时（一般持续运动2-3min），完成该项目运动的理论需氧量与实际耗氧量之差。
      • 最大氧亏积累是衡量机体无氧供能能力的重要指标。 短跑运动员的无氧工作能力和运动成绩与最大氧亏积累高度相关。
      • 最大氧亏积累的分布范围较大。其中优秀短跑运动员的最大氧亏积累值明显高于耐力性项目运动员。
      • 有训练者和无训练者在接受无氧训练后最大氧亏积累明显增加。同时，运动成绩、机体缓冲能力等都发生相应变化，说明最大氧亏积累无氧训练具有较大的敏感性。
      • so,最大氧亏积累是目前检测无氧工作能力的最有效方法。
  • 无氧工作能力测试与评价
    • 常用无氧工作能力方法依据指标性质不同分两类：无氧能力的动力学检测、无氧能力的生理学检测。
      • 无氧能力的动力学检测：采用在最大无氧状态下进行全力运动负荷或定量负荷试验以测定机体的无氧做功能力； 无氧能力的生理学检测：通过剧烈运动时测得的最大血乳酸水平和氧亏积累等指标来间接反映无氧能力的大小。
    • 无氧功率是指机体在最短时间内、在无氧条件下发挥出最大力量和速度的能力。
    • 无氧功率
      • 温盖特实验
        • 温盖特实验主要用于检测最大无氧功率（ATP-CP供能能力）和平均无氧功率（ATP-CP和无氧酵解能力）
        • 实验前先测定受试者身高、体重、肺活量及皮褶厚度，然后让受试者以0.075kg/净kg体重为负荷，以最快速度全力蹬车30s，同时记录蹬踏圈数和心率，并将5s的蹬车数代入下面公式，单位为瓦特（W）
        • 温盖特实验运动强度极大，容易造成受试者肌肉损伤。实验要求受试者充分休息，无严重运动损伤，禁食2h，4周内身体健康，情绪良好和自愿参加实验。
      • 撒扎特纵跳实验
        • 主要用于评价人体的肌肉爆发力（ATP-CP供能能力）
        • 受试者采用蹲伏体位、低头、弯腰、屈膝，上肢摆向下后，停顿数s调整平衡后尽最大力量起跳，同时上肢摆向前上。记录垂直纵跳前后指间差。
        • 无氧功率计算公式
      • 玛迦利亚-卡拉门台阶实验
        • 台阶实验用于评价人体的肌肉爆发力（ATP-CP供能能力）。
    • 恒定负荷试验（定量负荷）
    • 无氧能力的生理学检测
      • 通过实验室运动时测得的最大氧亏积累和最大血乳酸水平等生理指标来反映无氧能力的大小。
  • 提高无氧工作能力的训练
    • 发展ATP-CP供能能力的训练
      • 在发展磷酸元系统供能能力训练中，主要采用无氧低乳酸的训练。
    • 提高糖酵解供能系统的训练
      • 最大乳酸训练
        • 机体生成乳酸的最大能力和机体对它的耐受力直接与运动成绩相关。
        • 采用1min超极量强度跑、间歇4min共重复5次的间歇训练，血乳酸浓度可达到一个很高的水平。
        • 原则：练习强度和密度大，间歇时间要短。练习时间一般应＞30s,以1-2min为宜。
      • 乳酸耐受力训练
        • 乳酸耐受力一般可以通过提高缓冲能力和肌肉中乳酸脱氢酶活性而获得。
        • 一般认为在乳酸耐受能力训练时以血乳酸在12mmol/L左右为宜。
• 有氧工作能力
  • 所谓有氧工作，是指机体在氧供充足的情况下由能源物质氧化分解提供能量所完成的工作。氧供充足是实现有氧工作的先决条件，也是制约有氧工作的关键因素。 因此，单位时间内机体的最大摄氧水平及氧利用率是评价人体有氧工作能力的重要标志。
  • 最大摄氧量
    • 最大摄氧量概念、正常值
      • 最大摄氧量（maximal oxygen uptake,VO2max）是指人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运动中，当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到人体极限水平时，单位时间内（通常以每分钟为计算单位）所能摄取的氧量，也称最大耗氧量。VO2max反映了机体吸入氧、运输氧和利用氧的能力，是评定人体有氧工作能力的重要指标之一。
      • 我国正常成年男子VO2max约为3.0-3.5L/min,相对值为50-55ml/(kg×min);女子较男子略低，女子绝对值为2.0-2.5L/min.相对值为40-45ml/(kg×min).
    • 最大摄氧量的测量
      • 直接测量法
        • 实验条件（4）
          • 进行大肌肉群参与的运动，且运动募集达到全身肌肉质量的50%。
          • 除特殊项目外，运动实验不应受到受试者体型、力量和速度素质及运动技巧的影响
          • 实验应持续足够长的时间以充分调动呼吸、心血管系统机能（一般持续6-12min）
          • 要继续增加运动强度（负荷）而摄氧量不再增加，即出现摄氧量稳态时，此时摄氧量水平被认为是VO2max
        • 方法
          • 在实验室条件下，让受试者在一定的运动器械上进行逐级递增负荷运动实验，测其摄氧量。
          • 跑台运动实验、功率自行车运动实验
        • 终止实验标准（4）
          • HR＝180（儿少200）
          • 呼吸商（RQ）约等于1.15
          • 摄氧量随运动增加出现平台/下降
          • 受试者无力保持规定负荷/已力竭
        • 优点：数据可靠，重复性好，准确客观 缺点：需要强烈运动刺激，但非所有人群都能承受；实验室仪器昂贵、方法复杂
      • 间接推算法
        • 摄氧量峰值（peak VO2）
          • 摄氧量峰值测定的运动模式、测定仪器、测试方法与直接测量法相同，区别时peak VO2的运动时间更加取决于受试者的感受。运动过程中，当受试者感觉不适，摄氧量达到的最大值能保持1min，即可认为此摄氧量值为peak VO2。
          • 摄氧量峰值≤最大摄氧量
        • Cooper实验
          • 通过计算全力12min跑的运动距离（d12）推算VO2max。
        • Astrand-Ryhmin列线图法：受试者进行亚极量运动时，根据其HR及达到某一特定心率的做功量来推算/预测出VO2max
        • Fick公式法
          • 通过Fick公式计算肌肉最大收缩时的VO2max
        • 优点：适用范围广，简易、经济、快速 缺点：要考虑到误差原因。
    • 最大摄氧量的影响因素
      • 有氧工作能力是肌肉摄取并利用氧的能力，因此凡是涉及肌肉摄取、利用氧的器官、系统都会成为有氧运动能力的影响因素。其中主要包括呼吸和循环系统以及血液、肌肉等组织器官。最大摄氧量受多种因素制约，其水平的高低主要决定于氧运输系统（血液、呼吸、循环机能）/心脏的泵血功能和氧利用能力（肌组织利用氧的能力）。
      • 肺的通气与换气功能（气体进入）
        • 空气中的氧通过呼吸器官和活动吸入肺，并通过物理弥散作用与肺循环cap血液之间进行交换。因此，肺的通气与换气机能是影响人体吸氧能力的因素之一。肺功能的改善为运动时氧的供给提供了先决条件。
      • 血液及循环系统运输氧气的能力（气体运输）
        • 弥散入血的氧由红细胞中的血红蛋白携带并运输。 因此，血红蛋白含量及其载氧的能力与最大摄氧量密切相关。
        • 血液运输氧的能力则取决于单位时间内循环系统的运输效率，即心输出量的大小，它受每搏输出量和心率制约。
        • 有训练者与无训练者在从事最大负荷工作时心输出量的差异主要是由每搏输出量造成的。
        • 心脏的泵血机能及每搏输出量的大小是决定最大摄氧量的重要因素
        • 心脏的泵血机能是限制运动员最大摄氧量提高的重要因素
      • 肌组织利用氧能力对最大摄氧量的影响
        • 当毛细血管血液流经组织细胞时，肌组织从血液摄取和利用氧的能力是影响最大摄氧量的重要因素。
        • 肌组织利用氧的能力主要与肌纤维类型及其代谢特点有关，慢肌纤维摄氧和利用氧的能力较强。
        • so,有氧能力的好坏不仅与肺的通气与换气功能、氧运输系统的机能密切相关，而且与肌组织利用氧的能力即肌纤维组成及其有氧代谢能力密切相关。
      • 其他因素对最大摄氧量的影响
        • 遗传：最大摄氧量与遗传的关系十分密切，其可训练性即训练使最大摄氧量提高的可能性较小，一般为20%-25%。
        • 年龄、性别：最大摄氧量在少儿期间随年龄增长而增加，并于 青春发育期出现性别差异，男子一般在18-20岁时达到峰值，并能保持至30岁左右；女子在14-16岁时即达峰值，一般可保持在25岁。
        • 运动训练
          • 长期系统地进行耐力性运动训练可以提高最大摄氧量水平。最大摄氧量与运动员所从事的运动项目密切相关。
    • 最大摄氧量在运动实践中的意义p320
      • 最大摄氧量是评定有氧工作能力的客观指标
      • 最大摄氧量是评定心肺功能的指标
      • 最大摄氧量是选材的生理指标
      • 最大摄氧量是制定运动强度的依据
  • 乳酸阈
    • 乳酸阈(Lactate threshold,LT)与个体乳酸阈(individual lactic acid Threshold,ILAT)的概念
      • 在递增负荷运动中，血乳酸浓度随运动负荷的递增而增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳酸浓度会急剧增加。血乳酸出现急剧增加的那一点（乳酸拐点）称为“乳酸阈”，这一点所对应的运动强度即乳酸阈强度。它反映了机体的代谢方式由有氧代谢为主过度到无氧代谢为主的临界点或转折点。
        • 乳酸拐点的出现表明机体由有氧代谢供能向无氧代谢供能的过渡或转折。
      • 无氧阈（AT）是指人体内的代谢方式由有氧代谢开始向无氧代谢过渡的临界点。
    • 乳酸阈的测定方法
      • 乳酸阈测定
      • 通气阈测定
        • 在渐增负荷运动中，将肺通气量变化的拐点称为“通气阈”（ventilatory threshold,VT）。VT是无损伤测定乳酸阈常用的指标。
        • VT是无损伤测定乳酸阈常用的指标
    • 乳酸阈在体育运动实践中的应用
      • 评定有氧工作能力
      • 制定有氧耐力训练的适宜强度
  • 提高有氧工作能力的训练p324-325
    • 持续训练法
      • 持续训练法是指强度较低、持续时间较长且不间歇地进行训练的方法，主要用于提高心肺功能和发展有氧代谢能力。
      • 由于机体内脏器官惰性较大，需在运动开始后约3min才能发挥最高机能水平。因此，发展有氧代谢能力而采取的训练，练习时间要在5min以上，甚至可持续在20-30min.
    • 乳酸阈强度训练法
      • 个体乳酸阈强度是发展有氧耐力训练的最佳强度。以此强度进行耐力训练，能显著提高有氧工作能力。
      • 有氧工作能力提高的标志之一是个体乳酸阈提高。经过良好训练的运动员可达到60%-70%VO2max强度，而优秀耐力专项运动员可以85%VO2max强度进行长时间运动。
      • 在具体应用乳酸阈指导训练时，常采用乳酸阈心率来控制运动强度。
    • 间歇训练法
      • 间歇训练法是指在两次练习之间有适当的间歇，并在间歇期进行强度较低的练习，而不是完全休息。有以下两个特点：
      • 完成的总工作量大
        • 间歇训练法比持续训练法能完成更大的工作量，并且用力少，而呼吸、循环系统和物质代谢等功能得到较大提高。
      • 对心肺机能的影响大
        • 间歇训练法是对内脏器官进行训练的一种有效手段。
    • 高原训练法