<!-- 75页 -->
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<div class="chapter" num="6">
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<h1 class="firstTitle-l">第五章 运动生物化学</h1>
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</div>
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<p class="center"><span class="bold">素质目标</span></p>
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<p class="content">
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（1）具备批判性思维和创新精神，能够独立思考、分析和解决问题，不断追求卓越的医疗技术和医疗服务。
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</p>
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<p class="content">
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（2）具备科研能力和学术素养，能够参与医学研究和发展。
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</p>
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<p class="center">........................</p>
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<p class="center"><span class="bold">知识目标</span></p>
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<p class="content">（1）掌握：运动与三大功能系统的关系。</p>
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<p class="content">（2）熟悉：运动与糖、脂肪和蛋白质代谢的关系。</p>
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<p class="content">
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（3）了解：运动时能量的来源与转化和影响能量代谢的因素。
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</p>
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<p class="center">........................</p>
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<p class="center"><span class="bold">能力目标</span></p>
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<p class="content">
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（1）能处理好康复过程中运动与三大营养物质代谢的关系，减少不良影响，实现康复目标。
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</p>
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<p class="content">
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（2）能正确制订运动处方，合理运用训练方法提高身体素质，同时避免运动疲劳与损伤，提高运动训练的效果。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">【案例】</p>
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<p class="content">
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患者，男，35岁，长跑爱好者。患者每周坚持进行3～4次长跑训练，每次训练时长约为60分钟。近期，患者为了参加即将到来的马拉松比赛，加大了训练强度，增加了每周的训练次数和每次训练的时长。然而，在加大训练量的初期，患者发现自己在训练过程中经常出现疲劳感，且恢复时间较长。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">【问题】</p>
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<p class="content">请分析产生这种情况的原因是什么？</p>
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</div>
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>第五章 运动生物化学</span
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<p class="center">
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</p>
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<p class="content">
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为了维持生命活动的正常进行，人体需要持续从外界摄取多种营养物质，用于维持正常生理活动。同时，机体也需要不断清除这些营养物质代谢后产生的废物。物质在体内的消化、吸收、运转、分解等与生理有关的化学过程称为物质代谢。在物质分解的过程中，伴随着能量的释放、转移、储存和利用，称为能量代谢。因此，物质代谢与能量代谢是紧密联系、不可分割的两个生理过程。
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</p>
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<p class="content">
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物质代谢和能量代谢是维持生命活动的基本过程。葡萄糖、脂肪和蛋白质的合成和分解过程构成了机体的物质代谢，伴随着能量的释放、转移、储存和利用，称为能量代谢。运动会导致体内能量消耗显著增加，比安静时高出数倍。运动过程中及时补充能量对于维持运动表现至关重要。组织细胞可以直接利用的能量形式是腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine
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triphosphate，ATP），它主要由人体运动过程中葡萄糖、脂肪、蛋白质的氧化分解释放出的能量进行补充。因此，在康复治疗中，应根据运动方式对能量代谢的影响，科学制订个性化的运动处方。例如，有氧运动如慢跑和游泳，主要依赖碳水化合物和脂肪供能，可提高人体的心肺功能和基础代谢率；而力量运动如举重和俯卧撑，则依赖糖酵解和蛋白质供能，可增加肌肉力量和爆发力。选择适当的运动负荷，可以有效提高患者的运动能力。
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</p>
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<h2 class="secondTitle">第一节 运动与能量代谢</h2>
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<p class="content">
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运动作为人类生命活动的重要表现形式，与新陈代谢这一生命基本特征密切相关。新陈代谢包含物质代谢和能量代谢两个相互关联的过程，其中能量代谢依托于物质代谢进行。物质代谢由合成代谢和分解代谢两个相辅相成的方面构成：合成代谢是机体通过摄取外界营养物质来构建组织、更新细胞并储存能量的过程；分解代谢则是机体通过分解储存物质或自身组织来获取能量，以维持正常体温和各项生理功能运转的过程。这两个代谢过程相互协调，共同维持着生命活动的持续运转。不同运动能力和身体状况的人在运动过程中展现出不同的代谢特点。因此，在康复治疗中，运动处方的制订应基于个体的医学检查资料，包括运动试验和体力测试，以确保运动种类、强度、时间和频率的适宜性。运动处方旨在通过科学的锻炼方法，恢复和增强患者的运动能力，同时对心血管、呼吸和运动系统等产生积极影响，从而提高患者的身体健康水平。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">一、主要营养物质的生理作用</h3>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．营养物质的生理作用</span
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> 糖类、脂肪和蛋白质作为三大营养物质，在分解代谢过程中会释放出化学能，为机体的生命活动和运动提供能量支持，称为三大能源物质。
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</p>
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<p class="content">
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其中，糖类是人体最主要的能量来源。日常消耗能量有50%～70%来自糖类，平均每克糖可释放17.16kJ的能量。由于糖类在氧化过程中耗氧量较脂肪和蛋白质少，故又称为最经济的能量来源。人体各器官、肌肉和大脑的活动都需要消耗大量能量，这些能量首先由糖类供给。脂肪是重要的能量储备物质，每氧化1g脂肪可释放约38.93kJ的能量。脂肪在合理膳食中提供20%～30%的总热量。蛋白质虽然也可作为能量物质（每克释放约16.7kJ能量），但其主要生理功能在于维持机体的生长发育和组织更新修复。例如，肠黏膜上皮细胞约每36小时更新一次，红细胞约每120天更新一次，这些过程都需要大量蛋白质参与。
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</p>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<p class="content">
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此外，糖类与脂肪结合形成糖脂，与蛋白质结合形成糖蛋白，这些复合物是构成生物膜、神经组织、结缔组织、血浆球蛋白（抗体）、多种酶及激素等生物活性物质的重要成分。脂肪还具有保温隔热和保护内脏器官的生理功能。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．水及无机盐的生理作用</span
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> 体液作为细胞代谢的内部环境，主要由水和多种无机盐组成。水在人体中发挥着多重关键作用：首先，它是营养物质消化、吸收、运输及代谢废物排泄的媒介，对维持物质代谢具有重要作用；其次，凭借其较高的蒸发热和比热容，水能够有效调节体温，防止因代谢产热导致的体温剧烈波动；此外，水在体内还起到润滑作用，如关节腔滑液、胸膜腔和腹膜腔浆液等。
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</p>
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<p class="content">
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无机盐在生理活动中同样具有重要功能：①维持细胞内外液的容量、渗透压及电中性平衡；②调节神经和肌肉的膜电位，维持神经肌肉细胞的正常兴奋性和收缩功能，使机体能够感知环境刺激并作出反应；③参与构成血液缓冲系统，对维持人体酸碱平衡起关键作用；④作为人体体质的重要组成部分，通过调控生物酶的活性来影响物质代谢过程。这些功能共同维持着机体的正常生理活动。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．维生素的生理作用</span
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> 水溶性维生素（特别是B族维生素）参与某些辅酶的组成、某些重要化学基团的转运及体内的氧化还原反应等，在物质代谢中起重要作用；脂溶性维生素具有维持上皮细胞健全、维持机体正常生长发育、调节钙磷代谢、促进多种凝血因子的合成、抗氧化等重要功能。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">二、营养物质代谢</h3>
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<p class="titleQuot-1">
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（一）运动与糖代谢——糖类是人体基本的供能物质
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．人体的糖贮备及其供能形式</span
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> 人体内储存的糖类主要来源于膳食中的糖原和葡萄糖。根据中国居民膳食营养素参考摄入量标准，成年人每日碳水化合物供能比应控制在总能量摄入的50%～60%，这一比例既能够满足机体能量需求，又可维持血糖稳态平衡。食物中的糖大多是多糖和双糖，经消化道分解成单糖并被吸收入血液后，一部分合成肝糖原，一部分随血液运输到肌肉合成肌糖原并储存起来，一部分被组织直接氧化利用，剩下的部分用于维持血液中葡萄糖的浓度（血糖）（图5-1）。因此，人体的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在，并以血糖为中心，处于一种动态平衡。葡萄糖是人体内糖类的运输形式，而糖原是糖类的贮存形式（图5-1）。
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</p>
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<p class="content">
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（1）运动对糖原的影响：人体各组织普遍存在糖原分布，但其含量呈现显著的组织特异性。从组织分布特征来看，中枢神经系统（如脑组织）的糖原储备极低，而肝脏和骨骼肌则构成了机体的主要糖原储存库。人体肝糖原70～100g，浓度约250mmol/kg，肌糖原300～400g，浓度为80～100mmol/kg。一个70kg体重的运动员，肌糖原储量约为420g，肝糖原储量约为100g。肌糖原在多种运动形式中发挥着关键的供能作用。作为高强度无氧运动时的主要能量来源，它同时也在中大强度有氧运动中扮演着重要角色。大量研究证实，提高体内糖原储备水平（尤其是肌糖原含量）能够显著提升运动员在大强度耐力项目中的竞技表现。
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</p>
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</div>
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>第五章 运动生物化学</span
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<p class="imgdescript">图5-1 糖的动态平衡示意图</p>
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</div>
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<p class="content">
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肝糖原的代谢动态与运动强度和持续时间密切相关。在短时间高强度运动中，肝糖原会迅速分解并大量释放入血；随着运动时间的延长，在持续大强度运动中，肝糖原的释放总量呈现递减趋势，此时糖异生作用相应增强；而在长时间低强度运动中，肝糖原的释放速率则表现出先快后慢的特征。值得注意的是，系统的耐力训练能够显著降低长时间运动中肝糖原的分解速率和糖异生作用，这种适应性变化虽然提高了能量利用效率，但也可能增加运动性低血糖发生的风险。
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</p>
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<p class="content">
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运动时肌糖原是骨骼肌最重要的能量来源。其消耗量与运动强度和时间成正比。如以低强度运动（30%最大摄氧量）至力竭时，肌糖原下降很少，仅为15%；以中等强度运动（75%最大摄氧量）至力竭时，肌糖原消耗量为80%～95%，消耗量最大；以大强度运动（90%最大摄氧量）至力竭时，肌糖原消耗速率最大，由于强度大、时间短，肌乳酸快速增多，抑制了糖酵解进行，肌糖原消耗少，仅下降25%。
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</p>
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<p class="content">
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（2）运动对血糖的影响：血液中的葡萄糖又称血糖，总量5～6g，正常人空腹血糖浓度为80～120mg（4.2～6.5mmol/L）。血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要能源。研究表明，运动员在静息状态下的血糖水平与普通人群并无显著差异，这一指标实质上反映了机体糖代谢分解与合成之间的动态平衡机制。当机体处于空腹状态或进行长时间运动时，血糖水平会出现下降趋势，这种下降往往伴随着运动能力的降低和疲劳症状的出现。在此过程中，肝糖原发挥着关键的调节作用，它能够通过快速分解进入血液循环，及时补充血糖，从而维持血糖水平的动态平衡，确保机体的正常生理功能。
|
</p>
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<p class="content">
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安静状态下，机体摄取血糖的量不多；运动时，骨骼肌吸收和利用血糖增多，其数量与运动强度、持续时间和运动前肌糖原储量有关。
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</p>
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<p class="content">
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运动对血糖的调节是由神经系统、激素和组织器官的协同作用完成的。运动中保持血糖稳定至关重要：①血糖确保了中枢神经系统的正常运作，因为脑组织对血糖极为敏感，低血糖时，神经系统首先会出现昏迷症状；②血糖是红细胞的唯一能量来源；③血糖是运动肌的肌外燃料。
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</p>
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<p class="content">
|
（3）运动与乳酸：安静时乳酸主要在红细胞、骨骼肌、脑组织和白细胞中产生，其中骨骼肌产生乳酸量约占35%。运动时骨骼肌是产生乳酸的主要场所，乳酸的生成量与运动强度、持续时间及肌纤维类型等因素有关。当然，乳酸的清除速率会随着其浓度的提升而相应加快，运动能够有效促进血液循环，从而加速乳酸的清除过程。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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乳酸代谢在机体内发挥着多重重要的生理功能：第一，它构建了高效的乳酸循环利用机制，乳酸通过血液循环可转运至心肌和氧化能力较强的骨骼肌中进行氧化供能；或者作为肝脏糖异生的原料，这不仅加速了肝糖原和肌糖原的再生，还有效维持了血糖稳态；第二，乳酸代谢系统具有重要的酸碱平衡调节功能，能够防止因乳酸过度积累导致的代谢性酸中毒，确保机体内环境稳定；第三，在运动过程中，乳酸的及时清除为糖酵解过程提供了持续的“代谢空间”，通过移除终产物抑制效应，维持了糖酵解途径的能量供应效率，这对保证运动能力具有关键作用。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．糖在体内的分解代谢</span
|
> 糖代谢是机体普遍存在的能量转化过程，各组织细胞都具有这一基本功能。从代谢途径来看，糖在生物体内的降解主要通过两种机制实现：其一是在缺氧条件下进行的糖酵解（无氧代谢），其二是在有氧环境下进行的有氧代谢。这两种代谢方式根据组织特性和供氧状况相互补充，共同维持细胞的能量需求。
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</p>
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<div class="bodyPic">
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</div>
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<p class="content">
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（1）糖酵解：指糖在人体组织中，无须耗氧而分解成乳酸；或是在人体缺氧或供氧不足的情况下，糖仍能经过一定的化学变化，分解成乳酸，并释放出一部分能量的过程。该过程因与酵母菌生醇发酵的过程基本相似，故称为糖酵解。糖酵解是一系列酶促反应的过程。剧烈运动时，体内供氧不足，糖进行无氧分解。经过一系列反应生成乳酸。在该过程中，1分子葡萄糖生成2分子乳酸，并释放能量。这些能量由二磷酸腺苷（adenosine
|
diphosphate，ADP）接收并生成ATP（图5-2）。糖酵解作为重要的能量代谢途径，在特定组织和细胞（如红细胞）中发挥着关键的供能作用。尽管该途径ATP生成效率相对较低，但由于其酶浓度高、反应速率快，能够在短时间内快速产生能量，特别是在剧烈运动时，可为肌肉收缩提供即时能量支持。
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</p>
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<p class="content">
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乳酸代谢主要通过两条途径进行：在氧气供应充足的情况下，部分乳酸可在心肌、静息状态或恢复期的骨骼肌中进一步氧化分解；另一部分则进入血液循环，经肝脏重新转化为糖原或葡萄糖，实现循环利用，这一转化过程需要消耗氧气和能量。
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</p>
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<p class="content">
|
（2）有氧氧化：糖原或葡萄糖在耗氧条件下彻底氧化，产生二氧化碳和水的过程，称为有氧氧化。糖的有氧氧化过程可发展为三个阶段：第一阶段，由糖原或葡萄糖分解为丙酮酸，该过程与糖酵解相同；第二阶段，由丙酮酸氧化生成乙酰辅酶A；第三阶段，乙酰辅酶A经三羧酸循环生成二氧化碳和水（每个阶段均有脱氢反应），脱下的氢原子与氧化合生成水的过程中，产生大量能量，用来合成ATP（图5-3）。乙酰辅酶A作为关键的代谢中间产物，不仅来源于糖类的分解代谢，同时也是脂肪和蛋白质分解代谢的共同终产物。这一特性使得三羧酸循环成为糖类、脂类和蛋白质三大营养物质在体内氧化分解的共同代谢通路。
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</p>
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<div class="qrbodyPic">
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<p class="imgdescript">图5-2 葡萄糖的无氧酵解过程</p>
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</div>
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</div>
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>第五章 运动生物化学</span
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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从能量代谢的角度来看，有氧氧化具有显著的产能优势。1分子葡萄糖经完全氧化可生成38分子ATP，其产能效率约为糖酵解的19倍。这种高效的产能特性决定了有氧氧化在机体能量供应中的核心地位，既是维持正常生理功能的主要供能途径，也是长时间持续运动时的重要能量来源。
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</p>
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<div class="qrbodyPic">
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<p class="imgdescript-l">图5-3 葡萄糖有氧氧化的三个阶段</p>
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</div>
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<p class="titleQuot-1">
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（二）运动与脂肪代谢——脂肪是人体重要的储能和供能物质
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．人体的脂肪贮备</span
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> 人体脂肪具有较大的储存潜力。根据研究数据，理想的体脂比例范围是：男性15%～20%，女性20%～25%。充足的脂肪储备能够为人体提供持续的能量供应。但需要警惕的是，当男性体脂率突破20%、女性超过30%的临界值时，即达到医学定义的肥胖标准。肥胖状态不仅会加重身体负荷，更会显著增加罹患高血压、冠心病等代谢性疾病的风险。
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</p>
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<p class="content">
|
人体脂肪主要来源于日常膳食，值得注意的是，当糖类和蛋白质摄入超过机体需求时，这些营养素也会通过代谢途径转化为脂肪储存。基于这一原理，合理调控饮食结构与加强运动锻炼是管理体脂含量的有效手段。然而，个体脂肪堆积的趋势在一定程度上也会受到遗传因素的影响。
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</p>
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<p class="content">
|
<span class="bold">2．脂肪在体内的分解代谢</span
|
> 脂肪在脂肪酶的催化作用下分解为甘油和游离脂肪酸，这些分解产物进一步氧化代谢，最终生成二氧化碳和水，并释放大量能量用于ATP的合成。耐力运动生理学研究表明，在持续超过3小时的有氧运动中，随着肌糖原的逐渐消耗，脂肪供能的比例会显著增加，尤其是在氧气供应充足的情况下。此外，即使在安静状态下，脂肪代谢也发挥着重要作用，能够为心肌、骨骼肌等组织提供稳定而持久的能量支持。
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</p>
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<p class="content">
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运动时，脂肪通过分解代谢主要形成甘油和游离脂肪酸，并以三种不同途径参与机体的能量供应：
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</p>
|
<p class="content">
|
（1）在心肌、骨骼肌等组织中，游离脂肪酸彻底分解为二氧化碳和水，并释放大量ATP，成为运动时的主要能量来源。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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（2）在肝脏中，脂肪酸因氧化不完全而生成酮体（包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮）。由于肝脏自身无法利用酮体，它们需转运至肝外组织作为能源。在长时间耐力运动中，酮体可成为重要的替代能源，在糖储备不足时发挥关键作用。
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</p>
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<p class="content">
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（3）在肝、肾等器官中，甘油可作为糖异生的底物，转化为葡萄糖，帮助维持血糖稳定。
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</p>
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<p class="content">
|
研究表明，长期坚持中等强度（60%～85%最大摄氧量）的有氧运动（如步行、慢跑、太极拳等）可显著改善脂质代谢功能。这类运动不仅能有效调节机体能量平衡，减少脂肪堆积，帮助维持理想体重，更重要的是能够从分子层面优化血脂代谢。
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</p>
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<p class="content">
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具体而言，规律的有氧运动可显著提升脂蛋白脂酶活性，从而加速甘油三酯的分解代谢。同时，这种运动方式能双向调节血脂谱：一方面提高具有保护作用的高密度脂蛋白水平，另一方面降低致动脉粥样硬化的低密度脂蛋白浓度。这种调节作用促进了胆固醇的逆向转运过程，即将外周组织（包括动脉血管壁）中沉积的胆固醇运回肝脏进行代谢清除。因此，将中等强度有氧运动纳入日常健康管理方案，可作为预防和治疗代谢性疾病的重要手段。
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</p>
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<p class="content">
|
<span class="bold">3．脂肪代谢与运动减肥</span
|
> 人体脂肪堆积的本质是能量代谢失衡。当日常饮食摄入的热量持续超过身体实际需求时，多余的能量会通过生物化学途径转化为甘油三酯储存在脂肪细胞中。值得注意的是，人体脂肪组织的储存潜力几乎不受生理限制，这使得建立科学的能量平衡机制显得尤为重要，只有当热量摄入与能量消耗达到动态平衡时，才能实现体重的有效控制。
|
</p>
|
<p class="content">
|
运动在体重管理中的作用机制主要体现在以下几个方面：①运动能显著提升肌肉组织的代谢活性，增加基础能量消耗；其次，运动可激活脂肪酶系统，促进脂肪细胞的分解代谢；②运动改善胰岛素敏感性，减少运动后脂肪酸的重新酯化；③通过调节相关激素水平，运动可以抑制新的脂肪合成。这些机制共同作用，最终实现体脂率的有效降低。
|
</p>
|
<p class="content">
|
基于上述原理，科学减重的有效策略应包括两个核心要素：一是建立规律的运动习惯，通过增加能量消耗来改善身体成分；二是实施合理的饮食控制，在保证营养均衡的前提下适当减少热量摄入。这种运动与营养相结合的综合干预方式，不仅能实现短期减重目标，更有助于建立长期健康的体重维持机制。
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</p>
|
<p class="content">
|
相比单一的运动或饮食干预，“运动+饮食控制”的综合减重方案效果更为显著。这种协同干预不仅能有效降低体脂含量，还可以增加肌肉质量。根据肥胖程度和个体体质的差异，选择适合的运动方式，推荐采用动力型、大肌肉群参与的有氧运动，如快走、慢跑、游泳、骑行、跳绳和健身操等。这些运动具有负荷适中、节奏感强、持续时间长的特点，可有效降低体脂水平。水中运动凭借其浮力特性，能有效减轻关节负担，同时便于体热散发，加之水的静水压力作用，促进中心血容量增加，因此，水中运动减肥近年来备受推崇。水中运动已发展到在水中行走、跑步、跳跃、踢水、水中球类游戏等多种运动。总之，运动不仅可以增加机体的能量消耗，达到减肥的目的，还有助于增强心血管系统及呼吸系统的功能，提高肌肉的代谢能力，增强体质，促进健康。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">4．减体重运动量的设定和理想体重的测定</span
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> 减体重的运动量常根据需要减少体重及减重速度决定。许多学者提出，每周减轻体重0.45kg（1磅）较适宜，每周减轻体重0.9kg（2磅）为可以接受的上限，但不宜超过此限度，约相当于每日亏空能量2093～4186kJ（500～1000kcal），每周累计的热能短缺量为14651～29302kJ（3500～7000kcal）。具体措施为：每周运动3～5次，每次持续30～60分钟，运动强度为刺激体脂消耗的“阈值”，即50%～85%
|
VO<span class="sub">2max</span
|
>或60%～70%最大心率，使每周运动的热能消耗量至少达到3767.4kJ（900kcal）。
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</p>
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</div>
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>第五章 运动生物化学</span
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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在有条件的情况下，可进行“理想”体重的测定。确定理想体重应首先测定体脂百分比及瘦体重，用公式计算：“理想”体重=100×瘦体重（kg）/（100-“理想”的体脂百分比）。
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</p>
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<p class="content">
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例如，一个90kg体重的男子，经测定其瘦体重为72kg，其“理想”体脂率为13%，但实际测定的体脂率为20%，代入上式为100×72÷（100-13）=82.8kg，82.8kg为其“理想”体重。现体重为90kg，应减轻体重7.2kg即可达到“理想”体重，据此制订减体重计划。需要特别关注的是，部分女性在追求纤瘦体型的过程中采取极端节食等不当减重方式，可能引发一系列健康问题，包括神经性厌食症、月经紊乱以及骨质疏松等。营养学研究表明，女性维持20%以上的体脂率具有重要的生理意义：①是保证女性青春期正常发育的关键指标，体脂率达到这一水平才能出现月经初潮；②对维持规律的月经周期具有决定性作用。因此，科学减重应当建立在保证基础体脂储备的前提下，避免因过度减脂导致内分泌系统功能紊乱。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">
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（三）运动与蛋白质代谢——蛋白质是人体的特殊状态下的供能物质
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．蛋白质在体内的代谢</span
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> 蛋白质作为生命活动的基本物质，是构成人体细胞的重要结构成分。在正常生理状态下，人体每日蛋白质的摄入量与代谢消耗量处于动态平衡状态。通过测定膳食蛋白质的含氮量与排泄物含氮量，可准确评估机体蛋白质代谢状况。
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</p>
|
<p class="content">根据氮代谢特征，可分为三种生理状态。</p>
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<p class="content">
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（1）氮平衡状态：健康成年人的典型代谢特征，表现为摄入与排出的氮量相等。
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</p>
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<p class="content">
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（2）氮正平衡：见于生长发育期儿童青少年、妊娠期妇女、疾病恢复期及运动训练人群，其蛋白质合成代谢占优势。
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</p>
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<p class="content">
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（3）氮负平衡：常见于营养缺乏、消耗性疾病、衰老过程及高强度训练期，反映蛋白质分解代谢增强。
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</p>
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<p class="content">
|
值得注意的是，当机体蛋白质低于30g/L，将严重影响正常生理功能。因此，确保膳食蛋白质摄入量满足基础生理需求是维持健康的基本要求。
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</p>
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<p class="content">
|
蛋白质作为能源物质氧化分解时，首先分解为氨基酸。氨基酸进而分解为相应的α-酮酸及氨。α-酮酸经过三羧酸循环彻底氧化分解为二氧化碳和水，释放出一定量的能量；氨则在肝脏转变为尿素，最终经肾脏随尿排出。
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</p>
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<p class="content">
|
实际上，无论人体处于安静或运动状态，蛋白质均不是能量的主要来源。然而，在某些特殊情况下，例如当食物中的糖类供应不足，或者糖类和脂肪被大量消耗之后，机体才会依靠分解组织蛋白来产生氨基酸，进而以此作为能量来源。蛋白质的分解代谢是生命活动中蛋白质合成和分解的动态平衡过程，在长时间运动中蛋白质分解代谢增加，促进运动后合成代谢的加强，使得肌肉质量提高，肌肉粗壮有力。因此，运动员增加食物蛋白质的摄入量，目的是提高肌肉蛋白质的含量和质量，而并非作为能源储备。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold">2．运动与蛋白质代谢</span></p>
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<p class="content">
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（1）机体运动时蛋白质可提供一部分能量：在体内肌糖原贮备充足时，蛋白质供能仅占总热能需要的5%左右；在肌糖原耗竭时，蛋白质供能可升至15%。机体运动时蛋白质提供能量的比例取决于运动的类型、强度和时间。一般情况下，长时间低强度持续运动时，氨基酸在肌中的供能比重将会上升，主要通过“葡萄糖-丙氨酸循环”（糖异生）的途径生成。这种形式可以减少乳酸生成且处理有毒的氨，延缓运动疲劳。耐力训练能够加速氨基酸的转氨作用及其氧化过程。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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（2）运动导致骨骼肌蛋白质合成增加：运动将影响如甲状腺素、生长激素、性激素、胰岛素和肾上腺髓质激素等不同程度的变化。因此，进行适宜的运动锻炼能够促进生长，增强心肌收缩力，防治如高血压、糖尿病和高脂血症等疾病。运动还将促进支链氨基酸的代谢，这类氨基酸是骨骼肌蛋白质合成时特别需要的。运动后，肌肉蛋白质的合成会超过蛋白质降解，使肌肉的横截面积得以增加。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">（四）体内糖、脂肪和蛋白质代谢相互联系</p>
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<p class="content">
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糖、脂肪和蛋白质三大营养素在体内的代谢过程并非各自独立，而是通过共同的中间代谢产物相互关联、相互转化，形成一个动态平衡的整体代谢网络。当某一类物质代谢出现异常时，往往会引发连锁反应，导致其他物质代谢的紊乱。以糖尿病为例，其糖代谢障碍会进一步引发脂代谢异常、蛋白质代谢失衡，甚至导致水电解质代谢失调。
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</p>
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<p class="content">
|
在能量代谢方面，当碳水化合物摄入超过机体需求时，过量的糖分会转化为脂肪储存。值得注意的是，这种转化过程若发生在肝脏，可能导致脂肪过度沉积，进而出现脂肪肝等病理改变。针对这些代谢性疾病的预防，规律进行中低强度、大肌群参与的节律性运动具有显著效果。推荐的运动方式包括：有氧舞蹈、跳绳、游泳、登山和各类球类运动。这些运动形式通过改善整体代谢功能，能有效预防代谢性疾病的发生和发展。其作用机制包括促进能量平衡、改善胰岛素敏感性，以及优化三大营养素的代谢转化过程。
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</p>
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<p class="content">
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脂肪在人体内大部分不能转化为糖，原因在于脂肪酸分解后产生的乙酰辅酶A无法转变为丙酮酸。脂肪分解代谢的程度及顺利进行，有赖于糖代谢的正常进行。当饥饿、糖供给不足或糖代谢障碍时，会引起脂肪大量动员，造成血酮体升高，产生高酮血症。
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</p>
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<p class="content">蛋白质可以转化为糖和脂肪，但重要性较小。</p>
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<p class="content">
|
糖类与脂肪代谢过程中产生的中间产物可通过氨基化作用合成部分氨基酸，进而参与蛋白质合成。然而，这一转化过程必须以充足的氨基供应为前提，因此膳食中的碳水化合物和脂肪无法完全取代蛋白质的摄入。同理，蛋白质也不能完全替代糖类和脂肪作为能量代谢的底物。此外，膳食中碳水化合物同样不能替代脂肪的摄入，原因在于：其一，脂溶性维生素的吸收依赖脂肪作为载体；其二，人体必需的某些脂肪酸只能通过膳食脂肪获取。这些代谢特性充分说明，维持机体健康必须通过均衡膳食来实现。
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</p>
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<div class="bodyPic">
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<p class="center"><span class="bold">人体的水平衡</span></p>
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<p class="quotation">
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水在人体内保持一种动态平衡状态，这是因为其来源与去路保持恒定。人体内的水有三个主要来源：①饮水，每日约1.2L。②食物摄取，每日约1L。③代谢内生水，体内物质氧化所产生，每日约0.3L，运动时主要来自糖和脂肪的氧化分解。水在体内的排出途径包括：①通过肾脏以尿液的形式排出，每日约1.5L。②经消化道随粪便排出，每日0.10～0.15L。③呼吸蒸发，每日约0.35L，运动中呼吸加深加快，水分排出增多，例如，根据测定马拉松跑由呼吸道排出的水分可比安静状态加大10倍。④皮肤排汗，每日排出非显性汗约0.5L，运动中或高温条件下排汗量增加。例如，一次马拉松比赛，运动员由汗液丢失的水分在5L左右。
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</p>
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>第五章 运动生物化学</span
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<h3 class="thirdTitle">三、能量来源与转化</h3>
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<p class="titleQuot-1">（一）能量来源</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">ATP——直接能量来源</span
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> 人体所需的能量来源于食物中糖类、脂肪和蛋白质分子内储存的化学能。然而，组织细胞并不能直接利用这些能量进行生理活动，而是依赖ATP作为直接供能物质。ATP是糖、脂肪和蛋白质在生物氧化过程中合成的高能化合物，当其水解生成ADP和磷酸时，释放的能量可直接被机体利用。因此，ATP不仅是体内最直接的供能形式，也是能量储存的重要载体。在生命活动过程中，消耗的ATP会通过营养物质的氧化分解所释放的能量，促使ADP重新磷酸化，从而维持机体能量供应的动态平衡。
|
</p>
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<p class="content">
|
除ATP外，体内还有其他高能化合物，如磷酸肌酸（phosphocreatine，CP）等。CP主要存在于肌和脑组织中。当物质氧化释放的能量过剩时，ATP会将高能磷酸键转移给肌酸，在肌酸激酶的催化作用下合成CP；相反，当组织消耗的ATP量超过物质氧化生成ATP的速度时，CP的高能磷酸键又能迅速转移给ADP，从而生成ATP。因此，CP是体内ATP的储存库。从机体能量代谢的整个过程来看，ATP的合成与分解是体内能量转化和利用的关键环节。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（二）能量转化</p>
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<p class="content">
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各种能源物质在体内氧化过程中释放的能量，50%以上转化为热能，其余部分是以化学能的形式储存于ATP等化合物的高能磷酸键中，供机体完成各种生理功能，如肌的收缩和舒张、神经传导等。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（三）能量平衡</p>
|
<p class="content">
|
人体的能量平衡取决于能量摄入与能量消耗之间的动态关系。当能量摄入持续低于消耗时，机体便会分解储备的能源物质（如糖原和脂肪），从而导致体重下降；反之，若能量摄入长期超过消耗，过剩的能量将以脂肪等形式储存，引发体重增加及肥胖。科学合理的运动能够有效调节这一平衡机制，成为维持健康体重的关键因素。适量运动和合理营养对防治高血压、冠心病、糖尿病、肥胖病和骨质疏松等具有显著效果，这一点在心脏病患者通过运动降低死亡风险的研究中得到了证实。例如，坚持运动的冠心病患者死亡风险可降低50%。此外，跑步等运动形式被证明可以预防心血管疾病、糖尿病等多种疾病，对促进生长发育、改善心肺功能也有良好作用。科学研究和健康实践表明，科学运动与均衡营养已成为现代健康管理的两大核心策略。基于这一理念，我们在日常饮食安排中需要综合考虑个体的生理特点、活动水平等因素，通过精准的能量供给来维持人体的能量代谢平衡。这种个性化的能量管理方式，不仅能满足机体正常生理功能的需求，更能有效预防因能量失衡导致的各种健康问题。
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</p>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<div class="bodystyle">
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<h2 class="secondTitle">第二节 运动与供能</h2>
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<p class="content">
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运动过程中的能量代谢机制包含两种分解代谢途径和三大功能系统。根据ATP合成方式的不同，可分为无氧代谢供能和有氧代谢供能两大类型。其中，无氧代谢供能系统又可细分为磷酸原系统和糖酵解系统两个亚类。因此，通常将运动时的能量代谢分为三大供能系统，即磷酸原供能系统、糖酵解供能系统和有氧代谢供能系统。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">一、供能系统</h3>
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<div class="bodyPic">
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</div>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．磷酸原供能系统——即刻能量</span
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> 磷酸原供能系统指由ATP与磷酸肌酸（CP）共同组成供能系统。ATP分解释放能量后，CP立即分解并释放能量，以补充ATP的再合成。由于这一过程极为迅速，无须氧气参与且不会产生乳酸，因此磷酸原系统也称为非乳酸能系统。ATP是肌肉工作时的唯一直接能源。ATP在骨骼肌中的储量有限，当进行最大强度运动时，其供能不足以维持肌肉做功超过1秒。在ATP消耗的同时，CP迅速分解，把高能磷酸基团转给ADP，使ADP磷酸化合成ATP，以维持ATP浓度的相对稳定。由于ATP和CP分解供能的速度极快，供能时间短，最大强度运动时，供能为6～8秒。因此，ATP-CP系统（磷酸原系统）为速度和力量型运动项目中的主要供能系统。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．乳酸能（糖酵解）供能系统——短时能量</span
|
> 糖经无氧分解生成乳酸的同时释放能量，使ADP磷酸化合成ATP，这一供能系统称糖酵解供能系统。在激烈运动时，由于机体缺氧，造成细胞质中丙酮酸和NADH<span
|
class="super"
|
>+</span
|
>、H<span class="super">+</span
|
>的大量堆积，在乳酸脱氢酶的催化作用下还原生成乳酸。运动时间延长，乳酸的生成与堆积逐渐增多，导致内环境pH持续下降，进而抑制磷酸果糖激酶等酶的活性，阻碍糖酵解进程。因此，以最大速率糖酵解供能持续运动一般不超过2分钟。糖酵解供能时间比磷酸原长，这对于需要速度和耐力的运动十分重要，是1～2分钟大强度运动时的主要供能系统。
|
</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．有氧代谢供能系统——长时间能量</span
|
> 在供氧充足的条件下，糖、脂肪与蛋白质等彻底氧化生成二氧化碳和水，同时释放能量供给ADP磷酸化合成ATP，这一供能系统称为有氧代谢供能系统。该系统供能时主要受限于氧的供应和能源物质的储备量。从储能数量而言，人体脂肪储量可满足任何耐力运动。因此，有氧代谢供能系统的供能时间比较长，是长时间耐力运动时的主要供能系统。
|
</p>
|
<h3 class="thirdTitle">二、运动与供能系统的关系</h3>
|
<p class="content">
|
运动过程中人体的能量供应呈现动态连续的代谢特征，其核心在于运动强度和时间必须与ATP消耗和再合成的速率精确匹配以维持运动持续性。由于磷酸原、糖酵解和有氧氧化三大供能系统在ATP再合成速率（输出功率）上存在显著差异，不同强度运动时会优先激活相应的主导供能系统。这一过程受到细胞质内ATP/ADP浓度比的关键调控，该比值动态反映ATP消耗与再合成的平衡状态：高强度运动时ATP快速消耗导致比值显著降低，而低强度运动时则保持相对稳定。值得注意的是，运动强度直接决定了参与ATP再合成的能源物质种类，而运动持续时间则受限于各供能系统的最大输出功率及其能量储备量，这种精密的调控机制确保了运动时机体能量供应的连续性和适应性。
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</p>
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</div>
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>第五章 运动生物化学</span
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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<span class="bold">1．极量运动与亚极量运动</span
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> 在极量和亚极量强度运动中，机体优先激活具有最高功率输出的磷酸原供能系统，其通过磷酸肌酸（CP）的快速分解可维持约7.5秒的ATP再合成。当运动持续时间超过该系统供能极限时，机体将转而启动输出功率次之的糖酵解供能系统，此时运动强度会出现可察觉的下降。短距离竞速项目（如50m、100m、200m跑）的绝对速度表现直接取决于磷酸原系统的供能能力。针对该系统的专项训练应采用10秒内全速跑的重复训练模式，并确保每次练习间有至少30秒的完全恢复间歇，若间歇时间不足30秒，将因磷酸原储备恢复不完全而导致乳酸过早堆积，影响训练效果。这种训练设计能有效提升肌肉CP储备量和相关酶活性，增强爆发力项目的运动表现。
|
</p>
|
<p class="content">
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<span class="bold">2．递增负荷的力竭性运动</span
|
> 在运动初始阶段，由于运动强度较低且能量需求速率较慢，机体主要依赖有氧氧化系统（以糖类氧化分解为主）来满足能量需求。随着运动负荷逐步增加，当有氧供能达到最大功率输出仍无法匹配因负荷提升而加速的ATP消耗时，机体必然转向功率输出更高的无氧供能系统。鉴于磷酸原系统供能持续时间极为有限，此时主要由糖酵解系统承担能量供应直至运动力竭。为有效提升糖酵解（乳酸能）系统的供能能力，最佳训练方法是采用30～60秒全速（或接近全速）跑结合2～3分钟间歇休息的训练模式。这种训练方式能够使血乳酸浓度达到峰值，不仅增强机体对高浓度血乳酸的耐受能力，更能显著提高糖酵解系统的整体供能效率。
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</p>
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<p class="content">
|
<span class="bold">3．中、低强度的长时间有氧耐力运动</span
|
> 机体的能量代谢呈现动态变化的特征：初期主要依赖糖类的有氧代谢供能，随着运动持续进行，当肌糖原和肝糖原储备逐渐消耗时，能量供应便逐步转向以脂肪氧化为主导。这种供能物质的转换主要源于脂肪代谢的三大生理特性：①脂肪完全氧化需要消耗更多氧气；②脂肪从储存部位动员分解需要较长的代谢准备时间；③脂肪氧化的最大功率输出小于糖有氧氧化。这些代谢特点决定了脂肪更适合作为长时间中低强度运动的主要能量来源。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">4．静息状态</span
|
> 在静息状态下，人体骨骼肌能量需求较低，ATP浓度维持在较高水平，此时机体主要依靠游离脂肪酸和葡萄糖的有氧氧化代谢供能，且线粒体氧化脂肪酸的能力显著优于糖类代谢。这一生理现象充分证明，磷酸原系统、糖酵解系统和有氧代谢供能这三大供能体系，实际上是人体在不同活动强度（表现为摄氧量差异）和代谢需求条件下形成的有机整体，各系统之间相互衔接、协同作用，构成了一个完整而连续的能量供应网络。因此，在制定运动方案时，必须深入理解各供能系统的代谢特性，才能根据个体差异和训练目标，设计出科学合理的运动处方。这种基于能量代谢特点的运动干预，是实现精准化运动处方的关键所在。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">三、运动与能量补充</h3>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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在运动中，能量的补充至关重要，包括多种营养素的摄入，如碳水化合物、脂肪、蛋白质、水分、无机盐和维生素等。这些营养素不仅为运动训练提供物质基础，而且对于维持身体功能状态、促进体力适应、加速运动后体力恢复，以及预防运动性疾病都发挥着积极作用。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．运动与糖的补充</span
|
> 机体糖原储备水平与运动类型及强度呈正相关关系。当糖原储量降低时，不仅会影响运动的耐力表现，还会导致运动速度下降，最终造成最大功率输出能力减弱。科学的补糖策略应根据运动时段进行优化：运动前补糖宜选择在运动前10～30分钟或2小时进行，可有效提升运动时的血糖水平；但需避免在运动前60～90分钟补糖，此时段补糖会引发胰岛素分泌量增加3～4倍，导致反应性低血糖，同时胰岛素的抗脂解作用会抑制运动中游离脂肪酸的利用，进而损害运动表现。对于1小时以内的短时运动，补糖的生理效益有限，由于该时段肌肉对葡萄糖的最大摄取量仅约50g。运动过程中采用少量多次的补糖方式（如分次饮用含糖饮料）较单次大量补糖更具优势，可维持更稳定的血糖浓度，减少激素波动，确保能量供应持续性。运动后补糖的黄金时段为运动结束后2小时内，最迟不超过6小时，此阶段肌糖原合成速率最快，可在6小时内达到最大储备量。
|
</p>
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<p class="content">
|
<span class="bold">2．运动与脂肪的补充</span
|
> 由于脂肪不容易消化，在胃内停留的时间长，而运动中机体的消化功能常处于抑制状态，因而不提倡在训练前食用高脂肪食物。脂肪的代谢产物蓄积会降低机体的耐力并引起疲劳，过多食用脂肪食物会降低蛋白质和铁等其他营养素的吸收率，并带入外源性的食物胆固醇，引起高脂血症。因此，对于即将进行运动训练的患者而言，不建议在运动前摄取高脂肪食物，以免妨碍胃排空加重肝、肾的负担。
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</p>
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<p class="content">
|
<span class="bold">3．运动与蛋白质的补充</span
|
> 蛋白质摄入对运动表现的影响至关重要，它不仅能够增加骨骼肌质量、预防运动性贫血，还能调节身体功能。特别是在力量运动项目中，适量增加蛋白质膳食有助于促进肌纤维中蛋白质的合成，使肌纤维增粗，从而提高肌肉的收缩力量。科学研究表明，在锻炼后30分钟内摄入蛋白质可以促进肌肉合成并加快康复进程，而运动前适量摄入蛋白质也有助于确保身体有足够的氨基酸储备。
|
</p>
|
<p class="content">
|
通常认为，平衡膳食中蛋白质的供给量应为总热能量的10%～15%。机体蛋白质的需要量受糖原储备的影响。比较3天无糖膳食和高糖膳食，在61%最大摄氧量（VO<span
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class="sub"
|
>2max</span
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>）强度下，1h运动后血清和汗液尿素的结果：发现高糖膳食后血尿素氮无改变，但汗尿素氮丢失600mg/h，而无糖膳食后血清尿素氮显著增加，汗尿素氮丢失增加。蛋白质摄入超出机体需要时可能诱发多种代谢紊乱，首先，蛋白质分解产生的酸性物质需要经过肝肾代谢，过量摄入会加重这些器官的代谢负担。其次，大量蛋白质代谢会加速体内水分和钙质的流失，并可能诱发痛风发作。从水盐平衡角度看，高蛋白饮食会干扰机体无机盐代谢平衡，增加泌尿系结石形成和便秘的风险。此外，富含蛋白质的食物同时含有较多脂肪，长期过量摄入可能成为中老年人群动脉粥样硬化和血脂异常的重要诱因。
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</p>
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</div>
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<p class="center"><span class="bold">运动员补充矿物质</span></p>
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<p class="quotation">
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现有研究表明，均衡的日常饮食通常能够满足运动员对矿物质的需求。多项调查显示，即便是高温环境下每日训练量达27.35km的长跑运动员，虽然通过大量排汗会损失钠、钾、钙、铁、镁、锌等多种矿物质，但只要保证饮食均衡并补充足够水分，仍可维持体内矿物质平衡。值得注意的是，汗液中矿物质浓度普遍低于体液浓度，因此常规训练中通常无需额外补充电解质。然而，在超长耐力项目（如超级马拉松、铁人三项等）中，由于仅补充水分可能导致体液钠离子浓度下降，进而引发低钠血症（水中毒），此时需要适当补充电解质。同样，对于严格控制饮食或无法通过膳食获取足够营养的运动员，也建议进行针对性的矿物质补充。需要强调的是，电解质补充通常应与水分补充同时进行。
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</p>
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>第五章 运动生物化学</span
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<h2 class="secondTitle">第三节 运动时能量消耗的规律和特点</h2>
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<p class="content">
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运动时机体能量代谢具有强度大、消耗率高和伴有不同程度氧债等特点。若以相对代谢率来比较，运动的能量消耗可达到安静的2～3倍甚至100倍以上。运动时的能量代谢受多种因素影响，如运动者的体重、年龄、营养状况、环境等，但主要取决于运动的强度、间歇时间及持续的总时间三要素。在运动过程中对能量消耗进行科学监测，对指导康复训练、预防和延迟运动疲劳、提高运动能力，以及促进健康水平具有非常重要的意义。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">一、能量代谢的测定</h3>
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<p class="titleQuot-1">（一）能量代谢的测定原理</p>
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<p class="content">
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机体的能量代谢遵循能量守恒定律，即在整个能量代谢过程中，机体摄入的蕴藏于食物中的化学能与最终转化的热能和所做的外功，按能量来折算是完全相等的。因此，要测定机体的能量代谢率，即单位时间内的能量消耗，可以通过两种方法：一是测定机体在一定时间内消耗的食物量，并依据食物的热价计算其能量；二是直接测定机体在同一时间内产生的热量和所做的外功。然而，由于机体在一定时间内消耗的食物量难以精确测量，因此通常的做法是直接测定机体在相同时间内的能量消耗，进而计算出能量代谢率。如果排除机体所做的外功，则在一定时间内机体产生的热量即为机体消耗的全部能量。因此，只需测量单位时间内机体的产热量，即可得到机体的能量代谢率。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">（二）能量代谢测定的几个基本概念</p>
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<p class="content">
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利用单位时间内机体的产热量来测定能量代谢率，需了解与能量代谢测定有关的几个基本概念，主要包括食物的热价、氧热价和呼吸商。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．食物的热价</span
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> 食物热价指1g食物完全氧化时所产生的能量值，其计量单位采用焦耳（J）（换算关系：1cal=4.187J）。根据测定条件不同，食物热价可分为两种类型：物理热价反映食物在体外燃烧所释放的总能量；生物热价则表示食物在生物体内氧化时实际可利用的能量。值得注意的是，碳水化合物和脂肪在体内外的氧化过程具有相同的能量释放值。然而，蛋白质的情况有所不同：由于其在生物体内无法完全氧化，部分能量会随尿液中的尿素、尿酸和肌酐等含氮代谢物排出，另有微量含氮产物通过粪便排泄，这使得蛋白质的生物热价低于其物理热价。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．食物的氧热价</span
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> 营养物质在氧化分解过程中每消耗1L氧气所释放的能量称为该物质的氧热价。由于不同营养素分子结构中碳、氢、氧等元素的组成比例存在差异，导致相同耗氧量下各类物质氧化时产生的热量值各不相同。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．呼吸商</span
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> 营养物质在细胞内氧化供能的过程中，需要消耗氧气，并产生二氧化碳。一定时间内机体呼出的二氧化碳量与吸入的氧气量的比值，称为呼吸商（respiratory
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quotient，RQ）。由于各种营养物质氧化消耗的氧气量与产生的二氧化碳量不同，其呼吸商也不同。
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</p>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<h3 class="thirdTitle">二、影响能量代谢的因素</h3>
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<p class="titleQuot-1">（一）肌活动</p>
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<p class="content">
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骨骼肌的收缩与舒张都是主动耗能过程，其活动对于能量代谢的影响最为明显。因为肌活动的强度与机体耗氧量成正比，所以在持续运动或劳动时，耗氧量会大幅增加，可达安静时的10～20倍。运动强度越大，单位时间内的产热量越高，所以能量代谢水平可以反映运动强度（表5-1），而且运动停止后能量代谢仍维持在较高水平（主要用于偿还氧债）。
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</p>
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<p class="imgtitle">表5-1 常见活动的能量消耗单位：kJ/（h·kg）</p>
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<div class="bodyPic">
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<p class="titleQuot-1">（二）环境温度</p>
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<p class="content">
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在标准环境温度（20～30℃）条件下，人体静息状态的能量代谢维持在相对稳定水平。当环境温度超出这一范围时，能量代谢率呈现上升趋势。特别值得注意的是，当温度降至10℃以下时，机体代谢率显著提升，这一现象可能与以下机制相关：酶活性增强促进生化反应速率，以及低温刺激引发的肌肉紧张度反射性增高。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">（三）食物的特动力效应</p>
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<p class="content">
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餐后1～8小时内，尽管人体处于静息状态，但其能量代谢率较空腹时显著提升，这一现象称为“食物特殊动力效应”，其具体作用机制尚未完全阐明，现有研究认为可能与肝脏代谢活动（如氨基酸转化和糖原合成等）的能量消耗密切相关。
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</p>
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>第五章 运动生物化学</span
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<p class="titleQuot-1">（四）精神活动</p>
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<p class="content">
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心理状态与情绪变化会显著影响机体的能量代谢水平。当个体处于高度紧张状态时（如恐惧、愤怒、焦虑等，或运动竞赛前、后的兴奋状态），其能量代谢率会显著提升。这种代谢增强现象可能与骨骼肌张力增加，以及交感神经激活导致的儿茶酚胺大量分泌等生理机制相关。值得注意的是，尽管整体能量代谢发生变化，大脑组织在不同精神状态下的能量代谢率却保持相对稳定。
|
</p>
|
<h3 class="thirdTitle">三、测量方法</h3>
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<p class="content">
|
测定整个机体能量代谢率通常有直接测热法、间接测热法、心率间接测定法和公式预测法4种方法。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">（一）直接测热法</p>
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<p class="content">
|
该方法的科学原理在于通过绝热环境直接测定人体能量代谢过程中释放的总热量。直接测热技术需要在高度密闭的绝热实验舱内实施，鉴于其设备精密复杂且操作流程烦琐，实际应用范围受到很大限制，目前主要用于科学研究。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（二）间接测热法</p>
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<p class="content">
|
该方法在实际应用中较为广泛，其中气体代谢分析法最为常用。具体操作流程包括：使用橡皮气囊收集受试者特定时间段内的呼出气体，通过气体流量计测定气体总量，随后进行气体成分分析（测定氧气和二氧化碳含量），据此计算呼吸商值。基于不同呼吸商对应的氧热价数据，可准确推算出单位时间内的能量消耗量。此外，也可直接依据耗氧量数据来计算能量代谢水平。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（三）心率间接测定法</p>
|
<p class="content">
|
该法是在采用间接测热法的同时，进行运动全过程的心率测定（可采用无线电遥测法记录心率）和能量消耗量的测定，从测出运动的能量消耗率与心率求出相关系数和回归方程式，之后用心率间接推算出能量消耗量。虽然心率监测对受试者干扰较小，但实验室数据与实际生活数据存在偏差，可能影响结果的准确性。此外，心率易受环境及心理因素的波动影响，因此，在运用该方法进行能量消耗测量时，需尽可能控制相关影响因素。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（四）公式预测法</p>
|
<p class="content">
|
利用人体能量消耗量与某些生理指标之间存在相关性，建立数学模型得出预测公式，多以性别、体重、身高、年龄等生理指标来预测能量消耗量。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">四、安静、运动时的能量代谢测定</h3>
|
<p class="content">
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<span class="bold">1．基础代谢</span
|
> 指人体在基础状态下的能量代谢。测定时需满足以下标准条件：晨起清醒状态、保持静卧姿势、完全放松无肌肉活动、禁食12小时以上、环境温度控制在20～25℃范围内。基础代谢率（basal
|
metabolic
|
rate，BMR）即表示在此标准状态下单位时间的能量代谢量。值得注意的是，即便在严格控制的基础状态下，个体的BMR仍存在显著差异，这种差异主要源于年龄、性别、体型特征及内分泌功能状态等多种生理因素的影响。BMR常作为评价机体能量代谢水平的指标。临床上在评价BMR时，常将实测值和正常平均值进行比较，即采用相对值来表示（表5-2，表5-3）。如相差在±15%之内，视为属于正常范围；超过20%时，提示可能是病理性变化。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<p class="imgtitle">表5-2 我国女性正常基础代谢率平均值</p>
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<p class="imgtitle">表5-3 我国男性正常基础代谢率平均值</p>
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</div>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．静息时能量代谢</span
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> 在静息状态下，当人体维持特定姿势时，其能量代谢率较基础代谢水平提升约20%。研究数据表明，采用不同体位（如改变髋关节和膝关节屈曲角度）时，机体的能量消耗存在显著差异。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．运动时能量代谢</span
|
> 人体运动或劳动时，骨骼肌的活动使能量代谢率增加，其大小取决于肌活动的强度和时间。肌活动强度用单位时间内的机体产热量来表示。
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</p>
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</div>
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>第五章 运动生物化学</span
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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<span class="bold">4．代谢当量</span> 音译“梅脱”（metabolic
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equivalent，MET），指运动时能量代谢与安静时能量代谢的比值。1
|
MET活动强度相当于一个健康成年人坐位静息时的代谢水平，指每千克体重，从事1分钟活动消耗3.5ml的氧，其活动强度称为1
|
MET[1 MET=3.5ml O<span class="sub">2</span
|
>/（kg·分钟）]。通过测定个体的吸氧量（以O<span class="sub">2</span
|
>/（kg·分钟）为单位），我们可以计算出其MET值。MET与热量的换算公式为：1
|
MET（静息座位时的代谢水平）=3.5ml O<span class="sub">2</span
|
>/（kg·分钟）=0.0167kcal/（kg·分钟）=0.0699kJ/（kg·分钟）。例如，一位体重70kg的患者，在进行10分钟的功率自行车运动后，其吸氧量为18865ml。根据公式18865÷10÷70÷3.5，我们可以得出其运动强度为7.7
|
MET。这位患者此时的运动强度就是7.7 MET。
|
</p>
|
<p class="content">
|
现在广泛使用MET表示运动强度，并评价体力、活动能力、预后，制订运动处方和区分残疾程度等。正常健康人的运动能力为10
|
MET，高水平运动员可达20 MET左右。
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</p>
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<p class="content">
|
在康复医学中，MET的测定具有重要意义，它可以帮助我们判断心功能状况，确定适宜的活动水平，并据此制订个性化的运动处方等。如已测出某人的适宜运动强度相当于多少MET，即可找出相同MBT的运动项目（表5-4）。
|
</p>
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<p class="imgtitle">表5-4 日常生活中不同运动强度的MET</p>
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<div class="bodyPic">
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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<p class="center"><span class="bold">运动能量消耗的计算</span></p>
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<p class="quotation">
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运动生理学中，运动能量消耗特指某项运动导致的净能量支出，需通过总能量消耗减去相应静息状态下的基础能耗获得。精确测定方法包含以下关键步骤：首先，分别测量受试者在静息期、运动期及恢复期的气体代谢参数（摄氧量和二氧化碳排出量）；其次，计算各时期的呼吸商数值；然后，参照标准氧热价对照表确定对应数值；最终，将特定时段的总耗氧量乘以相应氧热价，并扣除该时段的基础代谢能耗，即可得出运动净能量消耗值。该方法充分考虑了运动强度对能量代谢的影响，可确保测量结果的准确性。
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</p>
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<div class="bodyPic">
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<p class="right-info">（顾晓萌）</p>
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