运动中的氧供与氧耗课件

运动中的氧供与氧耗 第六章 运动中的氧供与氧耗 第六章 1提要提要 人体有氧工作能力决定于机体氧运输系统人体有氧工作能力决定于机体氧运输系统功能和肌肉利用氧的能力。其中心泵功能是制功能和肌肉利用氧的能力。其中心泵功能是制约运氧能力的主要因素；肌肉利用氧的能力主约运氧能力的主要因素；肌肉利用氧的能力主要取决于肌肉的供氧量与肌细胞中线粒体氧化要取决于肌肉的供氧量与肌细胞中线粒体氧化酶的活性；血流量与肌纤维周围的毛细血管等酶的活性；血流量与肌纤维周围的毛细血管等因素。训练可以提高机体有氧能力及最大吸氧因素。训练可以提高机体有氧能力及最大吸氧量利用率。本章概述了最大吸氧量、乳酸阈等量利用率。本章概述了最大吸氧量、乳酸阈等运动中的氧供和氧耗有关的运动生理学现象和运动中的氧供和氧耗有关的运动生理学现象和机制，讨论其在体育运动中的意义。机制，讨论其在体育运动中的意义。提要 人体有氧工作能力决定于机体氧运输系统功能和肌肉利2目的要求目的要求 本章重点掌握最大吸氧量及其影响因素，本章重点掌握最大吸氧量及其影响因素，运动后过量氧耗及其影响因素，乳酸阈及其影运动后过量氧耗及其影响因素，乳酸阈及其影响因素。响因素。目的要求 本章重点掌握最大吸氧量及其影响因素，运动后过量3第三节第三节 乳酸阈和通气阈乳酸阈和通气阈第二节第二节 氧亏氧亏第一节第一节 需氧量与吸氧量需氧量与吸氧量复习思考题复习思考题第三节 乳酸阈和通气阈第二节 氧亏第一节 需氧4需氧量与吸氧量 第一节 需氧量与吸氧量 第一节 5需氧量需氧量是指人体维持某种生理活动所需要的氧量。是指人体维持某种生理活动所需要的氧量。成年人安静时的需氧量为成年人安静时的需氧量为200300ml/分。分。肌肉活动期与恢复期所需要的氧量称为肌肉活动期与恢复期所需要的氧量称为总需氧量总需氧量。每分钟。每分钟所需要的氧量称为所需要的氧量称为每分需氧量每分需氧量。在肺换气过程中，由肺泡腔扩散入肺毛细血管，并供给在肺换气过程中，由肺泡腔扩散入肺毛细血管，并供给人体实际消耗或利用的氧量，称为人体实际消耗或利用的氧量，称为摄氧量摄氧量（或（或耗氧量耗氧量或或吸氧量吸氧量）。）。需氧量是指人体维持某种生理活动所需要的氧量。成年人安静时6运动项目运动项目 强度强度 持续时间持续时间 需氧量需氧量 总需氧量总需氧量 氧债绝对值氧债绝对值 氧债百分率氧债百分率 m/s (升升/分分)（升）（升）（升）（升）短跑短跑 9.8 1020 40 714 6.312.5 90%中跑中跑 8.96.8 14 8.525 1920 19 8.953%长跑长跑 6.35.3 829 4.56.5 50150 15 510%马拉松马拉松 5 两小时以上两小时以上 23.5 500以上以上 5 少许少许 运动强度及持续时间与需氧量的关系运动强度及持续时间与需氧量的关系 运动项目 强度 持续时间 需氧量 7人体在进行有大量肌肉参加的长时间激烈运动中，心人体在进行有大量肌肉参加的长时间激烈运动中，心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时，单位时肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时，单位时间内所能摄取的氧量称为间内所能摄取的氧量称为最大吸氧量最大吸氧量。最大吸氧量反映机体呼吸、循环系统氧运输与利用的最大吸氧量反映机体呼吸、循环系统氧运输与利用的能力，是评价人体有氧工作能力的重要指标。有氧工作能能力，是评价人体有氧工作能力的重要指标。有氧工作能力是指能反映本人的有氧供能的能力。力是指能反映本人的有氧供能的能力。最大吸氧量（最大吸氧量（VO2max）人体在进行有大量肌肉参加的长时间激烈运动中，心肺功能和肌8最大吸氧量的年龄变化最大吸氧量的年龄变化 最大吸氧量的年龄变化 9不同项目运动肌肉中不同项目运动肌肉中%慢肌纤维（左慢肌纤维（左侧）和最大摄氧量（右侧）侧）和最大摄氧量（右侧）不同项目运动肌肉中%慢肌纤维（左侧）和最大摄氧量（右侧）10影响最大摄氧量的因素影响最大摄氧量的因素 最大摄氧量的中央机制最大摄氧量的中央机制 最大吸氧量的外周机制最大吸氧量的外周机制 影响最大摄氧量的因素 最大摄氧量的中央机制 最大吸氧量的外周11最大摄氧量的中央机制最大摄氧量的中央机制 心脏的泵血功能是决定最大摄氧量的中央机心脏的泵血功能是决定最大摄氧量的中央机制。制。心脏的泵血功能强弱的指标是运动时心脏的最大心脏的泵血功能强弱的指标是运动时心脏的最大心输出量的大小，而最大心输出量是最高心率与心输出量的大小，而最大心输出量是最高心率与最大搏出量的乘积。最大搏出量的大小决定于心最大搏出量的乘积。最大搏出量的大小决定于心脏容积和心肌收缩力。根据脏容积和心肌收缩力。根据FINK原理，原理，吸氧量吸氧量=心率心率每搏输出量每搏输出量动静脉氧差动静脉氧差。最大摄氧量的中央机制 心脏的泵血功能是决定最大摄氧量的中12最大吸氧量的外周机制最大吸氧量的外周机制 v肌纤维的类型影响摄氧能力肌纤维的类型影响摄氧能力 v肌肉的供血量肌肉的供血量 v遗传因素遗传因素 v年龄、种族、性别因素年龄、种族、性别因素 v训练的影响训练的影响 最大吸氧量的外周机制 肌纤维的类型影响摄氧能力 13氧亏 第二节氧亏 第二节14氧亏氧亏 人体在进行运动时，摄氧量随运动负荷强度的人体在进行运动时，摄氧量随运动负荷强度的增加而增大，在运动初期，运动所需的氧和吸氧量增加而增大，在运动初期，运动所需的氧和吸氧量之间出现差异，这种差异称为之间出现差异，这种差异称为氧亏氧亏。氧亏的形成主要是由于运动初期氧亏的形成主要是由于运动初期ATP、磷酸肌、磷酸肌酸的消耗和人体氧运输系统的生理惰性，氧运输系酸的消耗和人体氧运输系统的生理惰性，氧运输系统功能不能立即提高到与运动的需要相适应而形成统功能不能立即提高到与运动的需要相适应而形成的。即使在运动中吸氧量满足需氧量，机体出现稳的。即使在运动中吸氧量满足需氧量，机体出现稳定状态，在运动开始阶段也会出现氧亏。定状态，在运动开始阶段也会出现氧亏。氧亏 人体在进行运动时，摄氧量随运动负荷强度的增加而增15氧亏和运动过量氧耗示意图氧亏和运动过量氧耗示意图氧亏和运动过量氧耗示意图16运动后恢复期内为了偿还运动中的氧亏，以及在运动后恢复期内为了偿还运动中的氧亏，以及在运动后使处于高水平代谢的机体恢复到安静状态水平运动后使处于高水平代谢的机体恢复到安静状态水平时的消耗氧量称为运动后过量氧耗。时的消耗氧量称为运动后过量氧耗。在低强度的运动中，运动开始后由于吸氧量满足在低强度的运动中，运动开始后由于吸氧量满足不了需氧量，此时由不了需氧量，此时由ATP、CP分解供能，并由此而分解供能，并由此而形成了一部分氧亏。继续运动时吸氧量逐渐满足需氧形成了一部分氧亏。继续运动时吸氧量逐渐满足需氧量，逐渐可形成稳定状态，但运动结束后，肌肉活动量，逐渐可形成稳定状态，但运动结束后，肌肉活动虽停止，而机体的吸氧量并不能立即恢复到安静时的虽停止，而机体的吸氧量并不能立即恢复到安静时的水平。水平。运动后过量氧耗的生理基础运动后过量氧耗的生理基础 运动后恢复期内为了偿还运动中的氧亏，以及在运动后使处于高17v体温升高的影响体温升高的影响 v儿茶酚胺的影响儿茶酚胺的影响 v甲状腺激素和糖皮质激素的影响甲状腺激素和糖皮质激素的影响 运动后过量氧耗的影响因素运动后过量氧耗的影响因素体温升高的影响 儿茶酚胺的影响 甲状腺激素和糖皮质激素18乳酸阈和通气阈 第三节 乳酸阈和通气阈 第三节 19人体在逐渐负荷运动中，血酸乳浓度随运动负荷的逐渐人体在逐渐负荷运动中，血酸乳浓度随运动负荷的逐渐增加而增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳酸浓度增加而增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳酸浓度急剧上升的开始点（或称拐点）称为急剧上升的开始点（或称拐点）称为乳酸阈乳酸阈。由于个体的差异比较大，所以乳酸阈值并不都是由于个体的差异比较大，所以乳酸阈值并不都是4mmol/L，其变化范围是，其变化范围是1.47.5mmol/L之间，称为之间，称为个体乳酸阈个体乳酸阈。人体在逐渐负荷运动中，血酸乳浓度随运动负荷的逐渐增加而增加，20LT的判断的判断LT的判断211)运动时肌肉缺氧：人体在运动中随着运动强度的增大，运动时肌肉缺氧：人体在运动中随着运动强度的增大，运动肌肉的氧供应不足，使得一部分肌糖原在无氧的条运动肌肉的氧供应不足，使得一部分肌糖原在无氧的条件下分解供能产生乳酸。肌乳酸由肌纤维扩散进入血液件下分解供能产生乳酸。肌乳酸由肌纤维扩散进入血液中，导致血乳酸浓度增高。中，导致血乳酸浓度增高。2)需氧量大于机体的摄氧量：以有氧供能为主转向以乳酸需氧量大于机体的摄氧量：以有氧供能为主转向以乳酸供能为主，有氧供能逐渐减少，乳酸供能增加。供能为主，有氧供能逐渐减少，乳酸供能增加。3)肌纤维类型的动用：在低强度的运动中，慢肌纤维的动肌纤维类型的动用：在低强度的运动中，慢肌纤维的动用占优势。随运动强度的渐增，快肌纤维的动用逐渐转用占优势。随运动强度的渐增，快肌纤维的动用逐渐转向优势，导致血乳酸浓度增加。向优势，导致血乳酸浓度增加。乳酸阈的生理机制乳酸阈的生理机制运动时肌肉缺氧：人体在运动中随着运动强度的增大，运动肌肉的氧224)肝对乳酸的消除能力减少：在运动中由于血液的重新分肝对乳酸的消除能力减少：在运动中由于血液的重新分配，流入肝的血液减少，降低肝对乳酸的消除能力。配，流入肝的血液减少，降低肝对乳酸的消除能力。5)血乳酸浓度依存于能量代谢物质的动用：在运动前大量血乳酸浓度依存于能量代谢物质的动用：在运动前大量摄取咖啡或高脂肪膳食，使血液中的游离脂肪酸浓度增摄取咖啡或高脂肪膳食，使血液中的游离脂肪酸浓度增加，在运动中脂肪作为能量物质的动用而抑制了乳酸供加，在运动中脂肪作为能量物质的动用而抑制了乳酸供能。能。肝对乳酸的消除能力减少：在运动中由于血液的重新分配，流入肝的23影响乳酸阈的因素影响乳酸阈的因素 1)训练水平的影响：训练水平的影响：VO2max受遗传因素的影响，而训练可受遗传因素的影响，而训练可以提高乳酸阈。以提高乳酸阈。Davis研究指出，经系统训练后，研究指出，经系统训练后，VO2max只能提高只能提高25%，而乳酸阈则提高，而乳酸阈则提高44%。其原因是遗传因。其原因是遗传因素限制了素限制了VO2max的提高幅度，而乳酸阈值主要与外周的的提高幅度，而乳酸阈值主要与外周的代谢因素的关系密切。例如：肌肉的血流量，肌纤维类代谢因素的关系密切。例如：肌肉的血流量，肌纤维类型的百分组成及酶的活性等。训练可以改善代谢能力，型的百分组成及酶的活性等。训练可以改善代谢能力，使乳酸阈值较大幅度的提高。使乳酸阈值较大幅度的提高。2)运动项目的影响：运动项目的影响：研究表明，长跑、游泳、自行车运动研究表明，长跑、游泳、自行车运动员的乳酸阈值及吸氧利用率百分比要高于短跑、短距离员的乳酸阈值及吸氧利用率百分比要高于短跑、短距离游泳等非耐力项目运动员。游泳等非耐力项目运动员。影响乳酸阈的因素 训练水平的影响：VO2max受遗传因素的影243)肌纤维类型及酶的活性：肌纤维类型及酶的活性：慢肌纤维百分组成高的人，其慢肌纤维百分组成高的人，其乳酸阈也高，有氧耐力训练可以提高氧化酶的活性。由乳酸阈也高，有氧耐力训练可以提高氧化酶的活性。由此表明乳酸阈的提高与肌纤维类型的动用，酶的活性有此表明乳酸阈的提高与肌纤维类型的动用，酶的活性有密切关系。密切关系。4)性别、年龄的影响：性别、年龄的影响：性别影响乳酸阈的吸氧量水平，但性别影响乳酸阈的吸氧量水平，但不影响乳酸阈时的不影响乳酸阈时的%VO2max。研究表明，我国男大学生乳。研究表明，我国男大学生乳酸阈的吸氧量比女子显著增大，而酸阈的吸氧量比女子显著增大，而%VO2max男女之间无显男女之间无显著性差异。著性差异。5)环境条件的影响：环境条件的影响：高原条件下乳酸阈时的吸氧量明显低高原条件下乳酸阈时的吸氧量明显低于平原地。因为高原条件下，大气压下降，于平原地。因为高原条件下，大气压下降，PO2减少，减少，VO2减少，所以影响乳酸阈的减少，所以影响乳酸阈的VO2低于平原地。低于平原地。6)温度的变化也影响乳酸阈温度的变化也影响乳酸阈。在高温（。在高温（40度）条件下度）条件下进行渐增负荷运动与常温（进行渐增负荷运动与常温（25度）相比，乳酸阈时吸氧度）相比，乳酸阈时吸氧量有明显差异。量有明显差异。肌纤维类型及酶的活性：慢肌纤维百分组成高的人，其乳酸阈也高，25在渐增负荷运动中，用通气变化的在渐增负荷运动中，用通气变化的拐点来测定乳酸阈，称为拐点来测定乳酸阈，称为“通气阈通气阈”。研究表明在渐增负荷运动中，气体研究表明在渐增负荷运动中，气体代谢的各种指标随运动强度的增加而逐代谢的各种指标随运动强度的增加而逐渐有规律的变化，当血乳酸急剧增加时，渐有规律的变化，当血乳酸急剧增加时，通气量、通气量、CO2排出量等指标发生非线性的排出量等指标发生非线性的上升，可用这种变化特点来判断乳酸阈上升，可用这种变化特点来判断乳酸阈的发生。通气阈是判断乳酸阈的一种非的发生。通气阈是判断乳酸阈的一种非损伤性的方法，其判断多采用通气量的损伤性的方法，其判断多采用通气量的急剧上升为开始确定。急剧上升为开始确定。通气阈通气阈在渐增负荷运动中，用通气变化的拐点来测定乳酸阈，称为“通26缺氧是引起通气阈积聚增加的一个因素。运动强度缓缺氧是引起通气阈积聚增加的一个因素。运动强度缓慢增加时，由于这种强度比较低，运动主要是有氧供能。慢增加时，由于这种强度比较低，运动主要是有氧供能。随运动强度增大，有氧代谢产生的能量，满足不了需氧量，随运动强度增大，有氧代谢产生的能量，满足不了需氧量，糖酵解代谢供能的比例增多，而使血乳酸浓度增加。体内糖酵解代谢供能的比例增多，而使血乳酸浓度增加。体内碳酸氢盐缓冲系统，生成乳酸钠和碳酸氢盐缓冲系统，生成乳酸钠和H2CO3，使细胞中，使细胞中CO2的产生量增岬。这样，在有氧代谢所产生的的产生量增岬。这样，在有氧代谢所产生的CO2量又增加量又增加了一种由碳酸氢盐缓冲而产生的了一种由碳酸氢盐缓冲而产生的CO2量。由于动脉血中的量。由于动脉血中的HCO3减少，减少，PCO2和和H+浓度增加，并刺激了颈动脉体化学浓度增加，并刺激了颈动脉体化学感受器及呼吸中枢。为了维持体内正常的碳酸平衡，排出感受器及呼吸中枢。为了维持体内正常的碳酸平衡，排出更多更多CO2而使通气量增加，产生了过度通气。因此，在乳而使通气量增加，产生了过度通气。因此，在乳酸阈时出现了通气量酸阈时出现了通气量，CO2排出量非线性增加，排出量非线性增加，CO2下降下降现象现象。通气阈产生的机制通气阈产生的机制缺氧是引起通气阈积聚增加的一个因素。运动强度缓慢增加时，27研究乳酸阈、通气阈的意义研究乳酸阈、通气阈的意义 1)评定有氧耐力评定有氧耐力 2)训练强度的评定训练强度的评定 3)制定康复健身运动处方制定康复健身运动处方 研究乳酸阈、通气阈的意义 评定有氧耐力 281)试述试述VO2max产生的机制及影响因素。产生的机制及影响因素。2)为什么说运动后过量氧耗并不等于运动中的氧为什么说运动后过量氧耗并不等于运动中的氧亏？试述运动后过量氧耗产生的机制。亏？试述运动后过量氧耗产生的机制。3)试述乳酸阈的概念及其影响因素？试述乳酸阈的概念及其影响因素？4)为什么说乳酸阈比最大吸氧量更能客观地反映为什么说乳酸阈比最大吸氧量更能客观地反映人体的有氧工作能力。人体的有氧工作能力。复习思考题复习思考题试述VO2max产生的机制及影响因素。复习思考题29