磷酸原代谢与运动

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ATPATP的分子结构的分子结构一个嘌呤一个核糖三个磷酸基团(二二)ATP的生物学功能的生物学功能1.生命活动的直接能源生命活动的直接能源ATPADP循环循环是人体内能量转换的基本方式，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。它维系着能量的释放、储存和利用。2.合成磷酸肌酸合成磷酸肌酸ATPCADP+CP3.参与构成一些重要辅酶参与构成一些重要辅酶 NAD NADP FAD CoA4.提供物质代谢时需要的能量提供物质代谢时需要的能量（二）（二）ATP再合成途径再合成途径（1 1）磷酸肌酸分解构成）磷酸肌酸分解构成磷酸原供能系统；磷酸原供能系统；（2 2）糖无氧分解构成）糖无氧分解构成糖酵解供能系统；糖酵解供能系统；（3 3）糖、脂肪、蛋白质有氧氧化构成）糖、脂肪、蛋白质有氧氧化构成有氧代谢有氧代谢 供能系统。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/molADP+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）CPCP（6065）氧化磷酸化ADP ATP肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸CPCP是肌酸是肌酸C C的磷酸化形式的磷酸化形式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+ADPCKATP+CCKMBMMBB 运动时骨骼肌内三大供能系统运动时骨骼肌内三大供能系统磷酸原供能系统磷酸原供能系统糖酵解供能系统糖酵解供能系统有氧代谢供能系统有氧代谢供能系统运动时骨骼肌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ATPATP、CPCP分子内均含有高能磷酸键，在代谢中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，故将均能通过转移磷酸基团的过程释放能量，故将ATPATP、CPCP合称磷酸原。合称磷酸原。由由ATPATP、CPCP分解反应组成的供能系统称为磷酸分解反应组成的供能系统称为磷酸原供能系统。原供能系统。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（一）磷酸原系统供能代谢的过程及特点特点1 1 过程过程ATP ATP酶ADP+肌酸肌酸+能量（能量（作功作功）ADP +CPCK（肌酸激酶）ATP +C（肌酸）肌酸）2ADPMK（肌激酶）ATP +AMPAMPAMP脱氨酶IMP+NH3短时极量短时极量强度运动时强度运动时2 2 特点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 代谢能力训练代谢能力训练（三）特异性原则二、制定训练计划的基本程序二、制定训练计划的基本程序（一）了解不同项目的代谢类型（一）了解不同项目的代谢类型（二）明确各专项供能特点（二）明确各专项供能特点 （三）了解不同训练方法的供能特点（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（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三、各体育项目的代谢类型 磷酸原磷酸原磷酸原磷酸原 代谢类型代谢类型代谢类型代谢类型 磷酸原磷酸原磷酸原磷酸原 糖酵解糖酵解糖酵解糖酵解 代谢类型代谢类型代谢类型代谢类型 糖酵解糖酵解糖酵解糖酵解 代谢类型代谢类型代谢类型代谢类型糖酵解糖酵解糖酵解糖酵解 有氧代谢有氧代谢有氧代谢有氧代谢 类类类类 型型型型有氧代谢有氧代谢有氧代谢有氧代谢 类类类类 型型型型磷酸原代谢磷酸原代谢磷酸原代谢磷酸原代谢糖酵解糖酵解糖酵解糖酵解有氧代谢有氧代谢有氧代谢有氧代谢无氧代谢无氧代谢无氧代谢无氧代谢 举重举重举重举重 投掷投掷投掷投掷 跳高跳高跳高跳高 跳远跳远跳远跳远 200200米跑米跑米跑米跑5050米自由泳、米自由泳、米自由泳、米自由泳、短距离滑冰短距离滑冰短距离滑冰短距离滑冰篮球、足球篮球、足球篮球、足球篮球、足球垒球、摔跤垒球、摔跤垒球、摔跤垒球、摔跤柔道、体操柔道、体操柔道、体操柔道、体操400400米跑米跑米跑米跑100100米游泳米游泳米游泳米游泳1 1公里自行公里自行公里自行公里自行车车车车800800米跑米跑米跑米跑15001500米跑、米跑、米跑、米跑、200200米游泳米游泳米游泳米游泳400400米游泳米游泳米游泳米游泳30003000米跑米跑米跑米跑50005000米跑米跑米跑米跑马拉松跑马拉松跑马拉松跑马拉松跑15001500米游泳米游泳米游泳米游泳越野滑雪越野滑雪越野滑雪越野滑雪公路自行车公路自行车公路自行车公路自行车公路竞走公路竞走公路竞走公路竞走4分分钟 2 28 701分分钟 8 62 30 最大用力最大用力时间 ATP-CP系系统 糖酵解系糖酵解系统 有氧代有氧代谢5秒秒钟 85 10 510秒秒钟 50 35 1530秒秒 15 65 202分分钟 4 46 5010分分钟 1 9 9030分分钟 1 4 95四、不同时间全力运动时无氧代谢和四、不同时间全力运动时无氧代谢和有氧代谢的供能比例（有氧代谢的供能比例（%）60分分钟 0 2 98120分分钟 0 1 99磷酸原代谢类型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（一）训练方法的生物化学基础（二）训练方法的基本特点（二）训练方法的基本特点（三）（三）训练方法训练方法一、提高磷酸原代谢能力的训练方法1.1.决定于磷酸原的供能时间决定于磷酸原的供能时间 供能时间短供能时间短:（一）训练方法的生化基础2.2.决定于磷酸原的恢复时间决定于磷酸原的恢复时间 半时反应约为半时反应约为？秒。秒。(二)训练方法的基本特点1.运动时间和强度运动时间和强度2.最大强度或最大力量，时间不超过最大强度或最大力量，时间不超过1010秒。秒。2.间歇时间间歇时间 最适宜的间歇时间应为秒左右。最适宜的间歇时间应为秒左右。（三）训练方法（三）训练方法1.1.无氧无氧-低乳酸的训练方法低乳酸的训练方法2.重复训练法重复训练法基本方法：基本方法：无氧无氧低乳酸的训练方法。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：原则要求：1.最大速度或力量练习，时间不超过10秒2.每次练习的休息间歇不低于30秒，一般可选择、3090秒。3.成组练习的间歇不短于23分钟，通常45分钟。低乳酸原则低乳酸原则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：特征：无氧代谢为主，产生乳酸，持续时间小无氧代谢为主，产生乳酸，持续时间小于于2323分钟，与速度、速度耐力有关。分钟，与速度、速度耐力有关。运动项目：运动项目：400400米跑、米跑、100100游泳、游泳、1 1公里自行车等。公里自行车等。糖酵解糖酵解有氧代谢类型有氧代谢类型特征：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：运动项目：800米跑、1500米跑、200米游泳等。有氧代谢类型有氧代谢类型特征：特征：有氧供能，时间较长，与有氧耐力有关。有氧供能，时间较长，与有氧耐力有关。运动项目运动项目：3000米跑、马拉松跑、米跑、马拉松跑、1500米游泳米游泳等。等。各体育项目的代谢类型 磷酸原代谢类型 磷酸原 糖酵解 代谢类型 糖酵解代谢类型 糖酵解有氧代谢 类 型有氧代谢类 型磷酸原代谢糖酵解有氧代谢无氧代谢 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 28 701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 10 510秒钟 50 35 1530秒 15 65 202分钟 4 46 5010分钟 1 9 9030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 98120分钟 0 1 99二、影响人体运动能力的因素二、影响人体运动能力的因素1.年龄、性别和肌肉质量2.肌肉结构和机能的影响1)肌肉形态和肌纤维类型：白肌纤维比例2)供能物质含量：CP的储量3)反应产物的堆积：乳酸的积累3.遗传因素4.训练的影响（一）影响人体无氧代谢能力的因素（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：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：性别：一般女性的无氧代谢能力低与男性。肌肉质量：肌肉质量：与运动员瘦体重有一定关系。遗传的影响遗传的影响有关无氧代谢能力的某些参数的遗传度有关无氧代谢能力的某些参数的遗传度遗传度参数10秒无氧功率输出0.70短跑能力0.50.8快肌纤维比例0.80CK酶最大活性0.85乳酸脱氢酶0.70磷酸果糖激酶活性0.300.50训练的影响训练的影响短时间无氧能力（小于短时间无氧能力（小于1010秒）：秒）：可训性较小。长时间无氧运动（如长时间无氧运动（如9090秒钟）：秒钟）：可训性较大。（二）影响人体有氧代谢能力的因素（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v运动性疲劳的概念v运动性疲劳的分类v不同时间全力运动疲劳时的代谢特征v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。运动性疲劳的分类运动性疲劳的分类躯体性疲劳v中枢疲劳（部位 特征）v外周疲劳（部位 特征）心理性疲劳中枢疲劳中枢疲劳部位 起于大脑，止于脊髓运动神经元特征1.ATP浓度降低，ADP/ATP比值增大，氨基丁酸浓度升高。2.5-羟色胺等增加3.运动时氨基酸代谢增强，脑氨含量升高外周疲劳外周疲劳部位 起于神经肌肉接点，止于骨骼肌收缩蛋白。特征1.神经肌肉接点2.肌细胞膜3.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运动时间 疲劳的生化特点疲劳的生化特点05秒秒 与神经递质代谢有关与神经递质代谢有关510秒秒 ATP、CP减少，快肌中乳酸堆积减少，快肌中乳酸堆积1030秒秒 CP消耗最大，肌肉乳酸堆积增多消耗最大，肌肉乳酸堆积增多30秒秒15分分 血血 乳酸乳酸 上升最高，上升最高，PH值下降导致疲劳值下降导致疲劳1560分分 肌糖原消耗最大，体温升高肌糖原消耗最大，体温升高 16小时小时 肌糖原下降，血糖下降，体温上升，脱水，电解质紊乱肌糖原下降，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不同代谢类型疲劳的生化特点疲劳因素疲劳因素磷酸原代磷酸原代谢类型谢类型磷酸原代磷酸原代谢糖酵解谢糖酵解类型类型糖酵解类糖酵解类型型糖酵解类糖酵解类型、有氧型、有氧代谢类型代谢类型有氧代谢有氧代谢类型类型ATP减少减少%30 90 2030 30 不变不变CP减少减少%90以上以上 中中 7590 65 50乳酸积累乳酸积累 少少 少少 最多最多 较多较多 少少PH值下降值下降 少少 PH=6.6（肌）肌）PH=6.6（肌）肌）少少肌糖原消耗肌糖原消耗 少少 少少 中中 7590%以上以上离子变化离子变化 结合结合Ca2+减少减少 同前同前 离子平衡紊乱离子平衡紊乱 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的规律超量恢复原理超量恢复原理：运动时物质的消耗随运动强度增大：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。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：出，能源物质消耗和恢复过程的规律如下：1 1、在适宜的刺激强度下，运动肌能源物质消耗量、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。随强度增大而增加。2 2、在恢复期的一个阶段中，会出现被消耗的物、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。质超过原来数量的恢复阶段，称为超量恢复。3 3、超量恢复的数量与消耗过程有关，在一定、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。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、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（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。ATPADP+Pi+E作功ATPase1、CP2、糖3、糖、脂肪 蛋白质4、2ADP糖酵解有氧氧化缩合ATPATPATPATPE磷酸原代谢能力的训练磷酸原代谢能力的训练（一）生物化学理论依据（一）生物化学理论依据v磷酸原供能系统的特征磷酸原供能系统的特征v磷酸原恢复的半时反应磷酸原恢复的半时反应（二）训练方法的生物化学分析（二）训练方法的生物化学分析基本事实：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：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：基本方法：无氧无氧低乳酸的训练方法。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：原则要求：1.最大速度或力量练习，时间不超过10秒2.每次练习的休息间歇不低于30秒，一般可选择、3090秒。3.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