专题一专题一 运动与能量运动与能量 人体不能直接利用外源电能、光能等能量形式作功，人体不能直接利用外源电能、光能等能量形式作功，有机物质氧化分解释放能量是人体运动或活动的唯一能量有机物质氧化分解释放能量是人体运动或活动的唯一能量来源。生命活动或运动过程中能量供应的能源物质是糖、来源。生命活动或运动过程中能量供应的能源物质是糖、脂肪和蛋白质。脂肪和蛋白质。营养素营养素(nutrient)是指食物中可给人体提供能量、是指食物中可给人体提供能量、机体构成成分和组织修复以及生理调节功能的化学成分。机体构成成分和组织修复以及生理调节功能的化学成分。凡是能维持人体健康以及提供生长、发育和劳动所需要的凡是能维持人体健康以及提供生长、发育和劳动所需要的各种物质称为营养素。人体所必需的营养素有蛋白质、脂各种物质称为营养素。人体所必需的营养素有蛋白质、脂肪、糖类、矿物质、维生素、水等六类。肪、糖类、矿物质、维生素、水等六类。人体的能量需求!、人体能量的产生和意义正如电脑要耗电，卡车要耗油，人体的日常活动也要消耗热量。人体能量一方面不断的以热的形式释放出来，以维持体温恒定；另一方面用于维持各种生命活动如呼吸、心跳、血液循环、消化、神经传导、和肌肉收缩。国际通用使用焦（J）、也用千焦（KJ），卡（CAL）和千卡（KCAL）有时也在使用。热量来自于碳水化合物，脂肪，蛋白质碳水化合物产生热能=4千卡/克蛋白质产生热量=4千卡/克脂肪产生热量=9千卡/克诸论：为什么要消耗能量?、人体的能量消耗人体从食物中摄取能量以供给活动的需要，其中包括有基础代谢、劳动代谢、食物特殊动力作用三个方面。如果人体摄入的能量能满足这三个方面的需要，就达到能量的平衡。糖在体外充分燃烧，彻底氧化至H2O及CO2时产生的能量为17.22kJg-1，这称为糖的粗热价。糖的消化吸收率为98%，在生理研究中，糖的供热量在进行校正后以16.80kJg-1进行计算，此称糖的生理热价。糖是体内的主要供能物质，它供给约70%人体所需的能量。脑组织所需能量的唯一来源是糖。这使糖在能量供给上，更具有其特殊重要性。人体虽然可以依靠其它物质供给能量，但必须定时进食一定量的糖，维持正常血糖水平以保障大脑的功能。另外，糖对脂肪的氧化过程也有很重要的作用。诸论：为什么要消耗能量?、人体的能量消耗脂肪也是人体重要的供能物质。它在体外充分燃烧氧化的粗热价为39kJg-1，生理热价为37.8kJg-1。脂肪水解成脂肪酸进入血液而运送到肝脏和肌肉等组织氧化利用。脂肪酸经氧化形成乙酰辅酶A后，必须进入三羧酸循环才能彻底氧化成水及CO2并释放能量。乙酰辅酶A还可在肝脏形成酮体。在正常情况下，酮体进入血液，在骨骼肌和心肌中再形成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环继续氧化代谢。因此，脂肪的氧化必须依赖糖代谢。脂肪是机体储存能量的重要形式，在进行长时间劳动时，它可被动员经血液源源运送到骨骼肌，供给所需的能量。蛋白体在体内的功能主要是构成体蛋白，而供给能量不是它的主要生理功能。蛋白质分解成氨基酸，进而再分解成非氮物质与氨基。非氮物质进入三羧酸循环被氧化利用。氨基则形成氨或尿素随尿排出。这部分尿氮在体外仍可进一步氧化释放出能量，其量约相当于5.05kJg-1蛋白质。蛋白质的粗热价为23.73kJg-1。顾景范根据我国资料统计得出蛋白质生理热价为23.7380.5%-1.25=13.86kJg-1。在西方一般蛋白质的消化吸收率为92%，所以其生理热价约为16.8kJg-1。诸论：为什么要消耗能量?诸论：为什么要消耗能量?、人体的能量消耗基础代谢基础代谢率（BMR）是指人体在清醒而又极端安静的状态下，不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等影响时的能量代谢率。为了比较个体间的代谢率，医学上采用在不影响代谢的一些情况下，进行代谢率的测定，其结果称为基础代谢率。在正常情况下，人体的基础代谢率比较恒定，根据前人的研究成果，一个成年人在保持健康状态的情况下，其基础代谢率20年内不会偏离正常平均值的510%；在同年龄、同体重、同性别的正常成年人群内，有85%的人其基础代谢率在正常平均值的10%以内。诸论：为什么要消耗能量?、人体的能量消耗基础代谢男性：年龄：18-30岁24小时基本热量消耗（千卡）=体重（公斤）*0.063+2.896*240年龄：31-60岁24小时基本热量消耗（千卡）=体重（公斤）*0.048+3.653*240年龄：60岁以上24小时基本热量消耗（千卡）=体重（公斤）*0.040+2.459*240诸论：为什么要消耗能量?、人体的能量消耗基础代谢女性：年龄：18-30岁24小时基本热量消耗（千卡）=体重（公斤）*0.062+2.036*240年龄：31-60岁24小时基本热量消耗（千卡）=体重（公斤）*0.034+3.538*240年龄：60岁以上24小时基本热量消耗（千卡）=体重（公斤）*0.038+2.755*240诸论：为什么要消耗能量?、人体的能量消耗基础代谢提高基础代谢，有助于减体重！主要方法：1.充足的睡眠时间，睡眠时代谢率降低10%15%，经常赖在床上容易胖；2.摄入足够热量；3.用足够蛋白质来“挥霍热量”；4.早餐是恢复代谢速度的信号；5.刺激甲状腺激素；6保持性激素分泌;7.增加身体肌肉量,增加消耗量会提高基础代谢率。、人体的能量消耗身体（体力）活动人体的能量消耗身体（体力）活动这是最大部分，也是人体保持能量平衡、维持健康的能理消耗部分。其多少与三个因素有关：（）肌肉发达程度；（）体重；（）活动时间和强度。营养学上根据能量消耗水平把人体活动分为五个等级，极轻体力活动、轻体力活动、中等体力活动、重体力活动和极重体力活动。诸论：为什么要消耗能量?、人体的能量消耗食物特殊动力作用人体的代谢因进食而稍有增加。譬如，某人基础代谢率为168.80kJh-1，当摄取相当于168.80kJ的食物，并处于基础代谢条件下，经测定，这时的代谢率不是168.80kJh-1而是176.40kJh-1。显然，这部分增加的代谢值是因进食引起的。这一现象最早为Rubner发现，他称之为“食物特殊动力作用”。食物特殊动力作用与进食的总热量无关，而与食物的种类有关。进食糖与脂肪对代谢的影响较小，大约只是基础代谢的4%，持续时间亦只1h左右。但进食蛋白质对代谢的影响则较大，可达基础代谢的30%。持续时间也较长，有的可达1012h。食物特殊动力作用的机理，是食物在消化、吸收和代谢过程中的耗能现象。例如，某些酶的活力增加，代谢过程中某些物质在细胞与间质间的主动转移等，氨基酸的脱氨基作用的耗能现象更加明显。诸论：为什么要消耗能量?l人体运动的能量来源有三种：磷酸原系统、糖酵解系统和有氧氧化系统。根据运动的强度和时间的长短，每种系统起的作用不同。人体能量来源最终体现在能量物质ATP（三磷酸腺苷）上。即：ATP是我们人体利用能量的直接形式，当人体需要能量时，ATP在酶的作用下，脱掉一个磷酸变成ADP并释放出能量。这个能量提供了我们机体所有的生命活动的能源，包括：化学能、机械能、生物能等。人体运动时的直接能源是来自体内的一种特殊高参磷酸化合物-三磷酸腺苷(ATP)；l三磷酸腺苷(ATP)在酶的作用下转变为二磷酸腺苷(ADP)；上述过程释放出能量供肌肉收缩。诸论：怎样进行能量供应?体内两种系统可以合成ATP:诸论：怎样进行能量供应?注：CP磷酸肌酸。诸论：怎样进行能量供应?l（1）磷酸原系统是通过体内的高能物质磷酸肌酸在磷酸肌酸激酶的作用下将高能磷酸键转给ADP，这时ADP结合一磷酸变成ATP。由于磷酸肌酸在体内的储存量很少，所以它只能提供肌体很短时间的运动能量；l（2）糖酵解系统也就是体内糖类（血液中的葡萄糖、肝脏中的肝糖原和骨骼肌中的肌糖原和糖异生途径）在肌体供氧不足的情况下产生的无氧氧化而产生能量。同样，由于是无氧酵解，产生的能量也不是很多（一分子的葡萄糖经糖酵解产生3个ATP），但是因为体内的糖原储备比磷酸肌酸要多得多，所以糖酵解可以提供比磷酸原系统更长时间的运动能量；l（3）有氧氧化系统顾名思义是在氧供应充足的条件下发生的，是机体内最大的能量供应系统，它可以由体内的糖储备（一分子葡萄糖有氧氧化产生36/38个ATP）和脂肪分解（一分子的软脂酸氧化分解产生129ATP）来产生。由于人体氧的供应和利用有其局限性（最大摄氧量），当机体在短时间进行大强度的运动时，氧供应不足，有氧氧化系统不能或只能部分参加机体的能量供应；相反地，在长时间和低强度的运动中，氧供应充足，有氧系统可以成为机体主要的能量供应系统。三个能量供应系统：诸论：怎样进行能量供应?运动供能系统系统维持运动时间特点素质评定供能底物代谢产物磷酸能7-8秒极限运动不需O2，不产生乳酸，快速可动用性，高功率。速度磷酸肌酸储备ATPCPADP/Pi糖酵解1-2分钟不需O2，产生乳酸，导致早期疲劳，供能少速度、耐力血乳酸水平糖原乳酸有氧氧化长时间需O2，不产生乳酸，长时间，低功率耐力VO2max无氧阈（AT）糖原、脂肪、蛋白质CO2+H2O+（尿素）三个能量供应系统：诸论：怎样进行能量供应? 我们通过刘飞人的110米栏来说明一下三个供能系统：发令声一响，刘飞人就像箭一样的飞了出去，这时他体内的氧供应还不能满足他飞箭一样的巨大需求，主要是磷酸原系统和糖酵解系统提供能量；在起跑后的几秒内，磷酸原系统也消耗完了，这时开始主要是糖酵解系统提供能量。飞人是世界冠军，他是110栏跑得最快的人，他调动了机体所有的能量，但是糖酵解提供的能量还是无法维持他要成为超级飞人的雄心，（尽管磷酸原能量可以在24秒内部分恢复，但毕竟能量极少），所以我们看到，在快速冲刺的时候，速度反而比途中跑还慢了。这不是刘飞人认为可以得冠军就骄傲了，而是他的体能调动已经到达了极限。三个能量供应系统：诸论：怎样进行能量供应?几种运动的主要供能模式运动项目磷酸原糖酵解有氧氧化举例举重和健美991-阿诺史瓦辛格的力竭训练篮球8020-姚明的快速灌篮足球9010-贝克汉姆跑动射门体操9010-刘璇的自由体操跳跃游泳200米30655飞鱼索普的冲刺田径100/200米982-刘翔的110米栏1500米2065253000米2040405000米102070王军霞的10000米马拉松-595马拉松全程跑诸论：怎样进行能量供应?怎样健身消脂？运动一开始时，氧的供应不足，体内主要是磷酸原和糖酵解的能量供应，言下之意就是体内的脂肪并没有参与供能，所以小林一开始运动就从有氧开始并不能主要燃烧脂肪，这是其一；其二，体内的能量储备除了脂肪之外还有糖原的储备，就是说，一开始就进行有氧运动，体内的能量供应也是从糖类的有氧氧化开始，而不能马上脂肪动员；第三，先进行力量训练，可以消耗掉大部分的糖原储备，当您开始有氧运动时，脂肪很快就可以动员起来，燃烧脂肪的效率提高了（长时间的跑步的确是一件很乏味的事情）；第四，力量训练由于是糖酵解供能，势必产生很多乳酸，乳酸的堆积不仅影响了运动能力还延缓了运动后机体的恢复，而力量训练后再进行有氧运动就可以将乳酸经丙酮酸带入三羧酸循环彻底氧化，避免了乳酸的堆积；第五，随着无氧运动的进行，体内肾上腺激素、去甲肾上腺素等儿茶酚胺激素和生长激素等分泌增加，有利于脂肪动员和分解；另外，力量训练还可以增加肌肉修复和合成，机体含有更多的瘦组织则基础代谢率就高，消耗的能量越多，越有利于增加脂肪的燃烧。有氧运动前先进行力量训练的好处好处理由有利脂肪动员先消耗部分糖原储备加速乳酸代谢糖酵解产生乳酸堆积，有氧运动将乳酸带入有氧氧化彻底燃烧，有利于减少运动疲劳，利于恢复增加脂解激素的分泌无氧运动促进脂解激素分泌，提高脂肪燃烧率有利于肌肉合成机体瘦组织增加则基础代谢率提升，有利于能量消耗4、人体需要量的确定确定各类人群或个体的能量需要量，对于指导人们改善自身的膳食结构、膳食规律，维持能量平衡，提高健康水平是非常重要的，也是营养学工作和研究中经常进行的工作。现主要采用下面三种方法。一、直接法原理是人体释放的能量多少，可反映机体能量代谢情况，进而可求出机体的能量需要。测定时，将受试者放入四周被水包围的小室，人体释放的能量可全部被水吸收而使水温升高，根据水温的变化和水量，即可计算出释放的总能量。这是一种实用价值不大的方法，很少采用。人体能量需要的确定二、间接法（一）间接测热法；其原理是产热营养素在体内氧化产生02和H20并释放能量满足机体需要。因此需测出氧气的消耗量或水的产生量。测定氧气的消耗是使用一种特殊的设备，可准确记录人体吸入空气和呼出的气体量，并根据两种气体中含氧量的差，计算出氧气的消耗量。按每消耗1L氧气可产热20.3kJ（4.852kcal）的能量，就可以算出能量的消耗量。（二）稳定同位素测定法：这是目前较为精确、易行的最新的方法，但需要专门的测试仪器，一般单位难以具备这种条件。（三）能量摄入的调查：一种简便、易行但相对粗糙的方法，对于确定个体或群体的能量需要均可行，且被广为使用。人体能量需要的确定三、计算法能量需要基础代谢消耗体力活动需要食物热效应基础代谢消耗基础代谢率24体力活动需要基础代谢率体力活动水平系数食物热效应基础代谢消耗10（标准体重=身高（CM）105）如体重超过标准体重，就不要加食物的热效应，如标准体重或低于标准体重则要加食物热效应）基础代谢的计算方法：体表面积法算出体表面积0.00659身高（cm）0.0126体重（Kg）0.1603查人体的基础代谢率表查表所得体表面积24人体能量需要的确定l（二）体力活动需要l各种体力活动消耗的能量在总能量消耗中约占15%30%。各种体力活动消耗的能量在总能量消耗中占主要部分（约占15%30%）。它消耗能量变化大，是影响机体保持能量平衡与否的重要因素。体重越重，肌肉越发达，活动强度越大、时间越长，消耗的能量就越多。体力活动量的大小，一般根据活动的强度及持续时间（即能量消耗水平）来估计，通常分为3级：即轻、中、重体力活动。ll表一、中国营养学会建议的我国成人活动水平分级l活动水平工作内容举例PALl轻办公室工作、修理电器钟表、售货员、酒店服务员、讲课等1.551.56l中学生日常活动、驾驶员、电工安装、车床操作、金工切割等1.781.64l重非机械化农业劳动、炼钢、舞蹈、体育运动、装卸、采矿等2.101.82l注：PAL体力活动水平系数