運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)視角運(yùn)動(dòng)員體能的生化基礎(chǔ)論文

時(shí)間：2024-08-18 15:36:38 論文范文我要投稿

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運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)視角運(yùn)動(dòng)員體能的生化基礎(chǔ)論文

　　摘要：

　　從運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)角度分析運(yùn)動(dòng)員的體能訓(xùn)練，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員的體能強(qiáng)弱主要體現(xiàn)在能量(三磷酸腺苷，即ATP)的含量及其轉(zhuǎn)換速率。教練員可根據(jù)人體三大能量供應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)與規(guī)律，合理安排運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與時(shí)間，運(yùn)用血乳酸生化指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)監(jiān)控，提高運(yùn)動(dòng)員體能訓(xùn)練的效率。

　　關(guān)鍵詞：

　　體能訓(xùn)練;ATP;血乳酸;能量;

　　引言：

　　體能是運(yùn)動(dòng)員取得優(yōu)異運(yùn)動(dòng)成績(jī)的基礎(chǔ)，是運(yùn)動(dòng)員的基本運(yùn)動(dòng)能力，還是運(yùn)動(dòng)員提高技戰(zhàn)術(shù)水平和創(chuàng)造優(yōu)異成績(jī)所必需的各種運(yùn)動(dòng)能力的綜合。體能的生物化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)是機(jī)體能量?jī)?chǔ)存和供應(yīng)能力。本文從運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)的角度分析運(yùn)動(dòng)員體能的生化基礎(chǔ)，為科學(xué)的體能訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

　　1、體能取決于人體能量

　　1.1、體能與能量

　　良好的體能有利于運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)水平的提高，使機(jī)體各器官盡快適應(yīng)外界環(huán)境，預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷，延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)壽命。機(jī)體的任何運(yùn)動(dòng)方式都是由骨骼肌收縮引起的，而肌肉收縮需要消耗大量的能量[1]。骨骼肌運(yùn)動(dòng)的唯一直接能量就是三磷酸腺苷(ATP),ATP的存量及轉(zhuǎn)換能力決定了運(yùn)動(dòng)員的體能。

　　運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)視角運(yùn)動(dòng)員體能的生化基礎(chǔ)

　　一般來(lái)說(shuō)，人體內(nèi)的ATP含量很少，只能供給0.5～0.8s的最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。ATP含量雖少但轉(zhuǎn)換速率快，在大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中，磷酸肌酸(CP)被立即動(dòng)員，CP將其高能磷酸化學(xué)鍵轉(zhuǎn)給ADP(二磷酸腺苷)合成ATP，由ATP直接向骨骼肌供能[2]。人體ATP-CP的總儲(chǔ)量也很少，一般供應(yīng)5～7s的最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。10～120s的運(yùn)動(dòng)逐步動(dòng)員糖酵解供能系統(tǒng)(乳酸能供能系統(tǒng))，較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)則需要有氧氧化供能系統(tǒng)供能(圖1)。人體通過(guò)糖酵解、有氧氧化產(chǎn)生大量的熱能，用于ATP的合成，維持骨骼肌中ATP的正常含量，少部分以熱的形式散發(fā)，維持身體的正常體溫[3]。人體內(nèi)的ATP-CP儲(chǔ)量越豐富，糖酵解和有氧氧化供能系統(tǒng)能力越強(qiáng)，表現(xiàn)出來(lái)的各項(xiàng)體能就越好。可見(jiàn)，運(yùn)動(dòng)員的體能決定于骨骼肌收縮過(guò)程所需要的能量及其供應(yīng)過(guò)程，運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌能量的基礎(chǔ)物質(zhì)主要來(lái)源于CP、糖、脂肪、蛋白質(zhì)。能量產(chǎn)生的多少及轉(zhuǎn)換速率的快慢直接決定骨骼肌的工作能力。能量產(chǎn)生得越多，轉(zhuǎn)換速率越快，運(yùn)動(dòng)員的體能越好。

　　1.2、運(yùn)動(dòng)時(shí)能量供應(yīng)基本過(guò)程

　　機(jī)體有三大能量供能系統(tǒng)，分別為磷酸原(ATP-CP)供能系統(tǒng)、糖酵解供能系統(tǒng)和有氧氧化供能系統(tǒng)，如表1所示。運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)，首先由ATP直接供能，并快速動(dòng)員CP，磷酸原供能系統(tǒng)只能為高強(qiáng)度的力量與速度體能項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員提供5～7s的能量。如60～100m短跑、投擲、舉重等項(xiàng)目，主要靠ATP-CP供給能量。若運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)磷酸原供能時(shí)間，機(jī)體快速動(dòng)員糖酵解供能系統(tǒng)，即在無(wú)氧條件下體內(nèi)的糖在無(wú)氧代謝酶的催化作用下經(jīng)糖酵解的一系列生物化學(xué)反應(yīng)，最后生成乳酸，同時(shí)合成ATP。糖酵解的高峰期一般為45s，維持高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)為1min左右[4]。如400m跑、100m游泳等無(wú)氧速度耐力體能項(xiàng)目，主要由糖酵解提供能量。當(dāng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間中、小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需的能量由有氧氧化供能系統(tǒng)供應(yīng)，即糖、脂肪、蛋白質(zhì)等人體能源物質(zhì)在氧氣充足的條件下，依靠各種有氧代謝酶經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最后生成二氧化碳和水，同時(shí)釋放大量熱能，這些熱能大部分合成ATP，一部分則以熱能的形式散發(fā)，維持人體的體溫[5]。如10000m跑、馬拉松或時(shí)間超過(guò)2min以上的中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。

　　如表1所示，不同能量供應(yīng)系統(tǒng)的供能時(shí)間不同，輸出功率也不一樣[6]:磷酸原供能輸出功率最大，為50W/kg體重;糖酵解供能系統(tǒng)輸出功率為25W/kg體重;糖有氧氧化輸出功率為12.5W/kg體重;脂肪有氧氧化的輸出功率最低，只有6.25W/kg體重�？梢�(jiàn):應(yīng)用磷酸原供能時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度最快，力量最大，如終點(diǎn)沖刺、最大爆發(fā)力訓(xùn)練等;脂肪有氧代謝的能量輸出功率最小。因此，不能以100m跑的速度去跑800m。

　　表1人體三大供能系統(tǒng)特點(diǎn)與體能

　　2、體能訓(xùn)練目的:提高物質(zhì)代謝和能量代謝能力

　　運(yùn)動(dòng)員的體能是以人體三大供能系統(tǒng)為能量供應(yīng)基礎(chǔ)，通過(guò)力量、速度、耐力等運(yùn)動(dòng)素質(zhì)表現(xiàn)出來(lái)的人體基本的運(yùn)動(dòng)能力，是運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技能力的重要構(gòu)成部分。人體各供能系統(tǒng)的供能能力決定各項(xiàng)體能水平。不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目需要的體能不同，能量的供應(yīng)系統(tǒng)也不同，科學(xué)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練就是根據(jù)各供能系統(tǒng)的特點(diǎn)與規(guī)律，合理安排運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)體相應(yīng)供能系統(tǒng)的能量代謝水平和能力，提高運(yùn)動(dòng)員的體能，如表2所示。

　　2.1、力量與速度訓(xùn)練生化分析

　　依據(jù)磷酸原供能系統(tǒng)的特點(diǎn)，力量和速度類(lèi)項(xiàng)目如短距離跑、跳躍、投擲，以及舉重、柔道、摔跤等短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，一般采用10s左右大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)、30～40s間歇的訓(xùn)練[6]。10s內(nèi)的大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，基本是ATP-CP供給能量，30～40s間歇可以使ATP-CP得到一定程度的恢復(fù)，通過(guò)科學(xué)、多組的高強(qiáng)度訓(xùn)練，可以有效提高運(yùn)動(dòng)員的磷酸原代謝能力。實(shí)踐中，使訓(xùn)練負(fù)荷達(dá)到最大值，將運(yùn)動(dòng)時(shí)間控制在10s內(nèi)，也可增加重復(fù)次數(shù)，還可根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的特點(diǎn)調(diào)整間歇時(shí)間，組間休息一般在3～6min，保證機(jī)體有效恢復(fù)。

　　2.2、無(wú)氧耐力訓(xùn)練生化分析

　　提高無(wú)氧耐力必須以增強(qiáng)糖酵解供能能力為主。該供能系統(tǒng)中，葡萄糖或肌糖原在無(wú)氧條件下進(jìn)行代謝，最后生成乳酸并釋放能量。因此，提高無(wú)氧耐力的訓(xùn)練往往采用1min左右高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)、4～6min休息的方法，或使運(yùn)動(dòng)員的血乳酸保持在12mmol/L及以上濃度。運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的大量血乳酸可以提高運(yùn)動(dòng)員的乳酸耐受能力，從而提高其糖酵解供能能力。

　　2.3、有氧耐力訓(xùn)練生化分析

　　有氧耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量主要由糖、脂肪、蛋白質(zhì)有氧氧化供給。有氧氧化供能系統(tǒng)輸出功率低，但供能時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)距離游泳、中長(zhǎng)跑、自行車(chē)、馬拉松等運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目主要靠有氧氧化系統(tǒng)供能。有氧耐力訓(xùn)練一般選擇負(fù)荷強(qiáng)度較低、時(shí)間較長(zhǎng)、無(wú)間斷的持續(xù)性訓(xùn)練方法，運(yùn)動(dòng)時(shí)間需超過(guò)項(xiàng)目比賽時(shí)間。也可采用多組間歇訓(xùn)練法，一般是4min運(yùn)動(dòng)、6～10min休息的多組重復(fù)訓(xùn)練。

　　人體運(yùn)動(dòng)時(shí)能量生成的基本過(guò)程為無(wú)氧和有氧氧化過(guò)程。這2個(gè)代謝過(guò)程與運(yùn)動(dòng)能力及專(zhuān)項(xiàng)相適應(yīng)，即不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目要求不同的代謝過(guò)程作為其能量供應(yīng)基礎(chǔ)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量釋放取決于運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和時(shí)間，不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間有相對(duì)的代謝比例，需依據(jù)能量供應(yīng)的主要系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練設(shè)計(jì)。

　　3、能量代謝特點(diǎn)與專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練

　　無(wú)論是靜止?fàn)顟B(tài)還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，機(jī)體供能系統(tǒng)都在運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，三大供能系統(tǒng)相互依存、相互聯(lián)系、相互影響。各供能系統(tǒng)的供能只有順序和主次區(qū)別，沒(méi)有絕對(duì)的界限。運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目不同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間和強(qiáng)度不同，運(yùn)動(dòng)中各供能系統(tǒng)參與供能的比例也不一樣，但各供能系統(tǒng)之間仍然協(xié)調(diào)配合以確保能量供應(yīng)，使運(yùn)動(dòng)中骨骼肌能順利活動(dòng)，適應(yīng)不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的需求。

　　3.1、專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練與能量供應(yīng)系統(tǒng)

　　在提高體能的訓(xùn)練中，短距離運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練時(shí)間往往比其他運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目更短，而長(zhǎng)距離或超長(zhǎng)距離項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)體能的訓(xùn)練時(shí)間則更長(zhǎng)。如:100m跑專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練，一般采用60m跑或30～60m行進(jìn)間跑;400m跑專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練往往采用200～300m高強(qiáng)度跑，但10000m專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練經(jīng)常超過(guò)10000m，馬拉松則采用50km跑步訓(xùn)練。其主要原因是:100m跑主要供能系統(tǒng)是ATP-CP,ATP-CP的供能時(shí)間為5～7s,30m、60m跑的運(yùn)動(dòng)時(shí)間能保證ATP-CP供能系統(tǒng)得到訓(xùn)練，從而有效提高100m跑專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)能力;300m跑、100m跑和超馬拉松專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練，分別能提高糖酵解供能能力和有氧氧化供能能力。

　　3.2、無(wú)氧代謝供能系統(tǒng)與有氧氧化供能系統(tǒng)

　　無(wú)氧代謝供能系統(tǒng)包括磷酸原供能系統(tǒng)和糖酵解供能系統(tǒng)，2個(gè)供能系統(tǒng)雖然都是無(wú)氧的，但供能途徑不同，所需要的酶不一樣，訓(xùn)練時(shí)間也不相同。10s大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)主要由磷酸原供能，45～60s大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)主要是糖酵解供能。盡量避免20～30s的高強(qiáng)度訓(xùn)練，因?yàn)?0～30s運(yùn)動(dòng)不能明確是發(fā)展磷酸原供能系統(tǒng)，還是發(fā)展糖酵解供能系統(tǒng)。同理，發(fā)展有氧氧化供能系統(tǒng)能力需進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。如提高400m跑運(yùn)動(dòng)員的專(zhuān)項(xiàng)體能，應(yīng)以糖酵解供能為主，體能訓(xùn)練時(shí)單次大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)60s左右，不可超過(guò)2min。超過(guò)2min的中等強(qiáng)度訓(xùn)練，一般是發(fā)展有氧代謝供能系統(tǒng)的專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練。在體能訓(xùn)練過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)供能的特點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的練習(xí)。

　　3.3、體能訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度測(cè)試與評(píng)定

　　乳酸是糖酵解的代謝產(chǎn)物，運(yùn)動(dòng)中血乳酸的生成量既可科學(xué)評(píng)定訓(xùn)練強(qiáng)度，又可鑒定運(yùn)動(dòng)中三大供能系統(tǒng)的供能比例，還可評(píng)定各供能系統(tǒng)的供能能力。一般來(lái)說(shuō):短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)是磷酸原供能系統(tǒng)供能，供能時(shí)不產(chǎn)生乳酸，血乳酸越少，說(shuō)明磷酸原供能能力越好，運(yùn)動(dòng)員的力量與速度能力好;如果血乳酸多，說(shuō)明是糖酵解供能系統(tǒng)供能，乳酸越多，說(shuō)明糖酵解供能能力越好，無(wú)氧耐力好;如果是較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)，血乳酸越低，說(shuō)明有氧氧化供能系統(tǒng)能力強(qiáng)，有氧耐力好。

　　4、小結(jié)

　　良好的體能是運(yùn)動(dòng)員取得優(yōu)異運(yùn)動(dòng)成績(jī)的關(guān)鍵。機(jī)體能量的貯量及轉(zhuǎn)換能力決定了運(yùn)動(dòng)員體能的強(qiáng)弱。體能訓(xùn)練的能量供應(yīng)取決于人體三大供能系統(tǒng)，不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)各供能系統(tǒng)占比不同。在訓(xùn)練和比賽中，教練員可用乳酸來(lái)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員體能訓(xùn)練的供能比例，做到合理安排，科學(xué)訓(xùn)練，為提高運(yùn)動(dòng)員的體能、取得優(yōu)異運(yùn)動(dòng)成績(jī)提供物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。

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