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在人體內(nèi)有三大供能系統(tǒng)，它們是：ATP-磷酸肌酸供能系統(tǒng)、無(wú)氧呼吸供能系統(tǒng)和有氧呼吸供能系統(tǒng)。 （1） ATP在肌肉中的含量低，當(dāng)肌肉進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，供能時(shí)間僅能維持約1～3秒。 （2） 之后的能量供應(yīng)就要依靠ATP的再生。這時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的高能化合物磷酸肌酸的高能磷酸鍵水解將能量轉(zhuǎn)移至ADP，生成ATP。磷酸肌酸在體內(nèi)的含量也很少，只能維持幾秒的能量供應(yīng)。人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先是ATP-磷酸肌酸供能系統(tǒng)供能，通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)供能大約維持6～8秒左右的時(shí)間。 （3） 這兩項(xiàng)之后的供能，主要依靠葡萄糖和糖元的無(wú)氧酵解所釋放的能量合成ATP。無(wú)氧酵解約能維持2～3分鐘時(shí)間。 （4） 由于無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的乳酸易導(dǎo)致肌肉疲勞，所以長(zhǎng)時(shí)間的耐力運(yùn)動(dòng)需要靠有氧呼吸釋放的能量來(lái)合成ATP。 綜上所述，短時(shí)間大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，如50米、100米短跑、跳躍、舉重，主要依靠ATP-磷酸肌酸供能；長(zhǎng)時(shí)間低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，主要靠有氧呼吸提供能量；介于二者之間的較短時(shí)間的中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，如400m、800m、1500m跑，100m、200m游泳，則主要由無(wú)氧呼吸提供能量。
人在劇烈運(yùn)動(dòng)呼吸底物主要是糖。但在長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，如馬拉松式的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)，人體內(nèi)貯存的糖是不夠用的，在消耗完貯存的糖類物質(zhì)后，就動(dòng)用體內(nèi)貯存脂肪和脂肪酸。
一、運(yùn)動(dòng)時(shí)供能系統(tǒng)的動(dòng)用特點(diǎn) (一)人體骨骼肌細(xì)胞的能量?jī)?chǔ)備 (二)供能系統(tǒng)的輸出功率 運(yùn)動(dòng)時(shí)代謝供能的輸出功率取決于能源物質(zhì)合成ATP的最大速率。 (三)供能系統(tǒng)的相互關(guān)系 1．運(yùn)動(dòng)中基本不存在一種能量物質(zhì)單獨(dú)供能的情況，肌肉可以利用所有能量物質(zhì)，只是時(shí)間、順序和相對(duì)比率隨運(yùn)動(dòng)狀況而異，不是同步利用。 2．最大功率輸出的順序，由大到小依次為：磷酸原系統(tǒng)>糖酵解系統(tǒng)>糖有氧氧化>脂肪酸有氧氧化，且分別以近50％的速率依次遞減。 3．當(dāng)以最大輸出功率運(yùn)動(dòng)時(shí)，各系統(tǒng)能維持的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是：磷酸原系統(tǒng)供極量強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)6—8秒；糖酵解系統(tǒng)供最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)30—90秒，可維持2分鐘以內(nèi)；3分鐘主要依賴有氧代謝途徑。運(yùn)動(dòng)時(shí)間愈長(zhǎng)強(qiáng)度愈小，脂肪氧化供能的比例愈大。脂肪酸是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)的基本燃料。 4．由于運(yùn)動(dòng)后三磷酸腺苷(ATP)、磷酸肌酸(CP)的恢復(fù)及乳酸的清除，須依靠有氧代謝系統(tǒng)才能完成，因此有氧代謝供能是運(yùn)動(dòng)后機(jī)能恢復(fù)的基本代謝方式。
二、不同活動(dòng)狀態(tài)下供能系統(tǒng)的相互關(guān)系 安靜時(shí)，不同強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌內(nèi)無(wú)氧代謝和有氧代謝供能的一般特點(diǎn)表現(xiàn)如下。 (一)安靜時(shí)： 安靜時(shí)，骨骼肌內(nèi)能量消耗少，ATP保持高水平；氧的供應(yīng)充足，肌細(xì)胞內(nèi)以游離脂肪酸和葡萄糖的有氧代謝供能。線粒體內(nèi)氧化脂肪酸的能力比氧化丙酮酸強(qiáng)，即氧化脂肪酸的能力大于糖的有氧代謝。在靜息狀態(tài)下，呼吸商為0．7，表明骨骼肌基本燃料是脂肪酸。 (二) 長(zhǎng)時(shí)間低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)： 在長(zhǎng)時(shí)間低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌內(nèi)ATP的消耗逐漸增多，ADP水平逐漸增高，NAD+還原速度加快，但仍以有氧代謝供能為主。血漿游離脂肪酸濃度明顯上升，肌內(nèi)脂肪酸氧化供能增強(qiáng)，這一現(xiàn)象在細(xì)胞內(nèi)糖原量充足時(shí)就會(huì)發(fā)生。同時(shí)，肌糖原分解速度加快，加快的原因有兩點(diǎn)： （1）能量代謝加強(qiáng)。 (2)脂肪酸完全氧化需要糖分解的中間產(chǎn)物草酰乙酸協(xié)助才能實(shí)現(xiàn)。 在低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的最初數(shù)分鐘內(nèi)，血乳酸濃度稍有上升，但隨著運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)，逐漸恢復(fù)到安靜時(shí)水平。 (三) 大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)： 隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的提高，整體對(duì)能量的要求進(jìn)一步提高，但在血流量調(diào)整后，機(jī)體對(duì)能量的需求仍可由有氧代謝得到滿足，即有氧代謝產(chǎn)能與總功率輸出之間保持平衡。在這類運(yùn)動(dòng)中，血乳酸濃度保持在較高的水平上，說(shuō)明在整體上基本依靠有氧代謝供能時(shí)，部分骨骼肌內(nèi)由糖酵解合成ATP。血乳酸濃度是由運(yùn)動(dòng)肌細(xì)胞產(chǎn)生乳酸與高氧化型肌細(xì)胞或其他組織細(xì)胞內(nèi)乳酸代謝之間的平衡決定的。 （四） 短時(shí)間激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)： 在接近和超過(guò)最大攝氧量強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌以無(wú)氧代謝供能。極量運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌內(nèi)以ATP、CP供能為主。超過(guò)10秒的運(yùn)動(dòng)，糖酵解供能的比例增大。隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，血乳酸水平始終保持上升趨勢(shì)，直至運(yùn)動(dòng)終止。 總之，短時(shí)間激烈運(yùn)動(dòng)(10秒以內(nèi))基本上依賴ATP、CP儲(chǔ)備供能；長(zhǎng)時(shí)間低、中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖和脂肪酸有氧代謝供能為主；而運(yùn)動(dòng)時(shí)間在10秒—10分內(nèi)執(zhí)行全力運(yùn)動(dòng)時(shí)，所有的能源儲(chǔ)備都被動(dòng)用，只是動(dòng)用的燃料隨時(shí)間變化而異：運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)，ATP、CP被動(dòng)用，然后糖酵解供能，最后糖原、脂肪酸、蛋白質(zhì)有氧代謝也參與供能。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后的一段時(shí)間，骨骼肌等組織細(xì)胞內(nèi)有氧代謝速率仍高于安靜時(shí)水平，它產(chǎn)生的能量用于運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的能源物質(zhì)的恢復(fù)，如磷酸原、糖原等。
不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)磷酸原儲(chǔ)量的變化：（1）極量運(yùn)動(dòng)至力竭時(shí)，CP儲(chǔ)量接近耗盡，達(dá)安靜值的3％以下，而ATP儲(chǔ)量不會(huì)低于安靜值的60％。（2）當(dāng)以75％最大攝氧量強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到疲勞時(shí)，CP儲(chǔ)量可降到安靜值的20％左右，ATP儲(chǔ)量則略低于安靜值。（3）當(dāng)以低于60％最大攝氧量強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，CP儲(chǔ)量幾乎不下降。這時(shí)，ATP合成途徑主要靠糖、脂肪的有氧代謝提供。
運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)磷酸原系統(tǒng)的影響：(1)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以明顯提高ATP酶的活性；(2)速度訓(xùn)練可以提高肌酸激酶的活性，從而提高ATP的轉(zhuǎn)換速率和肌肉最大功率輸出，有利于運(yùn)動(dòng)員提高速度素質(zhì)和恢復(fù)期CP的重新合成；(3)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練使骨骼肌CP儲(chǔ)量明顯增多，從而提高磷酸原供能時(shí)間；(4)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)骨骼肌內(nèi)ATP儲(chǔ)量影響不明顯。
運(yùn)動(dòng)時(shí)的生理（能量的供應(yīng)）
1．人體的肌纖維收縮后，其內(nèi)的ADP生成ATP所需的能量主要來(lái)源于（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．肌糖元 B．磷酸肌酸 C．葡萄糖 D．脂肪 2．運(yùn)動(dòng)員在長(zhǎng)跑過(guò)程中，肌細(xì)胞中葡萄糖氧化分解所釋放的能量大部分用于（?。?SPAN lang=EN-US> A．產(chǎn)生熱能 B．轉(zhuǎn)存ATP C．合成糖元 D．肌肉收縮 3．人體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉細(xì)胞呼吸作用的產(chǎn)物有（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．CO2、酒精、水、ATP B．CO2、乳酸、ATP C．CO2、H2O、乳酸 D．H2O、CO2、乳酸、ATP 4．通過(guò)生理測(cè)定，在長(zhǎng)時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，骨骼肌細(xì)胞中ATP含量?jī)H能維持3秒鐘，3秒鐘后，肌肉消耗的能量來(lái)自于ATP的再生，此時(shí)ATP再生的途徑是（ ） A．有氧呼吸 B．無(wú)氧呼吸 C．磷酸肌酸高能鍵的轉(zhuǎn)移 D．三項(xiàng)都是 5．當(dāng)人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，合成ATP的能量來(lái)源于（ ） ① 無(wú)氧呼吸 ② 有氧呼吸 ③ 磷酸肌酸 A．只有① B．只有② C．只有③ D．①②③
6．運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)體供能方式不同。對(duì)三種運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的機(jī)體需氧量、實(shí)際攝入氧量和血液中乳酸增加量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如右表所示。則根據(jù)該表格分析馬拉松跑、400米跑、100米跑運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)體的主要供能方式分別是（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．有氧呼吸、無(wú)氧呼吸、磷酸肌酸分解 B．無(wú)氧呼吸、有氧呼吸、磷酸肌酸分解 C．有氧呼吸、無(wú)氧呼吸、無(wú)氧呼吸 D．有氧呼吸、磷酸肌酸分解、無(wú)氧呼吸 7．在馬拉松比賽的后半程，運(yùn)動(dòng)員大腿肌肉細(xì)胞呼吸作用的產(chǎn)物有（ ?。?SPAN lang=EN-US> ①CO2 ②H2O ③乳酸 ④ATP A．③ B．④ C．③④ D．①②③④
i ATP 1．肌肉收縮所需的能量直接由下列哪項(xiàng)變化提供（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．葡萄糖分解 B．肌糖元分解 C．磷酸肌酸水解 D．ATP水解 2．下列化學(xué)變化為肌肉收縮直接提供能量的是（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．肌糖元→丙酮酸→CO2+H2O+能量 B．磷酸肌酸→肌酸+Pi+能量 C．葡萄糖→丙酮酸→乳酸+能量 D．ATP→ADP+Pi+能量 3．在激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體骨骼肌所需的能量直接來(lái)自于（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．肌糖元 B．磷酸肌酸 C．葡萄糖 D．三磷酸腺苷
ii 磷酸肌酸 1．動(dòng)物和人體在什么情況下發(fā)生下列反應(yīng)：ADP+磷酸肌酸→ATP+肌酸（ ） A．機(jī)體消耗ATP過(guò)多時(shí) B．細(xì)胞缺乏葡萄糖時(shí) C．肌肉組織缺氧時(shí) D．機(jī)體進(jìn)行無(wú)氧呼吸時(shí) 2．在下列什么情況下，動(dòng)物和人體內(nèi)的磷酸肌酸釋放能量，使ADP合成ATP（ ） A．當(dāng)磷酸肌酸含量大量增加時(shí) B．當(dāng)ATP含量大量減少時(shí) C．當(dāng)兩者含量達(dá)到平衡時(shí) D．當(dāng)ATP含量超過(guò)磷酸肌酸時(shí)
iii 無(wú)氧呼吸 1．人體骨骼肌細(xì)胞在無(wú)氧情況下分解1mol葡萄糖，只利用了葡萄糖所含能量的（ ） A．43.7% B．6.8% C．2.1% D．7.9% 2．人在進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，處于暫時(shí)相對(duì)缺氧狀態(tài)下的骨骼肌，可以通過(guò)無(wú)氧呼吸獲得少量能量，此時(shí)，葡萄糖分解成為（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．酒精 B．乳酸 C．酒精和二氧化碳 D．乳酸和二氧化碳 3．人體劇烈運(yùn)動(dòng)后，會(huì)感到肌肉酸痛。其原因是（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．運(yùn)動(dòng)過(guò)度，肌肉拉傷 B．無(wú)氧呼吸，積累乳酸 C．運(yùn)動(dòng)量大，ATP用完 D．無(wú)氧呼吸，積累酒精 4．劇烈運(yùn)動(dòng)使肌肉產(chǎn)生疲勞, 這是由于細(xì)胞中積累了（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．二氧化碳 B．乳酸 C．丙酮酸 D．三磷酸腺苷 5．人體在劇烈運(yùn)動(dòng)后，血漿的pH值會(huì)有所下降，其原因是血漿中哪種物質(zhì)增多（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．碳酸 B．磷酸肌酸 C．乳酸 D．丙酮酸
iv 有氧呼吸 1．人體在進(jìn)行長(zhǎng)期劇烈活動(dòng)時(shí)，獲取能量的方式是（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．只進(jìn)行無(wú)氧呼吸 B．進(jìn)行有氧呼吸 C．主要是無(wú)氧呼吸 D．主要是有氧呼吸 2．在馬拉松長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員所消耗的能量主要來(lái)自（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．有氧呼吸 B．高能化合物的轉(zhuǎn)移 C．無(wú)氧呼吸 D．脂肪的氧化 3．通過(guò)生理測(cè)定得知，骨骼肌細(xì)胞中ATP僅能維持短時(shí)間的能量供應(yīng)，長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，ATP再生的主要途徑是（ ?。?SPAN lang=EN-US> A．有氧呼吸 B．磷酸肌酸中的能量轉(zhuǎn)移 C．無(wú)氧呼吸 D．上述三種途徑同時(shí)進(jìn)行
1． 劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉產(chǎn)生的大量乳酸進(jìn)入血液，但不會(huì)引起血漿pH發(fā)生劇烈的變化。其中發(fā)揮緩沖作用的物質(zhì)主要是（ ） A．碳酸氫鈉 B. 碳酸 C. 三磷酸腺苷 D. 鉀離子
下圖中能夠表示運(yùn)動(dòng)員在短跑過(guò)程中和短跑結(jié)束后血液乳酸濃度變化的曲線是[ ] 解析： 人在進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，盡管呼吸運(yùn)動(dòng)和血液循環(huán)都大大加強(qiáng)了，但仍不能滿足骨胳肌對(duì)氧的需求，骨胳肌就進(jìn)行部分無(wú)氧呼吸，葡萄糖不徹底分解，產(chǎn)生乳酸。當(dāng)劇烈運(yùn)動(dòng)停止后，骨胳肌無(wú)氧呼吸隨之停止，體內(nèi)積累的乳酸將不斷氧化分解或轉(zhuǎn)移到肝臟中轉(zhuǎn)化為肝糖元，血液中乳酸濃度隨之下降。答案：C 3.運(yùn)動(dòng)后血液中乳酸變化解釋正確的是（ A ） |
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