有氧代謝向無氧代謝轉變機制

本文通過踏自行車做遞增負荷運動，以20個實驗對象在運動過程中血乳酸的濃度變化來表示代謝轉變強度，目的是研究遞增負荷運動中人體內有氧代謝向無氧代謝轉變的機制。

實驗對象與具體操作方法

實驗對象情況表

實驗器材包括：M-168血氣分析器一個，產自美國康齡公司；產自法國的功率自行車一輛；MODEL-23L血乳酸測試儀一個；72l-分光光度計一支；容量為5ml的日常用注射器一個；適量濃度為l000U每摩爾的肝素；實驗用常規(guī)生化器材和試劑若干。

具體實驗操作步驟為：第一步，測試實驗方法和實驗試劑的可靠性。通過試驗對象做標準曲線運動來測試，具體的做法是讓受試者踏功率自行車進行遞增負荷直至力竭，以便確定運作過程中的代謝轉變強度。第二步，通過具體數據來分析實驗結果。一是準備工作，即實驗對象零負荷踏功率自行車3分鐘。二是實驗過程，即實驗對象踏車速度為60轉每分鐘，每兩分鐘增加一級負荷，在每一級負荷之后取血樣測試血乳酸的含量；讓受試者重復踏車運動，每一次增加負荷都測定氧分、血乳酸和血丙酮酸的含量和濃度。三是實驗原理，即人運動時體內以有氧代謝為主時，終產物是水和CO2；而無氧呼吸的終產物主要是乳酸。在無氧呼吸的情況下乳酸隨著血管擴散，將會導致血乳酸急劇增加，本實驗以血乳酸值隨運動時間和強度增加的線性相關喪失轉折點為代謝轉變強度，從而得知遞增負荷運動中有氧呼吸向無氧呼吸轉變的實際機制。

實驗結果分析

20例受試者在遞增負荷踏車運動中每級負荷2分鐘末取耳血平均值，通過這些數據可以看出實驗者在代謝轉變強度時，其靜脈血氧分壓最低為20.80mmHg，最高值為35mmHg，平均值為28.83mmHg；血乳酸最高57.4mmol/L，最低17.90mmol/L，平均值40.28mmol/L。

相關分析表明，在代謝轉變強度時，血乳酸值與靜脈血氧分壓之間無顯著相關，而與運動者體內的能量轉變過程有一定的相關性。此結果表明，遞增負荷運動中有氧代謝向無氧代謝轉變，丙酮酸在其中起了不小的作用，這一點與丙酮酸的性質密切相關。眾所周知，丙酮酸不易透過肌細胞膜、容易轉變成乳酸，當丙酮酸轉變成乳酸擴散到人體中，也會引起血乳酸濃度的變化。

針對實驗結果的討論

通過實驗得出的實際數據，不少相關科技人員之間存在著矛盾的結論。其中最突出的有兩種對立觀點：一種觀點是遞增負荷運動中，隨著強度增大有氧代謝向無氧代謝的轉變是由氧氣的供應引起的；另一種對立觀點是遞增負荷運動中，隨著強度增大有氧代謝向無氧代謝的轉變是由于耗能與產能相互轉變而導致的。

在相關常識里，骨骼肌活動隨強度的增加，消耗胞漿中ATP增多，當消耗速率超過最大有氧氧化產生ATP生成速率時，胞漿中的ATP就會下降。同樣條件下，有氧呼吸與無氧呼吸產生的ATP在數量上有著比較大的差別，我們可以通過ATP含量來簡單判斷人體內發(fā)生的代謝方式。

在傳統(tǒng)的生物學觀念里，不少學者認為運動中當強度達到某一時刻時，人體吸氧量就不能滿足代謝的需要而導致體內缺氧，缺氧會抑制線粒體呼吸鏈的氧化磷酸化，使透出線粒體的ATP減少，結果使胞漿中ATP/ADP比值下降。本實驗所測得的靜脈血氧分壓也表明該強度時組織不缺氧，只是動脈流經組織時，沒有被最大限度利用而已。通過上述實驗，筆者認為在體內不缺氧條件下的有氧呼吸和無氧呼吸轉變機制存在兩種可能性：第一，暫時清除丙酮酸，防止因反應加快產物堆積而引起對該酶促反應速率的抑制作用。通過轉變成乳酸擴散人血來緩解，實驗結果初步證實了這一點。第二，丙酮酸通過轉變成乳酸把胞漿中NADH及時氧化成NAD+，以保證糖酵解途徑的暢通，這兩點保證了糖酵解過程AFP生成速率與該運動強度消耗ATP速率的匹配關系。

結論

由于代謝轉變機制的存在，運動過程有氧產能并不是完全與耗能保持一致，而是存在一定時間上和數量上的差異；丙酮酸的堆積對產能過程有一定的抑制作用，為了保證人體在運動過程中耗能得到及時補充，部分丙酮酸轉變成乳酸。由此可見，負荷運動過程中有氧代謝向無氧代謝轉變是耗能與產能的調配過程，事實上與運動者是否處于缺氧狀態(tài)無關。

參考文獻

[1]趙亮.不同遞增負荷實驗方案對自行車運動員有氧能力評定結果的對比分析[D].首都體育學院，2008

[2]梁月紅，吳史慧，張艷亮，王鳳陽.青年男子跑臺遞增負荷運動中血液丙酮酸、乳酸動態(tài)變化研究[J].廣州體育學院學報，2007（1）

（作者單位：裝甲兵工程學院軍政部體育室）