糖類、脂肪在運(yùn)動中的作用探討

劉芹

中圖分類號：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識：A 文章編號：1009-9328（2014）08-000-02

摘 要 運(yùn)動中能量供應(yīng)影響個體的運(yùn)動能力，不同體育運(yùn)動項(xiàng)目的能量需求不一樣，在運(yùn)動中供能物質(zhì)充分對運(yùn)動能力提高有良好的效果。本文對主要的兩大供能物質(zhì)在運(yùn)動中的作用進(jìn)行探討，為個體運(yùn)動能力的提高提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 糖類 脂肪 運(yùn)動

在理論上，人體內(nèi)肌肉和肝臟中的糖貯量可維持運(yùn)動在70%VO2max強(qiáng)度90min左右，在20世紀(jì)60-70年代間，bergsontrom和hultman等用活檢法證明，用膳食和運(yùn)動結(jié)合的方法可增加肌糖元貯備，直到目前還采用這種方法來提高長時間運(yùn)動的能力[1]。糖氧化的最大輸出功率比脂肪約高2倍，糖氧化主要受兩個因素的影響，即在細(xì)胞水平上氧的可用性和線粒體內(nèi)氧化糖的酶的活性。另一方面，游離脂肪酸存在于肌肉中，肌肉中甘油三酯是重要的燃料，雖然輸出功率低，在長時間運(yùn)動時能被利用供能使脂肪組織和其貯量下降，但在運(yùn)動時，脂肪貯備的利用應(yīng)不受限制，怎樣調(diào)節(jié)運(yùn)動時肌肉中的脂肪動用還不是很清楚。測定脂肪供能的功率可用脂肪酸進(jìn)入線粒體的速率表示，脂肪酸進(jìn)入線粒體的速率和血漿游離脂肪酸濃度和血流量有關(guān)。

一、糖類、脂肪代謝對運(yùn)動的基礎(chǔ)作用

糖是運(yùn)動時重要的細(xì)胞燃料，肌糖元是大強(qiáng)度運(yùn)動的主要能量來源。肌糖元、肝糖原以及血液中的葡萄糖，在有氧和無氧運(yùn)動中都是重要的能源物質(zhì)。豐富的肝糖原和肌糖元儲備，是維持人體工作能力的重要條件之一，是高強(qiáng)度無氧運(yùn)動時機(jī)體的重要能源物質(zhì)，又是大強(qiáng)度有氧運(yùn)動時的主要能源。肌糖元占人體總儲量的70%左右，正常人為350g左右，優(yōu)秀耐力運(yùn)動員糖原儲量稍微增高3-5%的肌重。在正常生理活動狀態(tài)和不執(zhí)行大運(yùn)動負(fù)荷情況下，一天內(nèi)肌糖元含量變化不大，一般情況下是每千克肌肉10-15g，耐力運(yùn)動員含量可以高達(dá)40-50g，一般認(rèn)為快肌纖維糖原含量稍高于慢肌纖維。正常糖原含量的肌肉對飲食糖的反映比較遲鈍。如完全饑餓4天或者食用低糖飲食一周，肌糖元儲量下降緩慢，分別下降40%和30%[2]。

研究顯示，運(yùn)動強(qiáng)度是決定肌糖元利用情況的主要決定因素。已經(jīng)證實(shí)，隨著運(yùn)動強(qiáng)度的增加，糖類供能的比例越來越高，在對不同運(yùn)動強(qiáng)度的呼吸商測試中可以觀察得到[3]。另一方面，大量研究都表明耐力訓(xùn)練能提高運(yùn)動員利用脂肪供能、節(jié)省糖氧化的作用。同時糖類供能效率大于脂肪和蛋白質(zhì)供能，比較脂肪和蛋白質(zhì)只有在有氧狀況下才可以分解供能的方式，糖酵解供能無疑具有明顯的優(yōu)越性。而且在同樣的供氧條件下，糖的能量生成效率是最高的，每消耗1ml氧，糖可以釋放能量生成6.2-6.5molATP，而脂肪只能生成5.6molATP。

脂肪是人體內(nèi)最大的儲能和供能物質(zhì)，其對人體安靜和運(yùn)動時都具有很重要的供能意義。脂肪的氧化供能在強(qiáng)度低，時間長的運(yùn)動中起主要作用，如在長時間持續(xù)運(yùn)動后期，氧供應(yīng)能滿足需氧量的需要時。運(yùn)動中人體所需能量迅速增加，在腎上腺素等激素的作用下，經(jīng)過脂肪動員，脂肪大量地從脂肪組織中分解成甘油和脂肪酸，進(jìn)入血液，并由血液將之運(yùn)送到骨骼肌細(xì)胞內(nèi)分解供能。由于脂肪動員、轉(zhuǎn)運(yùn)和脂肪分解步驟復(fù)雜，需時較多，輸出功率又不高，因此不是短時間、極量強(qiáng)度運(yùn)動的能源物質(zhì)，而只能作為長時間、中低強(qiáng)度運(yùn)動時的主要能源物質(zhì)。

脂肪是長時間、中低強(qiáng)度運(yùn)動的主要供能物質(zhì)，在進(jìn)行耐力運(yùn)動時，耐力訓(xùn)練可使運(yùn)動員的脂肪供能比非耐力運(yùn)動員增加10%左右。這可能是由于耐力訓(xùn)練可使肌細(xì)胞內(nèi)線粒體的數(shù)目增多，體積增大，也使位于線粒體中的各種酶的活性以及含量增加。對于脂肪的計(jì)算本文中采用的脂肪的化學(xué)形式為但是在本文中運(yùn)動強(qiáng)度大，運(yùn)動時間短，所以脂肪的消耗量很少，也就是說，在短時間大強(qiáng)度運(yùn)動中主要動用的能源物質(zhì)是糖。這個過程都靠氧的供給才能完成。但是隨肌肉活動強(qiáng)度的不同，氧的供給和被肌肉的利用也是各異的。

總之，機(jī)體運(yùn)動時所需要的能量是由糖、脂肪的有氧氧化，以及糖類的無氧酵解來提供的。有氧氧化能產(chǎn)生大量的能量，從而使機(jī)體在運(yùn)動中能進(jìn)行較長時間的工作，無氧酵解能提供短時間大效率的工作需求，因此，糖類和脂肪是人體運(yùn)動過程能源供應(yīng)的基礎(chǔ)。

二、糖酵解在短時間大強(qiáng)度運(yùn)動中供能的關(guān)鍵作用

糖代謝的優(yōu)點(diǎn)是既可無氧供能，也可有氧供能。脂肪供能對提高肌肉工作能力并沒有實(shí)質(zhì)性的作用。業(yè)已證明，提供肌肉活動能量的是脂肪代謝中的游離脂肪酸。肌糖元耗竭是早期研究疲勞起因之一。在持續(xù)10秒以上強(qiáng)度大的運(yùn)動中，其所需要能量超過磷酸原所能供應(yīng)的范圍時，而機(jī)體供氧量又不能滿足需氧的情況下，ATP的再合成必須靠糖元無氧酵解來供應(yīng)機(jī)體運(yùn)動時所需要的能量，糖元在缺氧情況下，生成二分子乳酸和三分子ATP。當(dāng)組織缺氧70%時，此方式供能即開始，其意義像磷酸元系統(tǒng)供能一樣重要，主要是因?yàn)樗芸焖俟┙oATP能源。

糖酵解系統(tǒng)又稱乳酸能系統(tǒng)，是運(yùn)動中骨骼肌糖原或葡萄糖在無氧條件下酵解，生成乳酸并釋放能量供肌肉利用的能源系統(tǒng)。一般認(rèn)為，在極量強(qiáng)度運(yùn)動的開始階段，該系統(tǒng)即可參與供能，在運(yùn)動30秒左右供能速率達(dá)最大，其輸出功率可達(dá)5.2mmolATP/Kg/s，維持運(yùn)動時間2-3分鐘。

運(yùn)動中骨骼肌收縮的能源物質(zhì)主要是三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸（CP）、肌糖原、脂肪等[4]。ATP是肌肉收縮的直接能量來源，當(dāng)肌纖維中的肌凝蛋白橫橋與肌纖蛋白結(jié)合在一起時，ATP分解所釋放的能量供橫橋運(yùn)動，骨骼肌收縮。骨骼肌中的CP含量很少，只能維持運(yùn)動6-8s的時間。ATP的總量在骨骼肌中也是十分微少的，在強(qiáng)烈肌肉收縮中僅能維持1-3 min。在短時間大強(qiáng)度運(yùn)動中，時間稍長，氧供不足的情況下，需要其他的能源物質(zhì)分解乳酸并釋放能量，促進(jìn)ATP再合成。肌肉在大強(qiáng)度的運(yùn)動時，供能過程并不是一種能源消失后另一種才開始工作的，而是一個動態(tài)變化的綜合功能系統(tǒng)。

在機(jī)體運(yùn)動中，當(dāng)運(yùn)動強(qiáng)度不斷加大，細(xì)胞氧供應(yīng)不足時，在胞漿中生成丙酮酸過多而來不及進(jìn)入線粒體氧化時，就會使糖進(jìn)行無氧代謝，也就是糖酵解。在人體的氧供應(yīng)不能滿足運(yùn)動的需要后，人體開始快速利用糖原來維持運(yùn)動能力，當(dāng)運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)到50%-60%VO2max強(qiáng)度運(yùn)動時，首先消耗慢肌中的糖原，隨著運(yùn)動時間延長，快肌中糖原繼續(xù)消耗，直至疲勞。可見糖原貯備是大強(qiáng)度運(yùn)動時限制運(yùn)動能力的主要因素，也是決定大強(qiáng)度運(yùn)動中供能的關(guān)鍵因素。

在大強(qiáng)度遞增負(fù)荷運(yùn)動中，隨著運(yùn)動強(qiáng)度的逐漸增加，機(jī)體的總能量消耗逐漸增加，供能物質(zhì)參與供能的比例也發(fā)生變化，糖參與供能比例逐漸增加，脂肪參與供能比例逐漸減少。這些變化與機(jī)體輸出功率的增加有密切關(guān)系。隨著輸出功率的增加，要求機(jī)體總能量消耗增加。同時，隨著輸出功率的增加，要求機(jī)體供能的速度也要增加，而糖作為快速供能的代謝底物的動員和使用就不斷增加。對運(yùn)動中的能量消耗的能源物質(zhì)的量有了解后就可以針對性的制定運(yùn)動員的飲食。

三、小結(jié)

綜上所述，糖酵解雖然能量釋放不如有氧代謝釋放能量多，有氧代謝供能比例在90%以上，無氧代謝供能比例在10%以下，但是無氧代謝供能是運(yùn)動中機(jī)體對運(yùn)動強(qiáng)度還沒有完全適應(yīng)時，能量及時供應(yīng)的關(guān)鍵，也就是運(yùn)動中供能的關(guān)鍵。隨著運(yùn)動時間的延長，超過2min，負(fù)荷張度下降，機(jī)體能量供應(yīng)才逐漸從無氧代謝轉(zhuǎn)向有氧代謝，氧的運(yùn)輸加強(qiáng)，能源不斷地從血液運(yùn)送到肌肉的線粒體，此時無氧代謝消耗比例下降。

★基金項(xiàng)目：安康學(xué)院高層次人才科研專項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王瑞元.運(yùn)動生理學(xué)[M].北京：人民教育出版社.2012.

[2] 張?zhí)N琨，丁樹勛.運(yùn)動生物化學(xué)[M].北京：高等教育出版社.2009.7.

[3] 馮煒權(quán)，謝敏豪，王香生等.運(yùn)動生物化學(xué)研究進(jìn)展[M].北京體育大學(xué)出版社.2006.7：41.

[4] 鄧樹勛，王建.高級運(yùn)動生理學(xué)——理論與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社.2003.8.