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1、运动生物化学视角运动员体能的生化基础,运动生物化学论文摘 要： 从运动生物化学角度分析运发动的体能训练，以为运发动的体能强弱主要具体表现出在能量(三磷酸腺苷，即ATP)的含量及其转换速率。教练员可根据人体三大能量供给系统的特点与规律，合理布置运动强度与时间，运用血乳酸生化指标进行科学监控，提高运发动体能训练的效率。 本文关键词语： 体能训练; ATP; 血乳酸; 能量; 体能是运发动获得优异运动成绩的基础，是运发动的基本运动能力，还是运发动提高技战术水平和创造优异成绩所必需的各种运动能力的综合。体能的生物化学物质基础是机体能量储存和供给能力。本文从运动生物化学的角度分析运发动体能的生化基础，为
2、科学的体能训练提供理论根据。 1 、体能取决于人体能量 1.1 、体能与能量 良好的体能有利于运发动技战术水平的提高，使机体各器官尽快适应外界环境，预防运动损伤，延长运动寿命。机体的任何运动方式都是由骨骼肌收缩引起的，而肌肉收缩需要消耗大量的能量1。骨骼肌运动的唯一直接能量就是三磷酸腺苷(ATP),ATP的存量及转换能力决定了运发动的体能。 一般来讲，人体内的ATP含量很少，只能供应0.50.8 s的最大强度运动。ATP含量虽少但转换速率快，在大强度运动中，磷酸肌酸(CP)被立即发动，CP将其高能磷酸化学键转给ADP(二磷酸腺苷)合成ATP，由ATP直接向骨骼肌供能2。人体ATP-CP的总储量
3、也很少，一般供给57 s的最大强度运动。10120 s的运动逐步发动糖酵解供能系统(乳酸能供能系统)，较长时间的运动则需要有氧氧化供能系统供能(图1)。人体通过糖酵解、有氧氧化产生大量的热能，用于ATP的合成，维持骨骼肌中ATP的正常含量，少部分以热的形式散发，维持身体的正常体温3。人体内的ATP-CP储量越丰富，糖酵解和有氧氧化供能系统能力越强，表现出来的各项体能就越好。可见，运发动的体能决定于骨骼肌收缩经过所需要的能量及其供给经过，运动时骨骼肌能量的基础物质主要来源于CP、糖、脂肪、蛋白质。能量产生的多少及转换速率的快慢直接决定骨骼肌的工作能力。能量产生得越多，转换速率越快，运发动的体能越
4、好。 图1 体能与能量供给的关系 1.2、 运动时能量供给基本经过 机体有三大能量供能系统，分别为磷酸原(ATP-CP)供能系统、糖酵解供能系统和有氧氧化供能系统，如表1所示。运动开场时，首先由ATP直接供能，并快速发动CP，磷酸原供能系统只能为高强度的气力与速度体能项目运发动提供57 s的能量。如60100 m短跑、投掷、举重等项目，主要靠ATP-CP供应能量。若运动时长超过磷酸原供能时间，机体快速发动糖酵解供能系统，即在无氧条件下体内的糖在无氧代谢酶的催化作用下经糖酵解的一系列生物化学反响，最后生成乳酸，同时合成ATP。糖酵解的高峰期一般为45 s，维持高强度运动为1 min左右4。如40
5、0 m跑、100 m游泳等无氧速度耐力体能项目，主要由糖酵解提供能量。当进行长时间中、小强度运动时，所需的能量由有氧氧化供能系统供给，即糖、脂肪、蛋白质等人体能源物质在氧气充足的条件下，依靠各种有氧代谢酶经过一系列复杂的化学反响，最后生成二氧化碳和水，同时释放大量热能，这些热能大部分合成ATP，一部分则以热能的形式散发，维持人体的体温5。如10 000 m跑、马拉松或时间超过2 min以上的中等强度运动。 如表1所示，不同能量供给系统的供能时间不同，输出功率也不一样6:磷酸原供能输出功率最大，为50 W/kg体重;糖酵解供能系统输出功率为25 W/kg体重;糖有氧氧化输出功率为12.5 W/k
6、g体重;脂肪有氧氧化的输出功率最低，只要6.25 W/kg体重。可见:应用磷酸原供能时，运动速度最快，气力最大，如终点冲刺、最大爆发力训练等;脂肪有氧代谢的能量输出功率最小。因而，不能以100 m跑的速度去跑800 m。 表1 人体三大供能系统特点与体能 2 、体能训练目的:提高物质代谢和能量代谢能力 运发动的体能是以人体三大供能系统为能量供给基础，通过气力、速度、耐力等运动素质表现出来的人体基本的运动能力，是运发动竞技能力的重要构成部分。人体各供能系统的供能能力决定各项体能水平。不同运动项目需要的体能不同，能量的供给系统也不同，科学的运动训练就是根据各供能系统的特点与规律，合理布置运动时间、
7、运动强度，提高机体相应供能系统的能量代谢水平和能力，提高运发动的体能，如表2所示。 表2 体能训练的生物化学基础 2.1、 气力与速度训练生化分析 根据磷酸原供能系统的特点，气力和速度类项目如短距离跑、跳跃、投掷，以及举重、柔道、摔跤等短时间大强度运动项目，一般采用10 s左右大强度运动、3040 s间歇的训练6。10 s内的大强度运动，基本是ATP-CP供应能量，3040 s间歇能够使ATP-CP得到一定程度的恢复，通过科学、多组的高强度训练，能够有效提高运发动的磷酸原代谢能力。实践中，使训练负荷到达最大值，将运动时间控制在10 s内，可以增加重复次数，还可根据运发动的特点调整间歇时间，组间
8、休息一般在36 min，保证机体有效恢复。 2.2、 无氧耐力训练生化分析 提高无氧耐力必须以加强糖酵解供能能力为主。该供能系统中，葡萄糖或肌糖原在无氧条件下进行代谢，最后生成乳酸并释放能量。因而，提高无氧耐力的训练往往采用1 min左右高强度运动、46 min休息的方式方法，或使运发动的血乳酸保持在12 mmol/L及以上浓度。运动中产生的大量血乳酸能够提高运发动的乳酸耐受能力，进而提高其糖酵解供能能力。 2.3、 有氧耐力训练生化分析 有氧耐力项目运发动运动时的能量主要由糖、脂肪、蛋白质有氧氧化供应。有氧氧化供能系统输出功率低，但供能时间长，长距离游泳、中长跑、自行车、马拉松等运动项目主要
9、靠有氧氧化系统供能。有氧耐力训练一般选择负荷强度较低、时间较长、无间断的持续性训练方式方法，运动时间需超过项目比赛时间。可以采用多组间歇训练法，一般是4 min运动、610 min休息的多组重复训练。 人体运动时能量生成的基本经过为无氧和有氧氧化经过。这2个代谢经过与运动能力及专项相适应，即不同运动项目要求不同的代谢经过作为其能量供给基础。运动经过中的能量释放取决于运动负荷和时间，不同运动强度和时间有相对的代谢比例，需根据能量供给的主要系统进行训练设计。 3 、能量代谢特点与专项体能训练 无论是静止状态还是运动状态，机体供能系统都在运转。运动经过中，三大供能系统互相依存、互相联络、互相影响。各
10、供能系统的供能只要顺序和主次区别，没有绝对的界线。运动项目不同，运动时间和强度不同，运动中各供能系统介入供能的比例也不一样，但各供能系统之间仍然协调配合以确保能量供给，使运动中骨骼肌能顺利活动，适应不同运动项目的需求。 3.1、 专项体能训练与能量供给系统 在提高体能的训练中，短距离运动项目的专项体能训练时间往往比其他运动项目更短，而长距离或超长距离项目专项体能的训练时间则更长。如:100 m跑专项体能训练，一般采用60 m跑或3060 m行进间跑;400 m跑专项体能训练往往采用200300 m高强度跑，但10 000 m专项训练经常超过10 000 m，马拉松则采用50 km跑步训练。其主
11、要原因是:100 m跑主要供能系统是ATP-CP,ATP-CP的供能时间为57 s,30 m、60 m跑的运动时间能保证ATP-CP供能系统得到训练，进而有效提高100 m跑专项运动能力;300 m跑、100 m跑和超马拉松专项训练，分别能提高糖酵解供能能力和有氧氧化供能能力。 3.2、 无氧代谢供能系统与有氧氧化供能系统 无氧代谢供能系统包括磷酸原供能系统和糖酵解供能系统，2个供能系统固然都是无氧的，但供能途径不同，所需要的酶不一样，训练时间也不一样。10 s大强度运动主要由磷酸原供能，4560 s大强度运动主要是糖酵解供能。尽量避免2030 s的高强度训练，由于2030 s运动不能明确是发
12、展磷酸原供能系统，还是发展糖酵解供能系统。同理，发展有氧氧化供能系统能力需进行较长时间的中等强度运动。如提高400 m跑运发动的专项体能，应以糖酵解供能为主，体能训练时单次大负荷运动60 s左右，不可超过2 min。超过2 min的中等强度训练，一般是发展有氧代谢供能系统的专项体能训练。在体能训练经过中，应根据运动项目专项供能的特点进行有针对性的练习。 3.3 、体能训练运动强度测试与评定 乳酸是糖酵解的代谢产物，运动中血乳酸的生成量既可科学评定训练强度，又可鉴定运动中三大供能系统的供能比例，还可评定各供能系统的供能能力。一般来讲:短时间大强度运动是磷酸原供能系统供能，供能时不产生乳酸，血乳酸
13、越少，讲明磷酸原供能能力越好，运发动的气力与速度能力好;假如血乳酸多，讲明是糖酵解供能系统供能，乳酸越多，讲明糖酵解供能能力越好，无氧耐力好;假如是较长时间的运动，血乳酸越低，讲明有氧氧化供能系统能力强，有氧耐力好。 4 、小结 良好的体能是运发动获得优异运动成绩的关键。机体能量的贮量及转换能力决定了运发动体能的强弱。体能训练的能量供给取决于人体三大供能系统，不同运动项目运发动运动时各供能系统占比不同。在训练和比赛中，教练员可用乳酸来监控运发动体能训练的供能比例，做到合理布置，科学训练，为提高运发动的体能、获得优异运动成绩提供物质和能量基础。 以下为参考文献 1林文弢运动生物化学M北京:高等教育出版社，2022:52. 2翁锡全运动训练的生物化学M广州:广东高等教育出版社，2021:24. 3翁锡全运动训练的生化原理J中国体育教练员，2021,25(1):16-17. 4李颖，翁锡全运动训练负荷监控的生化原理与应用J中国体育教练员，2021,25(2):16-17. 5孙大伟，刘二伟体能训练基本原理的生化分析J科技信息，2018(4):230-231. 6金姬运用代谢原理科学设计运动训练方式的探寻求索J当代企业教育，2020(8):436.