糖類、脂肪在運動中的作用探討

劉芹

中圖分類號：G804 文獻標識：A 文章編號：1009-9328（2014）08-000-02

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

關鍵詞 糖類 脂肪 運動

在理論上，人體內肌肉和肝臟中的糖貯量可維持運動在70%VO2max強度90min左右，在20世紀60-70年代間，bergsontrom和hultman等用活檢法證明，用膳食和運動結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，即在細胞水平上氧的可用性和線粒體內氧化糖的酶的活性。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，在長時間運動時能被利用供能使脂肪組織和其貯量下降，但在運動時，脂肪貯備的利用應不受限制，怎樣調節運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入線粒體的速率表示，脂肪酸進入線粒體的速率和血漿游離脂肪酸濃度和血流量有關。

一、糖類、脂肪代謝對運動的基礎作用

糖是運動時重要的細胞燃料，肌糖元是大強度運動的主要能量來源。肌糖元、肝糖原以及血液中的葡萄糖，在有氧和無氧運動中都是重要的能源物質。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，是高強度無氧運動時機體的重要能源物質，又是大強度有氧運動時的主要能源。肌糖元占人體總儲量的70%左右，正常人為350g左右，優秀耐力運動員糖原儲量稍微增高3-5%的肌重。在正常生理活動狀態和不執行大運動負荷情況下，一天內肌糖元含量變化不大，一般情況下是每千克肌肉10-15g，耐力運動員含量可以高達40-50g，一般認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，運動強度是決定肌糖元利用情況的主要決定因素。已經證實，隨著運動強度的增加，糖類供能的比例越來越高，在對不同運動強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練能提高運動員利用脂肪供能、節省糖氧化的作用。同時糖類供能效率大于脂肪和蛋白質供能，比較脂肪和蛋白質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。

脂肪是人體內最大的儲能和供能物質，其對人體安靜和運動時都具有很重要的供能意義。脂肪的氧化供能在強度低，時間長的運動中起主要作用，如在長時間持續運動后期，氧供應能滿足需氧量的需要時。運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，進入血液，并由血液將之運送到骨骼肌細胞內分解供能。由于脂肪動員、轉運和脂肪分解步驟復雜，需時較多，輸出功率又不高，因此不是短時間、極量強度運動的能源物質，而只能作為長時間、中低強度運動時的主要能源物質。

脂肪是長時間、中低強度運動的主要供能物質，在進行耐力運動時，耐力訓練可使運動員的脂肪供能比非耐力運動員增加10%左右。這可能是由于耐力訓練可使肌細胞內線粒體的數目增多，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。對于脂肪的計算本文中采用的脂肪的化學形式為但是在本文中運動強度大，運動時間短，所以脂肪的消耗量很少，也就是說，在短時間大強度運動中主要動用的能源物質是糖。這個過程都靠氧的供給才能完成。但是隨肌肉活動強度的不同，氧的供給和被肌肉的利用也是各異的。

總之，機體運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。有氧氧化能產生大量的能量，從而使機體在運動中能進行較長時間的工作，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動過程能源供應的基礎。

二、糖酵解在短時間大強度運動中供能的關鍵作用

糖代謝的優點是既可無氧供能，也可有氧供能。脂肪供能對提高肌肉工作能力并沒有實質性的作用。業已證明，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10秒以上強度大的運動中，其所需要能量超過磷酸原所能供應的范圍時，而機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機體運動時所需要的能量，糖元在缺氧情況下，生成二分子乳酸和三分子ATP。當組織缺氧70%時，此方式供能即開始，其意義像磷酸元系統供能一樣重要，主要是因為它能快速供給ATP能源。

糖酵解系統又稱乳酸能系統，是運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。一般認為，在極量強度運動的開始階段，該系統即可參與供能，在運動30秒左右供能速率達最大，其輸出功率可達5.2mmolATP/Kg/s，維持運動時間2-3分鐘。

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

在機體運動中，當運動強度不斷加大，細胞氧供應不足時，在胞漿中生成丙酮酸過多而來不及進入線粒體氧化時，就會使糖進行無氧代謝，也就是糖酵解。在人體的氧供應不能滿足運動的需要后，人體開始快速利用糖原來維持運動能力，當運動強度達到50%-60%VO2max強度運動時，首先消耗慢肌中的糖原，隨著運動時間延長，快肌中糖原繼續消耗，直至疲勞?？梢娞窃A備是大強度運動時限制運動能力的主要因素，也是決定大強度運動中供能的關鍵因素。

在大強度遞增負荷運動中，隨著運動強度的逐漸增加，機體的總能量消耗逐漸增加，供能物質參與供能的比例也發生變化，糖參與供能比例逐漸增加，脂肪參與供能比例逐漸減少。這些變化與機體輸出功率的增加有密切關系。隨著輸出功率的增加，要求機體總能量消耗增加。同時，隨著輸出功率的增加，要求機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。對運動中的能量消耗的能源物質的量有了解后就可以針對性的制定運動員的飲食。

三、小結

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動中機體對運動強度還沒有完全適應時，能量及時供應的關鍵，也就是運動中供能的關鍵。隨著運動時間的延長，超過2min，負荷張度下降，機體能量供應才逐漸從無氧代謝轉向有氧代謝，氧的運輸加強，能源不斷地從血液運送到肌肉的線粒體，此時無氧代謝消耗比例下降。

★基金項目：安康學院高層次人才科研專項。

參考文獻：

[1] 王瑞元.運動生理學[M].北京：人民教育出版社.2012.

[2] 張蘊琨，丁樹勛.運動生物化學[M].北京：高等教育出版社.2009.7.

[3] 馮煒權，謝敏豪，王香生等.運動生物化學研究進展[M].北京體育大學出版社.2006.7：41.

[4] 鄧樹勛，王建.高級運動生理學——理論與應用[M].北京：高等教育出版社.2003.8.