糖类、脂肪在运动中的作用探讨

刘芹

中图分类号：G804 文献标识：A 文章编号：1009-9328（2014）08-000-02

摘 要 运动中能量供应影响个体的运动能力，不同体育运动项目的能量需求不一样，在运动中供能物质充分对运动能力提高有良好的效果。本文对主要的两大供能物质在运动中的作用进行探讨，为个体运动能力的提高提供理论依据。

关键词 糖类 脂肪 运动

在理论上，人体内肌肉和肝脏中的糖贮量可维持运动在70%VO2max强度90min左右，在20世纪60-70年代间，bergsontrom和hultman等用活检法证明，用膳食和运动结合的方法可增加肌糖元贮备，直到目前还采用这种方法来提高长时间运动的能力[1]。糖氧化的最大输出功率比脂肪约高2倍，糖氧化主要受两个因素的影响，即在细胞水平上氧的可用性和线粒体内氧化糖的酶的活性。另一方面，游离脂肪酸存在于肌肉中，肌肉中甘油三酯是重要的燃料，虽然输出功率低，在长时间运动时能被利用供能使脂肪组织和其贮量下降，但在运动时，脂肪贮备的利用应不受限制，怎样调节运动时肌肉中的脂肪动用还不是很清楚。测定脂肪供能的功率可用脂肪酸进入线粒体的速率表示，脂肪酸进入线粒体的速率和血浆游离脂肪酸浓度和血流量有关。

一、糖类、脂肪代谢对运动的基础作用

糖是运动时重要的细胞燃料，肌糖元是大强度运动的主要能量来源。肌糖元、肝糖原以及血液中的葡萄糖，在有氧和无氧运动中都是重要的能源物质。丰富的肝糖原和肌糖元储备，是维持人体工作能力的重要条件之一，是高强度无氧运动时机体的重要能源物质，又是大强度有氧运动时的主要能源。肌糖元占人体总储量的70%左右，正常人为350g左右，优秀耐力运动员糖原储量稍微增高3-5%的肌重。在正常生理活动状态和不执行大运动负荷情况下，一天内肌糖元含量变化不大，一般情况下是每千克肌肉10-15g，耐力运动员含量可以高达40-50g，一般认为快肌纤维糖原含量稍高于慢肌纤维。正常糖原含量的肌肉对饮食糖的反映比较迟钝。如完全饥饿4天或者食用低糖饮食一周，肌糖元储量下降缓慢，分别下降40%和30%[2]。

研究显示，运动强度是决定肌糖元利用情况的主要决定因素。已经证实，随着运动强度的增加，糖类供能的比例越来越高，在对不同运动强度的呼吸商测试中可以观察得到[3]。另一方面，大量研究都表明耐力训练能提高运动员利用脂肪供能、节省糖氧化的作用。同时糖类供能效率大于脂肪和蛋白质供能，比较脂肪和蛋白质只有在有氧状况下才可以分解供能的方式，糖酵解供能无疑具有明显的优越性。而且在同样的供氧条件下，糖的能量生成效率是最高的，每消耗1ml氧，糖可以释放能量生成6.2-6.5molATP，而脂肪只能生成5.6molATP。

脂肪是人体内最大的储能和供能物质，其对人体安静和运动时都具有很重要的供能意义。脂肪的氧化供能在强度低，时间长的运动中起主要作用，如在长时间持续运动后期，氧供应能满足需氧量的需要时。运动中人体所需能量迅速增加，在肾上腺素等激素的作用下，经过脂肪动员，脂肪大量地从脂肪组织中分解成甘油和脂肪酸，进入血液，并由血液将之运送到骨骼肌细胞内分解供能。由于脂肪动员、转运和脂肪分解步骤复杂，需时较多，输出功率又不高，因此不是短时间、极量强度运动的能源物质，而只能作为长时间、中低强度运动时的主要能源物质。

脂肪是长时间、中低强度运动的主要供能物质，在进行耐力运动时，耐力训练可使运动员的脂肪供能比非耐力运动员增加10%左右。这可能是由于耐力训练可使肌细胞内线粒体的数目增多，体积增大，也使位于线粒体中的各种酶的活性以及含量增加。对于脂肪的计算本文中采用的脂肪的化学形式为但是在本文中运动强度大，运动时间短，所以脂肪的消耗量很少，也就是说，在短时间大强度运动中主要动用的能源物质是糖。这个过程都靠氧的供给才能完成。但是随肌肉活动强度的不同，氧的供给和被肌肉的利用也是各异的。

总之，机体运动时所需要的能量是由糖、脂肪的有氧氧化，以及糖类的无氧酵解来提供的。有氧氧化能产生大量的能量，从而使机体在运动中能进行较长时间的工作，无氧酵解能提供短时间大效率的工作需求，因此，糖类和脂肪是人体运动过程能源供应的基础。

二、糖酵解在短时间大强度运动中供能的关键作用

糖代谢的优点是既可无氧供能，也可有氧供能。脂肪供能对提高肌肉工作能力并没有实质性的作用。业已证明，提供肌肉活动能量的是脂肪代谢中的游离脂肪酸。肌糖元耗竭是早期研究疲劳起因之一。在持续10秒以上强度大的运动中，其所需要能量超过磷酸原所能供应的范围时，而机体供氧量又不能满足需氧的情况下，ATP的再合成必须靠糖元无氧酵解来供应机体运动时所需要的能量，糖元在缺氧情况下，生成二分子乳酸和三分子ATP。当组织缺氧70%时，此方式供能即开始，其意义像磷酸元系统供能一样重要，主要是因为它能快速供给ATP能源。

糖酵解系统又称乳酸能系统，是运动中骨骼肌糖原或葡萄糖在无氧条件下酵解，生成乳酸并释放能量供肌肉利用的能源系统。一般认为，在极量强度运动的开始阶段，该系统即可参与供能，在运动30秒左右供能速率达最大，其输出功率可达5.2mmolATP/Kg/s，维持运动时间2-3分钟。

运动中骨骼肌收缩的能源物质主要是三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸（CP）、肌糖原、脂肪等[4]。ATP是肌肉收缩的直接能量来源，当肌纤维中的肌凝蛋白横桥与肌纤蛋白结合在一起时，ATP分解所释放的能量供横桥运动，骨骼肌收缩。骨骼肌中的CP含量很少，只能维持运动6-8s的时间。ATP的总量在骨骼肌中也是十分微少的，在强烈肌肉收缩中仅能维持1-3 min。在短时间大强度运动中，时间稍长，氧供不足的情况下，需要其他的能源物质分解乳酸并释放能量，促进ATP再合成。肌肉在大强度的运动时，供能过程并不是一种能源消失后另一种才开始工作的，而是一个动态变化的综合功能系统。

在机体运动中，当运动强度不断加大，细胞氧供应不足时，在胞浆中生成丙酮酸过多而来不及进入线粒体氧化时，就会使糖进行无氧代谢，也就是糖酵解。在人体的氧供应不能满足运动的需要后，人体开始快速利用糖原来维持运动能力，当运动强度达到50%-60%VO2max强度运动时，首先消耗慢肌中的糖原，随着运动时间延长，快肌中糖原继续消耗，直至疲劳。可见糖原贮备是大强度运动时限制运动能力的主要因素，也是决定大强度运动中供能的关键因素。

在大强度递增负荷运动中，随着运动强度的逐渐增加，機体的总能量消耗逐渐增加，供能物质参与供能的比例也发生变化，糖参与供能比例逐渐增加，脂肪参与供能比例逐渐减少。这些变化与机体输出功率的增加有密切关系。随着输出功率的增加，要求机体总能量消耗增加。同时，随着输出功率的增加，要求机体供能的速度也要增加，而糖作为快速供能的代谢底物的动员和使用就不断增加。对运动中的能量消耗的能源物质的量有了解后就可以针对性的制定运动员的饮食。

三、小结

综上所述，糖酵解虽然能量释放不如有氧代谢释放能量多，有氧代谢供能比例在90%以上，无氧代谢供能比例在10%以下，但是无氧代谢供能是运动中机体对运动强度还没有完全适应时，能量及时供应的关键，也就是运动中供能的关键。随着运动时间的延长，超过2min，负荷张度下降，机体能量供应才逐渐从无氧代谢转向有氧代谢，氧的运输加强，能源不断地从血液运送到肌肉的线粒体，此时无氧代谢消耗比例下降。

★基金项目：安康学院高层次人才科研专项。

参考文献：

[1] 王瑞元.运动生理学[M].北京：人民教育出版社.2012.

[2] 张蕴琨，丁树勋.运动生物化学[M].北京：高等教育出版社.2009.7.

[3] 冯炜权，谢敏豪，王香生等.运动生物化学研究进展[M].北京体育大学出版社.2006.7：41.

[4] 邓树勋，王建.高级运动生理学——理论与应用[M].北京：高等教育出版社.2003.8.