现代营养学：运动对能量代谢的影响

能量代谢是人体一切生命活动的基本特征，也是维持人体运动能力的重要前提，所以能量需要是运动营养首先要考虑的问题。人体所需的能量来自于食物中的宏量营养素，包括碳水化合物、脂类和蛋白质。这些物质在体内生物氧化释放的能量一部分用于维持体温和转化为能量向环境中散发；另一部分形成三磷酸腺苷储存于高能磷酸键中。人体运动时骨骼肌能量消耗迅速增加，但不同运动方式、不同的运动负荷量其能量需求及消耗特点不一样。因此，对运动员和健身者来说，了解能量及人体对能量的需求是极为重要的。

11.9.1.1　运动员能量代谢的特点

研究表明，影响运动能力最主要、最基本的因素是运动时能量的产生、利用及其调节。运动员的能量代谢特点是强度大、消耗率高、伴有不同程度氧债等。以相对代谢率来比较，体育运动的能量消耗可以达到安静时的2～3倍，甚至100倍（如体操技巧和90kg抓举举重）以上，参加集训的优秀运动员在1小时训练课内的能量消耗量可达418.4～2510.4 kJ（100～600kcal）。与国内不同强度体力劳动比较［轻体力劳动502.1 kJ（120 kcal）/h；中等体力劳动711.28 kJ（170 kcal）/h；重体力劳动1129.68 kJ（270kcal）/h；极重体力劳动1548.08 kJ（370kcal）/h）］，多数项目运动员在训练时间内的能量消耗率均相当于或超出重体力或极重体力劳动强度的消耗率。在非机械化劳动情况下，每分钟的能量消耗为0.29～1.26 kJ（0.07～0.30 kcal），而短跑时，每秒钟的能量消耗高达12.55 kJ（3.0 kcal）。运动与重体力劳动的大能量消耗不同，其能量消耗常常是集中在短短的几分钟（如举重、体操）或几个小时内。

11.9.1.2　运动能量的来源及影响因素

1.运动能量的来源　维持人体生命和活动的能源物质来源有碳水化合物、蛋白质和脂肪3种。运动中的能源物质在大部分情况下是混合性的。根据运动强度、类型及缺氧程度的不同，以一种能源物质供应为主。最大强度运动时主要消耗的能源物质是三磷酸腺苷（ATP）。骨骼肌ATP的储备量很少，每千克湿肌肉仅为4.6～6.0 mmol/L，只能维持0.5秒最大强度肌肉收缩的能量。体内储存的磷酸肌酸（CP）量，每千克湿肌肉约17 mmol/L，也只能满足几秒钟剧烈运动的需要。ATP-CP的容量虽小，但供能直接、迅速，可满足一些高强度运动的需要；运动中ATP消耗后需要不断再合成，以补充持续高强度运动需要。糖和脂肪提供运动中ATP再合成所需要的绝大部分的能量。糖与肌肉内储备的磷酸肌酸，在无氧情况下，通过磷酸化反应过程合成ATP提供能量。蛋白质、酮体和乙酸仅在某些情况下提供少量能量。

ATP的不断补充是由糖的无氧酵解和脂肪、糖的有氧氧化代谢途径实现的。运动中的主要能源是糖和脂肪酸，两者供能的比例取决于运动强度，并为不同的生理系统（如神经、内分泌和心血管）所控制。运动强度达到最大吸氧量（VO2max）的75%或以上时，糖氧化供能的比例增加，运动强度降低至最大吸氧量的65%以下时，脂肪供能的比例增加。体内脂肪酸的氧化利用必须在有氧条件下进行，运动强度加大、缺氧严重时则利用很少。

2.影响运动能量代谢的主要因素(www.xing528.com)

（1）运动的强度和持续时间：运动强度大、时间短的运动以无氧代谢供能为主；而强度小、时间长的运动则以有氧代谢供能为主，除百米跑的能量绝大部分由磷酸系统供给能量外，多数运动的能量供应是多系统混合的。运动中当强度达到85%～100%VO2 max或＞100%VO2 max，则主要依赖于无氧供能，通过磷酸肌酸分解及无氧糖酵解途径，ATP合成率高，为有氧供能的5～6倍，可满足短时间做功量高的运动，如冲刺跑和举重等。限制ATP高合成率的主要因素是时间短、磷酸肌酸耗损和无氧糖酵解生成的H+堆积。当运动强度变小、运动时间延长时，糖和脂肪两类营养素供能的比例也发生变化，糖的利用减少，而脂肪的利用增加。冲刺运动时，糖的供能占优势，此变化反映了运动的适应过程。糖是运动中能量供给必需的物质。肌肉中储备的糖原耗竭时，运动能力明显下降，而且容易发生外伤。增强长时间运动中动用脂肪的能力，可节约肌糖原的耗损，有利于提高运动能力。

（2）肌纤维类型：骨骼肌有3种纤维，即红肌（慢肌）、白肌（快肌）Ⅰ型和Ⅱ型。其中，红肌富含线粒体由有氧氧化供能，白肌由糖酵解供能，肌纤维构成的差异其供能系统各异。

（3）训练水平：系统运动训练可改变人体对某一供能系统的依赖。例如，长跑运动员的有氧能力比短跑运动员强，而短跑运动员的无氧供能能力强。有氧运动能力高的运动员对脂肪的利用能力强。

（4）体内能源物质的储备：体内能源物质的储备是骨骼肌能量代谢可利用的基质。肌糖原含量高与运动能力，特别是运动耐力有密切的关系。

11.9.1.3　运动员的能量需要量

运动员一日能量的总消耗量由静息代谢率（rest metabolic rate，RMR）运动消耗（thermic effect of exercise，TEE）、食物的生热效应（thermic effect of food，TEF），以及适应性生热作用（facultative thermogenesis）四部分组成。一般在非运动人群，RMR占每日总消耗的比例最大，为60%～75%，但运动员由于运动训练的能量消耗多，使RMR的比例相对减少。TEE代表体力活动所消耗的能量。在能量消耗的成分中，TEE的变异最大，也最容易发生变化。一个中等强度活动的人，TEE占总能量消耗的15%～30%，高强度运动时，达到RMR的10～15倍。除了做功之外，能影响TEE的因素很少。运动员的TEE因运动量的不同有很大的差异。集训队运动员在训练课内的能量消耗范围1255～10887 kJ（300～2602 kcal），平均是4184 kJ（1000kcal）左右，约为一日总能量消耗的40%，高的可达到总能量的50%左右。国内调查资料报道，运动员一日总能量的需要量多在14657～18426 kJ（3503～4404 kcal），范围是8376～23033 kJ（2002～5505 kcal），按体重计算为209～272 kJ（50～65 kcal）/kg。有些运动项目，如乒乓球、体操、围棋、击剑等运动员在训练中紧张的神经活动，并不都能在能量消耗方面反映出来。