第十二章(一、二节)提高运动能力的生物分析

2．肌肉利用氧的能力 肌肉利用氧的能力表示肌肉从血液摄取 氧并转进线粒体、被代谢氧化利用的量。 利用氧能力取决于下列因素：肌肉微血管 密度，肌红蛋白含量，线粒体有氧代谢酶 活性，线粒体数目和体积，供能物质的选 择性利用等。 在供氧充足、能量物质储备充足时， 影响最大摄氧量的主要因素是有氧代谢酶 的活性。采用大强度间歇性耐力训练，能 明显增强引起肌细胞内上述生化因素的适 应性变化，使肌肉利用氧的能力提高。
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最高乳酸训练方法：间歇训练法（常采 用1-2分钟大强度运动、间歇休息为3-5分 钟的间歇训练法） 在训练中，可调整间歇休息的时间和运 动与休息的比例来提高乳酸生成量。
血乳酸在12-20毫摩尔／升是最大无氧 代谢训练的敏感范围，要达到这个目标， 采用一次1分钟左右的超量负荷是可以实 现的。
在1分钟左右的超量强度跑时，在第一次跑后， 肌肉乳酸可以升高到较高水平，在间歇休息时， 骨骼肌细胞的氢离子向细胞外间隙弥散出一半 量的时间约为39秒，而乳酸根从骨骼肌弥散出 细胞一半量的时间为9分钟。因此，在4分钟的 休息期间肌肉中已升高的氢离子降到接近运动 前水平，使氢离子对糖酵解的抑制作用明显减 弱，在继续进行运动时，骨骼肌中糖原可持续 分解供能，结果使间歇运动时血乳酸大大高于 一次力竭性运动后血乳酸的浓度，从而提高身 体的最大乳酸耐受力。
(2)血液携氧量： 血液携氧量是血红蛋白浓度的函数。 当采用血液兴奋剂或高原训练后使血红 蛋白浓度上升时，最大摄氧量相应提高。 由此推论，血红蛋白可能是最大摄氧量 的限制因素。
(3)每分心输出量： 每分心输出量是影响最大摄氧量的重 要因素。增加每分钟流经肌肉的血容量， 可使单位时间血液供氧增多，从而提高 最大摄氧量。
磷酸原供能系统训练最重要的是掌握 休息间歇时间。
（1）间歇时间太短，磷酸原恢复量少，则重复运 动时的部分能量由糖酵解提供，使血乳酸水平明显 上升，这时发展磷酸原供能是不利的。 （2）休息间歇时间过长，磷酸原虽能完全恢复， 但是根据运动训练学的超量负荷原则，训练密度不 足以刺激磷酸原，也不利于提高磷酸原系统的供能 能力。 所以，其最适宜的休息间歇应为30秒左右。但对 于训练水平较低的或大运动量训练初期的运动员， 休息间歇时间可适当延长，如60—90秒休息，随着 训练水平的提高，休息间歇时间可逐渐缩短。
(4)代谢途径的效率：
无氧运动时ATP生成速率也依赖CP和糖 原分解的代谢能力。 1）肌内肌酸激酶活性； 2）肌内糖酵解酶活性； 3）参与高强度收缩的肌纤维的特性和 数目。在极量运动中，快肌纤维有效募集， 更能快速分解和再合成ATP。 大多数限制因素经高强度训练后，获得 一定程度的适应性提高。
肌肉形态 供能物质含量
影响有氧代谢运动能力的因素： 1．最大转运氧的能力 (1)肺转运氧 (2)血液携氧量 (3)每分心输出量 2．肌肉利用氧的能力 3．遗传的影响 4．训练的影响 5．性别的影响 6．年龄的影响 7．高原和高原训练的影响
第二节 提高代谢能力的训练方法
一、磷酸原代谢能力的训练 磷酸原(ATP、CP)供能的输出功率最大， 所以由磷酸原供能时，速度、力量是最大的。 (一)生物化学理论依据 磷酸原系统的供能特点是维持运动时间短， 常为5—8秒，但输出功率在所有供能系统中是 最大的。因此，磷酸原系统的训练可采用专项 或专门的最大用力5-10秒重复性练习。在5— 10秒大强度运动时，能量的供应几乎全部来源 于磷酸原供能，在恢复间歇中仅有少量的乳酸 生成。
在磷酸原供能能力训练时，必须注意 加强糖酵解能力的训练。 在专项训练中，也采用重复训练法， 如短跑训练的 20-60米进行间跑、3060米成组跑、篮球训练中10秒内30米跑、 运球跑、曲线变向跑、10米冲刺跑等， 其运动时间也均在10秒内。 总之，提高速度素质，需要发展磷酸 原供能能力的训练，要求运动强度达到最 大，运动时间持续在10秒以内，间歇休息 不少于30秒。
(2)供能物质含量：短时间全力运动的能量主要 来自内源性高能磷酸化合物和肌糖原。CP贮量 是短时间无氧运动能力的限制因素。无氧运动时 肌糖原的储量不是个体无氧运动能力的决定因素。
(3)反应产物的堆积：大量的研究一致指出， 在局部肌糖原储备充足情况下，肌内H+堆 积是影响无氧运动能力的主要限制因素。
反应产物的堆积 肌纤维类型 代谢途径的 效率
(5)氧的转运和利用系统： 在短时间极量运动中，氧化供能占很 小部分。当全力运动时间超过60—90秒 时，供氧系统利用氧的能力有改善和提 高，经过一个阶段训练后线粒体内有氧 代谢供能才会有较大增长。
3．遗传的影响
与无氧代谢能力有关的生化参数的遗 传度影响机体对训练的应答，在选材时 应注意应答能力表型的变异起作用。
第十二章 提高运动能力的生化分析
运动能力：是指人参加运动和训练所 具备的能力，是人的身体形态、素质、 机能、技能和心理能力等因素的综合 表现。
运动能力高低主要取决于运动过程中 能量的供给、转移和利用的能力。
ATP酶 ATP ADP+Pi
第一节 运动能力的代谢基础
一、运动的代谢特点：
骨骼肌ATP的再合成速度是影响运动能力的 最重要因素。 供能系统： 磷酸原系统：短时间最大强度或最大用力运 动中起主要供能。 糖酵解系统：30秒到2分钟以内最大强度运 动的主要供能系统。 有氧氧化系统：数分钟以上耐力性运动项目 的主要供能系统。
5．性别的影响
男女之间最大摄氧量存在明显差异。采用绝 对值(毫升氧／分)表示时，男子平均最大摄氧 量为3000-3500，世界级耐力运动员达 6080—7000；女子平均值最大摄氧量 2000— 3200，世界级耐力运动员可达4000。 采用相对值(毫升氧／千克体重•分)表示时，从 儿童至老年人平均值，男子是 40—50，女子 是32—38。若以瘦体重表示相对值时，则男 女之间的差别不明显，男子平均值46-49，女 子平均值44— 48。高体脂的人采用瘦体重计 算最大摄氧量时，也表现出摄氧量值增高。
6．年龄的影响
最大摄氧量值随年龄改变。在青春期 前，男孩稍高于女孩。女子在14—16岁 达到最大摄氧量，而男子在19—30岁保 持最大摄氧量水平。30岁以后，非运动 员明显下降，男子比女子下降得快。
7．高原和高原训练的影响
高原大气压和空气中氧含量下降，引 起人体原有的最大摄氧量下降，大约从 1200米海拔高度起，每上升1000米相 应的最大摄氧量下降10％；在海拔8848 米的珠穆朗玛峰上，登山者平均最大摄 氧量仅为15毫升氧／千克体重•分，大约 是海平面的27％，稍高于维持生命必需 的最低耗氧量(7毫升氧／千克体重•分)。
60米、100米跑、跳跃和投掷、举重 等项目比赛时，运动员要在10秒内以最 大输出功率完成任务。
(1)在100米跑途中，40-60米段速度最 高(9.88米／秒)，这时CP由准备活动后 的每千克肌肉10.9±0.4毫摩尔下降至 5.6土0.8毫摩尔，ATP在不同跑段变化 都不大，最多下降40％左右； (2)当CP下降至一定程度时，能量供 应转而由糖酵解维持ATP再合成，结果 使血乳酸生成增加，在100米跑后达 88.3毫摩尔／升。由于糖酵解参与供能增 多，输出功率下降，跑速逐渐减慢。
(二)训练方法的生物化学分析
发展磷酸原供能能力常采用最大速度(力量) 的间歇训练。
1．最大速度的间歇训练 从生化原理出发，在发展磷酸原供能能力的训练 中，主要是采用无氧-低乳酸的训练方法。原则是： (1)最大速度或最大力量练习，时间不超过10秒； (2)每次练习的休息间歇不低于30秒，根据运动 员的训练水平休息间歇可选范围是30—90秒； (3)成组练习后，组休息间歇不能短于2—3分钟， 通常在4—5分钟。
2)肌纤维类型： 对无氧代谢能力的影响表现在快肌纤维 的比例上，快肌纤维百分比例高的肌肉， 收缩时无氧功率输出值大。在无氧代谢供 能为主的运动中，快肌纤维越多或横截面 积越大，维持最大功率输出的时间会相对 延长。 总之，高比例快肌纤维和快肌纤维横截 面积具有最大瞬时功率和短时间无氧功率 占优势的特点。在选材时要注意这种关系。
二、影响人体运动能力的因素
(一)影响人体无氧代谢运动能力的因素：
人体代谢能力存在明显的个体差异。一 般说运动员的值高于正常人，且有多种因素 影响个体的无氧代谢能力。 1．年龄、性别和肌肉质量的影响 (1)年龄：生长期的机体无氧代谢能力随年 龄增长而增大，在20多岁时达最大值，然 后逐渐下降，大约每10年下降6％。上述 变化无性别差异。
(一)各体育项目的代谢类型 根据运动时物质和能量代谢体系，可 把竞技体育项目分属为五种代谢类型， 即： (1)磷酸原代谢类型； (2)磷酸原—糖酵解代谢类型； (3)糖酵解代谢类型； (4)糖酵解—有氧代谢类型； (5)有氧代谢类型。
(二)不同训练方法的能量代谢特点： 根据训练方法的供能代谢分布特点，科 学地制定训练计划。
3．遗传的影响
高水平的最大摄氧量归咎于训练水平 还是先天因素，目前尚不清楚，但是经 耐力训练最大摄氧量增高不超过 15％— 20％最大摄氧量，这是最大摄氧量遗传 度高(约 80％)决定的。
4．训练的影响
由于可训性受遗传度制约，训练对最 大摄氧量提高的效果不十分明显(不超过 15％—20％)。例如，一名最大摄氧量 (45-55毫升氧／千克体重•分)低水平的 健康年轻人，经过紧张训练使最大摄氧 量提高20％，数值只达到54—66毫升氧 ／千克体重•分，此值仍低于优秀耐力运 动员的平均水平。可见，在耐力运动员 选材时，最大摄氧量的可训性是一个不 可忽视的因素。
(1)年龄； (2)性别；(3)肌肉质量
2．肌肉结构和机能的影响
(1)肌肉形态和肌纤维类型 (2)供能物质含量 (3)反应产物的堆积 (4)代谢途径的效率 (5)氧的转运和利用系统
3．遗传的影响 4．训练的影响
(二)影响有氧代谢运动能力的因素
运动员最大有氧代谢运动能力取决于氧转 运能力和肌肉利用氧的能力。 1．最大转运氧的能力 (1)肺转运氧： 安静时最大肺通气速率在500毫升／分以 上，在最大强度运动时，优秀运动员的值上 升到、180升／分以上，并发现此时血氧量 不下降或稍下降，故认为肺泡弥散氧的能力 不限制最大摄氧量。
(2)性别：在10秒、30秒、90秒最大输出 功的测定中，女子值仅是男子值的65％ 左右，存在明显的性别差异 。
(3)肌肉质量：最大无氧代谢能力与 身体大小有关，尤其受去脂体重的 影响。所以，最大无氧代谢能力的 年龄和性别变化，与肌肉质量的差 异关系密切。
2．肌肉结构和机能的影响
(1)肌肉形态和肌纤维类型： 1)肌肉形态：对肌肉做功能力的影响很 大，如：肌节的排列和长度、肌纤维长度、 肌肉横截面积、肌肉总量等。这些因素影 响肌肉执行无氧运动的能力，特别影响功 率输出的绝对值。
二、糖酵解代谢能力的训练
(一)生物化学理论依据 提高糖酵解供能能力的最有效方法 是高强度运动，保证运动中主要由糖酵 解供能，运动机体内有明显量的乳酸积 累。 最大强度运动30秒-15分钟之间，糖 酵解供能起主导或重要作用。
下降 下降
升高
(二)训练方法的生物化学分析
提高糖酵解供能能力的训练，目前 常用最高乳酸训练和乳酸耐受力训练两 种方法。
4．训练的影响
从训练应答比较的变化范围大，说明 无氧代谢可训性的个体差异大。这类研 究对教练员有重要价值，例如对短时间 无氧运动项目的运动员，应当意识到选 拔天资高的人更易获得训练效果，对长 时间无氧运动能力的提高，应当多从训 练因素上找出成功的原因。
影响人体无氧代谢运动能力的因素： 1．年龄、性别和肌肉质量的影响
1．最高乳酸训练
乳酸是糖酵解的最终产物。运动中乳 酸生成量越大，说明糖酵解供能的比例 越大，无氧耐力素质越好，所以最高乳 酸训练的目的是使糖酵解供能能力达到 最高水平，以提高400米跑和100米、200 米游泳以及最大强度运动1—2分钟运动 项目的运动能力。如全力跑1分钟左右达 力竭状态时，血乳酸最高也只有15毫摩 尔／升左右。如能进一步提高乳酸生成 能力，就可刺激机体产生更强的抗酸、 耐酸能力，提高抗疲劳能力。