運動與糖代謝

運動與糖代謝

糖是運動時唯一能無氧代謝合成ATP的細胞燃料。糖氧化具有耗氧量低、輸出功率較脂肪氧化大等特點，是大強度運動的主要能量來源，在運動供能中佔據重要地位。

(1)當以90％—95％最大攝氧量以上強度運動時，糖供能佔95％左右；

(2)是中等強度運動的主要燃料；

(3)在低強度運動中糖是脂肪酸氧化供能的引物，並在維持血糖水平中起關鍵作用；

(4)任何運動開始、加力或強攻時，都需要由糖代謝提供能量。

第一節 肌糖原與運動能力

一、影響肌糖原儲量的因素

人體骨骼肌中肌糖原的儲量約為10—15克／千克濕肌。

影響因素：

1、肌肉部位：

2、肌纖維類型：一般認為，快收縮肌纖維內糖原含量略高於慢收縮肌纖維。

3、運動訓練水平：長時間耐力訓練，可使糖原儲量增加一倍。

4、飲食：正常糖原含量的肌肉對飲食糖的敏感性較低。只有在預先經運動耗盡肌糖原的情況下，高糖飲食後才出現肌糖原儲量明顯提高。

二、影響運動時肌糖原利用的因素

(一)、運動強度、持續時間與肌糖原利用

運動強度增大，肌糖原消耗速率相應增大。

1．在90％-95％最大攝氧量以上強度運動時

肌糖原消耗速率最大。但由於肌乳酸的快速增多，抑製糖酵解進行，所以，運動至力竭時，肌糖原消耗不到原儲量的一半。

2．在65％-85％最大攝氧量強度(亞極量或亞極量下強度)長時間運動時

運動時間能維持45-200分鐘，肌糖原利用速率相當高，糖原消耗量最大。肌糖原利用速度隨運動時間的變化可分為三個時相：

運動最初階段，由於肌肉收縮的刺激、腎上腺素釋放和局部氧儲備下降，肌糖原分解迅速，糖酵解是這時供能代謝的主要過程。

第二階段，隨運動時間延長，循環系統對運動負荷適應，糖原分解速率下降，保持穩態的有氧代謝。這階段糖原分解速率隨運動強度改變，如運動強度分別為25％、54％、78％最大攝氧量時，相應的糖原分解速率分別為0．3、0．8、1．5毫摩爾·千克濕肌^-1·分^-1。

最後階段，隨著糖原的利用，其儲量相對減少，分解速率也大幅度下降，肌肉的補償措施是提高血糖吸收和脂肪動用。

3．以30％最大攝氧量強度(低強度)運動時

肌內主要由脂肪酸氧化供能，很少利用肌糖原。

(二)、訓練水平

高訓練水平的人，執行定量亞極量負荷運動時，脂肪酸氧化供能的比率較高，相應的肌糖原利用速率減慢。所以，運動時，增強脂肪酸氧化供能，對肌糖原的利用起節省作用。在進行大強度亞極量運動時，肌糖原分解速率相對比非訓練者要快，保證了運動時產生較大的功率輸出。

(三)、肌纖維類型

耐力訓練可以提高肌肉氧化糖、脂肪酸的能力，主要表現在I、Ⅱa型肌纖維。在低於70％最大攝氧量強度長時間運動期間，I型肌纖維內糖原下降最多，證明這類肌纖維最適宜中、低強度運動。在75％—90％最大攝氧量強度運動中，隨著運動強度的增大，首先募集Ⅱa型肌纖維，最後是Ⅱb型肌纖維。在最大強度肌收縮時，Ⅱb型肌纖維幾乎全部募集，肌糖原迅速分解，下降量最多。

(四)、飲食

在運動前30分鐘或運動間歇，適量吃糖，可以減少肌糖原的消耗。

運動前升高血漿遊離脂肪酸的濃度，可以使運動時肌肉氧化脂肪酸的比例增大，減慢肌糖原的利用速率。

(五)、環境溫度的影響

熱天運動使肌糖原分解供能增多，寒冷時人體利用脂肪供能增多。

(六)、低氧分壓的影響

在氧分壓較低的高原進行運動時，供氧不足造成糖酵解供能的比例增多，肌糖原消耗加快，乳酸生成明顯增多。在供氧成為主要代謝限制因素時，代謝合成等量ATP時，利用糖氧化比脂肪酸氧化時消耗的氧量要少，所以；在高原訓練初期，運動時肌糖原利用增多。

三、肌糖原與運動能力的關係

(一)有氧運動能力與肌糖原儲量

在長時間(45-200分鐘)大強度運動中，運動前肌糖原儲量決定達到運動力竭的時間，直接影響耐力訓練和比賽的運動能力。

亞極量強度運動中肌糖原消耗導致運動疲勞的原因在於：

(1)糖原在肌細胞內分隔存在，當運動肌內糖原耗盡時，難以從非運動肌內得到補充。

(2)肌糖原含量低者，在完成相同負荷運動時，肌肉要較多地吸取血糖供能，可能引起低血糖症，影響中樞神經系統的能量供應。

(3)肌糖原是脂肪氧化供能的代謝引物，缺糖將影響脂肪氧化供能的能力和供能量。

(4)肌糖原儲量不足，脂肪酸供能比例增加，使運動能力下降。

(二)無氧運動能力和肌糖原儲量

肌糖原儲量過低時，抑制乳酸生成和降低無氧代謝能力。

總之，肌糖原儲量對耐力運動和極量運動都是必要的能源。設法提高體內肌糖原儲量，降低運動時糖原利用速率，加快運動後糖原恢復，並達到超量恢復，對耐力運動能力的提高尤其重要。

第二節血糖與運動能力

一、概述

血糖濃度以空腹(進食12小時之後)值為準，正常範圍是4．4—6．6nunol／L(80—120mg％)。當血糖低於3．8mmol／L(70mg％)時，臨床上稱為低血糖；血糖高於7．2mmo/L(130mg％)，稱為高血糖；血糖濃度高於8．8mmol／L(160mg％)時，腎小球濾過的葡萄糖在腎小管不能全部被重新吸收，糖由尿中排出，所以血糖8．8mmol／L(160mg％)稱為腎糖閾。

(一)血糖的來源和去路

來源：血糖的基本來源是食物糖；飢餓狀態下，肝臟釋放葡萄糖是血糖的又一來源。

去路：進入組織細胞合成糖原、氧化分解供能及轉換成脂肪和氨基酸。

(二)血糖的生物學功能

1．血糖是中樞神經系統的主要供能物質，用以維持中樞的正常機能

2．血糖是紅細胞的唯一能源

3．血糖是運動肌的肌外燃料

二、影響運動肌攝取和利用血糖的因素

運動時，骨骼肌吸收和利用血糖增多，數量多少與運動強度、運動持續時間和體內糖儲量變化等因素有關。

三、運動時血糖濃度

（一）運動時血糖濃度的變化

1.1-2分鐘短時間大強度運動

糖酵解供能，血糖基本不利用濃度無明顯變化

2.4-10分鐘全力運動

糖酵解和有氧代謝供能吸收和利用血糖的速率小於肝臟釋放葡萄糖速率

血糖濃度明顯上升可超過腎糖閾達10-11.1mmol/L

3.15-30分鐘全力運動

有氧代謝為主，肌糖原消耗增多消耗血糖的速率達到或超過肝臟釋放葡萄糖的速率

血糖開始回落

4.1-2小時長時間運動

肌糖原大量消耗，血糖供能比例佔40%，血糖水平即使處於正常範圍也屬於低限區間

5.超過2-3小時

（二）血糖與運動能力

短時間激烈運動血糖供能意義不大

長時間運動時骨骼肌不斷吸取血糖

長時間運動出現低血糖症血糖可以成為運動能力的限制因素

（1）中樞神經系統因血糖供能缺乏而出現中樞疲勞

（2）影響紅細胞的能量代謝，使氧的運輸能力下降

（3）由於運動肌外源性糖供應不足導致外周疲勞而使運動能力下降

第三節 肝臟釋放葡萄糖與運動能力

一、安靜時肝臟葡萄糖釋放

（一） 安靜時肝糖原分解

安靜時佔總釋放量的70%

（二） 安靜時的糖異生

糖異生體內非糖物質轉變成葡萄糖或糖原的過程

安靜時糖異生佔25%-30%

二、運動時肝葡萄糖釋放

（一）運動時肝糖原分解

1.短時間大強度

肝糖原分解佔葡萄糖釋放的90%

2.長時間大強度運動

（二）運動時糖異生作用

短時間大強度運動，糖異生作用不明顯

長時間運動中，糖異生的基質的成分和作用不斷變化

（1）40分鐘內，動用的基質主要是乳酸

（2）運動40分鐘左右，生糖氨基酸的作用達到最大值

（3）長時間運動後期。甘油作用明顯

第四節乳酸與運動

一、運動時乳酸生成的機理

（一）短時間極量運動乳酸的生成

在超過數秒的極量運動中，ATP、CP的消耗細胞內ADP、AMP、磷酸和肌酸含量逐漸增多，它們可激活糖原分解，使糖酵解速度大大增加，肌肉乳酸迅速增多。

（二）亞極量運動時乳酸的生成

長時間、亞極量強度運動時乳酸的生成主要是在運動開始時氧氣虧空期間和獲得穩態氧耗速率以前

（三）中低強度運動開始時乳酸的生成

中低強度運動開始時乳酸的生成主要是循環系統處於提高過程和尚未建立穩態代謝時，糖酵解速率超過有氧代謝速率的結果

二、乳酸消除

（一）乳酸消除的基本途徑

（1）在骨骼肌、心肌等組織氧化成二氧化碳和水

（2）在肝和骨骼肌重新合成葡萄糖和糖原

（3）在肝合成脂肪和丙氨酸

（二）運動時乳酸代謝

氧化55%—70%

肝（肌）糖原﹤20%

蛋白質成分5%—10%

葡萄糖和乳酸﹤2%

其他（氨基酸、三羧酸循環的中間代謝產物）﹤10%

（三）乳酸消除的生物學意義

1乳酸在快肌纖維內產生後，轉移到臨近的慢肌纖維氧化，或隨血液循環轉移到其他運動強度較低的骨骼肌和心肌，提供氧化的底物

2通過糖異生作用轉變為葡萄糖，用以維持血糖水平

3肌乳酸不斷釋放入血，可以改善肌細胞內環境和維持糖酵解的供能速率

三、乳酸與運動能力的關係

（一）乳酸生成與運動能力

以糖酵解為主要供能方式的速度耐力項目中，運動時乳酸生成越多，則糖酵解供能能力越強

（二）乳酸消除與運動能力

乳酸消除主要取決於有氧代謝能力。