医科大学精品课件：运动和糖代谢.ppt

1、南京医科大学 吴雏燕 糖的概念 氢氧 碳 碳水化合物 (CH2O)n 膳食中主要的糖 纤维素、半纤维素、果胶、亲水胶质 物 非淀粉多糖 直链淀粉、支链淀粉、变性淀粉 淀粉多糖（10） 棉子糖、水苏糖、低聚果糖其它寡糖 麦芽糊精异麦芽低聚寡糖寡糖（3-9） 三梨醇、甘露醇糖醇 蔗糖、乳糖、海藻糖、麦芽糖双糖 葡萄糖、半乳糖、核糖单糖糖（1-2） 组成亚组分类（DP） 糖类的作用及贮存形式 l糖类在人体中易被消化吸收、运输，也容易被 动员，是运动时的主要供能物质。 l糖通过无氧酵解分解为乳酸及少量能量；通过 有氧氧化分解为二氧化碳、水及大量能量。 l人体中的糖类主要是糖原(肝糖原、肌糖原)和 葡萄

2、糖，前者是糖类的贮存形式，后者是糖类 的运输形式(血糖)。 运动中糖营养的特殊生理功能 糖的生理功能-A 提供运动所需的能量 通过血脑屏障营养神经细胞 含糖丰富的食物提供B族维生素 减少应激激素分泌，稳定免疫力 运动中糖营养的特殊生理功能 糖的生理功能-B 构成体质-核糖和脱氧核糖 节约蛋白质 增加饱腹感 调节脂肪酸代谢 糖 酵 解 途 径 示 意 图 （glycolytic pathway） 无氧氧化在人体运动中的生理意义 糖酵解 (glycolysis) 缺氧状态下 的能量来源 维持极量运动 的能量来源 高耗能组织 的能量来源 三 羧 酸 循 环 (tricarboxybic acid c

3、ycle) 有氧氧化在人体运动中的生理意义 三羧酸循环 (tricarboxybic acid cycle) 供给能量共同代谢途径 磷酸戊糖途径 (pentose phosphate pathway) 磷酸戊糖途径在人体运动中的生理意义 磷酸戊糖 供能抗氧化损伤核苷酸 糖 代 谢 总 结 血糖 消化吸收 食物中糖 肝糖原 其它物质（甘 油、氨基酸、 乳酸） 其他糖类（果 糖、半乳糖） 分解 糖异生 转变 CO2+H2O+能量 肝糖原、肌糖原 脂肪、氨基酸 核糖、脱氧核糖、 氨基已糖 氧化 合成 转变 转变 尿糖 100-120mg% 160mg% 血糖的来源和去路 一、运动与肝糖原（glyco

4、gen） 安静时 肝糖原1%-5.26% 平均3%左右 输出葡萄糖量 100-156mg/min 肝糖原分解 70%-75% 糖异生 25%-30% 运动时 肝糖原分解 糖异生速率 葡萄糖释入血液 运动对肝糖原的影响-分解速度与运动强度成正比 葡萄糖输出 800-1100mg/min 糖的异生率 输出量增加 8-9倍 自行车 70%VO2max 30 min 运动对肝糖原的影响-分解速度与运动时间有关 短时间大强度运动 肝脏输出的葡萄糖中90%来自肝糖原的分解 运动超过40 min 肝糖原分解比例逐渐减小， 糖异生比例逐渐加大 运动超过1小时 肝糖原由原来的4.4%下降到2.0% 运动时间对肝

5、糖原消耗量的影响 肝脏 （1.7kg） 剧烈运动1h运动3h 葡萄糖总消耗量为41g (肝糖原重约75g) 低血糖 高糖膳食有利于肝糖原恢复 糖饥饿与高糖补充对肝糖原恢复的影响 剧烈运动后 前天后天 保证能量 (糖摄入量5g/天) 高糖膳食 （糖摄入量为400g/天） 糖饥饿状态肝糖原恢复 二、运动与肌糖原 l肌肉占人体体重的40%左右 l人体骨骼肌中肌糖原含量为1% -2% l普通人肌糖原含量为300-400g l运动员可达500g 不同肌肉肌糖原含量不同 股四头肌1.4% 腓肠肌1.30%-1.60%三角肌0.92% 肌糖原分子构成比与能量效应 能源物质 C:H:O比例 肌糖原分子 C、H

6、：49% O：51% 脂肪分子 C、H：90% O：10% 燃烧 1升氧 产能23kJ 产能19.6kJ 多余11.9% 运动成绩 运动中肌糖原的作用-耗氧少产能多 l糖分子中含氧比例高，氧化时耗氧少产能多 ，肌糖原是运动的主要能源物质。 l运动时在耗氧量等同的前提下，利用糖的氧 化供能可以产生更多的能量(多11.9%)。 l马拉松赛跑中被氧化的脂肪、蛋白质少于总 贮量的1，而肌糖原则几乎全部排空。 l肌糖原的动用有利于提高运动输出功率，获 得好的运动成绩。 运动中肌糖原的作用-释放结合水 l每贮存1克肌糖原需要2.7g的结合水。 l耐力运动时肌糖原大量排空，可释放出结 合水约1000-160

7、0ml。 l意义：维持运动过程中水的代谢，保证某 些生化过程进行，防止脱水。 影响肌糖原利用的因素 运动强度 饮食与环境 训练水平运动类型 运动时间 肌糖原利用 1、运动强度 不同强度运动至力竭时肌糖原的消耗 30VO2max运动，肌糖原下降15 75VO2max运动，肌糖原消耗80-95 90%-100%VO2max运动，肌糖原下降25% 结论：要发展耐力就要增加肌糖原的代谢能力，以70%- 80%VO2max强度进行训练为宜。 2、运动持续时间 运动不同时间和阶段肌糖原的利用 运动初，肌肉收缩的刺激，肾上腺素释放 和局部氧贮备下降，肌糖原分解比较迅速； 运动中，循环系统对运动负荷逐渐适应，

8、 酶活性增强，糖原分解迅速，肌糖原大幅下降； 随运动持续时间推移，糖原相对减少， 肌肉补偿的措施是提高血糖吸收和脂肪利用。 结论：肌糖原的利用与运动持续时间呈正相关；肌糖原达到最低水平时 发生力竭；力竭出现的时间与运动开始的肌糖原水平有关。 3、运动类型 运动类型不同肌糖原的利用不同 同样的运动不同肌肉的糖原消耗不同。 2h跑步后的腓肠肌和比目鱼肌 糖原消耗比股外肌多。 不同的运动相同肌肉糖原的消耗不同。 强度相当的跑步和骑车运动，自行车运动员 股外肌糖原利用高于跑步运动员。 结论：除了不同肌肉本身存在的肌糖原含量上的差异外， 参与收缩的肌群多少与糖原的分解消耗有直接关系。 4、肌纤维类型 快

9、速氧化糖原分解型（a）快速糖原分解型（b） 缓慢氧化型（） 骨骼肌纤维 运动与肌纤维类型 肌纤维类型不同，肌糖原利用量不一样， 并因运动强度各异。 中等强度长时间运动，型肌纤维内糖原 下降较快，该类纤维适合中低强度运动； 较大强度运动时，先募集a肌纤维， 后是b肌纤维； 最大强度肌肉收缩时，b肌纤维 全部募集，糖原迅速分解，下降量最多。 结论：型肌纤维对糖原的利用随运动强度的增大而减少，型肌纤 维随运动强度的增大而增加。 5、饮食和环境 饮食：补充和动员 运动前30 min或运动间歇，适量补充 含糖食物，可以稳定血糖，抑制脂解作用， 减少内源性肌糖原的消耗。 运动前促进脂肪动员如运动前1h喝咖

10、啡， 升高血浆FFA的浓度，增加运动时肌肉 氧化脂肪酸的比重，节省肌糖原的利用。 环境因素影响肌糖原利用 高温下运动肌糖原分解供能增多 低温下运动人体利用脂肪供能增多 高原训练的初期肌糖原利用增多 运动后肌糖原的恢复 l运动强度和持续时间是影响运动后肌糖原 恢复的主要因素 1、短时间大强度运动后肌糖原的恢复 功率车最大负荷 持续运动1min间歇休息3min至力竭 禁食2h 普通混合膳食高糖膳食 5h和24h观察肌糖原 实验结果 l运动停止后第一个5h内，肌糖原的恢复速度最 快，即使在禁食的条件下，也能使肌糖原有部 分的恢复； l5h以后，肌糖原的恢复较慢，并与进食及膳食 的性质有关。 l24h

11、完全恢复，不需高糖膳食。 2、长时间运动后肌糖原的恢复 l受试者进行2h的长时间运动。 l方法：第1小时包括耐力游泳、滑雪、跑和骑自 行车运动。第2小时在自行车功量计上，重复进 行短时间极限强度运动至力竭。 l结果：运动结束时肌糖原含量显著降低，运动结 束后的恢复期内，肌糖原的恢复过程明显受膳食 条件的影响。 高糖膳食训练方法 运动前7天， 大运动量训练， 耗尽肌糖原 低糖膳食2-3天 (蛋白质6280KJ， 脂肪5442KJ)， 进行运动 高糖膳食3天 (糖9623kJ， 蛋白质2093KJ)， 不运动或轻微活动 肌糖原可增加2-4倍 高糖膳食训练的意义 l优点：有助于提高耐力运动。 l缺点

12、：每克肌糖原伴有约2.7g的结合水，水分增多，使 肌肉僵硬，不利于体操，短跑等项目运动； l高糖膳食训练之后可出现恶心、呕吐、肌红蛋白尿、心 肌缺血、缺氧等症状。 l改良：一次大运动量的耐力负荷后，不需要进食3天高蛋 白、高脂肪膳食，而直接补充3天高糖膳食即可，这样既 能增加肌糖原，改善耐力，也可减少副作用。 三、运动与血糖 正常血糖浓度 80-120mgdL， 全身含血糖5-6g。 静息时， 肌肉吸收血糖的量不多， 氧化时耗氧量不到肌肉 总耗氧量的10。 运动时， 骨骼肌吸收和利用血糖增多， 数量与运动强度、持续时间 和运动前肌糖原贮量有关。 血糖在人体运动中的生理意义 血糖 中枢神经系统的

13、主要供能物质 红细胞的唯一能量来源 血糖是运动肌的肌外燃料 短时间运动对血糖影响 l短时间大强度(短跑、中长跑)运动时血糖变化不大，运动 之后血糖明显上升。 短时间大强度运动时 神经体液调节加强 肾上腺素分泌增加 胰高血糖素上升 抑制胰岛素分泌 引起肝糖原分解加强 运 动 结 束 时 这些激素的分泌还“惯性” 地继续进行，使血糖不断上升 长时间运动对血糖的影响 l长时间运动时，血糖下降。低强度运动时增 加2-3倍，剧烈运动时增加4-5倍。 肌肉毛细血管扩张 血流量增大胰岛素相对增加 血糖进入肌细胞膜 糖原合成 机制 肌糖原贮量对血糖的影响 l正常肌糖原贮量的肌肉内，血糖供能只占总能 耗的8。

14、l在低糖原肌肉内，血糖供能可以高达46。 高肌糖原储备可以使运动肌摄取和 利用血糖量减少，有利于维持运动 中正常血糖水平，延缓运动性疲劳的发生。 提 示 低血糖的表现 定义 原因 表现 血糖浓度低于 60-70mg/dl（3.3-3.9mmol/L） 长时间运动、运动强度大 饮食不规则、不进餐、运动时间安排不合理 饥饿、无力感、行为改变、 严重者晕厥、昏迷 低血糖的防治 服用含糖饮料昏迷者急救 加强宣教 对策 运动中补糖 目的 适应证 注意 增加外源性糖氧化供能，延缓机体内源糖 的氧化，维持一定速度下运动所持续的时间 由于更高强度时，机体主要依赖内源糖供能， 所以糖饮料更适于时间长，强度不高的

15、运动项目 补糖时间，补糖量 和补糖种类的科学性 四、运动与乳酸（lactate） 研究意义 运动训练康复医学 运动负荷强度运动处方训练方法 安静时乳酸的生成 安静时血液乳酸浓度大约1mmol/L 肌肉中糖酵解作用很弱，仅生成少量乳酸， 其中35释放入血 视网膜、肾髓质、红细胞等耗能多的组织 糖酵解作用活跃 运动时乳酸的生成 l运动时骨骼肌是产生乳酸的主要场所。 l乳酸生成量与运动强度，持续时间及肌纤 维类型等因素有关。 l肌乳酸经被动扩散或主动转运进入血液。 l常用血乳酸来了解肌乳酸的变化。 准备活动时乳酸的生成 实验组 对照组 乳酸阈(血乳酸4mmolL) 负荷强度， 准备活动10min 静

16、坐5min 80VO2max强度 持续运动5min 血乳酸 4.62mM 血乳酸 6.48mM P氧化速率 （安静值3-5倍） 亚极量运动中后期 血乳酸 出现速率廓清速率 （安静值3-5倍） 乳酸增加稳态氧耗速率 运动肌内部自身氧化进入血液成血乳酸 穿梭到邻近低强度 运动的肌纤维氧化 极量运动时乳酸的生成 l极量运动时(90VO2max)血乳酸持续升高直至力竭。 l极量运动训练：提高血中乳酸最大浓度，增大肌肉中乳 酸浓度的极限，使糖酵解系统供能达到最高水平。 l在任何运动的开始，只要能量 需求超过有氧供能能力时，就 有乳酸生成。通常采用比赛后 血乳酸值来评定专项极量运动 的能力。 我国运动员在

17、极量、亚极量赛跑后的血乳酸值 距离（m）血乳酸（mmol/L） 1009.461.33 40011.78 1.28 80015.19 1.87 150013.33 2.42 500012.70 1.98 1000011.90 2.63 马拉松4.08 6.33 乳酸与运动性疲劳 l45s至2min最大强度运动时， 血乳酸浓度可达15mmol/L， 导致极量运动性疲劳的主要 原因。 l运动训练时，提高耐受乳酸 最大浓度的能力，就可抗疲 劳出成绩。 提高酵解系统供能能力的方法 采用l-2min最大强度跑 或游泳等练习， 可使血乳酸值增大 合理组织间歇训练， 即每次练习中间休息4-5min， 连续间

18、歇训练5次后， 血乳酸可达最高值 血液乳酸极高水平 肌肉适应乳酸刺激 身体耐受最大乳酸能力增加 乳酸代谢 乳酸代谢是指机体将乳酸廓清的生物化学过程 廓清乳酸 在心肌、骨骼肌内 氧化成二氧化碳和水 在肝、肾经糖异生作用 转变为葡萄糖或糖原 经汗液、尿液排出体外 小鼠长时间力竭运动后4h内乳酸清除构成比 乳酸清除途径百分比（%） 直接氧化55-70 生成肝糖原和肌糖原20 转变为蛋白质成分5-10 转变为葡萄糖和血乳酸2 其他(氨基酸、三羧酸循环中间产物)10 人体实验结果与动物实验相类似 l肝脏每分钟最多只能代谢乳酸0.1-0.28，占人体 内乳酸廓清率的4-8。 l肌肉活检显示，运动时肌糖原大

19、量排空后，经过1 -2天不能全部恢复其原有的贮存量，而肌乳酸在 运动后0.5-1h内即已降低到运动前水平。提示由 乳酸转变为肌糖原的比重较小。 运动后 乳酸 氧化 糖异生 乳酸氧化供能 l在氧气充足条件下，心肌、骨骼肌及其他组织能从血液中吸收乳 酸，在胞浆乳酸脱氢酶作用下脱氢生成丙酮酸，丙酮酸经穿梭入 线粒体再经三羧循环彻底氧化成二氧化碳和水并产生能量，使乳 酸分子中的能量得到利用。 氧化乳酸的能力反映运动能力 l研究证明：在长时间亚极量自行车运动时，运 动肌氧化乳酸的数量约占乳酸消除总量的50%， 心肌和非运动肌氧化乳酸的数量相对较少15%。 l有良好训练的运动员，氧化乳酸的能力显著提 高。

20、如高水平自行车运动员心肌中有氧代谢的 底物中，89是乳酸。 运动与乳酸的糖异生（gluconeogen） l乳酸循环(又称柯立氏循环)：乳酸（总量的1/5）通过血 液循环进入肝脏，在肝内异生成葡萄糖或糖原，肝葡萄 糖再进入血循环系统补充血糖的消耗或扩散入肌细胞再 合成肌糖原。 运动与乳酸消除 l长时间亚极量运动的乳酸廓清始于运动之初。 l短时极量运动的乳酸消除发生在运动之后。 l运动后恢复期中，心脏、肾脏及静息肌消耗乳 酸量为0.3-0.4g/min，占总廓清率的15;经尿 或汗排泄的乳酸量占5。 运动后大部分乳酸是在收缩肌群中被氧化的 准备运动和放松运动有助于乳酸的氧化 l运动后恢复期进行适当强度的整理活动可以使 乳酸廓清速度增大2-3倍，使乳酸氧化的相对 量和绝对量都增加。 l实验显示：运动后处于完全体息状态时，乳酸 有50被氧化，在进行50VO2max的整理活动 时，氧化乳酸占乳酸的廓清率上升到90，氧 化乳酸的绝对量是休息状态的3.5倍。 乳酸代谢对机体的意义 乳酸代谢的生物学意义 乳酸的再利用 恢复运动能力 预防酸中毒 提高能量代谢效率 复习要点 l运动时肝糖原的代谢特点 l运动中肌糖原的代谢特点 l运动对血糖的影响 l乳酸代谢对机体的意义