运动营养学与生物化学

人体中由60多种元素组成。其中，氧、碳、氢、氮4种元素占96％，钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁占3.95％，其余的铁、铜、碘、锰、锌、铬、硒、钼、钴等元素合起来只占0.05％。人体的元素是从食物中摄取或得到补充的。

食物中所含的能维持人体生命和各种活动的各种基本物质称为营养素。

考题预测

蛋白质是人体重要的营养物质之一，承担着多种生理功能，但不包括（　）。

A. 参与构成各种细胞组织
B. 参与多种重要的生理活动
C. 参与协助脂溶性维生素的吸收
D. 参与氧化供能

【答案】C。解析：蛋白质的生理功能主要是：（1）维持机体组织的生长、更新与修复；（2）形成肌肉组织，产生肌肉收缩；（3）参与机体多种调节、运输等功能（如血红蛋白输送氧和二氧化碳、酶催化作用）；（4）氧化供能。

1. 维生素

维生素是人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量有机物质，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。

真题再现

【2016年上半年真题】维生素A在维持正常的视觉中起着重要作用，如缺乏容易引起（　）。

视频解析

A. 黄斑变性
B. 夜盲症
C. 青光眼
D. 白内障

【答案】B。解析：缺乏维生素A，首先出现暗适应能力降低的症状，进一步发展形成夜盲症或干眼病；还可导致骨骼发育受阻、免疫和生殖功能下降。

2. 无机盐

无机盐又称为矿物质，包括常量元素和微量元素。

人体必需的矿物质有钙、磷、镁、钾、钠、硫、氯7种，含量占人体0.01％以上或膳食摄入量大于100毫克/天，被称为常量元素。而铁、锌、铜、钴、钼、硒、碘、铬8种为必需的微量元素。微量元素是指其含量占人体0.01％以下或膳食摄入量小于100毫克/天的矿物质。还有锰、硅、镍、硼和钒5种是人本可能必需的微量元素；还有一些微量元素有潜在毒性，一旦摄入过量可能对人体造成病变或损伤，但在低剂量下对人体又是可能的必需微量元素，这些微量元素主要有：氟、铅、汞、铝、砷、锡、锂和镉等。但无论哪种元素，和人体所需的三大营养素：碳水化合物、脂类和蛋白质相比，都是非常少量的。

矿物质的生理功能：①构成机体组织的重要成分：钙、磷、镁、锰、铜。缺乏钙、镁、磷、锰、铜，可能引起骨骼或牙齿不坚固；②为多种酶的活化剂、辅因子或组成成分：钙——凝血酶的活化剂、锌——多种酶的组成成分；③某些具有特殊生理功能物质的组成部分：碘——甲状腺素、铁——血红蛋白；④维持机体的酸碱平衡及组织细胞渗透压：酸性（氯、硫、磷）和碱性（钾、钠、镁）无机盐适当配合，加上重碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，维持着机体的酸碱平衡；无机盐与蛋白质一起维持组织细胞的渗透压；⑤缺乏铁、钠、碘、磷可能会引起疲劳等；⑥维持神经肌肉兴奋性和细胞膜的通透性：钾、钠、钙、镁是维持神经肌肉兴奋性和细胞膜通透性的必要条件。

人体内矿物质不足可能出现许多症状。矿物质如果摄取过多，容易引起过剩症及中毒。所以一定要注意矿物质的适量摄取。

3. 水

水占人体体重的50％～60％，人体的一切生物化学反应都必须在水的介质中进行。其功能包括溶解物质、运输营养、维持体温和渗透压以及产生润滑作用。

4. 膳食纤维

膳食纤维主要是植物成分中的纤维和果胶等物质。其主要作用是刺激胃肠蠕动、支撑胃肠道、引起饱胀感，有利于控制饮食，具有预防便秘的功能。

真题再现

【2015年上半年真题】在高血脂患者的膳食中，应适当提高哪种营养物质的摄入比例？（　）

视频解析

A. 无机盐
B. 维生素
C. 纤维素
D. 葡萄糖

【答案】C。解析：纤维素主要的生理功能包括：预防便秘，可以在肠道内吸收水分，增加粪便体积并使之变软利于排出；控制体重，防止肥胖。由于富含膳食纤维的食物体积较大，有利于减少能量摄入量；可以降低血液中胆固醇的浓度，抑制胆固醇的吸收，并加速其排出。

1. 跑步的营养特点

短跑以无氧代谢供能为特点，时间短、强度大，要求有较好的爆发力，为此在膳食中要有丰富的蛋白质，以提高肌肉质量。另外，在膳食中应增加磷和糖的含量，为脑组织提供营养，改善神经控制和增强神经传递，以便动员更多的运动单位参加收缩，还要在膳食中增加矿物质如铁、钙、纳等，增加维生素C、B和E的含量，以增加肌肉收缩质量。

长跑以有氧耐力素质为基础，以有氧代谢供能为特点，为此要求膳食中含有较全面的营养成分，增加机体能源物质的储备，在丰富的维生素和矿物质盐成分中，突出加强铁、钙、磷、纳、维生素C、B和E等成分的营养，有利于提高有氧耐力。

2. 操类项目的营养特点

操类运动项目的营养特点是：高蛋白质、高热量、低脂肪；维生素和矿物质突出铁、钙、磷的含量及维生素B1、C的含量；同时不要过分控制饮食，以免造成营养不良。

3. 球类项目的营养特点

球类项目对力量、速度、耐力、灵敏、柔韧性有较高的要求，食物中要含有丰富的蛋白质、糖以及维生素B1、C、E、A。球类项目中球的体积越小的项目，食物中维生素A的量要更高一些。足球运动时间较长且在室外运动，矿物质和水分丢失较多，应及时补充。

1. 运动与补糖

补糖可以分为运动前、运动中和运动后补糖。运动前补糖有两种方式，一是在大运动负荷训练和比赛前数日，将膳食中碳水化合物占总能量比增加到60％～70％（或10克/千克）；二是在运动前1～4小时补糖1～5克/千克。固体糖和液体糖均可，但运动前1小时补糖最好使用液体糖。运动中补糖一般采用液体糖，应遵循少量多次的原则，每隔30～60分钟补充一次，补糖量一般不低于60克/时。运动后补糖原则是越早越好。最好在运动后即刻、头2小时内以及每隔1～2小时连续补糖，补糖量为0.75～1克/（千克/时），24小时内补糖总量达到9～12克/千克。

考题预测

运动前1小时补糖常使用（　）。

A. 固态糖
B. 液态糖
C. 高糖的食物
D. 都可以

【答案】B。解析：运动前1小时补糖最好使用液态糖。

2. 运动与补水

运动补液应该遵循预防性补充的原则和少量多次的原则。为保持最大的运动能力和迅速地恢复体力，补液的总量一定要大于失水的总量，特别是补纳的量一定要大于丢失的量。专家建议在运动前2小时饮用400～600毫升的含电解质和糖的运动饮料，也可于运动前15～20分钟补液400～700毫升，要少量多次摄入。如果在运动中出汗量大，有必要在运动中补液，补液的量要根据出汗量的多少而定。在一般情况下，补液的总量不超过800毫升/时。

3. 运动员的合理营养

（1）要求热量保持平衡；（2）注意热能物质的比例适当，应以糖为主，脂肪量要少，大多数运动项目蛋白质、脂肪、糖之比为：1:0.7～0.8:4，耐力性项目为1:1:7。中长跑运动员在比赛前合理的膳食方式是高糖低脂；（3）充足的维生素；（4）合理的膳食制度，运动后一般应休息30分钟以上再进食，进食后应休息1.5～2.5小时才参加剧烈运动，一日三餐要合理；（5）正确选择食物和烹调加工，要选择易消化吸收的营养丰富的食物，要注意酸碱性食物的搭配。

环境的生物化学污染主要来源于空气、水质、土壤、农药和养殖业等。

水源和土壤中的有害生化物质是由于工业和生活中的废气、废水、废渣等排出物在农业和渔业产品环境中的残留，再被吸收进入动植物体内。有害的化学物质主要是重金属类，如汞、镉、铅等，其主要污染源是仪表、化工、制药、造纸、涂料等工业废水。

农药中的有机磷、有机氯、有机砷和有机汞是主要有害物质，其残留毒性会损伤肝甚至可以透过血脑屏障进入大脑，透过胎盘屏障危害胎儿。现代养殖业使用的饲料中含有的激素成分日益增多，被称为环境激素。而人类处于生物圈食物链的最后一个环节，由于富集效应，人类必然会通过食物链摄取到大量的环境激素，从而对身体健康产生危害，其主要表现为内分泌紊乱，引起包括生殖系统在内的各种生理功能的异常。

人的生活方式，特别是某些不适当的饮食习惯，会对健康产生损害。在食品加工中，各种腌制、熏制等工艺以及各种香精、色素和防腐剂等添加剂，都可能对健康产生危害。

现代生活中的快餐饮食习惯也可能是有害生物化学物质入侵人体的途径。在很多快餐西点中普遍存在饱和脂肪酸和反式脂肪酸。世界卫生组织建议，每天摄入的反式脂肪酸的量不得多于2克，而一顿丰富的西点快餐大大超过了这个标准。

除一切运动训练和正常的营养方法以外的，旨在提高体能和运动成绩的物质与手段，统称为违禁药物，又称为运动兴奋剂。参与或准备参与体育竞技比赛的运动员采用某些药物，出于非治疗性目的或以非正常剂量摄入体内，以及用不正常途径摄入生理性物质，或采取其他不正当手段，企图以运动训练以外的方式，增强或辅助增强体能，达到提高比赛成绩或战胜对手的目的，即为使用违禁药物或使用兴奋剂。

1. 违禁药物对运动员体能的作用

可以在一定程度上增强运动员的体能，或对某些专项运动能力的提高有一定的辅助作用。但这种作用是单一性的，不具有协调和整体性。有时，某种违禁药物对某一种体能有正面效应，而对另一种体能则起负面影响。而运动成绩的提高有赖于多种体能协调所表现出来的综合效应。

2. 违禁药物对运动员心理的作用

关于违禁药物增强体能的观念，相当大的程度上带有片面性，特别是对其正效应往往有过分夸大之嫌。违禁药物的心理作用大于生理作用。在设计严密的实验中，违禁药物和一般无药理作用的安慰剂同样起到了增强运动员体能发挥的正效应。

（1）刺激剂：主是指对神经肌肉起兴奋刺激作用的药物，如苯丙胺、咖啡因等；

（2）麻醉止痛剂：是对感觉神经起抑制作用的药物，如杜冷丁、吗啡类生物碱；

（3）合成类固醇：是促进肌肉蛋白质合成的药物，如雄性激素类（如睾酮）等；

（4）利尿剂：是减轻体重及稀释体内违禁药浓度的药物，如利尿酸、速尿等；

（5）β—阻滞剂：是阻断肾上腺素对受体的作用的药物，可减慢心跳，如心得安等；

（6）肽类激素：是促进蛋白质合成与增加血液携氧能力的药物，如生长激素、促红细胞生成素；

（7）血液兴奋剂：即自体输血法，以增加血液的携氧能力；

（8）部分含有违禁药物成分的中药制品，如参茸类药物。

违禁药物对体能的所谓促进作用只是暂时的，只可能出现在用药过程的一定阶段，而其不可避免的副作用却是长期的，恶性的，甚至是不可逆的。其主要危害如下：

1. 导致神经系统过分的生理性亢奋与心理性焦虑

使用以刺激剂为代表的违禁药物，神经系统会产生过分激动，烦躁不安，反射亢进和头痛失眠等不良反应，常诱发心动过速、早搏、消化道溃疡或出血等症状。严重时会导致呼吸和循环衰竭，引起运动中猝死。

2. 降低感受器的敏感性，解除人体对伤害性刺激的警示作用

使用以麻醉止痛剂为代表的违禁药物，会产生呼吸中枢抑制，供氧不足，引发呼吸衰竭。人体在感觉神经被部分抑制的情况下运动，消除了疼痛的警觉作用，表面上有助于运动员克服伤痛，持续“拼搏”，但实际上容易误导运动员，使其认为自己的身体并未发生伤害，而更加努力，结果导致更严重的身体损伤，甚至是不可逆的损伤。

3. 引起肌肉的非均匀性增长和力量的不平衡

使用合成类固醇类的违禁药物，虽然能使肌肉体积增长速度加快，但韧带肌腱等相关组织并没有明显的增长和加固，使运动员在剧烈运动时，肌肉和韧带肌腱在受力上不平衡，极易引起韧带和肌腱损伤，严重时还会造成肌腱断裂与骨折。

4. 造成机体内分泌功能紊乱与破坏

使用一些激素类的违禁药物，会扰乱身体原本正常的内分泌平衡，甚至会使生殖系统功能的生理节律紊乱，有时还会诱发心理变态。

5. 诱发药物滥用的成瘾性

大多数违禁药物在长期使用后都会产生成瘾性。刺激剂和麻醉止痛剂本身就是成瘾性药物，合成类固醇虽然本身不属于成瘾性药物，但若长期大量使用，同样会酿成药物成瘾性，以及戒断综合征。