体能训练的生物化学基础

第二节　体能训练的生物化学基础

一、人体在不同运动项目中能量供应情况

人体的能量和代谢能力是体能的核心因素，决定着人体各种运动能力和机能水平。根据生物化学的研究，可以把人体能量代谢归纳为三大系统:磷酸原供能系统、糖酵解供能系统和有氧氧化供能系统。运动时，人体骨骼肌收缩，肌细胞内的能量供应也是由这三个供能系统分解能源物质来完成的。人体内这三个主要的供能系统在各种运动时供能的比重各不相同，其供能能力的高低，决定了人体运动能力和体能的高低。

人体在进行不同项目的运动时，主要由一个供能系统完成供能任务，但不可能是一个供能系统完全供能，两个甚至三个供能系统会在运动中共同起作用，完成运动所需能量的供应。三个供能系统的供能能力和特点(表2—2—1)，决定了它们分别在何种运动项目中起主要供能作用。

表2—2—1　三大供能系统的供能特点

了解三大供能系统的特点，有助于分析和掌握在不同运动时的代谢类型和主要供能系统(图2—2—1、表2—2—2)，并明确发展某一运动能力时需要涉及的主要供能系统。如从事短跑、跳高、跳远等运动时，主要由ATP－CP系统供能，糖酵解系统也会参与部分供能，因此，要提高这些项目的成绩，就必须发展ATP－CP系统和糖酵解供能能力。而从事400米跑，100米、200米游泳等运动时，则主要由糖酵解系统供能。因此，要提高这些项目的成绩，就必须发展糖酵解系统的供能能力。从事健身运动时(如长跑、长时间游泳、爬山、远足等运动)主要由有氧氧化系统供能，因此，对普通健身人群而言，主要发展的就是有氧氧化系统的供能能力。同时也将这类运动称为有氧运动，这类运动对增进人们的健康，增强体质和提高抗病能力有重要意义。

图2—2—1　部分运动项目的代谢类型

(引自冯炜权《运动训练生物化学》，1998)

表2—2—2　各种运动项目主要的能量供应系统

续表

(引自冯炜权《运动训练生物化学》，1998)

二、体能训练的生物化学基础

在制订体能训练计划时，首先要明确训练内容属于何种运动方式，其代谢基础是什么，然后有针对性地发展这些代谢系统的供能能力，进而达到提高这种运动能力的目的。

(一)运动能力与遗传

有些生化指标可用来反映运动能力，如骨骼肌中ATP、CP，肌红蛋白的含量，血红蛋白含量以及最高血乳酸浓度等，它们的遗传度见表2—2—3。

表2—2—3　运动能力相关生化指标的遗传度

(引自冯炜权《运动训练生物化学》，1998)

(二)速度训练

从运动生化的角度讲，由于速度主要取决于磷酸原和糖酵解系统的供能能力，因此，提高速度的训练方法是要通过训练，使这两个供能系统发生适宜变化，并使其产生适应，进而达到其提高供能能力的目的。

提高磷酸原供能能力的训练方法，原则上运动强度要达到最大，运动的时间不要超过10秒。如果需要多次重复，每次运动时间应至少有30秒的休息，完成10次运动后，应用3～4分钟休息。

提高糖酵解系统的训练方法，原则上可采用1分钟全力运动、4分钟休息的重复多次的训练方法，重复5次为一组，休息时间长些后再进行下一组的训练。这样可以有效地提高糖酵解系统的供能能力。

(三)耐力训练

耐力好的原因主要是有氧氧化系统供能能力高，因此，提高耐力的训练方法应该是时间较长，强度不太高的运动。通常采用长跑、长距离游泳、骑自行车等运动方式，一次连续运动的时间应该在30分钟以上。对于专业性较强的运动者，还可以采用乳酸阈训练法，就是以使血乳酸达到4毫摩尔/升的强度进行运动的训练方法。

(四)体能恢复的生物化学特点

训练的目的就是对机体施以刺激，使之产生疲劳，然后产生恢复和超量恢复，进而达到提高体能的效果。所谓的超量恢复就是指训练中消耗的能源物质，在训练后逐渐恢复，并达到超过训练前水平的现象。事实上，训练还可能有使能量代谢的能力提高到高于训练前水平的作用。这是运动训练追求的目标，只有这样，才能达到提高体能训练的目的。

1.超量恢复

超量恢复描述的是运动过程中及运动后能源物质的消耗和恢复的过程。运动时，体内以能源物质的分解和能量的消耗为主，恢复过程处于次要地位。因此，在运动过程中，能源物质的消耗大于恢复，表现为体内能源物质的数量随运动时间的延长而减少。而在运动结束后的恢复期中，能源物质则从以消耗为主，转为以恢复为主。这时，配合合理的膳食等补充手段，体内的能源物质的数量逐渐恢复到运动前水平，并可以达到超过运动前水平。我们将这种在运动中消耗的能源物质，在运动后恢复到并超过运动前水平的现象称为超量恢复。在一定范围内，运动刺激的强度越大，超量恢复的程度也越大。

超量恢复阐明了运动时能源物质的消耗状况及其恢复过程的特点，符合超量恢复的能源物质包括肌糖原、ATP、CP及蛋白质等。应该注意的是，不同能源物质在运动时的消耗速率和恢复时间是不同的，而不同强度和持续时间的运动对消耗能源物质的要求也不同。因此，在确定运动训练间歇时间、强度和负荷时，应该以其对能源物质的要求和消耗及恢复规律为前提，科学合理地制订出运动训练计划。

2.训练中间歇的安排

在以发展速度、爆发力为目的的训练中，10秒全力运动间的间歇时间不要低于30秒，60～90秒比较适中，以保证磷酸原物质的数量有50%以上的恢复。重复几次后，可安排一次2～3分钟的休息。

30秒以内的全力运动项目，休息间歇应为4～5分钟。

1分钟的全力运动训练后，应该休息15分钟以上。

跑完4组400米跑后，应该休息15分钟以上。

这样的间歇安排，主要是考虑既可以使能源物质有一定程度的恢复，乳酸等代谢产物有一定程度的消除，又照顾了训练时间的紧凑。间歇时间越长，对能源物质的恢复、有害产物的消除当然越好，但也不可能在跑完一个100米后，就休息半天时间。

3.训练后休息的安排

在运动训练后，为了尽快消除体内的乳酸，可采取积极休息的手段。所谓积极休息就是在训练结束后，不要完全静止不动，而是进行低强度的运动，如可进行慢跑等放松运动，来加快体内有害代谢产物的消除。

如果训练的时间长达数小时，则应考虑到肌糖原的恢复。在大强度重复多次的间歇运动训练后，肌糖原在5～24小时内可恢复，并且不受食物中糖含量的影响;但如果进行持续的大强度运动训练后，肌糖原的恢复时间就需要48小时以上，而且还需要配合膳食中的糖补充才能实现。否则，5天以后肌糖原尚不能恢复到运动前的正常水平。一般认为补充糖的数量在600克比较适宜，同时，食物中还要有充足的蛋白质。