第五章 物质与能量代谢
第一节 物质代谢
第二节 能量代谢
第三节 体 温
概 述
? 物质代谢,人体与其周围环境之间
不断进行的物质交换过程。
? 能量代谢,机体内物质代谢过程中
所伴随的能量释放、转移和利用。
第一节 物质代谢
? 一、人体主要营养物质的消化与
吸收
? (一 )主要营养物质的生理功用
? 1.三大能源物质的生理功用
? 2.水及无机盐的生理功用
? 3.维生素的生理功用
(二 )主要营养物质的消化与吸收
? 消化,食物在消化道内被分解为小分子的过程。
? 吸收,经过消化的食物,透过消化道粘膜,进入血
液和淋巴循环的过程。
? 1.消化
? 消化的方式,
? 机械性消化或物理性消化,通过消化道肌肉的舒缩
活动,将食物磨碎,并使之与消化液充分混合,并
将食物不断地向消化道远端推送。
? 化学性消化,通过消化腺分泌的消化液来完成,消
化液中所含的各种消化酶能分别将糖类、脂肪及蛋
白质等物质分解成小分子颗粒。
(1)消化道平滑肌的一般特性
? 消化道平滑肌特性,兴奋性、自律性、传导性和收
缩性。
? 特点包括,
? ①消化道平滑肌的兴奋性比骨骼肌低;
? ②消化道平滑肌在体外适宜环境内,仍能保持良好
的节律性运动;
? ③消化道平滑肌经常保持一定的紧张性收缩,以维
持消化道的形状和位臵,并使消化道管腔保持一定
的基础压力,产生平滑肌的收缩活动;
? ④消化道平滑肌具有较大的伸展性,从而使消化道
能够容纳几倍于自己原初体积的食物;
? ⑤消化道平滑肌对电刺激不敏感,而对牵张、温度
和化学刺激特别敏感。
(2)






消化液的主要功能为,
? ① 稀释食物,使之与血浆的渗透压相等,
以利于吸收;
? ② 改变消化道内的 pH,使之适应于消化
酶活性的需要;
? ③ 水解复杂的食物成分,使之便于吸收;
? ④ 通过分泌粘液、抗体和大量液体,保
护消化道粘膜。例如,胃的粘液具有较
高的粘滞性和形成凝胶的特性。
(3)营养物质在消化道各部位消化简述
? 口腔内消化
? 胃内消化
? 小肠内消化
? 大肠内消化





口腔内消化,
唾液的性质和成分
pH,6.6~ 7.1(无色无味近于中性的液体 )。
成分, 水 (占 99%),有机物 (唾液淀粉酶、粘蛋白、
球蛋白, 溶菌酶等 ),无机物 (Na+,k+,HCO3-,Cl-等 )。
唾液的作用,
1.消化作用, 唾液可湿润食物利于咀嚼和吞咽 ; 溶
于水的食物 → 味觉 ; 唾液淀粉酶将淀粉分解为麦芽
糖。
2.清洁作用, 大量唾液能中和、清洗和清除有害
物质;溶菌酶还有杀菌作用。
3.排泄作用, 铅, 汞, 碘等异物及狂犬病, 脊髓灰
质炎的病毒可随唾液排出。
4.免疫作用, 唾液中的免疫球蛋白可直接对抗细
菌,若缺乏时易患龋齿。
胃内消化
胃液的性质、成分和作用
性 质,无色,pH 0.9~ 1.5
是体内 pH最低的液体
分泌量,1.5~ 2.5L/日
成 分,盐酸、胃蛋白酶原、粘液、内因子
和 HCO3- 等无机物。
胃蛋白酶
蛋白质 蛋白际、蛋白胨、多肽
? 胃排空,食物由胃进入十二指肠的过程
? 食物的排空速度与食物的物理性状及化学组
成有关。
? 通常稀薄、流体食物比粘稠、固体食物排空
快,颗粒小的食物比大块食物排空快。
? 糖类排空速度最快,蛋白质次之,脂肪类最
慢。混合食物完全排空通常需要 4-6小时。
小肠内消化
1.胰液
胰液为无色透明的碱性液体
pH7.8~ 8.4,渗透压 ≈ 血浆
胰液呈间歇性分泌,分泌量约为 1~ 2L/每日 。
胰液是消化液中最重要的一种消化液 。
(1)水和碳酸氢盐
(2)碳水化合物水解酶,胰淀粉酶
(3)脂类水解酶,胰脂肪酶
(4)蛋白质水解酶,主要有 胰蛋白酶和糜蛋白酶
2.胆汁
(1)胆盐,
促脂肪消化,乳化脂肪、增加酶作用面积
促脂肪吸收,与脂肪形成水溶性复合物
促脂溶性 Vit吸收,
促胆汁的自身分泌,肠 --肝循环
(2)胆固醇,正常时,胆固醇与胆盐的浓度呈
一定的比例,若胆固醇 ↑→ 胆石症。
(3)胆色素,
3.小肠液
弱碱性液体,pH≈7.6 。渗透压与血浆相等。
分泌量大 (1~ 3L/日 )
特点 酶种类多
持续分泌
小肠液的成分和作用,
(1)中和胃酸,保护十二指肠粘膜免遭胃酸侵蚀。
(2)稀释肠腔内容物,利于吸收。
(3)肠激酶能激活胰蛋白酶原变为有活性的胰蛋白酶。
(4)肠淀粉酶能水解淀粉成为麦芽糖。
(5)多种消化酶进一步消化水解食糜。
2.吸收
? (1)吸收的部位
? 食物 在口腔及食道内不被吸收。
? 胃 所吸收的食物也很少,只吸收酒精和少
量水分。
? 小肠 是吸收的主要部位,一般认为,糖类、
脂肪和蛋白质的消化产物大部分在十二指
肠和空肠吸收,回肠能够吸收胆盐和维生
素 B12。
? 大肠 主要吸收水分和盐类,结肠可吸收其
肠腔内 80%的水和 90%的 Na+及 Cl-。
(2)小肠吸收的特点
小肠吸收的有利条件,
① 面积保证,长 5~ 6米+
皱褶+绒毛+微绒毛
→ 200m2;
② 设备保证,酶多+转运
工具+运输途径;
③ 时间保证,停留时间长,
约 3~ 8h;
④ 动力保证,绒毛伸缩具
有唧筒样作用 。
(3)
小肠
内主
要营
养物
质的
吸收
(三 )肌肉运动对消化和吸收机能的影响
? 肌肉运动可以产生骨骼肌血管扩张、血流量增加,内脏
血管收缩、血流量减少的效应,导致胃肠道血流量明显
减少 (约较安静时减少 2/3左右 ),消化腺分泌消化液量
下降;运动应激亦可致胃肠道机械运动减弱,使消化能
力受到抑制。
? 为了解决运动与消化机能的矛盾,一定要注意运动与进
餐之间的间隔时间。 饱餐后,胃肠道需要血液量较多,
此时立即运动,将会影响消化,甚至可能因食物滞留造
成胃膨胀,出现腹痛、恶心及呕吐等运动性胃肠道综合
征。剧烈运动结束后,亦应经过适当休息,待胃肠道供
血量基本恢复后再进餐,以免影响消化吸收机能。
二、主要营养物质在体内的代谢
? (一 )糖代谢
? 1.人体的糖贮备及其供能形式
? 人体内糖类主要是糖原及葡萄糖,通过食物获
得。
? 单糖被吸收进入血液后,一部分合成 肝糖原 ;
一部分随血液运输到肌肉合成 肌糖原 贮存起来;
一部分被组织直接氧化利用;另一部分维持血
液中葡萄糖的浓度。
? 因而,人体的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形
式存在,并以血糖为中心,使之处于一种动态
平衡。 葡萄糖是人体内糖类的运输形式,而糖
原是糖类的贮存形式。
? (1)糖原
? 人体各种组织中大多含有糖原,但其含量的
差异很大。例如,脑组织中糖原含量甚少,
而肝脏和肌肉中以糖原方式贮存的糖类约有
350-400克,运动员糖原储量可达 400-550克。
? 肌糖原既是 高强度无氧运动时机体的重要能
源,又是大强度有氧运动时的主要能源。 许
多研究表明,糖原贮量 (特别是肌糖原 )的增
多,有助于耐力性运动成绩的提高。
? (2)血糖
? 血液中的葡萄糖又称血糖,正常人空腹浓度
为 80-120mg%。
? 血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要
能源。
? 运动员安静状态下的血糖浓度与常人无异。
? 血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动
态平衡的标志。
? 饥饿及长时间运动时,血糖水平下降,运动
员会出现工作能力下降及疲劳的征象。肝糖
原可以迅速分解入血以补充血糖,维持血糖
的动态平衡。
2.糖在体内的分解代谢
(1)



糖酵解与乳酸生成
乳酸的清除(引自,A.W.S.Watson,1995)
(2)




糖的有氧氧化途径
3.运动与补糖
? (1)补糖时间与补糖量
? 目前一般认为,运动前 3-4小时补糖可以增加运动开
始时肌糖原的贮量。运动前 5分钟内或运动开始时补
糖效果较理想。 一方面,糖从胃排空 → 小肠吸收 →
血液转运 → 刺激胰岛素分泌释放,需要一定的时间;
另一方面,可引起某些激素如肾上腺素的迅速释放,
从而抑制胰岛素的释放,使血糖水平升高;同时还
可以减少运动时肌糖原的消耗。
? 应当注意的是,在比赛前一小时左右不要补糖,以
免因胰岛素效应反而使血糖降低。
? 进行一次性长时间耐力运动时,以补充高糖类
食物作为促力手段,需在运动前 3天或更早些
时间临时食用。 在长时间运动中,如马拉松比
赛,可以通过设立途中饮料站适量补糖。 运动
后补糖将有利于糖原的恢复。 耐力运动员在激
烈比赛或大负荷量训练期,膳食中糖类总量应
与其每日能量消耗的 70%,有利于糖原的恢复。
? 运动前或赛前补糖 可采用稍高浓度的溶
液 (35%-40%),服用量 40-50克糖。
? 运动中或赛中补糖 应采用浓度较低的糖
溶液 (5%-10%),有规律地间歇补充,每
20分钟给 15-20克糖。
(2)补糖种类
? 低聚糖 是一种人工合成糖 (目前多使用由 2-10个葡
萄糖单位聚合成的低聚糖 ),渗透压低,分子量大
于葡萄糖。研究表明,浓度为 25%的低聚糖的渗透
压相当于 5%葡萄糖的渗透压,故可提供低渗透压高
热量的液体,效果较理想。
? 对糖原恢复的研究发现,淀粉、蔗糖合成肌糖原的
速率大于果糖,但果糖合成肝糖原的效果则比蔗糖
或葡萄糖为佳。因此,补糖时应注意合理选择搭配
糖的种类,同时,运动员膳食中应注意保持足够量
的淀粉。
(二 )脂肪代谢
? 1.人体的脂肪贮备
? 人体脂肪的贮存量很大,约占体重的 10%-20%。
一般认为,最适宜的体脂含量为,男性为体重
的 6%-14%,女性为 10%-14%。
? 2.脂肪在体内的分解代谢
? 脂肪在脂肪酶的作用下,分解为甘油及脂肪酸,
然后再分别氧化成二氧化碳和水,同时,释放
出大量能量,用以合成 ATP。在氧供应充足时
进行运动,脂肪可破大量消耗利用。
3.脂肪代谢与运动减肥
? 运动减肥通过增加人体肌肉的能量消耗,促进脂
肪的分解氧化,降低运动后脂肪酸进入脂肪组织
的速度,抑制脂肪的合成而达到减肥的目的。
? 减肥的方式,一是参加运动, 二是控制食物摄入
量。
? 选择较适宜的运动方式,提倡采用动力型、大肌
肉群参与的有氧运动,如步行、跑步、游泳、骑
自行车,,迪斯科, 舞蹈等运动,均可以有效地
降低体脂水平。
? 水中运动减肥为近年来提倡的减肥方式。 水中运
动已发展到在水中行走、跑步、跳跃、踢水、水
中球类游戏等多种运动。
4.减肥运动量的设定
? 适宜,每周减轻体重 0.45公斤 (1磅 )
? 上限,每周减轻体重 0.9公斤 (2磅 )
? 具体措施为,
? 运动频度,每周运动 3-5次
? 运动时间,每次持续 30-60分钟
? 运动强度,刺激体脂消耗的, 阈值,
即 50%-85%VO2max或 60%-70%最大心率
(三 )蛋白质代谢
? 1.蛋白质在体内的代谢
? 2.关于蛋白质的补充问题
? 成人最低生理需要量 约为 30-45克 /天或 0.8克 /公斤体重。
? 生长发育期的青少年 由于组织增长及再建的需要,蛋白
质的需要量为 2.5-3克 /公斤体重。
? 运动员的蛋白质供给量比普通人高,目前认为我国运动
员为 1.2-2克 /公斤体重,优秀举重运动员蛋白质补充量
每日 1.3-1.6克 /公斤体重,耐力性运动中,即使糖类足
以供应机体运动中所需能量,膳食中蛋白质的补充量也
应达到 1.5-1.8克 /公斤体重。
(四 )水代谢
? 1.人体的水贮备及分布
? 水是人体重要的组成成分,是维持生命活动
必需的营养物质。成人体内含水约占体重的
60%,其中,细胞内液约占 40%,细胞外液约
占 20%(血浆占 5%,组织间液占 15%)。
? 存在形式,一是游离水,二是结合水人体绝
大部分水均以结合水的形式存在。
2.人体的水平衡
3.运动员脱水及其复水
? 脱水 是指体液丢失达体重 1%以上。
? 被动脱水,运动员在运动训练过程中,由于气
温、运动强度及运动持续时间等因素的影响,
可能产生程度不同的水分丢失。
? 主动脱水,为了达到降低体重的目的,赛前采
用人工手段,如使用利尿剂等,人为地造成机
体脱水。
? 复水,为改善和缓解脱水状况所采用的补水方
法。
? 运动员的复水,应以补足丢失的水分、保持机
体水平衡为原则。已经证明,赛前和赛中复水
有明显的益处。
(五 )无机盐代谢
? 1.人体无机盐的种类
? 2.微量元素的抗衰老作用
? 3.运动中无机盐代谢的特点
4.关于运动员补盐问题
? 多数研究指出,即使是长跑运动员在热环境下
每日跑 27.35公里,由于大量出汗而丢失一定量
的 Na+,K+,Ca++,Fe++,Mg++,Zn++和其他微量
元素,但只要摄入平衡膳食,并补充丢失的水
分,仍能保持无机盐的平衡。而且,由于汗液
中无机盐的浓度低于体液中的浓度,运动中没
有必要补充无机盐。但是,在一些超长距离项
目中,如超长马拉松跑、铁人三项比赛等,有
必要适当补充无机盐。
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