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體育鍛煉與運動生物化學 2005/01/07
人體運動需要的能量是從那裡來的？又是怎樣供應給肌肉運動的？人的營養與運動能力有什麼關係？人體運動過程中機能狀況會發生什麼變化？應如何對機能狀況進行評定？這些問題，都與生物化學知識有密切的關係。
運動生物化學是生物化學的一個分支，是生物化學在體育科學中的應用。它是研究體育活動對人體化學組成和化學變化影響的規律，並應用這些規律為運動實踐服務的一門科學。學習運動生物化學知識，對不同年齡、不同性別、不同體質的人科學地選擇鍛煉方法，合理地掌握運動量，正確地進行身體機能評定，達到理想的鍛煉效果，都有重要的作用。
運動生物化學的內容十分豐富。本文僅就與人體運動鍛煉有關的一些運動生物化學知識談談看法。
第一點：
水、蛋白質、醣、脂肪、無機鹽和維生素六大營養物質，是人生命活動的物質基礎。人體活動的能量，是人吃入的食物在人體內經一系列化學變化，進行物質代謝而得到的。人在參加體育運動時，由於肌肉長時間的收縮和舒張，臟器活動的增強，能量消耗會大大增加。所以體育運動可以促進人體的新陳代謝過程和提高機能活動水平，是增強體質的一種積極手段。
醣是生命活動中能量的主要供應者。醣在體內除供應能量外，還可以轉變成蛋白質和脂肪。人進行體育運動，體內能量消耗大，肝臟儲存的醣元便轉變成葡萄糖進入血液，由血液輸送到肌肉中供運動的需要。經常參加體育運動，體內醣儲備量增加，調節醣代謝能力加強，能使血糖在較長時間內保持穩定，耐力就會提高。
包括甘油脂、磷脂和固醇三大類的脂肪是人體細胞的組成部分，是一種含能量最多的物質。它在體內氧化所放出的能量，約為同量的醣或蛋白質的兩倍。脂肪還可以起到保護器官、減少摩擦和保護體溫的作用。脂肪過多對人體是有害的。經常參加體育運動，不但可以防止肥胖，還可以預防因人體脂肪過多而造成的疾病。
蛋白質是生命的基礎，是細胞的主要組成部分，是體內能量的來源之一。肌肉收縮，神經系統的活動，血液中氧的攜帶和參與各種生理機能調節的許多激素，都與蛋白質有關。人體內有一類能加速各種化學反應進行的酶，其化學本質也是蛋目質。參加體育鍛煉，能提高酶的活性，有利於增加人運動時身體內的能量供應和運動後消耗物資的補充。
水在人體的組成中含量最高，成人體內含水約占體重的65%「水」不但可維持人體體溫，參加體內的水解，促進物質的電離，還在體內有潤滑作用。水還是運輸營養物質及代謝廢物的工具，鍛煉者要注意，在運動中和運動後水的補充，以保持機體內水代謝的平衡。
無機鹽也是人體細胞的組成部分。它在維持體液的滲透壓、血液的酸鹼度、神經及肌肉的應激性方面起著重要的作用。人體在運動中要注意無機鹽的補充。
維生素是維持人體生命和正常機能不可缺少的一種營養素。它起著調節物質代謝，保證生理功能的作用。有的維生素直接影響人體的運動能力。人體所攝取的維生素量的掌握十分重要，如供應量不足，人體的正常代謝和生理機能受到影響；如攝入量過多，是無益的，有的可引起體內代謝的混亂。
第二點：
肌肉是人體運動的動力。肌肉收縮時能量直接來源是三磷酸的分解，最終來源是醣或脂肪的氧化分解。
肌肉活動時，肌肉中的三磷酸腺在酶的催化下，首先迅速分解為二磷酸腺和無機磷酸，同時放出能量。但是肌肉中的三磷酸腺的儲備量很少，所以必須邊分解邊合成才能保證肌肉活動得以持久。事實上，三磷酸腺一被分解，就立即從其它產物再合成。因為當肌肉中存在有二磷酸腺苷時，肌肉中的另一種高能磷化合物磷酸肌酸立即分解為磷酸和肌酸，放出能量供給二磷酸腺苷再合成為三磷酸腺音，但肌肉中磷酸肌酸的含量也是有限的，也必須不斷再合成。各磷酸肌酸再合成所需要的能量，來自醣的氧化分解。根據當時機體氧供應的情況，醣的氧化分解有兩種形式：
當氧供應充足時，來自醣(或脂肪)的有氧氧化；
當氧供應不足時，即來自醣的無氧難解，結果形成乳酸。乳酸最後在氧供應充足時，一部份又繼續氧化，放出能量使其餘部分再合成為肝醣元。所以，肌肉收縮能量的最終來源是醣、脂肪的有氧氧化。
運動時，人體以何種方式供能，取決於需氧量與吸氧量的相互關係。當吸氧量能滿足需氧量時，機體即以有氧氧化供能。當吸氧量不能滿足需氧量時，其不足部分即依靠無氧酵解供能。運動時的需氧量主要取決於運動強度，強度越大，需氧量越大，無氧酵解供能的比例也越大。
有氧氧化與無氧酵解是人體在不同活動水平上根據需氧的不同情況而進行的緊密相連，不可分割的兩種供能方式。人在進行任何一種項目的體育運動時，其能量供應總是包含有氧與無氧這兩種方式，只不過這兩種比例不同而已。這種比例上的差別既是不同運動項目的供能特徵，也是採用不同鍛煉方法的依據之一。
第三點：
運動量是決定訓練效果的重要因素。在運動過程中，能量物質存在消耗、恢復和超量恢復的變化特點。研究結果證實，三磷酸腺苷、磷酸肌酸醣元、蛋白質、脂類都存在這種變化規律。人進行體育鍛煉，如果運動強度和運動量過小，達不到鍛煉效果；如果運動強度和運動量過大，反而導致恢復過程延緩，引起機能下降。從人體的生化特點分析，運動量的掌握還必須考慮人的年齡特徵。
兒童、少年身體正處於生長發育期，新陳代謝旺盛，體內活性酶較高，血漿總蛋白和白蛋白較高，但血紅蛋白、肌紅蛋白低於成年人。因此，兒童、少年進行體育鍛煉要保證足夠數量和質量好的蛋白質補充，運動時間不宜過長，運動強度不宜太大。
中、老年人體質由強逐漸變弱，血紅蛋白低於青年人，醣無氧代謝活性較低，細胞中所含的水分、鉀、磷脂、三磷酸腺苷減少，運動時能量供應較差，因而中、老年人不宜參加激烈的對抗的體育運動，而應以運動強度較小的有氧運動為主。
人進行體育運動時營養物質的補充，還要考慮運動項目的特點。力量性運動項目，如舉重、摔跤、拳擊、投擲等，需要提高蛋白質的比例。耐力性運動項目，如中長跑、自行車、登山等，需要提高醣的比例。游泳項目可適當提高脂肪的比例。
參加體育鍛煉後的機能狀況可以通過血、尿的生化指標來評定。常用的指標有血紅蛋白、血尿素、血清磷酸肌酸激酶、血乳酸、尿蛋白、尿肌酐、尿膽元等。瞭解機能狀況有利於運動量的掌握和訓練方法的選擇。
新聞來源：SportsNT 運動神網
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