糖与运动能力

林文弢, 宋 雪

(广州体育学院,广东 广州 510500)

糖与运动能力

林文弢, 宋 雪

(广州体育学院,广东 广州 510500)

糖是自然界分布最广泛的有机物,是生物体内的重要成分和能源物质,也是人体从事体育运动的重要能量来源。运动员体内糖的储备与应用,直接影响其运动能力。自然界中,绿色植物利用太阳光能、二氧化碳和水经光合作用合成糖,人和动物则利用植物所合成的糖类化合物。糖是人体活动时不可缺少的能源物质,无论身体处于何种活动状态,糖均能分解代谢,释放能量,供给机体所需。

糖;物质代谢;运动能力

1 糖的分布与贮量

人体内糖的含量约占人体干重的2%,它以游离态和化合态2种形式广泛分布于人体各种组织器官中,总量约500 g,运动员可达到550～750 g[1]。游离态的糖主要是血液中的葡萄糖,是糖的运输形式,如血糖约6 g,而化合态的糖是肌糖原和肝糖原,肌糖原约为80～100 g,肝糖原约为70～100 g。

2 运动时糖的重要作用

正常生理活动中能量主要来自于糖的氧化过程,所以，糖是体内主要的能源物质,同时对某些重要的生命器官,如对于脑组织来讲更为重要。此外,糖还参与组成细胞内结构成分,且与细胞膜的抗原性有关,并可组成某些功能性物质,如糖蛋白等。

2.1 在不同运动状态下分解供能

一方面,糖是人体基本供能物质,正常生理活动中60%～70%的能量来自糖氧化的过程。1 g糖中含能量约18 kJ,以80 kg体重男性成人为例,体内所有的糖可产生大约8 000 KJ的能量。另一方面,糖是体内唯一能进行无氧和有氧氧化分解代谢的物质,可以满足机体在不同运动状态下的能量需要。无氧条件下,糖在细胞液内进行酵解合成ATP(能量),是速度耐力运动项目(如400 m跑、100 m游泳等)所需能量的主要来源。有氧条件下,糖彻底氧化,释放大量的ATP,是长时间大强度运动中能量的主要来源。研究表明,500 g糖原可供优秀马拉松运动员跑95 min左右。

2.2 中枢神经系统的主要能源物质

不同组织对糖的需求有所不同。大脑中存在血脑屏障,其他物质不能通过血脑屏障,只有糖因其分子量小,可以自由进入血脑屏障,为大脑提供能源。一般情况下,大脑糖的储存量仅2 g左右,而大脑每天需要氧化约120 g葡萄糖,所以，大脑主要依靠血糖在脑中氧化而获得能量,维持其正常的生理功能。当血糖浓度降低时,首先影响中枢神经系统的机能,产生疲劳或头晕等现象,从而影响运动能力。在激烈的长时间比赛中,如足球、马拉松跑等,如果体内糖储备不足就会影响运动能力,产生过度疲劳。

2.3 加快体力的恢复过程

多数实验与实践证明,服用含糖丰富的食物,运动后恢复期明显缩短。如对长跑和自行车运动员的实验表明,剧烈运动后若食用高糖膳食,其体力可在24 h内完全恢复;但若采用高蛋白低糖膳食,体力则需要5～7天才能完全恢复。

2.4 参与脂肪代谢的调节

当摄入的糖超过体内能量消耗时,除合成少量的糖原储存在肝及肌肉外,还可转变为脂肪储存在脂肪组织中。然而,脂肪分解代谢的强度有赖于糖代谢的正常进行。当饥饿、糖供给不足或糖代谢障碍时,引起脂肪大量动员,部分脂肪不能被完全氧化,产生中间产物——酮体。酮体具有酸性,它的大量堆积会造成酮体中毒症。而糖充足可以使酮体完全氧化,因此，糖具有调节脂肪代谢和抗酮体生成的作用。

2.5 节约蛋白质

蛋白质在体内主要起维持和修复组织作用,满足机体生长需要,较少起供能作用。但当体内糖储量下降,不能满足机体能量需要时,蛋白质分解代谢加强,参与氧化供能比例增加。长时间耐力运动中(如马拉松运动等),蛋白质氧化供能补充糖的作用更为突出。由于体内蛋白质降解增多,尤其是肌肉蛋白质数量会暂时减少,造成机能下降,引起疲劳的产生。因此,机体保持充足的糖储备,将会减少运动中蛋白质的消耗,有利于组织蛋白质的保持和机能的发挥。

3 糖对运动能力的影响

运动中需要动用糖代谢供能时,首先动用的是肌糖原。随着运动的持续,肌内摄取血糖的数量增加,可反射性地引起肝糖原分解成葡萄糖,补充及维持血糖浓度的相对稳定,确保运动能力的正常发挥。

3.1 肌糖原与运动能力

尽管在骨骼肌中有约占人体贮量70%的肌糖原,但在休息状态下,基本不利用肌糖原分解以获取能量,只有在运动时,肌糖原才被动用供能。肌糖原贮量的多少与抗疲劳关系密切,运动训练可以提高肌糖原的贮量。

递增负荷运动时肌糖原利用速率随着运动强度的增大而增大,肌糖原利用速率与运动强度(用最大摄氧量百分比表示)之间存在一定的指数关系。研究表明,当以20%～30%最大摄氧量运动时,肌肉主要由脂肪酸氧化供能,很少利用肌糖原,当接近或超过最大摄氧量强度运动时,肌糖原分解极其迅速,使局部肌糖原迅速下降,运动能力也随之下降。

机体以中等强度运动时,在不同的运动阶段肌糖原的利用有所不同。以60%～85%强度运动时,最初阶段肌糖原的利用速率最快,持续阶段利用率减慢,最后阶段分解速率也大幅度下降,利用率低,肌内的补偿措施是提高血糖的吸收和脂肪的动用。在75%最大摄氧量强度力竭性运动时,肌糖原消耗最大。这表明机体以中等强度长时间运动时,肌糖原的消耗量最快最多,运动能力下降得较快[1]。

3.2 血糖与运动能力

血糖的基本来源是食物糖(主要是淀粉),血糖正常水平一般维持在4.44～6.66 mmol/L,空腹状态下人体血糖浓度低于3.8 mmol/L时称为低血糖。运动时,血糖是骨骼肌外重要的能量代谢底物,骨骼肌摄取及利用血糖量与运动强度、运动持续时间和体内糖贮量变化等有密切关系。骨骼肌摄取与利用血糖随运动强度的增大而相应增多。进行短时间大强度运动时(短于2 min的受试者达到精疲力竭状态),肌糖原供能比血糖更为重要,骨骼肌不但不摄取血糖,而且往往释放游离葡萄糖进入血液,使血糖浓度升高[2]。中等强度运动初期,肌肉吸收血糖急剧上升,在40 min时净吸收血糖量是运动前的7～20倍。随着运动强度的增大,肌肉吸收血糖量增多,其主要原因是肌肉血流量增加,促进了肌肉摄取和利用的血糖增多。

随着时间的延长,运动肌摄取利用血糖的量保持上升趋势,但强度不同,摄取血糖的高峰时间不同。当运动持续进行到2～4 h(视运动强度大小而定),运动肌群摄取血糖的速率下降,其降低程度与动脉血糖浓度的降低是平行的。可见,这一现象的出现并非是骨骼肌对血糖摄取效率的改变,而是继发于血糖浓度的减少。在长时间运动后期,肌糖原储存已被大量排空,这时骨骼肌主要依靠摄取血液中的葡萄糖来摄取糖[2]。在这种情况下,如果没有外源性葡萄糖的补充,血液中的血糖浓度进行性降低,当出现低血糖状态时,运动员已显得筋疲力尽,这是形成长时间运动性疲劳的重要原因之一。

3.3 肝糖原与运动能力

肝糖原分解释放葡萄糖对运动能力的重要性主要反映在耐力运动,与维持血糖水平、中枢神经系统及肌肉的供能过程有关。随着运动负荷增大和运动时间的延长,为补偿工作肌吸收血糖增加造成的血糖消耗,肝葡萄糖的释放速率也随之增加。

在自行车功量计上以70%最大摄氧量做剧烈运动30 min后,葡萄糖输出可达800～1 100 mg/min,输出量增加8～9倍,糖异生率也增加6倍,肝糖原分解速度增快的程度与运动强度呈正相关,同时,肝糖原的分解速度还与运动持续时间有关。当进行短时间大强度运动时,肝脏输出的葡萄糖中90%来自肝糖原的分解,而运动超过40 min后[3],肝脏输出的葡萄糖中由肝糖原分解提供的比例逐渐缩小,由糖异生提供的比例逐渐增大[4]。当肝脏中的糖原接近完全排空时,肝糖原分解提供的葡萄糖减少到最低程度。

4 小结

糖是人体内重要的能源物质,是运动中的主要能源,人体内具有一定的糖才能保持机体的身体活动。运动员体内糖的储备是否充足,直接影响其运动能力。因此,运动员应该掌握补糖的科学原理与方法,合理补糖,提高体内的糖储备,以提高运动能力。

[1] 林文弢.运动生物化学[M].北京:人民体育出版社,2009

[2] 李洁,李晓新.人体内糖与运动能力[J].西北师范大学学报:自然科学版,2004,40(4):110

[3] 涂相仁.论糖对运动能力的影响[J].南昌师范学院学报,1995(3)

[4] 韩晓丽,丁树哲.运动与补糖研究进展[J].体育与科学,2000,21(2):28-31