林文弢, 宋 雪

(廣州體育學(xué)院,廣東 廣州 510500)

糖與運(yùn)動(dòng)能力

林文弢, 宋 雪

(廣州體育學(xué)院,廣東 廣州 510500)

糖是自然界分布最廣泛的有機(jī)物,是生物體內(nèi)的重要成分和能源物質(zhì),也是人體從事體育運(yùn)動(dòng)的重要能量來(lái)源。運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)糖的儲(chǔ)備與應(yīng)用,直接影響其運(yùn)動(dòng)能力。自然界中,綠色植物利用太陽(yáng)光能、二氧化碳和水經(jīng)光合作用合成糖,人和動(dòng)物則利用植物所合成的糖類化合物。糖是人體活動(dòng)時(shí)不可缺少的能源物質(zhì),無(wú)論身體處于何種活動(dòng)狀態(tài),糖均能分解代謝,釋放能量,供給機(jī)體所需。

糖;物質(zhì)代謝;運(yùn)動(dòng)能力

1 糖的分布與貯量

人體內(nèi)糖的含量約占人體干重的2%,它以游離態(tài)和化合態(tài)2種形式廣泛分布于人體各種組織器官中,總量約500 g,運(yùn)動(dòng)員可達(dá)到550～750 g[1]。游離態(tài)的糖主要是血液中的葡萄糖,是糖的運(yùn)輸形式,如血糖約6 g,而化合態(tài)的糖是肌糖原和肝糖原,肌糖原約為80～100 g,肝糖原約為70～100 g。

2 運(yùn)動(dòng)時(shí)糖的重要作用

正常生理活動(dòng)中能量主要來(lái)自于糖的氧化過(guò)程,所以，糖是體內(nèi)主要的能源物質(zhì),同時(shí)對(duì)某些重要的生命器官,如對(duì)于腦組織來(lái)講更為重要。此外,糖還參與組成細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)成分,且與細(xì)胞膜的抗原性有關(guān),并可組成某些功能性物質(zhì),如糖蛋白等。

2.1 在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下分解供能

一方面,糖是人體基本供能物質(zhì),正常生理活動(dòng)中60%～70%的能量來(lái)自糖氧化的過(guò)程。1 g糖中含能量約18 kJ,以80 kg體重男性成人為例,體內(nèi)所有的糖可產(chǎn)生大約8 000 KJ的能量。另一方面,糖是體內(nèi)唯一能進(jìn)行無(wú)氧和有氧氧化分解代謝的物質(zhì),可以滿足機(jī)體在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的能量需要。無(wú)氧條件下,糖在細(xì)胞液內(nèi)進(jìn)行酵解合成ATP(能量),是速度耐力運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目(如400 m跑、100 m游泳等)所需能量的主要來(lái)源。有氧條件下,糖徹底氧化,釋放大量的ATP,是長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中能量的主要來(lái)源。研究表明,500 g糖原可供優(yōu)秀馬拉松運(yùn)動(dòng)員跑95 min左右。

2.2 中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要能源物質(zhì)

不同組織對(duì)糖的需求有所不同。大腦中存在血腦屏障,其他物質(zhì)不能通過(guò)血腦屏障,只有糖因其分子量小,可以自由進(jìn)入血腦屏障,為大腦提供能源。一般情況下,大腦糖的儲(chǔ)存量?jī)H2 g左右,而大腦每天需要氧化約120 g葡萄糖,所以，大腦主要依靠血糖在腦中氧化而獲得能量,維持其正常的生理功能。當(dāng)血糖濃度降低時(shí),首先影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能,產(chǎn)生疲勞或頭暈等現(xiàn)象,從而影響運(yùn)動(dòng)能力。在激烈的長(zhǎng)時(shí)間比賽中,如足球、馬拉松跑等,如果體內(nèi)糖儲(chǔ)備不足就會(huì)影響運(yùn)動(dòng)能力,產(chǎn)生過(guò)度疲勞。

2.3 加快體力的恢復(fù)過(guò)程

多數(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐證明,服用含糖豐富的食物,運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期明顯縮短。如對(duì)長(zhǎng)跑和自行車運(yùn)動(dòng)員的實(shí)驗(yàn)表明,劇烈運(yùn)動(dòng)后若食用高糖膳食,其體力可在24 h內(nèi)完全恢復(fù);但若采用高蛋白低糖膳食,體力則需要5～7天才能完全恢復(fù)。

2.4 參與脂肪代謝的調(diào)節(jié)

當(dāng)攝入的糖超過(guò)體內(nèi)能量消耗時(shí),除合成少量的糖原儲(chǔ)存在肝及肌肉外,還可轉(zhuǎn)變?yōu)橹緝?chǔ)存在脂肪組織中。然而,脂肪分解代謝的強(qiáng)度有賴于糖代謝的正常進(jìn)行。當(dāng)饑餓、糖供給不足或糖代謝障礙時(shí),引起脂肪大量動(dòng)員,部分脂肪不能被完全氧化,產(chǎn)生中間產(chǎn)物——酮體。酮體具有酸性,它的大量堆積會(huì)造成酮體中毒癥。而糖充足可以使酮體完全氧化,因此，糖具有調(diào)節(jié)脂肪代謝和抗酮體生成的作用。

2.5 節(jié)約蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)在體內(nèi)主要起維持和修復(fù)組織作用,滿足機(jī)體生長(zhǎng)需要,較少起供能作用。但當(dāng)體內(nèi)糖儲(chǔ)量下降,不能滿足機(jī)體能量需要時(shí),蛋白質(zhì)分解代謝加強(qiáng),參與氧化供能比例增加。長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)中(如馬拉松運(yùn)動(dòng)等),蛋白質(zhì)氧化供能補(bǔ)充糖的作用更為突出。由于體內(nèi)蛋白質(zhì)降解增多,尤其是肌肉蛋白質(zhì)數(shù)量會(huì)暫時(shí)減少,造成機(jī)能下降,引起疲勞的產(chǎn)生。因此,機(jī)體保持充足的糖儲(chǔ)備,將會(huì)減少運(yùn)動(dòng)中蛋白質(zhì)的消耗,有利于組織蛋白質(zhì)的保持和機(jī)能的發(fā)揮。

3 糖對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響

運(yùn)動(dòng)中需要?jiǎng)佑锰谴x供能時(shí),首先動(dòng)用的是肌糖原。隨著運(yùn)動(dòng)的持續(xù),肌內(nèi)攝取血糖的數(shù)量增加,可反射性地引起肝糖原分解成葡萄糖,補(bǔ)充及維持血糖濃度的相對(duì)穩(wěn)定,確保運(yùn)動(dòng)能力的正常發(fā)揮。

3.1 肌糖原與運(yùn)動(dòng)能力

盡管在骨骼肌中有約占人體貯量70%的肌糖原,但在休息狀態(tài)下,基本不利用肌糖原分解以獲取能量,只有在運(yùn)動(dòng)時(shí),肌糖原才被動(dòng)用供能。肌糖原貯量的多少與抗疲勞關(guān)系密切,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提高肌糖原的貯量。

遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)肌糖原利用速率隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增大而增大,肌糖原利用速率與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度(用最大攝氧量百分比表示)之間存在一定的指數(shù)關(guān)系。研究表明,當(dāng)以20%～30%最大攝氧量運(yùn)動(dòng)時(shí),肌肉主要由脂肪酸氧化供能,很少利用肌糖原,當(dāng)接近或超過(guò)最大攝氧量強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),肌糖原分解極其迅速,使局部肌糖原迅速下降,運(yùn)動(dòng)能力也隨之下降。

機(jī)體以中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),在不同的運(yùn)動(dòng)階段肌糖原的利用有所不同。以60%～85%強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),最初階段肌糖原的利用速率最快,持續(xù)階段利用率減慢,最后階段分解速率也大幅度下降,利用率低,肌內(nèi)的補(bǔ)償措施是提高血糖的吸收和脂肪的動(dòng)用。在75%最大攝氧量強(qiáng)度力竭性運(yùn)動(dòng)時(shí),肌糖原消耗最大。這表明機(jī)體以中等強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí),肌糖原的消耗量最快最多,運(yùn)動(dòng)能力下降得較快[1]。

3.2 血糖與運(yùn)動(dòng)能力

血糖的基本來(lái)源是食物糖(主要是淀粉),血糖正常水平一般維持在4.44～6.66 mmol/L,空腹?fàn)顟B(tài)下人體血糖濃度低于3.8 mmol/L時(shí)稱為低血糖。運(yùn)動(dòng)時(shí),血糖是骨骼肌外重要的能量代謝底物,骨骼肌攝取及利用血糖量與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間和體內(nèi)糖貯量變化等有密切關(guān)系。骨骼肌攝取與利用血糖隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增大而相應(yīng)增多。進(jìn)行短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)(短于2 min的受試者達(dá)到精疲力竭狀態(tài)),肌糖原供能比血糖更為重要,骨骼肌不但不攝取血糖,而且往往釋放游離葡萄糖進(jìn)入血液,使血糖濃度升高[2]。中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)初期,肌肉吸收血糖急劇上升,在40 min時(shí)凈吸收血糖量是運(yùn)動(dòng)前的7～20倍。隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)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,促進(jìn)了肌肉攝取和利用的血糖增多。

隨著時(shí)間的延長(zhǎng),運(yùn)動(dòng)肌攝取利用血糖的量保持上升趨勢(shì),但強(qiáng)度不同,攝取血糖的高峰時(shí)間不同。當(dāng)運(yùn)動(dòng)持續(xù)進(jìn)行到2～4 h(視運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大小而定),運(yùn)動(dòng)肌群攝取血糖的速率下降,其降低程度與動(dòng)脈血糖濃度的降低是平行的。可見(jiàn),這一現(xiàn)象的出現(xiàn)并非是骨骼肌對(duì)血糖攝取效率的改變,而是繼發(fā)于血糖濃度的減少。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后期,肌糖原儲(chǔ)存已被大量排空,這時(shí)骨骼肌主要依靠攝取血液中的葡萄糖來(lái)攝取糖[2]。在這種情況下,如果沒(méi)有外源性葡萄糖的補(bǔ)充,血液中的血糖濃度進(jìn)行性降低,當(dāng)出現(xiàn)低血糖狀態(tài)時(shí),運(yùn)動(dòng)員已顯得筋疲力盡,這是形成長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)性疲勞的重要原因之一。

3.3 肝糖原與運(yùn)動(dòng)能力

肝糖原分解釋放葡萄糖對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的重要性主要反映在耐力運(yùn)動(dòng),與維持血糖水平、中樞神經(jīng)系統(tǒng)及肌肉的供能過(guò)程有關(guān)。隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷增大和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng),為補(bǔ)償工作肌吸收血糖增加造成的血糖消耗,肝葡萄糖的釋放速率也隨之增加。

在自行車功量計(jì)上以70%最大攝氧量做劇烈運(yùn)動(dòng)30 min后,葡萄糖輸出可達(dá)800～1 100 mg/min,輸出量增加8～9倍,糖異生率也增加6倍,肝糖原分解速度增快的程度與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度呈正相關(guān),同時(shí),肝糖原的分解速度還與運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間有關(guān)。當(dāng)進(jìn)行短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),肝臟輸出的葡萄糖中90%來(lái)自肝糖原的分解,而運(yùn)動(dòng)超過(guò)40 min后[3],肝臟輸出的葡萄糖中由肝糖原分解提供的比例逐漸縮小,由糖異生提供的比例逐漸增大[4]。當(dāng)肝臟中的糖原接近完全排空時(shí),肝糖原分解提供的葡萄糖減少到最低程度。

4 小結(jié)

糖是人體內(nèi)重要的能源物質(zhì),是運(yùn)動(dòng)中的主要能源,人體內(nèi)具有一定的糖才能保持機(jī)體的身體活動(dòng)。運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)糖的儲(chǔ)備是否充足,直接影響其運(yùn)動(dòng)能力。因此,運(yùn)動(dòng)員應(yīng)該掌握補(bǔ)糖的科學(xué)原理與方法,合理補(bǔ)糖,提高體內(nèi)的糖儲(chǔ)備,以提高運(yùn)動(dòng)能力。

[1] 林文弢.運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)[M].北京:人民體育出版社,2009

[2] 李潔,李曉新.人體內(nèi)糖與運(yùn)動(dòng)能力[J].西北師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2004,40(4):110

[3] 涂相仁.論糖對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響[J].南昌師范學(xué)院學(xué)報(bào),1995(3)

[4] 韓曉麗,丁樹(shù)哲.運(yùn)動(dòng)與補(bǔ)糖研究進(jìn)展[J].體育與科學(xué),2000,21(2):28-31