第十章运动生物化学评定运动训练适应的形成,关键是合理安排负荷量,尤其是负荷强度适宜的训练负荷相应的机能反应体内相关化学物质含量的变化因此,对相关化学物质的定量分析,是评定运动负荷、了解运动员机能状态的客观依据。对运动员的生物化学评定通常包括代谢能力的评定及运动员身体机能状态的评定。运动员身体机能状态评定运动负荷量安排运动后恢复状态训练效果机能状态评定是通过对血液、尿液中某些生化指标的定性及定量分析完成的。目前常采用的指标有血红蛋白、血尿素、血清肌酸激酶血清ALT、AST、睾酮/皮质醇尿蛋白、尿胆原、尿肌酐系数等(一)血红蛋白(Hb)血红蛋白又称血色素。代号Hb。是红细胞中重要的含铁蛋白。占成熟红细胞湿重的32%,干重的97%。1、Hb的结构、功能Hb是O2的载体,把肺部吸入的O2足量地运送给组织细胞。在运送组织产生的CO2至肺部呼出时,Hb也起着重要的作用。1分子Hb能结合4分子O2。即1克Hb能和1.34毫升的氧结合。Hb主要功能是输送氧,是决定运动员最大摄氧量的主要因素。因此,血红蛋白数量明显地影响有氧运动能力。肺泡O2骨胳肌O2心肌O2肾O2脑O2血液HbO22、Hb的正常含量对我国运动员和体育学院学生的大量测试结果表明,运动员安静时Hb值与正常人数值范围基本一致。因此,可依据我国正常人Hb正常范围和贫血时Hb诊断数值为运动员评定标准,即:男性成年:120-160g/L,120g/L为贫血女性成年:110-150g/L,110g/L为贫血14岁以下男、女儿童贫血标准均为120g/L。世界卫生组织(WHO)制定的贫血诊断新标准是:男性130g/L女性120g/L3、运动员理想的Hb值Hb值高,有利于向组织器官输送氧,因而可提高有氧代谢能力。但绝不意味着Hb值越高越好。。Hb增高血液粘滞度上升外周血管阻力增加静脉回心血量减少心输出量减少心脏输送到身体组织的血液量减少外周组织供氧减少运动员有氧代谢能力下降近年来的研究表明,运动时氧运输的最适宜血球压积值为50~60%,这时对应的Hb值为160克/升左右。因此,运动员较理想的Hb值为160克/升,耐力运动员有时可达170~180克/升。4、Hb的评定意义(1)血红蛋白与运动能力血红蛋白的主要功能是运输氧,和运动耐力有密切关系。Hb对运动能力的影响如13-1。表13-1在不同血红蛋白水平时运动能力和运氧能力指标正常贫血回输血液血红蛋白(克/升)145±1.0110±0.8143±0.8极量运动时摄氧量(升/分)4.59±0.73.73±0.84.47±0.7毫升/千克体重/分59.7±6.048.3±5.858.7±6.4心率(次/分)186±9179±13176±12有氧代谢运动(*LT4)速度(千米/小时)13.2±1.711.4±1.313.2±1.4心率(次/分)166±9165±9162±1.0VO2max%83.3±3.289.8±2.784.8±4.0摄氧量毫升/千克体重/分49.8±6.443.4±5.449.8±6.4(2)用于评定负荷量大运动量训练期间,系统测试Hb,可能会出现以下三种类型:训练初经一段训练后Hb下降Hb逐步回升Hb下降始终未出现回升Hb无显著变化研究表明,加速红细胞破坏是大运动量训练早期的一种反应,红细胞被破坏后,其中部分Hb可用于合成肌肉蛋白和新生红细胞,运动能加速这种再生。经过一个阶段训练后,身体对运动量适应时,Hb又回升,这是机能改善,运动能力提高的表现。因此,上述大运动量训练期间Hb变化的三种类型中,①表示运动量安排适宜②运动量过大③运动量过小(3)运动员营养的评定血红蛋白由亚铁血红素和珠蛋白组成,合成这两种物质的营养素均需膳食提供。如膳食中摄入蛋白质或铁不足,或因某些原因引起铁吸收障碍,会导致血红蛋白含量下降,严重时会引起贫血。(4)身体机能状态的评定当运动员处于过度训练状态时,血红蛋白下降,当训练状态好转,血红蛋白会上升。在血红蛋白水平较高时,运动员参加比赛,一般成绩较好;当血红蛋白下降10%,比赛成绩大都不好;血红蛋白下降20%时,运动成绩会下降。因此,赛前测定血红蛋白对了解运动员机能状态以便调整训练安排是必须的。(二)血乳酸血乳酸(HL或LA)在运动训练中应用日益广泛,大量研究表明,血乳酸的测试是掌握适宜训练强度、制定训练方法及评定训练效果的重要手段。1、血乳酸的形成乳酸是糖酵解的代谢产物。安静时:红细胞、皮肤、视网膜、睾丸肾上腺髓质。剧烈运动:骨骼肌组织细胞内糖酵解生成的乳酸通过毛细血管吸收入血成为血乳酸。2、血乳酸和机能评定(1)用于评定训练效果柔道运动对运动员体能要求很高,因此,糖酵解供能能力的训练对柔道运动员十分重要。肌糖原无氧分解葡萄糖乳酸+ATP供能特点影响因素测定400M跑成绩血乳酸值可用于评定训练效果及机体对运动负荷量的适应状况。经过一个阶段训练后,与训练前相比,通常,可能出现三种类型:②400M成绩提高血乳酸值下降①400M成绩提高血乳酸值升高③400M成绩下降血乳酸值升高②反映出运动员对训练负荷量的良好适应,血乳酸水平的降低,可能是机体对乳酸氧化能力提高所致,表明运动员糖酵解供能能力还有再提高的潜力;①表明,随着运动员糖酵解供能能力的提高,同步表现出400M成绩提高,训练效果好;③则反映训练效果差,应从负荷量安排及运动员状态找寻原因。(2)确定某运动项目的供能特点为确立训练的生化原则提供依据。测试对象比赛类别血乳酸mmol/L(mg%)作者晨安静比赛后全国13个省(市)代表队68人全国邀请赛0.79±0.2712.10±2.30雷志平1987.21987.5全国锦标赛(7.19±2.44)(108.92±20.74)我国女子柔道运动员赛后血乳酸值女子柔道既要有利于技、战术发挥的瞬间爆发力(磷酸原供能能力),又要求有较高的糖酵解供能能力以适应双方快速博击及对峙的需要,对血乳酸的测试结果符合常规分析结论,且血乳酸水平恰好与乳酸耐受力训练时所要求的血乳酸水平一致,提示在训练方法上宜采用乳酸耐受力训练以提高机体对酸的耐受力。亦可适当的安排最大乳酸训练以求提高糖酵解酶活性从而提高糖酵解供能能力满足肌肉最大做功的要求。(三)血尿素1、血尿素的代谢蛋白质和氨基酸分解代谢中经脱氨基作用释放出氨。氨在肝细胞内转变成无毒的尿素进入血循环称为血尿素。血尿素循环至肾脏并随终尿排出体外。在肝、肾功能正常的情况下,尿素主要反映肌肉负荷及恢复状况。3、血尿素的评定方法及意义血尿素的评定通常需要对运动员晨安静血、大运动量训练后血(一般在训练结束后6~10分钟采血)及训练后次日晨血尿素定量分析后进行评定。可用于评定运动负荷量及恢复状况。大运动量训练日,在长于30分钟的运动负荷后,血尿素明显升高,如负荷安排适宜,一般次日晨可恢复到安静时或接近安静时水平。影响运动负荷后血尿素升高幅度的因素主要是运动负荷量,负荷量越大,则血尿素增加越明显;其次,运动项目自身的特点,如力量型项目柔道,在大运动量训练后升高的程度较足球更为明显。13-3我国女子柔道运动员赛期血尿素水平测试对象比赛类别血尿素mmol/L作者晨安静赛后次日晨国家集训队、辽宁、内蒙、北京等13个省(市)代表队68人八七年全国邀请赛6.43±0.79.17±0.86.91±0.52雷志平八七年全国锦标赛6.94±0.639.48±0.936.96±0.724、大运动量训练期间血尿素变化类型及评定大运动量训练期间,血尿素的变化规律可概括为三种,其变化特点及评定意义如下:(1)训练期中,血尿素含量不变。提示运动负荷量过小。(2)训练期中,开始上升,然后逐步恢复正常,提示运动负荷量足够大,但身体能够适应。(3)训练期中,血尿素始终升高。提示运动负荷量过大,身体不能适应。必须对负荷量即时调整。(四)血清肌酸激酶人体内肌酸激酶(CK)主要分布在骨骼肌,占全身总量的96%。1、CK在肌肉收缩时的作用肌酸激酶CK在细胞内催化下述反应ADP+CPATP+C因此,CK与激烈运动时ATP的迅速再合成及运动后磷酸原的恢复有关。CK的活性决定CP转化为ATP的速率,直接影响磷酸原供能的输出功率,决定最大速度及最大爆发力。2、血清CK的来源及安静时正常值血清CK主要是骨骼肌和心肌中的CK透过细胞膜进入血液的结果。其正常值为男性10~100IU/L女性10~60IU/L3、大运动量训练后血清CK的变化大运动量训练后血清CK升高。原因在于肌细胞膜通透性加大,使肌肉内CK透出细胞释放入血所致。引起肌细胞膜通透性增大的因素大致有三种:(1)骨骼肌局部缺氧,代谢产物堆积;(2)运动引起自由基生成增加,造成对细胞膜的损伤;(3)大运动量训练中肌肉牵拉的机械因素引起的肌纤维损伤。4、血清CK的评定意义目前认为,运动后血清CK不超过200IU/L,提示训练负荷适宜。如大于200IU/L,则有可能运动量过大或身体在尚未恢复的状态下训练,应注意调整负荷。(五)血睾酮/皮质醇比值1、血睾酮(1)睾酮的生成及含量雄性激素包括四种,其相对活性之比为睾酮:脱氢异雄酮:雄烯二酮:雄酮为100:16:12:10,因此,雄性激素主要是睾酮。成年男性血浆睾酮含量晨安静值为300~1300ng/dL,其中约95%由睾丸间质细胞分泌,极少量来自肾上腺皮质;成年女性血浆睾酮含量为20~100ng/dL,主要由肾上腺皮质分泌,少量来自卵巢。(2)睾酮的功能①促性器官及第二性征发育②全面促进合成代谢—促蛋白质合成,使肌肉发达,利于骨骼生长。③促EPO合成,刺激红细胞生成,加速血红蛋白合成。④刺激抗体形成,增强免疫功能,提高抗感染能力。⑤增加肌糖原贮量因此,大运动量训练期间,血睾酮保持高水平,有助于运动后恢复过程加速,提高机能水平。而当血睾酮下降,成年男性低于100ng/dL,成年女性低于10ng/dL,则运动员承受大强度负荷的能力降低,恢复功能下降,易发生运动疲劳。血睾酮水平个体差异很大,纵向自身比较更有意义。在无药物干扰的情况下,降低25%持续不回升,应调整训练负荷量。2、皮质醇(1)合成:皮质醇由肾上腺皮质细胞合成。(2)功能:皮质醇以影响糖代谢为主,是糖皮质激素的代表:①抑制蛋白质生物合成,促蛋白质分解。②加速糖、脂肪分解代谢,利于运动时供能。③抑制睾酮分泌。鉴于皮质醇的上述生理作用,在运动后恢复期皮质醇浓度应尽快下降至基础值范围,以避免机体内能量过多消耗。3、血睾酮/皮质醇测定血清睾酮/皮质醇比值,可以了解体内合成代谢和分解代谢平衡的状态。比值高时,是合成代谢过程占主要地位比值下降,说明机体分解代谢大于合成代谢,仍处于消耗体能为主的过程。长期恢复不好会导致过度疲劳。目前公认,评定运动训练过程血清睾酮/皮质醇比值是一个很好的监察过度训练、疲劳恢复状况的灵敏指标。评定方法是:测定运动次日晨或训练周期晨起血清睾酮/皮质醇比值,当比值变化与原比值相比下降值大于30%时是过度训练的警戒值。注意在测定前排除外源性睾酮,以免掩盖身体内自身的实际变化。(六)血清ALT(GPT)AST(GOT)1、血清丙氨酸氨基转移酶ALT(GPT)正常生理状态下,主要分布在肝细胞内,血清内活性极低,为3~30单位/升,大运动量训练后,酶活性升高,且恢复时间延长,可用于评定肝细胞损伤及机体疲劳加重。常与血清CK配合运用。2、血清天冬氨酸氨基转移酶AST(GOT)血清AST正常值为6~25单位/升。生理状态主要分布在心肌细胞内。大运动量训练后,血清AST活性升高,恢复时间延长,示心肌疲劳、心肌细胞损伤及疲劳加重。亦同血清CK配合运用。(七)尿蛋白尿中的蛋白质称尿蛋白。正常人尿蛋白含量甚微(每天排出量不超过30~200毫克),主要是血浆中的清蛋白及少量球蛋白和生殖泌尿道的糖蛋白及粘蛋白。对正常尿作常规尿蛋白定性实验呈阴性反应。运动负荷可引起尿蛋白排泄量增加,且受运动员机能状
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