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乳酸與運動之間的關系探究

時間:2020-06-20 來源:科技資訊 本文字數:2396字
作者:邵子奇 單位:黑龍江省實驗中學

  摘    要: 近些年乳酸一直是生物工程以及生物化學領域研究的熱點, 由于其與運動之間的微妙關系, 使得乳酸與運動醫學之間有著密切的關系。本文以高中的化學和生物中的乳酸部分知識為切入點, 詳細闡述乳酸產生的過程, 并通過相關文獻的查詢, 闡述乳酸與運動之間的關系以及其降低運動技能的途徑。

  關鍵詞: 乳酸; 產生; 運動; 影響;

  乳酸作為高中階段有機化學中的重要知識, 是考試的重點內容之一, 隨著其自身產生和代謝的途徑的特點, 使其與生物化學、運動學、運動醫學等諸多領域之間有著密切的關聯, 尤其乳酸在運動領域的研究極為廣泛, 也有諸多的文獻和研究表明運動時的血乳酸水平和運動之間有著密切的關系。

  1、 乳酸的產生和代謝

  1.1、 乳酸的產生

  乳酸產生的主要條件為機體組織細胞在某一時間段內無法獲得足夠的氧含量, 或者是機體內的氧在短時間內無法得到快速的處理, 在這種情況下, 乳酸就會大量的堆積, 這主要是由于短時間內機體內大量的丙酮酸蓄積, 無法被丙酮酸脫氫酶轉化成為乙酰輔酶A, 從而在機體內產生大量的乳酸[1]。圖1為乳酸在體內的產生途徑。

  如圖1所示, 可以看出乳酸產生的主要途徑有兩種:為糖酵解過程產生的乳酸, 所謂的糖酵解即為葡萄糖分解形成兩個分子的丙酮酸與能量的過程, 主要過程為先由葡萄糖分解為丙酮酸, 后在無氧的條件下丙酮酸被還原為乳酸;另外一種途徑為非糖化合物轉化成葡萄糖和糖原的糖異生作用。
 

乳酸與運動之間的關系探究
 

  1.2、 乳酸的代謝

  體內乳酸的代謝過程主要包括如下幾點:其一, 糖酵解過程中的第一步是葡萄糖分解成丙酮酸, 而第二步分為有氧和無氧兩種途徑, 無氧下生成乳酸, 有氧時生成水和二氧化碳, 因而在氧氣充足的情況下, 機體的組織細胞、骨骼肌和心肌等可以攝取血液中的乳酸成分, 在乳酸脫氫酶的作用下還原成丙酮酸, 然后再次進行有氧狀態下的糖酵解的第二步, 生成水和二氧化碳, 該過程中充分的釋放了乳酸中的能量[2];其二, 由圖1可知, 糖異生過程是一個可逆的過程, 即乳酸既可以作為糖異生的產物, 也可以作為糖異生的原料, 即當乳酸在機體和血液中大量積累的時候, 使得肝臟內的糖異生作用開始發揮作用, 先是由乳酸糖異生成葡萄糖供給機體運動所需, 再由生成的葡萄糖合成糖原, 以備細胞的糖原儲備, 與此同時通過對氫離子的需要來調節人體的酸堿平衡;其三, 機體內的乳酸還可以通過丙酮酸和乙酰輔酶A途徑合成脂肪酸、膽固醇、酮體和乙酸等物質, 也可以通過氨基轉換作用生成丙氨酸[2];最后, 機體內的極少量乳酸也可以通過尿液和汗液排除。通過上述幾種途徑以實現對殘存于乳酸內的能量的充分應用、對機體穩態的維持、消除細胞中的乳酸、維持機體的糖酵解穩定、為集體活動提供能量以及合成人體必須的化合物。

  2 、乳酸與運動之間的關系

  2.1、 超過數秒的極限運動

  機體運動時乳酸與運動之間有著密切的關系, 在超過數秒的極量運動中, 人體內會消耗大量的ATP和CP, 因而使得機體細胞內產生的ADP、AMP、磷酸和肌酸大量積累, 這些在細胞內蓄積的物質可以激活糖原分解, 從而使得機體內的糖酵解速度加快, 糖酵解的速度約在極限運動的30~60s達到最大速度, 使得肌肉內的乳酸迅速增多[3]。

  2.2、 亞極限運動

  長時間亞極限運動時, 由于運動時間和呼吸系統的原因使得運動員體內處于最大攝氧量以下, 在運動開始的幾分鐘以內, 由于局部的肌肉組織的供血量極少, 使得局部肌肉因缺血而引起暫時的供氧不足, 這種供氧不足使得糖酵解產生大量的乳酸, 但是隨著運動的進行, 使得機體會逐漸獲得穩態氧耗速率, 這個過程大約發生在運動后的5~10min, 這個時候機體進行糖酵解過程的功能減少, 乳酸生成速率開始下降, 但是若在這個過程中運動強度突增, 乳酸的生成速率也會隨之升高, 總結而言, 長時間、亞極量的運動時, 乳酸的生成速率最快的時間段主要是在運動開始時機體缺氧缺血的時期和獲得穩態氧耗速率以前的時間段內[3]。

  圖1 乳酸的產生途徑圖示
圖1 乳酸的產生途徑圖示

  2.3、 中低強度運動

  在中低強度運動的過程中, 與長時間的亞極限的運動相比, 機體并不缺氧, 而是進行有氧代謝, 因此機體內乳酸的生成并非缺氧所致, 而是循環系統處于提高過程和尚未建立穩態代謝時, 糖酵解速率超過有氧代謝速率所致, 從而使得來自脂肪氧化的能量產物都進入三羧酸循環, 因而使乳酸增多[3]。

  3 、乳酸造成運動機能下降的途徑

  當下人們探討乳酸與運動之間的關系主要的原因就是為了提高運動員的運動技能, 以及幫助運動員制定適合自己的訓練計劃, 因而了解乳酸造成運動機能下降的途徑就顯得至關重要, 本文對此總結如下幾點:第一, 乳酸在機體內積累過多, 乳酸的解離可以產生大量的氫離子, 這些氫離子降低所蓄積的PH值, 從而使得糖酵解的相關酶活性被抑制, 使得糖原的無氧氧化過程受到抑制, 也就減少了這個過程的終產物之一的能量ATP合成, 造成運動過程中的能量供應障礙;第二, 運動的過程中, 大量的乳酸在機體內生成, 使得乳酸在機體內蓄積, 血液中的乳酸逐漸堆積, 順著機體內的血液循環至腦部, 從而使得腦細胞的正常功能受限, 降低運動時的身體機能;最后, 乳酸的解離可以產生大量的氫離子, 這些氫離子會與機體內的鈣離子爭搶位于骨骼肌肌鈣蛋白表面的結合位點, 從而使得大量的鈣離子被置換出來, 從而造成興奮收縮耦聯障礙, 以致肌肉收縮的機能下降, 從而造成運動技能的下降。

  4 、結語

  綜上所述, 隨著人類在乳酸研究領域的逐漸深入, 乳酸在機體內的產生和代謝途徑目前已經較為詳盡, 其在多種運動類別中的含量變化也有所不同, 通過多種途徑對運動機能造成影響, 因而通過對這些知識的掌握, 就可以判斷運動員所處的身體機能的時間段, 也可以為運動的計劃安排提供前瞻性的建議, 實現科學的運動和訓練。

  參考文獻

  [1]齊敦禹.乳酸的產生原因與運動能力[J].體育世界:學術版, 2007 (5) :63-65.
  [2] 耐力運動的幾個概念——縱情山野戶外運動俱樂部——旅游[EB/OL].https://www.xici.net/d180550940.htm.
  [3] 曹占良.乳酸生成與消除 (學習日記) [EB/OL]. (2010-09-09) .https://blog.sina.com.cn/s/blog_5675ba030100lc09.html.

  原文出處:邵子奇.淺談乳酸的產生及其對運動的影響[J].科技資訊,2018,16(25):231-232.
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