在運動訓練中,短時間、高強度的無氧耐力運動主要由糖的無氧酵解供能,因此,提高糖酵解供能系統的運動訓練,成為提高運動員無氧耐力的關鍵。物質代謝是機體與外界環境進行物質交換的過程,是生命活動最基本特征之一。運動時,能量的供需增加,物質代謝變化是激烈的。由于運動訓練時的負荷強度、負荷量不同,對物質代謝的影響也不同。糖是機體三大能源物質之一,在運動的過程中通過有氧氧化和無氧酵解為機體提供能量,在無氧運動項目中,糖酵解是機體的主要供能方式。
1 糖酵解基本過程
糖在氧氣供應不足的情況下,經細胞液中一系列酶催化,最后生成乳酸和 ATP(三磷酸腺苷)的過程稱之為糖酵解。在人類、動物、植物、微生物等許多生物機體內,糖的無氧酵解幾乎都按完全相同的過程進行。人體肌肉組織中的肌糖原在缺氧條件下,首先與磷酸化合而分解,經過己糖磷酸酯、丙糖磷酸酯、丙酮酸等一系列中間產物,最后生成乳酸。
糖無氧酵解可將整個過程分為 4 個階段 :第一階段,葡萄糖或糖原磷酸化為果糖 -1,6- 二磷酸葡萄糖,該階段的反應主要為葡萄糖磷酸化,起始物是糖原和葡萄糖 ;第二階段,丙糖磷酸酯的生成和互變,此反應在磷酸己糖異構酶催化下進行,是一個醛-酮異構變化 ;第三階段,丙酮酸的生成,該階段的反應是釋放能量 ;第四階段,乳酸的生成。
乳酸是運動過程中糖酵解的最終產物,也是體內葡萄糖代謝過程中產生的中間產物。運動時,骨骼肌是乳酸生成的重要場所,乳酸生產量與收縮肌的肌纖維類型、運動強度及持續時間有關。短時間、極量運動時乳酸生成增多,這是由于運動對收縮肌的能量需求超過有氧代謝的最大能力,必須由糖酵解代謝提供能量的結果。這時,乳酸生成能力越強,速度耐力能力發揮越好。長時間、亞極量運動時,乳酸生成主要是在運動開始階段和達到穩定氧耗速率以前 ;運動中和運動后,乳酸的消除則體現在有氧氧化能力的高低。但若要獲得好的成績,糖酵解在保證速度方面起非常重要的作用。
乳酸的消除時間與運動時間、運動方式和休息方式有關,活動性乳酸消除的半時反應比靜止性休息消除速率快 ;同時訓練水平高的運動員,血乳酸的消除能力強。
2 糖酵解的意義
糖酵解是生物界普遍存在的供能途徑,但其釋放的能量不多,且在一般生理情況下,大多數組織有足夠的氧供有氧氧化之需,很少進行糖酵解,因此,這一代謝途徑供能意義不大。
但少數組織,如視網膜、睪丸、腎髓質和紅細胞等組織細胞,即使在有氧條件下,仍需從糖酵解中獲得能量。
在某些情況下,糖酵解有特殊的生理意義。例如,劇烈運動時,能量需求增加,糖分解加速,此時即使呼吸和循環加快以增加氧的供應量,仍不能滿足體內糖完全氧化所需要的能量,這時肌肉處于相對缺氧狀態,必須通過糖酵解過程以補充所需的能量。在劇烈運動后,血中乳酸濃度成倍升高,這是糖酵解加強的結果。又如,人們從平原地區進入高原初期,由于缺氧組織細胞往往通過增強糖酵解獲得能量。
在某些病理情況下,如嚴重貧血、大量失血、呼吸障礙、腫瘤組織等,組織細胞也需通過糖酵解來獲取能量。倘若糖酵解過度,可因乳酸產生過多而導致酸中毒。
3 提高糖無氧酵解能力的訓練方法
人體的運動能力受許多因素的影響,如先天遺傳和后天環境因素,存在明顯的個體差異。影響運動能力的后天環境因素主要包括訓練負荷的安排及訓練環境、訓練后的營養、恢復及其他物質手段。另外,運動時能量的供應也是影響運動能力,導致運動成績好壞的重要因素。運動時能量的產生、轉移、利用和運動后物質再合成,是影響運動能力的主要環節,影響這些環節的因素均對運動能力產生影響。
糖酵解供能是無氧耐力運動的主要供能方式,提高無氧耐力必須提高糖酵解供能能力。
3.1 糖酵解代謝的生化原理
實驗證明,30 s 和 45 s 最大強度運動時,ATP(三磷酸腺苷)變化不大,CP(磷酸肌酸)和肌糖原下降,45 s 運動時比 30 s 運動時下降得多,乳酸升高也較 30 s 運動時多。通常,在 1~2 min 運動時肌肉血液乳酸增多。從訓練的生化原理角度分析,運動時乳酸積累導致機體疲勞或機能衰減,影響運動能力 ;但大量積累乳酸可刺激機體對酸性物質的緩沖和適應,從而提高糖酵解供能能力。
血乳酸是糖酵解的代謝產物。運動后血乳酸越多,說明運動中糖酵解的供能比例越大,因此,為了發展運動員的無氧耐力,必須進行短時間較高強度的運動訓練,使機體既能保證糖酵解的主要供能,又能接受乳酸的刺激,提高運動員機體的耐乳酸能力和糖酵解的代謝能力,從而提高其無氧耐力。
3.2 訓練方法的生物化學分析
目前常用的提高糖酵解供能能力的訓練方法是最高乳酸訓練和乳酸耐受力訓練 2 種。
3.2.1 最高乳酸訓練
乳酸是糖酵解的最終產物。運動中乳酸生成量越大,說明糖酵解供能的比例越大,無氧耐力素質越好,所以,最高乳酸訓練的目的是使糖酵解供能能力達到最高水平,以提高 400 m跑和 100 m、200 m 游泳以及最大強度運動 1 ~ 2 min 運動項目的運動能力。如全力跑 1 min 左右達力竭狀態時,血乳酸最高只有 15 mmol/L 左右。如能進一步提高乳酸生成能力,就可刺激機體產生更強的抗酸、耐酸能力,提高抗疲勞能力。
最高乳酸訓練通常采用 1 ~ 2 min 大強度運動、休息 3 ~5 min 的間歇訓練法。訓練中,可調整間歇休息時間和運動與休息的比例來提高乳酸生成量。以 400 m 跑為例,生成乳酸的最大能力和機體對乳酸的耐受力與運動成績直接相關。研究認為,血乳酸在 12 ~ 20 mmol/L 是最大無氧代謝訓練的敏感范圍,要達到這個目標,采用一次 1 min 左右的超量負荷可以實現,但完成的訓練量太小。為了實現超負荷訓練,在訓練課中必須重復多次?;袈℉emnanen,1971)讓 5 名運動員進行持續 1 min 的超量強度跑,休息間歇 4 min,跑 5 次后,血乳酸濃度達到 32 mmol/L.這一結果說明 1 min 左右的超量強度間歇運動,可以使身體獲得最大的乳酸刺激,是提高最大乳酸能力的有效訓練方法。
在我國短跑訓練中也觀察到相似的結果。一名以 200 m跑為主的運動員,以 95%的強度連續跑 3 個 150 m 后,又以 95%的強度跑 1 個 300 m,血乳酸可達 23.33 mmol/L,而400 m 比賽后的血乳酸只有 19 mmol/L.1 min 左右的超量強度跑時,第 1 次跑后,肌肉乳酸可升至較高水平,在間歇休息時,骨骼肌細胞的氫離子向細胞外間隙彌散出一半量的時間約為39 s,而乳酸根從骨骼肌彌散出細胞一半量的時間為 9 min.
因此,在 4 min 的休息期間 , 肌肉中已升高的氫離子降到接近運動前水平,使氫離子對糖酵解的抑制作用明顯減弱,繼續運動時,骨骼肌中糖原可持續分解供能,使間歇運動時血乳酸大大高于一次力竭性運動后血乳酸的濃度,從而提高身體的最大乳酸耐受力。
在訓練課中,注意掌握運動強度的休息間歇時間。華羅科夫(Banokob)曾報道 , 重復性訓練中休息間歇對訓練效果的影響 :在休息間歇恒定的 4×400 m 跑的最后 2 次跑中,運動員的血乳酸下降,而遞減間歇休息時血乳酸會升得更高。運動負荷雖然相同,由于休息間歇不同造成不同的訓練效果。為了掌握適宜的強度和休息間歇,在訓練課中應經常進行血乳酸的測定。
3.2.2 乳酸耐受力訓練
不同訓練水平的運動員對乳酸有不同的耐受力。提高運動員的乳酸耐受力,機體不易疲勞,運動能力也隨之提高。有研究報道,當乳酸耐受力提高時,游泳運動成績也隨之提高。因此,乳酸耐受力訓練對中跑和 100 m、200 m 游泳運動員尤其重要。乳酸耐受力訓練常采用超量負荷的方法。在第 1 次練習后使血乳酸達到較高水平,目前認為以 12 mmol/L 的血乳酸濃度為宜,然后保持在這一水平上,使機體在訓練中忍受較長時間的刺激,從而產生生理上的適應,提高耐受力。訓練中可采用運動 1 ~ 1.5 min、休息 4 ~ 5 min 的多次重復間歇訓練法。1 min 的運動可使血乳酸達到 12 mmol/L 左右,休息 4 ~5 min,使血乳酸有一定的轉移,再進行下一次練習,使血乳酸又回升至 12 mmol/L 左右。運動重復進行,血乳酸保持在較高水平,使機體適應這種刺激,體液和組織的堿儲備增多,對酸的緩沖能力增大,從而提高乳酸耐受力。如果強度過大,休息時間過短,間歇休息中體力恢復少,在 2 ~ 3 次運動后血乳酸下降,運動能力也隨之下降。
4 小 結
短時間劇烈無氧運動時主要由糖酵解提供能量。一般來說,運動員運動后的血乳酸越多,說明其糖酵解能量越強,無氧耐力越好。因此,在運動訓練中,常采用最高乳酸訓練和乳酸耐受力訓練來提高運動員的糖酵解能力,從而提高其無氧耐力。
參考文獻:
[1]林文弢。運動負荷的生化評定[M].廣州:廣東高等教育出版社,1996.
[2]林文弢。運動生物化學[M].北京:人民體育出版社,2009.
[3]程勇民,林建成。鄭寶君。對羽毛球項目若干體能訓練原理的理論探討及訓練模式研究[J].福建體育科技,2000(1)。
[4]蔣曉玲,張蘊琨,王斌,等。江蘇男子羽毛球運動員冬訓期間身體機能的生化評定[J].體育與科學,2002(3)。
[5]常波,衣雪潔,龐曉峰,等。我國備戰第20屆冬奧會自由式滑雪空中技巧運動員不同訓練時期機能水平的監控[J].中國體育科技,2000(1)。