體力勞動(dòng)時(shí)的能量代謝

人類的勞動(dòng)是腦力勞動(dòng)與體力勞動(dòng)相結(jié)合的生產(chǎn)活動(dòng)過程，當(dāng)社會(huì)發(fā)展到高級(jí)階段，腦力與體力勞動(dòng)可能達(dá)到理想的分配比例，但現(xiàn)階段仍有所偏重。由于骨酪肌約占體重的40%，故以其活動(dòng)為主的體力勞動(dòng)消耗的能量較大。在一般營養(yǎng)條件下，一個(gè)人每天攝人約20000KJ的能量，除基礎(chǔ)代謝 (約8000KJ)及業(yè)余活動(dòng)等所需能量外，供勞動(dòng)消耗的能量約為10000KJ。

(一)肌肉活動(dòng)時(shí)的能量來源

1.ATP—CP系列( 三磷酸腺甘— 磷酸肌酸)

供給肌肉收縮與松弛活動(dòng)的能量，首先是由肌細(xì)胞中的三磷酸腺甘(ATP)迅速分解提供的(式2-1)，并由磷酸肌酸 (CP)及時(shí)分解補(bǔ)充能量。

ATP +H2O           ADP + Pi +29.3KJ/mol

CP +ADP            Cr + ATP

注：ADP為二磷酸腺甘，Pi為磷酸根，Cr為肌酸。

肌肉中CP的濃度約為ATP的5倍，但其貯量甚微，只能供肌肉活動(dòng)幾秒至1分鐘之用。故需從糖類、脂肪和蛋白質(zhì)分解來提供再合成ATP的能量。正常情況，一般不動(dòng)用蛋白質(zhì)。

2.需氧系列

中等強(qiáng)度肌肉活動(dòng)，ATP以中速分解，糖和脂肪通過氧化磷酸化過程提供能量來合成ATP，在開始階段利用的糖類較多，但隨著活動(dòng)時(shí)間的延長，利用脂肪的比例增大，脂肪即成為主要的能源。該過程需要氧的參與才能進(jìn)行，故稱需氧系列。

此時(shí)，一摩爾葡萄糖或脂肪能相應(yīng)地形成38或130分子ATP，能使活動(dòng)經(jīng)濟(jì)持久地進(jìn)行。一升氧在呼吸鏈氧化葡萄糖可產(chǎn)生6.5毫摩爾ATP，而氧化脂肪則產(chǎn)生5.6毫摩爾ATP，故糖類作為肌肉活動(dòng)的能源比脂肪更經(jīng)濟(jì)。但人體內(nèi)糖類的貯存遠(yuǎn)比脂肪少。

3.乳酸系列

大強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)，ATP分解非常迅速，需氧系列受到供氧能力的限制，形成ATP的速度不能滿足肌肉活動(dòng)的需要。此時(shí)，需靠無氧糖酵解產(chǎn)生乳酸的方式來提供能量，稱乳酸系列。

1摩爾葡萄糖只能形成2分子ATP，但速度較需氧系列快32倍，故能迅速提供較多的ATP供肌肉活動(dòng)之用。其缺點(diǎn)是需動(dòng)用大量的葡萄糖，產(chǎn)生的乳酸有致疲勞作用，故不經(jīng)濟(jì)，也不能持久。肌肉活動(dòng)的能量來源及其特點(diǎn)見教材(表2 .1)。

(二)作業(yè)時(shí)氧消耗的動(dòng)態(tài)

氧需 (oxygen demand)：勞動(dòng)lmin所需要的氧量。

氧上限 (maximum oxygen uptake) ：血液在lmin內(nèi)能供應(yīng)的最大氧量。

氧債 (oxygen debt): 氧需和實(shí)際供氧不足的量。

勞動(dòng)時(shí)人體所需要的氧量取決于勞動(dòng)強(qiáng)度，強(qiáng)度愈大，需氧量也愈多。氧需能否得到滿足主要取決于循環(huán)系統(tǒng)的功能，其次為呼吸器官的功能。成年人的氧上限一般不超過3L，有鍛煉者可超過4L。在作業(yè)開始2一3min內(nèi)，呼吸和循環(huán)系統(tǒng)的活動(dòng)尚不能滿足氧需;肌肉活動(dòng)所需的能量是在缺氧條件下產(chǎn)生的。其后，當(dāng)呼吸和循環(huán)系統(tǒng)的活動(dòng)逐漸加強(qiáng)，氧的供應(yīng)得到滿足，即進(jìn)人穩(wěn)定狀態(tài)下工作，這樣作業(yè)一般能維持較長的時(shí)間。若勞動(dòng)強(qiáng)度較大，氧需超過氧上限，機(jī)體處于供氧不足的狀態(tài)下工作，肌肉內(nèi)的貯能物質(zhì) (主要指糖原)迅速消耗，作業(yè)就不能持久。作業(yè)停止后的一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)體需要繼續(xù)消耗較安靜時(shí)為多的氧以償清氧債: 非乳酸氧債即恢復(fù)ATP.血紅蛋白、肌紅蛋白籌所需的氧可在2一3min內(nèi)得到補(bǔ)償; 而乳酸氧債則需較長時(shí)間才能得到完全補(bǔ)償。有時(shí)部分氧債也可在作業(yè)的穩(wěn)定狀態(tài)期間得到補(bǔ)償?；謴?fù)期一般需數(shù)至十余分鐘，也可長達(dá)lh以上 ，如教材圖2—1所示。

(三)作業(yè)的能消耗量與勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)

作業(yè)時(shí)的能消耗量是全身各器官系統(tǒng)活動(dòng)能消耗量的總和。由于最緊張的腦力勞動(dòng)的能消耗量不會(huì)超過基礎(chǔ)代謝的10%，而肌肉活動(dòng)的能消耗量卻可達(dá)基礎(chǔ)代謝的10——25倍，故傳統(tǒng)上用能消耗量或心率來劃分勞動(dòng)強(qiáng)度 (intensity of work)，它只適用于以體力勞動(dòng)為主的作業(yè)，一般分為三級(jí)(中等強(qiáng)度作業(yè)、 大強(qiáng)度作業(yè)、極大強(qiáng)度作業(yè))。

我國已頒布 “體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)”標(biāo)準(zhǔn)(GB3869-83)。它是根據(jù)對(duì)262個(gè)工種工人的勞動(dòng)工時(shí)、能量代謝和疲勞感等指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查分析后，提出按勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)來劃分體力勞動(dòng)強(qiáng)度見教材(表2—3)，其計(jì)算方法見實(shí)習(xí)部分第二章。

測(cè)定勞動(dòng)時(shí)的能消耗量，一般用來劃分和鑒定體力勞動(dòng)的強(qiáng)度等級(jí)，以便制定合理的勞動(dòng)制度和膳食供給。

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