身体锻炼与物质能量代谢
新陈代谢是生命的基本特征。生物的新陈代谢过程包括同化（合成）作用和异化（分解）作用两个方面。通过这两个方面密切联系的活动，机体不断地实现着自我更新。通常把生物体内物质的合成与分解的过程称为”物质代谢“；在物质代谢过程中伴随着能量释放、转移和利用的过程称为”能量代谢“。
一、人体的能源物质
食物中的营养物质包括糖、脂肪、蛋白质、水、无机盐和维生素等。其中糖、脂肪和蛋白质既是建造有机体结构，实现组织自我更新的原料，又是体内能量的来源。
1.糖
糖是体内能量的主要来源，人体中糖的含量仅仅占2％左右，正常的生理活动中60％70％的能量来自糖的氧化分解过程，所以糖是人体内主要的供能物质。1克葡萄糖完全氧化分解时，可释放出约16.73千焦耳的能量，供肌肉做功和完成其他生理功能。食物中的糖，经过消化吸收进入体内变成单糖，单糖的主要成分是葡萄糖，葡萄糖经血液循环，其中一部分转变为肝糖元，一部分经肝静脉进入血液循环，运送到全身组织细胞中。血液中的糖又称”血糖“，是糖在体内的运输形式。血糖随血液流经各组织时被组织细胞分解利用，也有一部分在各组织中转变为糖元，其中以肌糖元为最多，肌糖元是肌肉中可以随时直接利用的能源贮备。肝糖元的主要作用是用来维持血糖水平的相对恒定，当血糖浓度增高时，肝脏将血液中多余的糖合成糖元贮备起来，而当血糖被消耗时，又可不断地从肝糖元中得到补充。人体内各组织中的糖的分解供能方式主要取决于氧气的供应状况，在氧气供应充足时，葡萄糖或糖元完全氧化分解成二氧化碳和水，并释放出大量的能量，称为”糖的有氧氧化“；在氧气供应不足时，糖只能分解到乳酸阶段，释放的能量很少，仅仅为有氧氧化的1／18。由糖分解为乳酸的这一供能过程称为”糖酵解“。
2.脂肪
脂肪广泛分布于人体的各种组织、器官中，包括皮下组织、大网膜、肠系膜、内脏周围及肌肉间等脂肪组织中，是体内贮存能量的一种形式。成年男子的脂肪约占体重的10％20％，女子比男子高。当机体需要时，体内贮存的脂肪可迅速分解成甘油和脂肪酸，经血液运送到各组织器官供氧化利用。脂肪氧化时，可释放出大量的能量和水，每克脂肪在体内彻底氧化成二氧化碳和水时，可释放出38.93千焦耳的能量，相当于等量葡萄糖或蛋白质氧化时释放出能量的2倍。一般情况下，体内所消耗的能源物质的40％50％来自脂肪。
3.蛋白质
蛋白质是一切生命的物质基础。生物体内的一切最基本的生命活动过程如生长、发育、繁殖、遗传、运动、调节等，几乎都和蛋白质有关。蛋白质含量约占人体重的50％，在某些器官如肌肉、肺内甚至高达该器官重量的80％。因此，蛋白质是建造细胞或组织器官的基本材料，也用于合成生物活性物质如酶、激素等。蛋白质也是能源物质，每克蛋白质完全氧化时可产生16.73千焦耳的能量。但一般情况下，蛋白质的供能作用可由糖或脂肪代替，作为能源利用的意义不大，只有在严重饥饿或长期不能进食时才能利用蛋白质以供给能量。但是近年来，有越来越多的研究表明，在长时间的运动中，身体中的活性蛋白质也被用做供能物质。例如，从汗液排氮量的研究中发现，运动时通过汗液排出的氮量增加，长时间运动时，机体利用物质的转变和激素的反应等许多方面，都和饥饿状况相似。这些事实表明，在包括运动在内的某些情况下，蛋白质和氨基酸对满足热能的需要是有作用的，虽然在供能方面的重要作用不如糖和脂肪，但也是一项供能能源物质。
二、人体的能量供能系统
运动时为肌肉直接供能的是肌肉内的高能磷酸化物ATP（又称三磷酸腺苷）。但是人体肌肉内的ATP含量甚少，只能供极短时间的消耗。因此，持续的肌肉运动就需要ATP的及时补充。ATP的补充途径包括磷酸肌酸（CP）及糖元的有氧氧化代谢的供能。生理学上将这一补充途径归纳为3个能源系统，即磷酸供能系统（ATP－CP系统）、乳酸供能系统和有氧氧化供能系统。
ATP补充的第一个能源系统是磷酸供能系统（ATP－CP系统）。这个系统是当ATP动用完成之后，CP立刻分解释放能量以补充ATP再合成，这一过程十分迅速，不需要氧气也会产生乳酸，因此也叫非乳酸能系统。这一能源供能系统能持续79秒，主要和运动时的绝对速度有关。在短跑时，如果是连续重复练习，每次全速跑810秒后，中间的间歇休息应该在30秒以上，如果间歇时间不足30秒，由于磷酸供能系统恢复不足，就会产生乳酸积累，肌肉就会感觉疼痛。
ATP补充的第二个能源供能系统是乳酸供能系统。就是快速运动时间持续较长后（超过810秒），磷酸供能系统的供能能力已经不能及时提供ATP补充，于是机体就会动用肌糖元进行无氧酵解供能。无氧酵解供能会产生乳酸，乳酸在氧气的作用下释放出能量代谢和水以及二氧化碳。乳酸能供能系统所提供的能量最长持续时间为3035秒。它主要的优势与速度耐力有关。因此，为发展速度耐力，提高乳酸供能系统的供能能力，在训练上以全速跑3060秒后，间歇休息时间23分钟为宜。
ATP补充的第三个能源系统是有氧氧化供能系统。就是运动时在氧气供应充分的条件下，糖和脂肪的有氧氧化代谢供能。首先是糖元的分解供能，之后才是脂肪的分解供能。这一类运动的强度较低。氧气供应充分，体内糖和脂肪贮备充足，从理论上说无能源危机产生，只要心肺功能能够保证运动对氧的充分摄取，可进行持续很长时间的运动。这一系统的锻炼就以较长时间的中等或较低强度的匀速跑，或较长段落的中速间歇训练等为主，以锻炼心肺功能，提高摄氧能力。
在体育锻炼时，如慢走、步行、健身慢跑、健美操、太极拳及一些不太激烈的球类项目的锻炼中，由于强度不大而持续时间较长，补充体内能量消耗的途径主要是由糖和脂肪的有氧代谢供能。持续时间长的运动，脂肪氧化供能的比例会逐渐增加，因此肥胖者要想消耗体内多余的脂肪，就应该进行一些强度不大但持续时间较长的运动。一般来说。运动时间大约在3040分钟才能更好地消耗掉多余脂肪。
三、有氧运动与无氧运动的能力
生理学研究表明，不同的运动项目对身体的生理能力有不同的要求。在运动项目所需要的重要生理能力中，供能能力是重要能力之一，而运动供能能力可以归纳成两大类：有氧运动能力（有氧氧化代谢供能系统能力）或简称为”有氧能力“；无氧运动能力（无氧氧化代谢供能系统能力，即ATP－CP供能系统与乳酸供能系统的能力）或简称为”无氧能力“。
有氧能力属于耐力类练习，即以较低或中等的强度持续运动较长时间。由于运动时强度不大，因此氧吸收很充分，基本上能量供应由糖或脂肪的有氧氧化供能。风靡全世界的健身慢跑、步行、散步等健身运动，就是有氧运动。这类运动主要和体内的有氧氧化供能系统能力的强弱有关。肌肉持久工作，必须有充足的能量供应和较强的生成ATP的能力。由于大多数ATP是在有氧条件下生成的，因此足够的血流量亦即充足的氧供应是有氧运动的生理基础。运动中充足的氧供应和肺的通气与换气功能、血液的运载氧气的能力、血液循环功能及肌肉利用氧的能力有关。因此，有氧能力的训练是提高心肺功能水平的最佳方式。从发展人体有氧能力的目的出发，练习方法宜多采用强度较低、持续时间较长的匀速持续性练习，如慢跑、散步等，也可用段落较长而强度较低的间歇练习。美国著名医生库珀认为，发展有氧能力的持续性练习可使每分钟心率掌握在130150次，持续时间5分钟以上；芬兰生理学家卡沃宁提出，发展有氧能力练习的强度公式是：安静心率＋0.6（最高心率－安静心率）。用于发展有氧能力的间歇练习，应和发展无氧能力的间歇练习相区别，二者区别的关键在于练习时间的强度以及休息间歇时间的长短。发展有氧能力的间歇练习强度宜低，跑的段落宜长，休息间歇时间可以和练习时间相似，如一些生理学家主张，有氧能力的间歇练习可跑35分钟以上，强度要低，可以有氧代谢供能，间歇休息也可以在35分钟以上。
无氧能力广义而言，包括ATP－CP供能系统和乳酸供能系统。ATP－CP供能系统要求的时间非常的短，练习方法主要是采用持续时间短的、高强度的重复或间歇练习。由于这类练习没有乳酸积累，因此持续时间要短，强度要大，而又要有足以使ATP－CP恢复的时间，一般认为此类练习时间宜在10秒以内，间歇时间30秒，以避免乳酸积累。无氧能力另一项内容是指无氧耐力，也就是以乳酸供能系统为主要供能的速度耐力练习。这类能力的生理基础是肌肉内无氧酵解供能的能力、清除乳酸的能力以及脑细胞对血液酸碱变化的耐受力。因此，发展无氧能力的练习应有较高的乳酸积累才能达到锻炼的目的。
作为保健体育锻炼健身来说，主要手段应该是有氧运动。做一些并不激烈的有氧运动，特别是符合自己身体状况的缓慢柔和的运动，对发展心肺功能效果比较显著，是保健体育运动的重要锻炼手段之一。
身体锻炼的疲劳与恢复
在进行健身锻炼一段时间之后，身体会出现一定程度的疲劳。运动性疲劳是人体运动过程中发生的正常的生理现象。它是一种警报信号，或者说是一种保护健康的保险阀。由于运动性疲劳的出现，虽然会使运动参加者减少运动强度甚至停止运动，但是这样也可以防止机体的过度消耗，对机体有保护性的意义。
一、运动性疲劳的概念
运动性疲劳是指运动持续一段时间之后，运动能力或身体功能暂时下降的现象。日本著名运动生理学家猪饲道夫将疲劳归纳成一个公式：
F＝（－ΔP）＋S＝K·［－ΔR（M）］＋S
式中：F---疲劳；
－ΔP---运动成绩的下降或运动成果的减少；
K---运动能力与身体素质下降的变化；
－ΔR---各器官功能的下降及能源贮备的减少；
M---精神意志因素；
S---疲劳感。
疲劳公式表明，疲劳的成绩或成果的下降，并伴有疲劳感，而运动成绩或成果的下降，则是由于在持续运动中身体的运动能力、各器官的功能及体内能源贮备的下降所致。
二、恢复过程的阶段性变化
生理学家研究表明，体内能量物质的恢复过程和消耗过程同时存在。也就是随着疲劳的发展恢复过程也已经开始。在运动时，随着体内能量物质的分解再合成过程的开始，恢复也已经开始了，只不过在运动中能量物质的分解超过了再合成，不可能得到完全的恢复。而当运动结束后，合成过程超过了分解过程直至是超量恢复。这也就是超量恢复的原理。整个消耗与恢复过程可分为以下3个阶段。
（1）运动阶段。这个阶段能量物质的分解与消耗远远大于恢复过程，因而能量物质渐趋减少，各器官系统功能也有所降低。
（2）运动停止后的恢复阶段。这阶段能量物质的合成恢复大大超过消耗，运动中的消耗逐渐得到补偿，能量物质及各器官功能逐渐恢复到运动前的水平。
（3）超量恢复阶段。在恢复过程中，当能量物质恢复到运动前水平时，恢复过程并未停止，而是继续合成恢复，以致有一段时间能量物质恢复到超过原来的水平，称为”超量恢复“。但超量恢复并不是一直保持不变的，而是过一段时间之后又重新回到运动前的水平。
体内不同物质的恢复过程快慢并不一致。运动后体内各器官生理功能的恢复过程的长短，取决于运动负荷的大小、运动练习的性质、参加者的体质与健康状况、年龄及采取的恢复措施等。此外，体内各项生理指标的恢复快慢也各不相同，血压和吸氧量恢复速度比心率快，氧脉搏恢复相对来说较慢。
