体力劳动时的能量代谢

人类的劳动是脑力劳动与体力劳动相结合的生产活动过程，当社会发展到高级阶段，脑力与体力劳动可能达到理想的分配比例，但现阶段仍有所偏重。由于骨酪肌约占体重的40%，故以其活动为主的体力劳动消耗的能量较大。在一般营养条件下，一个人每天摄人约20000KJ的能量，除基础代谢 (约8000KJ)及业余活动等所需能量外，供劳动消耗的能量约为10000KJ。

(一)肌肉活动时的能量来源

1.ATP—CP系列( 三磷酸腺甘— 磷酸肌酸)

供给肌肉收缩与松弛活动的能量，首先是由肌细胞中的三磷酸腺甘(ATP)迅速分解提供的(式2-1)，并由磷酸肌酸 (CP)及时分解补充能量。

ATP +H2O           ADP + Pi +29.3KJ/mol

CP +ADP            Cr + ATP

注：ADP为二磷酸腺甘，Pi为磷酸根，Cr为肌酸。

肌肉中CP的浓度约为ATP的5倍，但其贮量甚微，只能供肌肉活动几秒至1分钟之用。故需从糖类、脂肪和蛋白质分解来提供再合成ATP的能量。正常情况，一般不动用蛋白质。

2.需氧系列

中等强度肌肉活动，ATP以中速分解，糖和脂肪通过氧化磷酸化过程提供能量来合成ATP，在开始阶段利用的糖类较多，但随着活动时间的延长，利用脂肪的比例增大，脂肪即成为主要的能源。该过程需要氧的参与才能进行，故称需氧系列。

此时，一摩尔葡萄糖或脂肪能相应地形成38或130分子ATP，能使活动经济持久地进行。一升氧在呼吸链氧化葡萄糖可产生6.5毫摩尔ATP，而氧化脂肪则产生5.6毫摩尔ATP，故糖类作为肌肉活动的能源比脂肪更经济。但人体内糖类的贮存远比脂肪少。

3.乳酸系列

大强度活动时，ATP分解非常迅速，需氧系列受到供氧能力的限制，形成ATP的速度不能满足肌肉活动的需要。此时，需靠无氧糖酵解产生乳酸的方式来提供能量，称乳酸系列。

1摩尔葡萄糖只能形成2分子ATP，但速度较需氧系列快32倍，故能迅速提供较多的ATP供肌肉活动之用。其缺点是需动用大量的葡萄糖，产生的乳酸有致疲劳作用，故不经济，也不能持久。肌肉活动的能量来源及其特点见教材(表2 .1)。

(二)作业时氧消耗的动态

氧需 (oxygen demand)：劳动lmin所需要的氧量。

氧上限 (maximum oxygen uptake) ：血液在lmin内能供应的最大氧量。

氧债 (oxygen debt): 氧需和实际供氧不足的量。

劳动时人体所需要的氧量取决于劳动强度，强度愈大，需氧量也愈多。氧需能否得到满足主要取决于循环系统的功能，其次为呼吸器官的功能。成年人的氧上限一般不超过3L，有锻炼者可超过4L。在作业开始2一3min内，呼吸和循环系统的活动尚不能满足氧需;肌肉活动所需的能量是在缺氧条件下产生的。其后，当呼吸和循环系统的活动逐渐加强，氧的供应得到满足，即进人稳定状态下工作，这样作业一般能维持较长的时间。若劳动强度较大，氧需超过氧上限，机体处于供氧不足的状态下工作，肌肉内的贮能物质 (主要指糖原)迅速消耗，作业就不能持久。作业停止后的一段时间内，机体需要继续消耗较安静时为多的氧以偿清氧债: 非乳酸氧债即恢复ATP.血红蛋白、肌红蛋白筹所需的氧可在2一3min内得到补偿; 而乳酸氧债则需较长时间才能得到完全补偿。有时部分氧债也可在作业的稳定状态期间得到补偿。恢复期一般需数至十余分钟，也可长达lh以上 ，如教材图2—1所示。

(三)作业的能消耗量与劳动强度分级

作业时的能消耗量是全身各器官系统活动能消耗量的总和。由于最紧张的脑力劳动的能消耗量不会超过基础代谢的10%，而肌肉活动的能消耗量却可达基础代谢的10——25倍，故传统上用能消耗量或心率来划分劳动强度 (intensity of work)，它只适用于以体力劳动为主的作业，一般分为三级(中等强度作业、 大强度作业、极大强度作业)。

我国已颁布 “体力劳动强度分级”标准(GB3869-83)。它是根据对262个工种工人的劳动工时、能量代谢和疲劳感等指标之间的关系进行调查分析后，提出按劳动强度指数来划分体力劳动强度见教材(表2—3)，其计算方法见实习部分第二章。

测定劳动时的能消耗量，一般用来划分和鉴定体力劳动的强度等级，以便制定合理的劳动制度和膳食供给。