第二章  勞動過程的生理與心理

[基本要求]

1．掌握體力勞動時的能量代謝。

2．掌握作業時氧消耗動態。

3．掌握體力勞動時機體的調節與適應。

4．了解腦力勞動過程的生理變化與適應。

5．了解作業類型與勞動負荷評價，作業時心理變化與作業能力。

[學習要點]

    一、體力勞動時的能量代謝

    人類的勞動是腦力勞動與體力勞動相結合的生產活動過程，當社會發展到高級階段，腦力與體力勞動可能達到理想的分配比例，但現階段仍有所偏重。由于骨酪肌約占體重的40%，故以其活動為主的體力勞動消耗的能量較大。在一般營養條件下，一個人每天攝人約20000KJ的能量，除基礎代謝 (約8000KJ)及業余活動等所需能量外，供勞動消耗的能量約為10000KJ。

    (一)肌肉活動時的能量來源

    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的能量，首先是由肌細胞中的三磷酸腺甘(ATP)迅速分解提供的(式2-1)，并由磷酸肌酸 (CP)及時分解補充能量。 

     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，只能供肌肉活動幾秒至1分鐘之用。故需從糖類、脂肪和蛋白質分解來提供再合成ATP的能量。正常情況，一般不動用蛋白質。

2．需氧系列

中等強度肌肉活動，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，但隨著活動時間的延長，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行，故稱需氧系列。

    此時，一摩爾葡萄糖或脂肪能相應地形成38或130分子ATP，能使活動經濟持久地進行。一升氧在呼吸鏈氧化葡萄糖可產生6.5毫摩爾ATP，而氧化脂肪則產生5.6毫摩爾ATP，故糖類作為肌肉活動的能源比脂肪更經濟。但人體內糖類的貯存遠比脂肪少。

3．乳酸系列 

大強度活動時，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的需要。此時，需靠無氧糖酵解產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供肌肉活動之用。其缺點是需動用大量的葡萄糖，產生的乳酸有致疲勞作用，故不經濟，也不能持久。肌肉活動的能量來源及其特點見教材（表2 .1）。

    （二）作業時氧消耗的動態    

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

    氧上限 (maximum oxygen uptake) ：血液在lmin內能供應的最大氧量。

    氧債 (oxygen debt): 氧需和實際供氧不足的量。

    勞動時人體所需要的氧量取決于勞動強度，強度愈大，需氧量也愈多。氧需能否得到滿足主要取決于循環系統的功能，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。在作業開始2一3min內，呼吸和循環系統的活動尚不能滿足氧需;肌肉活動所需的能量是在缺氧條件下產生的。其后，當呼吸和循環系統的活動逐漸加強，氧的供應得到滿足，即進人穩定狀態下工作，這樣作業一般能維持較長的時間。若勞動強度較大，氧需超過氧上限，機體處于供氧不足的狀態下工作，肌肉內的貯能物質 (主要指糖原)迅速消耗，作業就不能持久。作業停止后的一段時間內，機體需要繼續消耗較安靜時為多的氧以償清氧債: 非乳酸氧債即恢復ATP.血紅蛋白、肌紅蛋白籌所需的氧可在2一3min內得到補償; 而乳酸氧債則需較長時間才能得到完全補償。有時部分氧債也可在作業的穩定狀態期間得到補償。恢復期一般需數至十余分鐘，也可長達lh以上 ，如教材圖2—1所示。