运动的能量代谢3课件.ppt
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- 运动 能量 代谢 课件
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1、新陈代谢n物质代谢n能量代谢n分解代谢n合成代谢人体生理学能量代谢 在生物体内物质代谢的过程中,伴随着能量的储存、释放、利用和转移的过程。人体生理学人体生理学 一、叶绿体和线粒体是高等生物细一、叶绿体和线粒体是高等生物细胞主要的能量转换器胞主要的能量转换器 生物体不能直接利用光能,需要其生物体不能直接利用光能,需要其细胞通过叶绿体和线粒体装置,将太阳细胞通过叶绿体和线粒体装置,将太阳能转换成自身可被利用的化学能。超过能转换成自身可被利用的化学能。超过50%50%以热能形式散发体外。以热能形式散发体外。人体生理学线粒体呼吸链线粒体呼吸链 线粒体基质是呼吸线粒体基质是呼吸底物氧化的场所,底物在底物
2、氧化的场所,底物在这里氧化所产生的这里氧化所产生的NADHNADH和和FADHFADH2 2将质子和电子转移将质子和电子转移到内膜的载体上,经过一到内膜的载体上,经过一系列氢载体和电子载体的系列氢载体和电子载体的传递,最后传递给传递,最后传递给O O2 2生成生成H H2 2O O。这种由载体组成的。这种由载体组成的电子传递系统称电子传递电子传递系统称电子传递链(链(eclctron transfer eclctron transfer chain),chain),因为其功能和呼因为其功能和呼吸作用直接相关,亦称为吸作用直接相关,亦称为呼吸链。呼吸链。人体生理学线粒体呼吸链线粒体呼吸链人体生理
3、学氧化磷酸化氧化磷酸化 代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于合成合成ATP(即(即ADP+PiATPATP),这种氧化放能和这种氧化放能和ATPATP生成(磷酸化)相偶联的过程称氧化磷酸化生成(磷酸化)相偶联的过程称氧化磷酸化。类别类别:底物水平磷酸化底物水平磷酸化 电子传递水平磷酸化电子传递水平磷酸化ADP+Pi ATP+H ATP+H2 2O O生物氧化过程中生物氧化过程中释放出的自由能释放出的自由能人体生理学二二.ATP.ATP与与ATPATP稳态稳态 ATP(三磷酸腺苷)是一种含有高能磷酸键的化合物,从机体能量代谢的过程看,ATP的合成与分解
4、是体内能量转化和利用的关键环节。人体生理学能量转化 人体生理学ATPATP的结构的结构人体生理学人体生理学nATP是肌肉活动唯一的一种直接能量来源 ATP酶n ATP ADPPi能 人体生理学 肌肉活动时,贮存在肌纤维中的ATP分解放出能量,使肌纤维缩短,以完成机械功。肌肉中ATP的贮量甚少,仅为5mmolkg-1湿肌左右,必需边分解边再合成,才能不断地供应肌肉的需要。人体生理学人体生理学人体生理学人体生理学人体生理学人体生理学人体生理学nATPATP是肌肉活动唯一的一种直接能是肌肉活动唯一的一种直接能量来源量来源 ATP酶n ATP ADPPi能 人体生理学一是磷酸肌酸(一是磷酸肌酸(CPC
5、P)的分解放能)的分解放能二是糖原酵解供能二是糖原酵解供能三是糖和脂肪的氧化生能三是糖和脂肪的氧化生能ATPATP的生成过程的生成过程人体生理学三三.生命活动的能量来源生命活动的能量来源-糖、脂肪、蛋白质糖、脂肪、蛋白质人体生理学(一)糖类(一)糖类n 糖的化学本质是多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚糖的化学本质是多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。物。n糖广泛分布于所有生物体内。糖在生命活动中的主要糖广泛分布于所有生物体内。糖在生命活动中的主要作用是提供能源和碳源,人体所需能量的作用是提供能源和碳源,人体所需能量的50%-70%50%-70%来自来自于糖。于糖。n食物中的糖类主要是淀粉,淀粉被
6、消化成其基本组成食物中的糖类主要是淀粉,淀粉被消化成其基本组成单位葡萄糖后,以主动方式被吸收入血。单位葡萄糖后,以主动方式被吸收入血。人体生理学人体生理学短时间剧烈运动,机体吸氧量不能满足运动的短时间剧烈运动,机体吸氧量不能满足运动的需要,所需能量主要依靠糖原的酵解提供。需要,所需能量主要依靠糖原的酵解提供。长时间小强度运动中,肌糖原贮备充足,将更长时间小强度运动中,肌糖原贮备充足,将更有利于延缓疲劳的发生。有利于延缓疲劳的发生。肌糖原贮量是运动员无氧耐力和有氧耐力素质肌糖原贮量是运动员无氧耐力和有氧耐力素质的物质基础。的物质基础。经常从事体育锻炼,使体内糖原的贮备量增加经常从事体育锻炼,使体
7、内糖原的贮备量增加,糖代谢的能力增强,运动能力提高。,糖代谢的能力增强,运动能力提高。人体生理学n正常人空腹时血糖浓度正常人空腹时血糖浓度 80-120%mg80-120%mg,血糖相对稳,血糖相对稳定是血糖来源和去路维持动态平衡的结果。定是血糖来源和去路维持动态平衡的结果。n短时间剧烈运动,血糖浓度升高,是机体由安静短时间剧烈运动,血糖浓度升高,是机体由安静状态进入运动状态时,交感肾上腺系统兴奋增状态进入运动状态时,交感肾上腺系统兴奋增强的结果。强的结果。n在长时间运动时,能量消耗很大,血糖浓度降低在长时间运动时,能量消耗很大,血糖浓度降低;肝脏中的糖原便转变为葡萄糖进入血液,供肌;肝脏中的
8、糖原便转变为葡萄糖进入血液,供肌肉活动利用。肉活动利用。人体生理学人体生理学(二)脂肪(二)脂肪n脂肪又称甘油三脂或三脂酰甘油脂肪又称甘油三脂或三脂酰甘油n由由1 1分子甘油和分子甘油和3 3分子脂肪酸组成分子脂肪酸组成n动物脂肪称脂,植物脂肪称油动物脂肪称脂,植物脂肪称油n含不饱和脂肪酸多的食物价值高含不饱和脂肪酸多的食物价值高人体生理学三脂酰甘油的分解代谢三脂酰甘油的分解代谢三脂酰甘油三脂酰甘油甘油甘油脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoATCA循环循环在肝脏中在肝脏中酮体酮体人体生理学脂肪酸氧化的特点:脂肪酸氧化的特点:1 1、氧化部位:细胞液与线粒体氧化部位:细胞液与线粒体 2 2、氧化过程:脂肪
9、酸的活化、脂酰基的转移、氧化过程:脂肪酸的活化、脂酰基的转移、-氧化;氧化;3 3、两个限速酶:脂酰、两个限速酶:脂酰CoACoA合成酶、合成酶、肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶I I 4 4、一次、一次 -氧化经历四步:脱氢、加水、氧化经历四步:脱氢、加水、再脱氢、硫解;再脱氢、硫解;5 5、-氧化的部位:线粒体氧化的部位:线粒体 6 6、能量计算、能量计算 人体生理学脂类的存在形式脂类的存在形式脂肪:脂肪:1、分布在脂肪组织,主要包括皮下结缔组织、大网、分布在脂肪组织,主要包括皮下结缔组织、大网膜、肠系膜、内脏周围等处。膜、肠系膜、内脏周围等处。2、又称为脂库,贮存脂,可变脂。、又称为脂库,贮
10、存脂,可变脂。类脂:类脂:1、分布在生物体的所有细胞中。、分布在生物体的所有细胞中。2、又称为组织脂,不可变脂。、又称为组织脂,不可变脂。人体生理学脂类的生理功能脂类的生理功能1 1、贮能与供能、贮能与供能 2 2、提供必需的氨基酸(亚油酸、亚麻酸、花生四、提供必需的氨基酸(亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸)烯酸)3 3、保护机体组织、保护机体组织 (1 1)固定内脏)固定内脏 (2 2)保护内脏()保护内脏(3 3)保温)保温 4 4、构成生物膜、构成生物膜 5 5、其他、其他人体生理学不同强度运动中糖和脂肪供能的百分比不同强度运动中糖和脂肪供能的百分比人体生理学超长运动中糖代谢向脂肪代谢的转化超
11、长运动中糖代谢向脂肪代谢的转化人体生理学(三)蛋白质的分子组成(三)蛋白质的分子组成1 1、元素组成、元素组成2 2、组成蛋白质的基本单位、组成蛋白质的基本单位氨基酸氨基酸人体生理学蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成 蛋白质是一类含氮有机化合物,除含蛋白质是一类含氮有机化合物,除含有有碳、氢、氧碳、氢、氧外,还有外,还有氮氮和少量的硫和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素,。某些蛋白质还含有其他一些元素,主要是磷、铁、碘、碘、锌和铜等。主要是磷、铁、碘、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约这些元素在蛋白质中的组成百分比约为:为:返回人体生理学 氨基酸氨
12、基酸 是蛋白质的基本组成单位。从细是蛋白质的基本组成单位。从细菌到人类,所有蛋白质都由菌到人类,所有蛋白质都由20种标准氨基酸种标准氨基酸(20 standard amino acids)组成。形成复杂的组成。形成复杂的氨基酸长链,中间靠肽键连接,形成多肽或氨基酸长链,中间靠肽键连接,形成多肽或蛋白质。蛋白质。返回蛋白质的基本组成单位蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸 人体生理学蛋白质的代谢体现于体内的动态变化。人体生理学人体生理学四、四、ATPATP的生成过程的生成过程人体生理学ATPATP的生成过程的生成过程一是磷酸肌酸(一是磷酸肌酸(CPCP)的分解放能)的分解放能二是糖原酵解供能二是糖原
13、酵解供能三是糖和脂肪的氧化生能三是糖和脂肪的氧化生能人体生理学(一)磷酸原供能系统(一)磷酸原供能系统 磷酸肌酸(简称磷酸肌酸(简称CPCP)是贮存在细胞)是贮存在细胞中的另一种高能磷酸化合物,其分解时中的另一种高能磷酸化合物,其分解时能放出大量的能量。能放出大量的能量。人体生理学人体生理学 当肌肉收缩时,随着当肌肉收缩时,随着ATPATP的迅速分解,的迅速分解,CPCP即迅速分即迅速分解放能,使解放能,使ADPADP和和PiPi合成合成ATPATP。lmolCPlmolCP分解时,可分解时,可合成合成lmolATPlmolATP。这一反应受磷酸肌酸激酶(。这一反应受磷酸肌酸激酶(CPKCPK
14、)催化。催化。其反应如下:其反应如下:CPK CPK CP CPADP ATP+CADP ATP+C人体生理学nCPCP全部分解,只能维持数秒钟的剧烈运全部分解,只能维持数秒钟的剧烈运动。动。n必须有其他供应必须有其他供应ATPATP再合成的能量途径,再合成的能量途径,才能使运动持续下去。才能使运动持续下去。nCPCP在供应在供应ATPATP再合成中重要意义,不在其再合成中重要意义,不在其含量,而在于其快速可动用性。含量,而在于其快速可动用性。人体生理学2.糖的分解供能糖的分解供能-糖酵解供能系统糖酵解供能系统人体生理学糖的无氧酵解葡萄糖和糖原在不需要氧的情况下分解生成乳酸,并释放能量过程,称
15、为糖的无氧酵解。其反应在胞浆中进行。人体生理学糖原丙酮酸ADP+ATP肌肉收缩肌肉舒张乳酸血液糖无氧酵解肌细胞糖酵解与乳酸生成人体生理学糖的无氧酵解糖无氧酵解时,1mol葡萄糖产生2moIATP。在氧供应充足时,大部分乳酸又可以进一步氧化供能。人体在从事一定持续时间的剧烈运动时,肌肉活动所需要的ATP的再合成便依赖于糖无氧酵解供能过程。人体生理学糖酵解在运动中的应用n当运动的持续时间在10s以上且强度很大时,其所需的能量己远超出磷酸原系统所能供应的水平。n由于此时机体的供氧量已远远满足不了氧的需求量,运动中所需ATP再合成的能量主要依靠糖酵解来提供。人体生理学乳酸循环肌肉糖原葡萄糖乳酸血液葡萄
16、糖乳酸肝脏葡萄糖糖原异生作用乳酸人体生理学3.糖和脂肪的有氧氧化 n当运动中氧的供应能满足氧的需要时,运动所需的ATP主要由糖、脂肪的有氧氧化来提供。n有氧氧化能提供大量的能量,从而能维持较长的工作时间。人体生理学(2 2)糖的有氧代谢)糖的有氧代谢n在氧供应充足的情况下,糖、脂肪和蛋在氧供应充足的情况下,糖、脂肪和蛋白质氧化分解成白质氧化分解成H H2 2O O和和COCO2 2以及尿素等并以及尿素等并释放能量的过程,称有氧代谢过程。释放能量的过程,称有氧代谢过程。n糖通过有氧代谢释放的大量能量可再合糖通过有氧代谢释放的大量能量可再合成成ATPATP,为肌肉运动持续供能,构成人,为肌肉运动持
17、续供能,构成人体运动时的有氧供能系统。体运动时的有氧供能系统。人体生理学反应过程简式如下:葡萄糖 糖原 丙酮酸 乙酰辅酶A 三羧酸循+O2 CO2+H2O+ATP 糖有氧氧化时,1mol葡萄糖生成38moIATP。糖的有氧氧化反应过程简式人体生理学人体生理学CoANADH+H+FADH2 CO22TCANAD+NAD+NADH+H+GDPGTPFADNAD+NADH+H+CO2人体生理学糖有氧代谢的糖有氧代谢的生理意义生理意义n产生能量多,机体利用糖的主要途径产生能量多,机体利用糖的主要途径n三大能源物质代谢的中心环节三大能源物质代谢的中心环节人体生理学3.糖的储备与运动能力 人体生理学人体生
18、理学表表 一一种种一一周周糖糖负负荷荷的的安安排排范范例例时时 间间 膳膳食食安安排排与与运运动动负负荷荷第第一一天天中中等等长长时时间间运运动动(不不要要达达到到衰衰竭竭)第第二二至至第第四四天天混混 合合 膳膳 食食,中中 等等 量量 糖糖 摄摄 入入(2 20 00 0-3 30 00 0 克克/日日);强强度度降降低低的的运运动动第第五五天天高高糖糖膳膳食食(5 50 00 0-6 60 00 0 克克/日日),强强度度降降低低的的运运动动第第六六至至第第七七天天高高 糖糖 膳膳 食食(5 50 00 0-6 60 00 0 克克/日日),强强 度度 降降 低低 的的 运运 动动或或休
19、休息息第第八八天天比比赛赛人体生理学表表 运运动动前前糖糖膳膳食食对对血血糖糖、肌肌糖糖原原利利用用和和运运动动能能力力的的影影响响 运运 动动 状状 况况 血血 糖糖肌肌糖糖原原 运运动动能能力力运运动动前前 0 0-5 5 分分钟钟 G G、F F、快快餐餐不不变变或或上上升升 不不变变上上升升运运动动前前 3 30 0-4 45 5 分分钟钟 G G下下降降不不变变不不变变运运动动前前 3 30 0-4 45 5 分分钟钟 F F不不变变不不变变不不变变上上升升运运动动前前 2 2 小小时时 G G下下降降上上升升运运动动前前 3 3-4 4 小小时时 G G、快快餐餐不不变变或或上上升
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