运动生物化学(第二版)课件第一二章.pptx

1、第一章 物质代谢与运动概述学习目标 掌握运动人体的物质组成、酶催化反应掌握运动人体的物质组成、酶催化反应的特点、运动中生物氧化过程及的特点、运动中生物氧化过程及ATP的的合成合成。了解了解物质代谢的基本物质代谢的基本知识知识。了解了解运动中人体物质组成及酶的运动中人体物质组成及酶的适应适应。初步初步学会用物质代谢的知识分析运动过学会用物质代谢的知识分析运动过程中人体机能的变化程中人体机能的变化。物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢合成代谢合成代谢-耗能耗能分解代谢分解代谢-放能放能新陈代谢新陈代谢第一节 运动人体的物质组成一、组成运动人体的化学物质一、组成运动人体的化学物质（一）人体物质组成的分类

2、1.根据分子结构特点分为：有机分子：糖类、脂类、蛋白质、核酸和维生素 无机分子：水和无机盐2.根据代谢过程中的能量变化特点分为：能源物质：糖类、脂类、蛋白质 非能源物质：核酸、水、无机盐和维生素（二）人体物质组成的含量和功能种类种类含量含量与能量的关系与能量的关系功能功能水体重60%-70%供能底物构成人体的体液 糖人体干重2%供能底物，尤其是长时间低强度运动供能和结构组成脂人体干重30%-40%供能底物供能和结构组成 蛋白质人体干重54%供能，与某些调节物合成有关供能和结构组成核酸细胞干重5%-15%与能量生成有关结构和遗传物质 无机盐人体干重12%-16%体液是能量代谢的场所，氧化磷酸化过

3、程中生成水同时能量产生某些无机盐可作为代谢调节物质维生素微量参与能量生成的生化反应参与辅酶构成 二、运动对人体化学物质的影响 运动时人体内物质的化学反应加快，代谢底物的含量及比例也会发生相应的变化。例如：糖原含量、脂肪占体重比例等等。运动影响体内的调节物质。例如：酶、激素、神经递质等等。第二节 物质代谢的催化剂-酶一、概述（一）酶的概念 酶是具有催化功能的蛋白质。酶具有蛋白质的所有属性，但蛋白质并不都具有催化功能。人体内的生物化学反应都需要酶来催化才能进行反应。酶催化的反应又称为酶促反应。酶促反应的反应物称为底物（基质），生成物称为产物。（二）酶的化学组成1酶的元素组成：由碳、氢、氧、氮等元素

4、组成。2酶的分子组成：（1）单纯酶。结构中不含其它物质，是完全由氨基酸组成的蛋白质，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、核糖核酸酶等。（2）结合酶：蛋白质 酶蛋白 全酶才结合酶 有催化 非蛋白组分 辅助因子 金属离子 活性 辅酶 酶蛋白的作用:决定酶的催化特性。辅助因子作用:在酶催化反应中常传递电子、原子或者某些化学基团。金属离子作为辅助因子的常见酶离子种类离子种类常见的酶常见的酶Fe2+或Fe3+细胞色素、过氧化物酶Na+质膜ATP酶K+参与蛋白质合成和某些酶促合成Mg2+叶绿素、磷酸酶、Na+-K+泵Mn2+肽酶Cu2+酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶Co2+肽酶Mo2+硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶Ca2+钙调

5、素、ATP酶含维生素的辅酶及其功能辅酶辅酶维生素维生素生理功能生理功能辅酶I（NAD+）、辅酶II（NADP+）维生素PP传递氢原子黄素单核苷酸（FMN）、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）维生素B2（核黄素）传递氢原子硫胺素焦磷酸（TPP）维生素B1（硫胺素）参与-酮酸羧化作用辅酶A（CoA）泛酸磷酸吡哆醛（胺）-脱羧辅酶（B6-P）维生素B6转氨基作用，加速氨基酸代谢3多酶复合体 由几种不同的酶经非共价键相互嵌合而成多酶复合体，如丙酮酸脱氢酸复合体由3种酶组成。二、酶催化反应的特点（一）高效性（二）高度专一性（三）可调控性三、影响酶促反应速度的因素 限速酶:将催化能力较弱，对整个代谢过程的反应速

6、度起控制作用的酶称为限速酶。（一）底物浓度与酶浓度 当底物浓度高于酶浓度时，增加酶浓度也可以有效地提高反应速度。（二）pH 通常将酶催化活性达到最大时的pH称为该酶的最适pH。每一种酶都有一个最适pH，此时它的催化反应速度最快。pH对酶促反应速度的影响（三）温度对酶催化反应速度的影响 运动训练和比赛前常要求运动员做好充足的准备活动，原因之一是准备活动能提高肌肉的温度，有利于提高酶的活性，以适应训练和比赛中快速的物质代谢要求。（四）激活剂和抑制剂 激活剂：凡是能提高酶活性的物质。抑制剂：凡能降低酶活性说使酶活性丧失的物质。激活剂和抑制剂是相对的。某一特定的分子，对一种酶是激活剂，但对另一种酶则可

7、能是抑制剂。四、运动与酶适应 运动训练可以引起体内的物质产生适应性变化，细胞内的酶也随之发生变化，主要体现在酶催化能力的提高和酶含量的增加。（一）酶催化能力的适应 酶催化能力的适应也称酶活性的适应。有效的运动训练可以使机体对酶的调控能力增强，酶更容易被激活。运动训练主要可提高限速酶的活性。运动训练引起的酶催化能力的适应性变化，可以因停训而消退。（二）酶含量的适应 运动训练可促进蛋白质合成，使酶含量适应性增多。长期运动训练造成的酶含量的适应性变化，维持时间较长，消退较慢。有氧和无氧训练对肌细胞酶含量的影响酶的种类酶的种类未训练未训练无氧训练无氧训练有氧训练有氧训练有氧代谢酶琥珀酸脱氢酶8.18.

8、020.8苹果酸脱氢酶45.546.065.5*磷酸原代谢酶肌酸激酶609.0702.0*589.0肌激酶309.0350.0*297.0糖酵解酶磷酸激酶5.35.83.6*磷酸果糖激酶19.929.2*18.9乳酸脱氢酶766.0811.0621.0*与未训练组比较具有显著性差异五、运动与血清酶血清酶的分类：血清功能性酶：在血液中起着正常的催化作用 非功能性酶：来自于机体组织细胞，在血液中不起催化作用的酶；主要在肝脏中进行分解一般所讲的血清酶是指血清非功能性酶。运动时血清酶活性的影响因素（1）运动强度。运动强度大，血清酶活性增加明显。（2）运动时间。相同的运动强度，运动时间越长，血清酶活性增

9、加越明显。（3）训练水平。在定量负荷运动后，训练水平较高的运动员血清酶活性增高的幅度要显著低于训练水平较低的运动员或无训练的一般人。（4）运动环境。在低氧、寒冷、低压环境下运动时，血清酶活性升高比正常环境下明显。（5）运动方式。肌肉离心收缩比向心收缩更容易引起血清酶活性的明显升高。运动引起血清酶活性增高的机制 运动时由于肌肉收缩的机械性牵拉、自由基生成的增多导致肌细胞微细损伤，或剧烈运动引起的组织内环境的变化，如血糖降低、pH降低、离子浓度改变等导致肌细胞膜通透性增加，从而使肌细胞内酶逸出增多。第三节 运动时的物质代谢运动人体的物质代谢的主要特点：（1）物质代谢相互联系的整体性。（2）严格精细

10、的代谢调控性。（3）运动过程不同阶段物质代谢的侧重性。（4）能量生成形式的同一性。一、糖代谢 血糖：血液中的葡萄糖 肝糖原：血糖在肝脏中合成并贮存 肌糖原：血糖在肌肉中合成并贮存 糖异生：肝脏还可以将体内的一些非糖类物质，如乳酸、丙氨酸、甘油等合成为葡萄糖。二、脂肪代谢三、蛋白质代谢四、水代谢（一）水的来源与存在形式 人体内的水主要从外界摄取。人体内有许多代谢过程，特别是一些缩合反应，可以通过同时脱氢和脱羟基作用，生成水；细胞线粒体内的质子和氧可结合生成水。（二）水平衡 水是生命存在的基本条件，是各种生理机能的基础。正常人体每天水的摄入和排出处于平衡状态 人体内的水是进行生物化学反应的场所，水

11、可以参与体温调节，起到润滑作用，并与体内的电解质平衡有关。不同程度脱水时生理变化及征象体重减轻度体重减轻度（%）生理改变生理改变常见症状和体征常见症状和体征02体温无24血浆量口渴，多抱怨，一些不适肌肉水分心脏每搏输出量皮肤和肌肉的血流量心率46出汗率皮肤发红，冷漠，肌肉耐受性减弱，肌肉痉挛，手臂、背、颈部有麻刺感68尿酸头疼，头昏，气短，口齿不清尿蛋白肾血流量812舌苔肿胀，强直状态，精神错乱五、无机盐代谢 除碳、氢、氧和氮元素外，其余的元素构成无机盐。常量元素：占人体总重量万分之一以上的元素。微量元素：占人体总重量万分之一以下的元素。各种无机盐功能无机盐无机盐功能功能缺乏征象缺乏征象磷构成

12、骨骼和牙齿，能量转移，维持身体酸碱平衡细胞功能降低钙骨骼、牙齿构成，凝血，肌肉活动，神经功能骨折，儿童生长迟滞钾肌肉和神经功能肌肉无力，电解质失衡镁骨骼强度，参与蛋白质合成，肌肉和神经功能神经系统易兴奋，肌肉无力钠 体液调节，神经和肌肉功能恶心，呕吐，疲乏，头昏氯化物消化酶成分抽筋，嗜睡铁血红蛋白成分，电子传递体系贫血，氧转运能力降低，疲劳锌多种酶的组分，蛋白质代谢和CO2转运必需物蛋白质代谢及CO2转运降低铜血红蛋白和黑色素生成，多种酶的成分贫血，无力硒硒细胞抗氧化，多种酶成细胞抗氧化，多种酶成分分心脏功能失常，癌症发病危险心脏功能失常，癌症发病危险性增加性增加锰 血红蛋白合成，骨骼和软骨生

13、长，酶的激活骨骼相关疾病，如关节炎、骨质疏松症、骨折几率增加钼 酶的组成未知铬参与控制血糖和糖代谢未知氟化物通过产生抗腐釉，坚固牙齿龋齿、牙周炎碘参与甲状腺素合成，维持正常代谢率疲劳，代谢率降低，甲状腺肿硫 激素、维生素和蛋白质成分未知无机盐无机盐功能功能缺乏征象缺乏征象各种体液中电解质的含量血浆血浆细胞间液细胞间液细胞内液细胞内液mmol/LmEq/Lmmol/LmEq/Lmmol/LmEq/L阳离子Na+1421421471471515K+5544150150Ca2+2.755.51.252.512Mg2+1.252.51213.527合计155155.5194阴离子Cl-10310311

14、411411HCO3-272730301010HPO42-121250100SO42-0.510.511020蛋白质16163有机酸67.5-合计155155.5194六、维生素代谢 维生素（vitamin）是参与人体生长发育和代谢所必需的一类小分子有机物。根据其溶解性质分为：水溶性维生素 脂溶性维生素特点：人体内不能合成维生素 需要量极少 不是组织细胞的结构成分，也不能直接提供能量 在能量代谢及其调节过程中起着重要作用 各种维生素的功能维生素维生素功能功能A（视黄醇，-胡萝卜素可转化为维生素A）合成视紫红质（视力）、皮肤和软组织健康；骨骼生长、再生；免疫功能；-胡萝卜素是强抗氧化物。B1（硫

15、胺素）糖与氨基酸代谢，生长必需B2（核黄素）参与能量代谢，视觉（感光）、皮肤健康B3（泛酸）作为辅酶A成分参与能量代谢B5（烟酸、烟酰胺）参与能量代谢；维持神经和消化系统功能；皮肤健康B6（吡哆醇）参与氨基酸代谢B12（钴胺素）红细胞生成；氨基酸代谢；神经细胞维护B9（叶酸）红细胞生成；维持胃肠道健康C（抗坏血酸）形成胶原质，提高抗感染力、蛋白质代谢、强抗氧化物D（钙化醇）促进钙、磷吸收；骨矿化E（生育酚）强抗氧化物，可保护细胞氧化损伤，保护维生素A不受氧化损伤第四节 运动时机体的能量代谢一、三磷酸腺苷ATP（一）ATP的分子结构和生物学功能1ATP的分子结构2ATP的生物学功能（1）生命活动

16、的直接来源。ATP酶 ATP+H2O ADP+Pi+能量（2）合成磷酸肌酸等高能磷酸化合物。CK ATP+C（肌酸）ADP+CP（磷酸肌酸）（二）肌肉活动时ATP的代谢过程 1肌肉活动时ATP的利用 肌肉收缩时，横桥头部ATP酶激活，ATP分解释放能量，横桥摆动，使细微丝向肌节中央滑行，肌节收缩。ATP还可为离子转运提供能量。2ATP的再合成途径（1）高能磷酸化合物快速合成ATP。（2）糖无氧酵解再合成ATP。（3）有氧代谢再合成ATP。二、生物氧化概念：生物氧化是指物质在生物体内的氧化过程。在生物氧化过程中，细胞摄取O2并释放出CO2，故也称为细胞呼吸。（一）生物氧化的过程 第一阶段是糖、脂

17、肪和蛋白质经过分解代谢生成乙酰辅酶A；第二阶段是乙酰辅酶A进入三羧酸循环多次脱氢，使NAD+和FAD还原成NADH+H+和FADH2，生成二氧化碳；第三阶段是NADH+H+和FADH2中的氢经呼吸链将电子传递给氧生成水，氧化过程中释放出来的能量用于ATP的合成。（二）氧化呼吸链线粒体内膜上存在的多种酶和辅酶组成的复合体，按一定的顺序排列成的连锁性电子传递链，可使还原当量中的氢传递给氧生成水，称为氧化呼吸链。1.呼吸链的组成（1）复合体：即NADH脱氢酶，含有FMN和铁硫蛋白（2）复合体：即琥珀酸脱氢酶，含有FAD和铁硫蛋白（3）复合体：即细胞色素c还原酶，含有细胞色素b（b562、b566）、

18、细胞色素c1和铁硫蛋白（4）复合体：即细胞色素c氧化酶 2.呼吸链各组分的排列顺序 3水的生成 糖、脂肪、蛋白质等物质代谢脱下的成对氢原子（2H）经两条呼吸链的传递过程，最终与氧相结合，生成水。4ATP的生成（1）底物水平磷酸化 代谢物分子的高能磷酸基键直接转移给ADP生成ATP的方式，称为底物水平磷酸化，简称底物磷酸化。（2）氧化磷酸化 将代谢物脱下的氢，经呼吸链传递，最终生成水，同时伴有ADP磷酸化成ATP的过程，称为氧化磷酸化。氧化磷酸化的进行必须满足以下条件（1）必须要有NADH+H+或FADH2提供氢。（2）必须要有ADP和磷酸根离子存在。（3）必须要有氧。（4）必须保证线粒体内膜的

19、完整性。（三）二氧化碳的生成 生物氧化的过程中，二氧化碳的生成，是通过脱羧基的代谢过程而产生的。这一过程中没有ATP生成。（四）生物氧化的特点 1.生物氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体的作用下逐步进行的。2.氧化反应分阶段进行，能量逐步释放能量。3.生物氧化过程中释放的化学能通常贮存在高能磷酸化合物中。（五）生物氧化的意义 1.合成人体的直接能源ATP。2.产生热量，维持体温。本章内容结束了解糖的概念、分类、葡萄糖的化学结构了解糖的概念、分类、葡萄糖的化学结构、人体内糖的存在形式与储量；掌握糖的生物、人体内糖的存在形式与储量；掌握糖的生物学功能。学功能。掌握糖酵解和糖有氧氧化的基本代谢途径掌握

20、糖酵解和糖有氧氧化的基本代谢途径、关键酶、能量生成和生理意义；了解糖原合、关键酶、能量生成和生理意义；了解糖原合成、糖异生的基本代谢途径及其在运动中的意成、糖异生的基本代谢途径及其在运动中的意义。义。掌握机体运动时糖和乳酸的动力学变化特掌握机体运动时糖和乳酸的动力学变化特点及其对人体运动能力的影响；熟悉运动过程点及其对人体运动能力的影响；熟悉运动过程中糖代谢的适应性变化。中糖代谢的适应性变化。糖类作物糖类作物水果中富含果糖水果中富含果糖纤维素纤维素 糖（糖（carbohydratecarbohydrate）是一类含有多羟）是一类含有多羟基（基（-OH-OH）的醛类的醛类（）或酮类）或酮类（）化

21、合物的总称。）化合物的总称。如，常见的葡萄糖是一个多羟基醛，如，常见的葡萄糖是一个多羟基醛，而果糖是一个多羟基酮。而果糖是一个多羟基酮。（一）糖的概念（一）糖的概念 糖物质都是由碳（糖物质都是由碳（C C）、氢（）、氢（H H）、氧（）、氧（O O）3 3 种元素组成的，种元素组成的，其分子式绝大多数都可以用其分子式绝大多数都可以用CnCn（H H2 2O O）n n 的通式来表示，其中，氢的通式来表示，其中，氢和氧的原子数之比正好是和氧的原子数之比正好是2121，与水（，与水（H H2 2O O）相同，故习惯上把糖）相同，故习惯上把糖称为碳水化合物。称为碳水化合物。但一些糖物质，如鼠李糖（但

22、一些糖物质，如鼠李糖（C C6 6H H1313 O O5 5）和脱氧核糖（）和脱氧核糖（C C5 5 H H1010O O4 4）等的分子组成并不符合碳水化合物的通式；而一些非糖物质，如等的分子组成并不符合碳水化合物的通式；而一些非糖物质，如乙酸（乙酸（C C2 2H H4 4O O2 2 ）、乳酸（）、乳酸（C C3 3H H6 6O O3 3）等的分子中，氢与氧的原子数等的分子中，氢与氧的原子数之比却是之比却是2121。（二）糖的化学组成（二）糖的化学组成 凡是不能用水解方法再降解的最简单形式的糖，称为单糖（monosaccharide）。根据单糖分子含碳原子数目的多少可分为丙糖（3C）

23、、丁糖（4C）、戊糖（5C）、己糖（6C）等。（一）单糖（一）单糖 葡萄糖在晶体状态或水溶液中，可通过分子内失水缩合成环，即第五位碳原子上的羟基与第一位的醛基形成六元环状的半缩醛结构。糖的半缩醛氧环式结构不能反映出各个基团的相对空间位置，在葡萄糖的环状结构式中，C O C键拉得很长，这与实际情况不符合，为了准确地反映葡萄糖分子的立体结构，环式结构可用哈沃斯（Haworth）透视式表示：葡萄糖分子的哈沃斯（Haworth）透视式葡萄糖分子的空间立体构型 寡糖（寡糖（oligosaccharideoligosaccharide）又称为低聚糖，是由）又称为低聚糖，是由2 21010个单糖分子个单糖分

24、子缩合而成。寡糖中，双糖存在最为广泛，其分子式是缩合而成。寡糖中，双糖存在最为广泛，其分子式是C C1212H H2222O O1111。与人。与人体有密切关系的双糖主要是麦芽糖、乳糖和蔗糖，三者均易水解为单体有密切关系的双糖主要是麦芽糖、乳糖和蔗糖，三者均易水解为单糖。糖。麦芽糖：葡萄糖+葡萄糖蔗糖：葡萄糖+果糖乳糖；葡萄糖+半乳糖（二）寡糖（二）寡糖 多糖（多糖（polysaccharidepolysaccharide）是一类由多个单糖分子缩合而成的高分）是一类由多个单糖分子缩合而成的高分子有机物，其分子式为（子有机物，其分子式为（C C6 6H H1010O O5 5）n n，n n值约

25、为数百以至上万。值约为数百以至上万。（三）多糖（三）多糖 1.1.淀粉（淀粉（starchstarch）2.2.纤维素纤维素（cellulosecellulose）糖原的结构与支链淀粉的结构相似，只是糖原分支的长度比支糖原的结构与支链淀粉的结构相似，只是糖原分支的长度比支链淀粉的长度更短，分支的数量更多，故称为动物淀粉。人体及链淀粉的长度更短，分支的数量更多，故称为动物淀粉。人体及动物体各组织器官中，以肝糖原（动物体各组织器官中，以肝糖原（liver glycogenliver glycogen）和肌糖原）和肌糖原（musole glycogenmusole glycogen）最为重要。）最为

26、重要。3.3.糖原（糖原（glycogenglycogen）结合型糖：结合型糖：其生理作用是与其它其生理作用是与其它物质结合物质结合参与人体成参与人体成分的组成分的组成。例如，糖。例如，糖脂是构成神经细胞和脂是构成神经细胞和细胞膜的主要成分；细胞膜的主要成分；糖蛋白形成酶、激素糖蛋白形成酶、激素等生物活性物质。等生物活性物质。自由型糖自由型糖 普通成年人体内自由型普通成年人体内自由型糖的总量约为糖的总量约为500 g，运动员体内可达运动员体内可达550750 g。游离态游离态 主要是存在于主要是存在于血液中的葡萄血液中的葡萄糖，是糖的糖，是糖的运运输形式输形式。化合态化合态 主要是肌糖原主要是

27、肌糖原和肝糖原等，和肝糖原等，是糖在体内的是糖在体内的储存形式储存形式。人体内糖的存在形式人体内糖的存在形式 人体空腹血糖浓度大约人体空腹血糖浓度大约为为4.46.6 mmol/L，总，总量约为量约为6 g。肌糖原肌糖原肌糖原约占体内糖原储肌糖原约占体内糖原储备总量的备总量的75%，约为肌，约为肌肉重量的肉重量的1%2%，肌，肌糖原含量糖原含量11.5g/100g湿肌，总量约为湿肌，总量约为350400 g。肝糖原肝糖原肝糖原可占肝重的肝糖原可占肝重的5%，约占体内糖储备总量的约占体内糖储备总量的20%，总量约为，总量约为75100 g。人体内的人体内的糖糖储量储量 运动时糖的生物学功能运动时

28、糖的生物学功能 糖代谢是人体获得能量的重要途径之一。其代谢糖代谢是人体获得能量的重要途径之一。其代谢底物主要有两种，一种是存在于各组织中的底物主要有两种，一种是存在于各组织中的糖原糖原，另一种是循环至各组织细胞的另一种是循环至各组织细胞的血糖血糖。根据代谢时氧。根据代谢时氧气的参与程度，糖代谢可分为气的参与程度，糖代谢可分为无氧酵解无氧酵解和和有氧氧化有氧氧化两类过程。两类过程。糖在氧气供应不足情况下，经细胞液中一糖在氧气供应不足情况下，经细胞液中一系列酶催化，最后生成乳酸的过程称为糖酵解系列酶催化，最后生成乳酸的过程称为糖酵解（anaerobic glycolysisanaerobic gl

29、ycolysis）。在正常生理条件下，）。在正常生理条件下，糖酵解并不是大多数组织的代谢途径，但在氧气供糖酵解并不是大多数组织的代谢途径，但在氧气供应不足（如剧烈运动）时，糖酵解供能则具有重要应不足（如剧烈运动）时，糖酵解供能则具有重要的作用。的作用。1 1、葡萄糖、葡萄糖 果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸2 2、果糖、果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸 2 2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖3 3、甘油醛、甘油醛-3-3-磷酸磷酸 丙酮酸丙酮酸4 4、丙酮酸、丙酮酸 乳酸乳酸（一）代谢过程（一）代谢过程 ATPATP的生成数量的生成数量 糖酵解小结糖酵解小结1反应部位在胞液反应部位在胞液2不需

30、氧的产能过程不需氧的产能过程（底物水平磷酸化）（底物水平磷酸化）1G2ATP，Gn(G)3ATP3终产物乳酸终产物乳酸:释放入血释放入血,进入肝脏代谢进入肝脏代谢 分解利用分解利用 乳酸循环乳酸循环有有3步不可逆反应：步不可逆反应：G G-6-P F-6-P F-1,6-BP PEP 丙酮酸丙酮酸ATP ADP己糖激酶己糖激酶ATP ADP磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶ATP ADP丙酮酸激酶丙酮酸激酶 己糖激酶己糖激酶 果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶 (最重要最重要)丙酮酸激酶丙酮酸激酶 限速酶限速酶AMPADP果糖果糖-2,6-二磷酸二磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸激活激活 抑制抑制果糖磷酸激酶果

31、糖磷酸激酶ATP（高浓度）（高浓度）柠檬酸柠檬酸长链脂肪酸长链脂肪酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶激活激活 抑制抑制ATP丙氨酸丙氨酸己糖激酶己糖激酶抑制抑制G-6-P长链脂酰长链脂酰CoA ATP的生成数量的生成数量1分子葡萄糖净生成分子葡萄糖净生成ATP数数 2 ATP1分子糖原水解的葡萄糖单位净生成分子糖原水解的葡萄糖单位净生成ATP数数 3 ATP 机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式，是剧烈运动机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式，是剧烈运动时能量的主要来源；但生成能量少，运动中依靠糖酵解供能时能量的主要来源；但生成能量少，运动中依靠糖酵解供能不能维持较长运动时间

32、。不能维持较长运动时间。某些组织在氧气供应充足时也依赖糖酵解供能。某些组织在氧气供应充足时也依赖糖酵解供能。（二）糖酵解的生理意义（二）糖酵解的生理意义 葡萄糖或糖原在有氧条件下氧化分解，生成二葡萄糖或糖原在有氧条件下氧化分解，生成二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程称为糖的氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程称为糖的有氧氧化（有氧氧化（aerobic oxidationaerobic oxidation）。）。1 1、葡萄糖（或糖原）、葡萄糖（或糖原）丙酮酸丙酮酸 2 2、丙酮酸丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A 3 3、乙酰辅酶乙酰辅酶A 三羧酸循环三羧酸循环（一）代谢过程（一）代谢过程 1.葡

33、萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸G2CH3COCOOH2NADH+2H+呼吸链呼吸链(respiratory chain)H2O +2 2.5ATP（2 1.5ATP）同糖酵解途径，反应在细胞液进行同糖酵解途径，反应在细胞液进行2.丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA反应不可逆反应不可逆氧化脱羧，进入线粒体氧化脱羧，进入线粒体丙酮酸脱氢酶系的组成丙酮酸脱氢酶系的组成 酶酶 辅酶（维生素）辅酶（维生素）丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 TPP（Vit B1）二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸乙酰转移酶 HSCoA（泛酸）（泛酸）硫辛酸硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶 FAD（Vit B2）NAD+（Vit PP）3.

34、乙酰乙酰CoA 三羧酸循环三羧酸循环在线粒体中，它酰辅酶在线粒体中，它酰辅酶A A先与草酰乙酸缩合成柠先与草酰乙酸缩合成柠檬酸，再经过一系列酶促反应，最后生成草酰乙檬酸，再经过一系列酶促反应，最后生成草酰乙酸；接着再重复上述过程，形成一个连续、不可酸；接着再重复上述过程，形成一个连续、不可逆的循环反应，消耗的是乙酰逆的循环反应，消耗的是乙酰CoACoA，最终转化为，最终转化为COCO2 2和和H H2 2O O。由于这个循环首先生成的是具有。由于这个循环首先生成的是具有3 3 个个羧基的柠檬酸，故称为三羧酸循环羧基的柠檬酸，故称为三羧酸循环（tricarboxylic acid cycletr

35、icarboxylic acid cycle，TCA cycleTCA cycle）或）或柠檬酸循环。柠檬酸循环。三羧酸循环三羧酸循环柠檬酸柠檬酸（C6）CH3COSCOA（C2）HSCoA（C4）草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸 （C5）电子传递链电子传递链H2O +ATP三羧酸循环的总反应式三羧酸循环的总反应式三羧酸循环过程三羧酸循环过程 反应阶段反应阶段反应反应辅酶辅酶生成生成ATP数量数量第一阶段第一阶段（细胞质）（细胞质）葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸-1果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸-123-磷酸甘油醛磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸

36、2NADH22.5*（21.5*）21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 212磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸21第二阶段第二阶段（线粒体）（线粒体）2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA2NADH22.5第三阶段第三阶段（线粒体）（线粒体）2异柠檬酸异柠檬酸2-酮戊二酸酮戊二酸2NADH22.52-酮戊二酸酮戊二酸2琥珀酰琥珀酰CoA2NADH22.52琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酸琥珀酸212琥珀酸琥珀酸2延胡索酸延胡索酸2FADH221.52苹果酸苹果酸2草酰乙酸草酰乙酸2NADH22.5总计总计由由1分子葡萄糖总共获得分子葡萄糖总共获得30（或（或32）（二）

37、（二）ATP ATP 的生成的生成 .有氧氧化是机体利用糖能源的主要途径有氧氧化是机体利用糖能源的主要途径.三羧酸循环是人体内糖、脂和蛋白质三大代谢的中心环节。三羧酸循环是人体内糖、脂和蛋白质三大代谢的中心环节。糖原糖原 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质葡萄糖葡萄糖 脂肪酸脂肪酸 氨基酸氨基酸 甘油甘油乙酰辅酶乙酰辅酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2O（三）糖有氧氧化的生理意义（三）糖有氧氧化的生理意义 概念：由葡萄糖、果糖或半乳糖等单糖在体内合成概念：由葡萄糖、果糖或半乳糖等单糖在体内合成糖原的过程称为糖原合成（糖原的过程称为糖原合成（glycogen synthesisglycogen s

38、ynthesis）。）。原料：血液中的葡萄糖。原料：血液中的葡萄糖。合成部位：合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉。组织定位：主要在肝脏、肌肉。细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆一、糖原的合成一、糖原的合成 Gn G G-6-P G-1-P UDPG Gn+1 关键酶：关键酶：糖原合成酶糖原合成酶 葡萄糖的供体：葡萄糖的供体：UDPG，需小分子糖原作引物，需小分子糖原作引物消耗的能量：消耗的能量：2分子分子ATP（一）代谢过程（一）代谢过程 长期运动训练促使机体组织中的糖原增多长期运动训练促使机体组织中的糖原增多。一般成人体内糖原总储量约为一般成人体内糖原总储量约为500 g，而有良，而有良好训练的

39、运动员体内的糖原可达好训练的运动员体内的糖原可达700 g。运动训练促进糖原合成的机制运动训练促进糖原合成的机制，主要是由运，主要是由运动时糖原储量的下降和运动后的超量恢复引动时糖原储量的下降和运动后的超量恢复引起的。起的。（二）运动训练对糖原合成的影响（二）运动训练对糖原合成的影响 概念：概念：在体内由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程在体内由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程 称为糖异生作用（称为糖异生作用（glyconeogenesis）。）。原料：原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等。主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等。合成部位：合成部位：主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及

40、线粒体。二、糖 异 生 基本上是糖酵解的逆过程基本上是糖酵解的逆过程 酵解途径中有酵解途径中有3 3个由关键酶催化的不可逆反应个由关键酶催化的不可逆反应。在。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。糖异生时，须由另外的反应和酶代替。（一）代谢过程（一）代谢过程 1.1.弥补体内糖量不足，维持血糖相对稳定。弥补体内糖量不足，维持血糖相对稳定。2.2.乳酸循环（乳酸循环（lactic acid cyclelactic acid cycle）有利于运动中乳酸消除。）有利于运动中乳酸消除。（二）糖异生作用在运动中的意义（二）糖异生作用在运动中的意义 以无氧代谢供能为主的运动项以无氧代谢供能为主的运动项目，

41、运动前有足够的肌糖原储量是必要的。目，运动前有足够的肌糖原储量是必要的。（一）（一）肌糖原与运动能力肌糖原与运动能力 一、糖原与运动能力一、糖原与运动能力 在长时间（在长时间（4545200min200min）、大）、大强度运动中，运动前肌糖原储量决定了运动员达到运动力竭强度运动中，运动前肌糖原储量决定了运动员达到运动力竭的时间。的时间。体内糖原的储量取决于个体的运动水平、训练状况和饮体内糖原的储量取决于个体的运动水平、训练状况和饮食中糖的含量。食中糖的含量。肝糖原分解肝糖原分解 糖异生作用糖异生作用 （二）肝糖原与运动能力（二）肝糖原与运动能力 运动时肝葡萄糖释放速率随运动强度增大而加快运动

42、时肝葡萄糖释放速率随运动强度增大而加快 。在长时间、中低强度运动时，肝脏释放葡萄糖的速在长时间、中低强度运动时，肝脏释放葡萄糖的速率经历先加快、后逐渐减慢的变化过程。率经历先加快、后逐渐减慢的变化过程。血糖血糖4.44.46.6 6.6 mmolmmol/L/L食物食物肝糖原肝糖原糖异生糖异生H H2 2O O、COCO2 2、供能供能糖原糖原脂肪、脂肪、氨基酸、氨基酸、核糖等核糖等随尿排出随尿排出8.89mmol/L8.89mmol/L消化吸收消化吸收分解分解非糖物质非糖物质合成合成氧化氧化转变转变血糖的来源和去路血糖的来源和去路二、血糖与运动能力二、血糖与运动能力 1.1.1-2min1-

43、2min的短时间大强度运动，主要依赖的短时间大强度运动，主要依赖肌糖原酵解肌糖原酵解供能，由于运动时间短，供能，由于运动时间短，血糖浓度变化不大。血糖浓度变化不大。2.2.4-10min4-10min的全力运动时，骨骼肌依赖的全力运动时，骨骼肌依赖糖的有氧和无氧代谢糖的有氧和无氧代谢供能，由于肝脏输供能，由于肝脏输出葡萄糖的速率也增加，血糖浓度明显上升。出葡萄糖的速率也增加，血糖浓度明显上升。3.3.5-30min5-30min的全力运动时，骨骼肌依赖的全力运动时，骨骼肌依赖糖的有氧氧化糖的有氧氧化供能，消耗血糖的速率超供能，消耗血糖的速率超过肝脏释放葡萄糖的速率，血糖浓度开始回落但仍高于安静

44、水平。过肝脏释放葡萄糖的速率，血糖浓度开始回落但仍高于安静水平。4.1-24.1-2小时长时间运动之疲劳时，肌糖原大量排空，骨骼肌利用血糖速率显著小时长时间运动之疲劳时，肌糖原大量排空，骨骼肌利用血糖速率显著增加，肝糖原也大量排空，血糖水平即使处在正常范围，也属于低限区。增加，肝糖原也大量排空，血糖水平即使处在正常范围，也属于低限区。5.2-35.2-3小时长时间运动之疲劳时，如果没有外源性葡萄糖补充，会出现低血糖。小时长时间运动之疲劳时，如果没有外源性葡萄糖补充，会出现低血糖。2 2安静时人体血液中含有安静时人体血液中含有少量的乳酸，大约为少量的乳酸，大约为1 12 2 mmol/Lmmol

45、/L（9 918 mg/dL18 mg/dL）。）。这是由于红细胞、皮肤、视这是由于红细胞、皮肤、视网膜以及肾髓质等即使在氧网膜以及肾髓质等即使在氧供应充足的情况下，也通过供应充足的情况下，也通过糖的无氧酵解途径获取能量。糖的无氧酵解途径获取能量。肌乳酸与血乳酸浓度肌乳酸与血乳酸浓度的动态平衡：乳酸主要是的动态平衡：乳酸主要是骨骼肌细胞中的糖原或葡骨骼肌细胞中的糖原或葡萄糖无氧代谢的产物，通萄糖无氧代谢的产物，通过扩散进入血液。过扩散进入血液。血乳酸浓度血乳酸浓度:生成速生成速度度消除速度消除速度三、乳酸代谢与运动能力三、乳酸代谢与运动能力 运动肌运动肌“乳酸穿梭乳酸穿梭”由于肌纤维的类型及代

46、由于肌纤维的类型及代谢特点不同，从而产生肌纤谢特点不同，从而产生肌纤维间的乳酸穿梭。维间的乳酸穿梭。乳酸穿梭：乳酸穿梭：bb型纤维型纤维（生成部位）（生成部位）I I型肌纤维型肌纤维（氧化部位）（氧化部位）血管间血管间“乳酸穿梭乳酸穿梭”乳酸经细胞间质和血管由生乳酸经细胞间质和血管由生成部位穿梭到细胞高呼吸部位。成部位穿梭到细胞高呼吸部位。乳酸穿梭：肌肉（生成部位）乳酸穿梭：肌肉（生成部位）心脏、肌肉、肝脏（氧化部位）心脏、肌肉、肝脏（氧化部位）（二）运动中乳酸浓度的变化（二）运动中乳酸浓度的变化2.2.运动时肌乳酸与血乳酸浓度变化运动时肌乳酸与血乳酸浓度变化 运动时肌乳酸和血乳酸之间平衡有一

47、个过程，时间大运动时肌乳酸和血乳酸之间平衡有一个过程，时间大约在约在4 410min10min 。不同强度的运动导致肌乳酸、血乳酸浓度的变化也不不同强度的运动导致肌乳酸、血乳酸浓度的变化也不同。运动中乳酸所能达到的最大值与运动方式有关，该同。运动中乳酸所能达到的最大值与运动方式有关，该值一般可以反映运动员无氧酵解的极限水平。值一般可以反映运动员无氧酵解的极限水平。3.3.乳酸阈及其在运动中的意义乳酸阈及其在运动中的意义 乳酸阈乳酸阈(lactate threshold)(lactate threshold)是指在进行递增强度运动时，血乳酸是指在进行递增强度运动时，血乳酸浓度逐渐增加，当运动强度

48、达到某一负荷时，血乳酸浓度出现急剧上浓度逐渐增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳酸浓度出现急剧上升的拐点，一般以升的拐点，一般以4 mmol/L4 mmol/L血乳酸浓度所对应的运动强度来表示血乳酸浓度所对应的运动强度来表示 。不同健康水平、不同训练水平的受试者，乳酸阈的大小也不同。不同健康水平、不同训练水平的受试者，乳酸阈的大小也不同。乳酸阈常常被用作评定运动员有氧能力的重要指标和心脏病人乳酸阈常常被用作评定运动员有氧能力的重要指标和心脏病人心血管机能储备状态的指标。在训练过程中，如果发现运动员的乳酸心血管机能储备状态的指标。在训练过程中，如果发现运动员的乳酸阈提高，说明耐力训练的运动员有氧

49、代谢能力得到改善。阈提高，说明耐力训练的运动员有氧代谢能力得到改善。3.3.合成其他物质合成其他物质 乳酸乳酸2.糖异生糖异生 1.氧化氧化4.随汗、尿排出随汗、尿排出（三）运动后乳酸的代谢去路（三）运动后乳酸的代谢去路 糖酵解过程的酶活性提高，尤其是糖酵解过程的三个限速酶以糖酵解过程的酶活性提高，尤其是糖酵解过程的三个限速酶以 及肌型乳酸脱氢酶（及肌型乳酸脱氢酶（LDH5）活性明显提高。）活性明显提高。促进肌糖原的合成与储存，增加运动时糖酵解代谢底物。促进肌糖原的合成与储存，增加运动时糖酵解代谢底物。机体缓冲乳酸能力增强，以维持人体内环境的稳定性。机体缓冲乳酸能力增强，以维持人体内环境的稳定

50、性。机体的耐酸能力提高，可在体内一定酸性条件下保持较高的运机体的耐酸能力提高，可在体内一定酸性条件下保持较高的运 动能力。动能力。（一）糖酵解代谢的运动适应（一）糖酵解代谢的运动适应 四、糖代谢的运动适应四、糖代谢的运动适应 有氧氧化酶活性的提高，同时心肺功能的增强、血红蛋白含量的有氧氧化酶活性的提高，同时心肺功能的增强、血红蛋白含量的 增加、骨骼肌中线粒体数量和体积的增加以及毛细血管数量的增多增加、骨骼肌中线粒体数量和体积的增加以及毛细血管数量的增多 血糖调节能力的改善。长期运动训练显著提高运动机体维持血糖血糖调节能力的改善。长期运动训练显著提高运动机体维持血糖 稳定的能力。稳定的能力。运动