運(yùn)動(dòng)學(xué)教學(xué)課件：第一課 物質(zhì)代謝與運(yùn)動(dòng)

運(yùn)動(dòng)生化目錄第一章

運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)概述第二章

運(yùn)動(dòng)和糖代謝第三章運(yùn)動(dòng)和脂肪代謝第四章運(yùn)動(dòng)與蛋白質(zhì)代謝第五章運(yùn)動(dòng)與非熱能營(yíng)養(yǎng)素代謝第六章運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量代謝及其補(bǔ)充第一章

運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)概述

運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)是從分子水平研究生物體在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)組成的變化以及物質(zhì)代謝和能量代謝規(guī)律的一門學(xué)科。運(yùn)動(dòng)生化著重于從代謝的分子水平，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)著重于從細(xì)胞、組織、器官和系統(tǒng)的功能進(jìn)行探討。講授內(nèi)容主要圍繞運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下人體化學(xué)物質(zhì)的變化和代謝規(guī)律進(jìn)行闡述。

研究范圍運(yùn)動(dòng)與身體化學(xué)組成之間的相互適應(yīng)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)體內(nèi)物質(zhì)和能量代謝及其調(diào)節(jié)規(guī)律在競(jìng)技和健身運(yùn)動(dòng)方面還可以為消除運(yùn)動(dòng)性疲勞、機(jī)能監(jiān)控和評(píng)定、指定運(yùn)動(dòng)處方等提供理論依據(jù)和檢測(cè)手段?？祻?fù)醫(yī)師學(xué)這門知識(shí)的目的

第一節(jié)運(yùn)動(dòng)中的生物化學(xué)變化與調(diào)節(jié)第一節(jié)運(yùn)動(dòng)人體的物質(zhì)組成形態(tài)學(xué)分子器官人體細(xì)胞系統(tǒng)原子分子細(xì)胞組織系統(tǒng)整體器官

新陳代謝是生物體生命活動(dòng)的基本特征物質(zhì)代謝能量代謝合成代謝分解代謝組成人體的化學(xué)物質(zhì)組成人體的化學(xué)物質(zhì)共有種糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸、維生素、水和無(wú)機(jī)鹽物質(zhì)組成含量功能水60%-70%體重主要構(gòu)成人體的體液。糖質(zhì)2%人體干重主要以肝糖原、肌糖原及血糖的形式存在。脂質(zhì)30-40%人體干重男子<女子運(yùn)動(dòng)員<普通人蛋白質(zhì)54%人體干重是人體主要的結(jié)構(gòu)和功能物質(zhì)。核酸5—15%細(xì)胞干重DNARNA無(wú)機(jī)鹽4-5%體重既可以作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)，也可與蛋白質(zhì)相結(jié)合維生素含量很低參與體內(nèi)輔酶的構(gòu)成，調(diào)節(jié)代謝等。人體物質(zhì)組成的含量與功能第二節(jié)運(yùn)動(dòng)對(duì)人體化學(xué)物質(zhì)的影響1.運(yùn)動(dòng)時(shí)人體內(nèi)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)加快

如：出汗、饑餓、低血糖、健美、減肥等。2.運(yùn)動(dòng)影響體內(nèi)的調(diào)節(jié)物質(zhì)

神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)（激素調(diào)節(jié)）。運(yùn)動(dòng)使生物體產(chǎn)生適應(yīng)性變化骨骼肌蛋白合成增多肌肉增粗消耗脂肪提高血紅蛋白濃度調(diào)節(jié)生物分子結(jié)構(gòu)改變血紅蛋白構(gòu)型影響激素受體構(gòu)型調(diào)節(jié)載體和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的數(shù)量和質(zhì)量運(yùn)動(dòng)和高能磷酸化合物一、腺苷三磷酸——ATPATP的分子結(jié)構(gòu)和生物功能ATP是生命活動(dòng)的直接能源2.合成磷酸肌酸和其他高能磷酸化合物多磷酸核苷酸：

1928年Lohmann在肌肉中發(fā)現(xiàn)ATP1929年Fiske等分離了1930’Embden和Meyerhof發(fā)現(xiàn)Pi+ADP結(jié)合成ATPEngreheart發(fā)現(xiàn)肌球蛋白促使ATP分解成為ADP1940年Lipman總結(jié)推論ATP是細(xì)胞內(nèi)聯(lián)系能量轉(zhuǎn)變和能量利用的物質(zhì)每一個(gè)活細(xì)胞都具有能量轉(zhuǎn)變機(jī)制，生物體內(nèi)各種活動(dòng)之所需能量形式ATP直接水解供應(yīng)的。ATP+H2O→ADP+Pi+能量ADPAMP能量受體ATP能量供體ADPAMPATP在組織細(xì)胞內(nèi)含量極少?zèng)]有儲(chǔ)能作用，其能量的受體及傳遞體作用ATP和運(yùn)動(dòng)性疲勞PH=7ATP帶4個(gè)負(fù)電荷的離子狀態(tài)分子末端Pi常和Mg結(jié)合，此復(fù)合體是MgATP2+?MgHATP?HATP+MgHATP是磷酸果糖激酶（PFK）的抑制劑PH下降→糖酵解途徑關(guān)鍵酶受到抑制二、肌肉活動(dòng)時(shí)ATP代謝1.肌肉活動(dòng)時(shí)ATP的利用2.ATP的再合成方式二方式一CP+ADPATP+CCKATP不同途徑再合成效率二、磷酸肌酸——CP磷酸肌酸在骨骼肌中的貯量和運(yùn)動(dòng)中的作用每千克濕肌15-20mmol為ATP三倍能量貯存器傳遞能量作用線粒體-胞漿運(yùn)動(dòng)骨骼肌訓(xùn)練對(duì)ATP、CP含量影響影響不大，研究相互矛盾運(yùn)動(dòng)能力的提高快肌纖維增粗、橫截面加大快肌纖維中ATP和CP濃度高肌肉大強(qiáng)度收縮時(shí)輸出功率增加口服肌酸對(duì)健康和運(yùn)動(dòng)能力作用肌酸在人體內(nèi)的代謝及短時(shí)間補(bǔ)充肌酸的影響外源性肌酸內(nèi)生性肌酸肌酐補(bǔ)充肌酸使骨骼肌CP濃度上升20%有利于：短跑全力騎自行車重復(fù)跳游泳最大強(qiáng)度的高輸出功率的重復(fù)運(yùn)動(dòng)口服肌酸的副作用惡心、嘔吐、腹瀉腎功能肝功能心血管系統(tǒng)熱衰竭肌肉痙攣兒童、妊娠和哺乳生物氧化概念

有機(jī)物在生物體內(nèi)的氧化包括物質(zhì)分解和產(chǎn)能：呼吸作用O2CO2+H2O第三節(jié)生物氧化二、生物氧化的特點(diǎn)（1）物質(zhì)的氧化方式主要為脫氫；（2）在細(xì)胞內(nèi)37℃及近中性的水環(huán)境中，通過(guò)酶的催化作用逐步進(jìn)行；（3）物質(zhì)中的能量逐步釋放，ATP生成率高；（4）生物氧化中生成的水由物質(zhì)脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生；二氧化碳由有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生。生物氧化是一個(gè)分步進(jìn)行的過(guò)程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反應(yīng)的產(chǎn)物都可以分離出來(lái)。這種逐步進(jìn)行的反應(yīng)模式有利于在溫和的條件下釋放能量，提高能量利用率。生物氧化釋放的能量，通過(guò)與ATP合成相偶聯(lián)，轉(zhuǎn)換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。生物氧化的一般過(guò)程生物氧化發(fā)生部位線粒體

生物氧化的特點(diǎn)：1.物質(zhì)的氧化方式主要是脫氫；2.在細(xì)胞內(nèi)37℃及近中性水環(huán)境中，通過(guò)酶的催化作用逐步進(jìn)行；3.物質(zhì)中的能量逐步釋放，ATP生成效率高；4.生物氧化中生成的水由物質(zhì)脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生；二氧化碳由有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生。(1)概念及位置呼吸鏈又叫電子傳遞體系或電子傳遞鏈，它是代謝物上的氫原子被脫氫酶激活脫落后，經(jīng)過(guò)一系列的傳遞體，最后傳遞給被激活的氧原子，而生成水的全部體系。在真核生物細(xì)胞內(nèi)，它位于線粒體內(nèi)膜上，原核生物中，它位于細(xì)胞膜上。2.呼吸鏈respiratorychain(電子傳遞鏈electrontransportchain)線粒體呼吸鏈兩條主要的呼吸鏈組成及其排列順序

呼吸鏈由許多個(gè)組分組成，參加呼吸鏈的氧化還原酶有煙酰胺脫氫酶類、黃素脫氫酶類、鐵硫蛋白類、細(xì)胞色素類、輔酶Q類等。底物水平磷酸化是在被氧化的底物上發(fā)生磷酸化作用。即底物被氧化的過(guò)程中，形成了某些高能磷酸化合物的中間產(chǎn)物，通過(guò)酶的作用可使ADP生成ATP。電子傳遞體系磷酸化是指當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)過(guò)電子傳遞體系(呼吸鏈)傳遞給氧形成水時(shí)，同時(shí)伴有ADP磷酸化為ATP的全過(guò)程。通常所說(shuō)的氧化磷酸化是指電子傳遞體系磷酸化。ATP的合成三、二氧化碳的生成一、概述1.酶的概念酶是一類由活性細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用和高度專一性的特殊蛋白質(zhì)。簡(jiǎn)單說(shuō)，酶是具有催化功能的蛋白質(zhì)。第三節(jié)物質(zhì)代謝的催化劑—酶(Enzyme)

2.酶的化學(xué)組成酶研究的發(fā)展史(1)酶是蛋白質(zhì):1926年,JamesSummer由刀豆制出脲酶結(jié)晶確立酶是蛋白質(zhì)的概念，其具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)。(2)核酶的發(fā)現(xiàn)：1981～1982年，ThomasR.Cech實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有催化活性的天然RNA—Ribozyme。L19RNA和核糖核酸酶P的RNA組分具有酶活性是兩個(gè)最著名的例子。1955年，發(fā)現(xiàn)DNA的催化活性。(3)抗體酶（abzyme）：1986年，RichardLerrur和PeterSchaltz運(yùn)用單克隆抗體技術(shù)制備了具有酶活性的抗體（catalyticantibody）。酶的組成酶C、HO、N結(jié)合酶單純酶元素組成分子組成單純酶：不含其他物質(zhì)，完全由氨基酸組成，如淀粉酶，蛋白酶，脂肪酶，核糖核酸酶等；結(jié)合酶：由酶蛋白和輔助因子結(jié)合形成（全酶）二、酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)（一）高效性人體內(nèi)的大多數(shù)反應(yīng)，在沒(méi)有酶的參與下，幾乎不能進(jìn)行。（二）高度專一性通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱為酶的活性部位或活性中心。結(jié)合部位決定酶的專一性，催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。一種酶只催化一種或一類反應(yīng)。同一底物不同酶催化產(chǎn)物也會(huì)不同。（三）可調(diào)控性酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對(duì)酶起激活或抑制作用。酶的可調(diào)控性保證了新陳代謝的有序進(jìn)行。三、影響酶促反應(yīng)速度的因素(一)底物濃度與酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響酶促反應(yīng)速率酶的濃度酶促反應(yīng)速率底物濃度酶量一定運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可提高體內(nèi)酶和底物的含量。（二）PH對(duì)反應(yīng)速度的影響在一定的pH下,酶具有最大的催化活性,通常稱此pH為最適pH。此時(shí)酶促反應(yīng)最快。胃蛋白酶、胰蛋白酶催化反映速度與pH的關(guān)系曲線：一方面是溫度升高,酶促反應(yīng)速度加快。另一方面,溫度升高,酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失。因此大多數(shù)酶都有一個(gè)最適溫度。在最適溫度條件下,反應(yīng)速度最大。故運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前要做準(zhǔn)備活動(dòng)。（三）溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響最適溫度（運(yùn)動(dòng)前熱身的目的）（四）激活劑與抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響

凡能提高酶活性的物質(zhì)都稱為激活劑，它對(duì)酶的作用具有一定的選擇性，即一種激活劑對(duì)某種酶起激活作用，而對(duì)另一種酶可能起抑制作用。激活和抑制是相對(duì)的。四、運(yùn)動(dòng)與酶適應(yīng)一、酶催化能力的適應(yīng)二、酶含量的適應(yīng)(P17表1-2-3)

長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練造成酶含量的適應(yīng)性變化維持時(shí)間較長(zhǎng)，消退較慢，所以，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練貴在堅(jiān)持。血清功能性酶：脂蛋白脂肪酶，凝血酶等在血液中起正常的催化作用。血清非功能性酶：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT），谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT），肌酸激酶（CK）,醛縮酶（ALD）。主要在肝臟中起作用。一般所講的血清酶指血清非功能性酶，身體異常時(shí)（損傷，運(yùn)動(dòng)或疾?。?，血清酶活性升高。原因見(jiàn).五、運(yùn)動(dòng)與血清酶第四節(jié)運(yùn)動(dòng)對(duì)激素的調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-腎上腺軸腎上腺激素先升高后降低下丘腦-垂體-性腺軸血液睪酮濃度下降第五節(jié)運(yùn)動(dòng)對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)5-羥色胺乙酰膽堿內(nèi)啡肽納洛酮第三節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)代謝運(yùn)動(dòng)時(shí)人體的代謝特點(diǎn):1.物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的整體性；2.嚴(yán)格精細(xì)的代謝調(diào)控；3.運(yùn)動(dòng)過(guò)程不同階段物質(zhì)代謝的側(cè)重性；4.能量生成形式的同一性。一、糖代謝人體中的糖的最終來(lái)源——自然界的綠色植物植物中的糖類物質(zhì)：葡萄糖，果糖，蔗糖，淀粉和纖維素；動(dòng)物體內(nèi)的糖類物質(zhì)：乳糖，肝臟和肌肉中的糖原。食物中的糖質(zhì)血糖葡萄糖葡萄糖糖原乳酸CO2,H2OCO2,H2O糖原乳糖丙氨酸甘油糖異生作用肝臟肌肉圖1-3-1糖代謝概況簡(jiǎn)圖有氧代謝有氧代謝無(wú)氧代謝酶血糖的來(lái)源和去路血糖80~120mg/dL食物中的糖類肝糖原非糖物質(zhì)消化吸收分解轉(zhuǎn)化氧化分解合成轉(zhuǎn)變CO2,H2O肝糖原,肌糖原脂肪,某些氨基酸>160mg/dL糖尿酶二、脂代謝人體攝入的脂肪：動(dòng)物脂肪+植物油脂肪乳濁液甘油游離脂肪酸單酰甘油乳化劑脂肪分解產(chǎn)生的能量可用于各種生命活動(dòng)，也是長(zhǎng)時(shí)間中低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的重要供能物質(zhì)。食物中的脂肪血脂甘油脂肪酸CO2,H2OCO2,H2O脂肪肝臟肌肉圖1-3-2脂肪代謝概況簡(jiǎn)圖有氧代謝脂肪甘油脂肪酸淋巴循環(huán)分解合成分解合成三、蛋白質(zhì)代謝植物和動(dòng)物性食品均含有蛋白質(zhì),在消化液的作用下分解為氨基酸,最終生成氨,CO2和H2O.氨基酸供能比例低于糖和脂肪。氨雖為人體所用,但大部分生成尿排出體外。食物中的蛋白質(zhì)血液中的氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)CO2,H2O組織細(xì)胞必須氨基酸非必須氨基酸尿素A-酮酸+氨圖1-3-3蛋白質(zhì)代謝概況簡(jiǎn)圖合成分解四、水代謝“人能三日無(wú)糧，不可一日無(wú)水?！彪S著細(xì)胞的生長(zhǎng)和衰老，細(xì)胞的含水量逐漸下降。水的來(lái)源和去路（動(dòng)態(tài)平衡）

飲水（1200）

食物（1000）代謝水（300）

水的動(dòng)態(tài)平衡最低尿量500ml/日攝取總量2500ml/日腎臟排尿（1500）皮膚蒸發(fā)（500）肺呼出（350）糞便排出（150）

排出總量2500ml/日=單位（ml）水的作用:生化反應(yīng)的場(chǎng)所、體溫調(diào)節(jié)、潤(rùn)滑，體內(nèi)電解質(zhì)平衡。脫水：大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷訓(xùn)練可導(dǎo)致人體失水2000～7000mL，失水會(huì)降低運(yùn)動(dòng)能力。五、無(wú)機(jī)鹽代謝維生素的命名和分類分類水溶性維生素B族維生素、維生素C脂溶性維生素維生素A、D、E、K(water-solublevitamin)(fat-solublevitamin)六、維生素代謝維生素概念和特點(diǎn)小分子有機(jī)化合物體內(nèi)不能合成或合成量不足參與物質(zhì)代謝和多種重要生理過(guò)程每日需要量在毫克