运动生物化学教案庄元杨小强

1、授课题目第一章 生物分子概论教学内容与时间安排： 1、导入5分钟2、讲解75分钟 第一章 生物分子概论 75分钟3、结束 10分钟教学方法、教学手段：以教师讲解为主结合多媒体演示、提问、讨论的教学方法。基本内容备注第一篇 生物分子概论第一章 糖类、脂类、蛋白质、核酸的生物化学第一节 糖 类一、概述(一) 定义：糖类是一类含多羟基的醛类或酮类化合物的总称。多羟基醛：葡萄糖 多羟基酮：果糖（二）存在和分布碳水化合物是地球上最丰富的生物分子，每年全球植物和藻类光合作用可转换1000亿吨CO2和H2O成为纤维素和其他植物产物。如：植物体85-90%的干重是糖。细菌、酵母的细胞壁糖结缔组织中的糖：肝素、

2、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等核酸的糖、脂多糖（糖脂）、糖蛋白（蛋白聚糖）中的糖细胞膜及其他细胞结构中的糖血型糖食用糖：蔗糖医疗用糖：葡萄糖及其衍生物，如葡萄糖酸的钠、钾、钙、锌盐等绿色植物的皮、杆等多糖：纤维素粮食及块根、块茎中的多糖：淀粉。动物体内的贮藏多糖：糖元昆虫、蟹、虾等外骨骼糖：几丁质食用菌中的糖：香菇多糖、茯苓多糖、灵芝多糖、昆布多糖等。（三）糖的化学组成主要由C、H、O三种元素组成，有些还有N、S、P等。 单糖多符合结构通式：（CH2O）n，符合通式的不一定是糖：CH3COOH（乙酸），CH2O（甲醛），C3H6O3（乳酸）是糖的不一定都符合通式：如C5H10O4（脱氧核糖

3、），C6H12O5（鼠李糖）。二、糖的分类 （一）单糖：凡不能被水解为更小分子糖的糖。 丙糖：甘油醛； 丁糖：赤藓糖 戊糖：木酮糖、核酮糖、核糖等 己糖：葡萄糖、果糖、半乳糖等。（二）寡糖（低聚糖） 可以水解为其他糖的糖。一般由210个单糖分子缩合形成的糖 二糖： 蔗糖+水=葡萄糖+果糖；乳糖+水=葡萄糖+半乳糖； 麦牙糖+水=葡萄糖+葡萄糖 三糖：棉籽糖（三）多糖：可水解为多个其他单糖或其衍生物的糖。 淀粉、糖元、纤维素等。三、 糖的生物学功能（一）概述供给能量:有氧氧化和无氧酵解机体的重要能源：糖代谢中间产物可转化为氨基酸、脂肪酸、核苷机体结构的重要组分：蛋白聚糖和糖蛋白为结缔组织、 软骨

4、和骨的基质的物质基础，糖蛋白和糖脂组成细胞膜细胞间的信息传递：膜糖蛋白与细胞的免疫、识别作用有关特殊生理功能的物质：激素、酶、血型物质为糖蛋白保护与润滑：粘膜与分泌物中含蛋白聚糖（二）运动中糖的生物学功能1. 糖可储存和提供机体所需的能量2. 糖具有降低蛋白质分解的作用3. 糖可调节脂肪代谢第二节 脂 类一、脂类概述生物脂类是一类范围很广的化合物，化学成分及结构差异极大，脂类定义的特点就是水不溶性(water insoluble)（即脂溶性，fat-soluble），因此，多数脂类都易溶于乙醚、氯仿、己烷、苯等有机溶剂，而不溶于水。 （一）存在与分布 脂类广泛存在于动植物体内。脂肪广泛分布于皮

5、下组织、肠系膜、大网膜以及内脏周围和肌间组织中。类脂是生物膜的组成成分。（二）化学组成 主要由碳、氢、氧组成，有些还含有氮和磷。二、脂类分类 （一）单纯脂：指由脂肪酸和醇类所形成的酯；包括脂肪、油和蜡。脂肪酸（Fatty acids） ：碳链为4-36碳的羧酸，这些碳链在一些脂肪酸中为饱和脂肪酸，而其他的则含有一个或多个双键。必需脂肪酸：维持人体正常生长所需而体内又不能合成的脂肪酸。其中的亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸为人体必需脂肪酸。脂肪和油（Fats and Oils） ：含不饱和脂肪酸较多的甘油酯室温下为液体，被称为油（oil），多见于植物体，含饱和脂肪酸较多的甘油酯室温下为固体，被称为脂肪

6、（fat），多见于动物体。 （二）复合脂类：由脂肪酸、醇类和其它物质组成的脂类物质。包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）和糖脂（脑苷脂和神经节苷脂）和脂蛋白等。磷脂：为一类含磷的复合脂，广泛存在于动物的肝、脑、神经组织和植物的种子里。磷脂是细胞膜的组成成分。糖脂：是糖、脂肪酸、含氮醇的复合脂，常与磷脂共存。是细胞膜及神经髓鞘的组成成分，也是构成血型物质和细胞膜抗原的重要组分。脂蛋白：由蛋白质、脂肪、胆固醇、鳞脂等组成。是血液中脂类物质的转运形式。（三）类脂：指一些理化性质与脂肪相似，不含结合脂肪酸的脂类物质。包括胆固醇、维生素D、类固醇激素等。胆固醇是动物组织中最主要的固醇，神经组织及肾上腺中丰富，占

7、脑固体物质的17%，人体发现的胆石几乎全是胆固醇，肝、肾、表面组织含量也相当多；植物中发现有类似固醇物豆固醇真菌中有麦角甾醇，细菌中极少含有胆固醇；一些激素和几乎所有的性激素都是固醇衍生物。胆固醇的作用： （1）细胞膜的组成成分（2）特殊生物活性物质的前体:胆汁酸在肠道内作为乳化剂使食物脂肪易于被脂肪酶所作用；各种类固醇激素是通过胆固醇C17侧链的氧化形成的；维生素D由胆固醇转化而来；固醇类物质还有一定的抗炎症作用；固醇的衍生物强心苷有治疗心脏病的作用。（3）维持生物膜的正常透过能力；（4）组成神经髓鞘绝缘物质（5）解毒三 、脂类的生物学功能（一）概述1 .类脂是机体组织的组成成分生物膜中类脂

8、占3050%。主要是磷脂、胆固醇和糖脂。2 .脂肪是人体能量的主要来源和最大储能库产能量为糖或蛋白质的两倍。储存时所占体积为糖原的1/4。3. 防震和隔热保温作用：水上运动。4. 脂溶性维生素的载体：控体重时补充维生素。5. 甘油三酯贮存能量和保温 （二）运动中脂肪的生物学功能1. 提供长时间低强度运动（马拉松）机体所需大部分能量。脂肪酸氧化时产生相同能量时耗氧量要比糖高出11%。2 .脂肪氧化供能具有降低蛋白质和糖消耗的作用 高水平耐力性运动员对脂肪氧化分解的能力也高，运动时机体增大脂肪功能的比例，同样可降低糖的消耗，有效的提高运动成绩。第三节 蛋白质、核酸一、蛋白质（一）蛋白质的化学组成碳

9、、氢、氧、氮和少量的硫。氮的平均含量为16%。蛋白质含量=含氮量* 6.25(二) 蛋白质的基本结构单位：氨基酸必需氨基酸：人体不能自行合成，必需从外界摄取以完成营养需要的氨基酸。（三）蛋白质的分子结构1 .蛋白质的一级结构指构成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序和连接方式。肽键：由一个氨基酸的-氨基与相邻氨基酸的 - 羧基脱去1分子水缩合而成的化学键。二、肽键与肽链 1. 概念:肽键： 一个氨基酸的-羧基与另一氨基酸的-氨基脱水缩 合形成的化学键 肽：氨基酸通过肽键相连而形成的化合物2 蛋白质的空间结构蛋白质二级结构：指多肽链本身有规则的绕曲折叠，形成的重复性结构（螺旋 折叠）。维持二级结构

10、的化学键为氢键。氢键：是非共价键中键能最弱，但却是数目最多最重要的键。蛋白质三级结构：在二级结构基础上，蛋白质多肽链借助各种次级键（氢键、盐键、疏水键、范德华引力、二硫键）的相互作用，进一步绕曲折叠，形成具有一定立体形状的三级结构。系指一条多肽链内所有原子的空间排布，包括主链、侧链构象内容，即整条多肽链的三维结构。稳定维系三级结构的作用有：氢键、离子键、疏水键、二硫键和配位键。疏水键：非极性基团为避开水相而聚集在一起的作用力。盐键：即离子键，生理情况下，Asp 和 Lys 间可形成盐键。此外, 二硫键、配位键也是维持蛋白质空间结构的化学键由于多肽链中的各氨基酸残基的性质和排列顺序不同, 天然蛋

11、白质可折叠、盘绕成一定的空间结构。蛋白质的四级结构：两条以上具有独立三级结构的肽链通过非共价键聚合而成，每一条肽链称为一个亚基或亚单位，各亚基在蛋白质分子内的空间排布及相互关系称为蛋白质的四级结构。亚基可相同或不同，其聚合或解聚可有调节活性的作用。蛋白质三维结构初级结构或一级结构排列顺序（蛋白和DNA）二级结构折叠和盘旋（氢键作用）蛋白质有两种二级结构：alpha螺旋和beta折叠；DNA为双螺旋三级结构DNA为超螺旋；蛋白质则是形成3D结构（由侧链决定）大多数蛋白质或多或少都是球形（四）蛋白质在生命活动中的作用1 酶的催化作用2 组成有机体的结构成分3 运载和储存4 激素的调节作用5 免役保

12、护作用6 作为受体传递信息7 调节基因的表达8 参与能量代谢运输蛋白不是酶，但有活性位点，大部分在膜上，单细胞生物中，把营养运入，把废物运出；多细胞生物中，携带物质到处跑二 、核酸（一）核酸概述1. 核酸的分布和含量 存在于动植物和微生物细胞内。核酸占细胞干重的515%。2. 核酸的元素组成 除碳、氢、氧、氮外，还有大量的磷。磷平均约为910%。可用于测定核酸的含量。3. 核酸的基本结构单位一、碱基（base）腺嘌呤 (adenine, A)，鸟嘌呤 (guanine, G)，胞嘧啶 (cytosine, C)，胸腺嘧啶(thymine,T)，尿嘧啶 (uracil,U) 二、戊糖两类核酸的基

13、本成分（二）核酸在生命活动中的作用 1. DNA 是遗传信息的载体，在DNA分子上有很多基因，每个基因是决定是决定一个蛋白质或RNA的DNA片段，DNA结构上任一碱基的改变，都会导致蛋白质结构的改变，从而引起生物遗传的变异。所以，一切生物突变和进化都可以说是由于DNA结构改变而引起蛋白质改变的结果。2. RNA 小结讲解讲解结合演示提问讲解结合演示讲解、讨论、自学复习思考题、作业题1. 糖的化学本质是什么？分为哪几类？主要生物学功能是什么？2. 脂类物质分为哪几类？何谓必需脂肪酸？主要生物学功能是什么？下次课预习要点实施情况及分析授课题目第二章 水、无机盐和维生素的生物化学教学内容与时间安排：

14、 1、导入5分钟2、讲解75分钟 第二章 水、无机盐和维生素的生物化学 75分钟3、结束 10分钟教学方法、教学手段：以教师讲解为主结合多媒体演示、提问、讨论的教学方法。基本内容备注第二章 水、 无机盐和维生素的生物化学第一节 水一、 概述水是地球上最丰富的无机化合物，也是生物组织中含量最多的成分。二、水平衡水的摄入(来源) 饮水: 1200ml/d 食物: 1000ml/d 代谢水: 300 ml/d （总量: 2500ml/d）水的排出 呼吸蒸发: 350 ml/d 皮肤蒸发: 500 ml/d(非显性) 粪便排出: 150 ml/d 由肾排出: 1500ml/d （总量: 2500ml/

15、d）一次大强度、大运动量的训练的排汗量可高达20007000毫升，-所以，要特别注意运动员的水平衡问题。三 水的生物学功能（一）构成体液体液（体重60%），细胞外液（20%），细胞内液（40%），血浆（5%） 组织间液（15%）（含量与性别、胖瘦、年龄有关）（二）维持电解质平衡 分布和组成，渗透压，酸碱平衡及电荷平衡。（三）促进体内化学反应 良好溶剂，促进电离，营养物质和代谢物的运输。（四）调节和维持体温的恒定 比热、蒸发热和流动性 （五）润滑作用 关节（滑液）、食管和肠道（唾液），眼球（眼房液）。（六）水与运动能力第二节 无机盐一、概述 无机盐约占体重的5%。常量元素：钙、磷、钾、硫、氯、钠

16、、镁。十分之几克到几克。微量元素：铬、铜、氟、碘、铁、锰、铝、硒、硅、和锌等14种。 微克到毫克。无机盐的主要生物学功能1 构成机体组织的重要材料， 如牙齿、骨骼；2 维持机体的渗透压平衡，维持细胞内外物质交流；3 维持体液的酸碱平衡，维护内环境稳定；4 维持神经肌肉的兴奋性，保持其正常的应激能力；5 调节酶和激素的活性，维持机体正常代谢。二、人体无机盐的分布和组成细胞内外液中无机盐的含量与分布有显著差别(P39.表2-2)，其特点如下：1、细胞内外液中阴阳离子总量相等，呈电中性。2、细胞内外液电解质分布差异大： 外液：阳离子：Na+最多， 阴离子CI-、HCO3-最多 内液：阳离子K+最多，

17、 阴离子Pro-、HPO42-最多3、细胞内液电解质总量多于外液，但蛋白质含量高，故细胞内外液渗透压相当。4、细胞外液中，细胞间液与血浆的总离子浓度及电解质含量很接近，差别在于血浆中蛋白含量高于细胞间液。三、 酸碱平衡酸碱平衡：机体不断地代谢产生并食入酸性和碱性物质，通过一系列的调节机制将多余的酸性或碱性物质排出体外，使体液pH维持在恒定范围内的过程。血浆pH：7.35-7.45，平均7.4,体液略低。调节有三： 1、血液的缓冲作用 2、肺呼出CO2的调节 3、肾排尿的酸度（一）体内酸、碱性物质的来源1 .酸性物质的来源（1）挥发性酸（H2CO3）：体内物质生物氧化产生CO2，经肺排出,每日3

18、00-400L，相当于15mol H2CO3，为体内产生的最多的酸性物质。 （2）非挥发性酸（固定酸）：体内的硫酸、磷酸、乳酸、酮体等。 （3）成酸食物糖、脂肪、蛋白质2、碱性物质的来源体内代谢产碱较少、多为食物（成碱食物：蔬菜、瓜果）中获得的，外源性碱性物质（苹果酸盐和柠檬酸盐中的Na+、K+形成的碳酸氢盐）。（二）缓冲系统在调节酸碱平衡中的作用1、血浆中主要的缓冲体系：2、红细胞中主要的缓冲体系：其中，碳酸氢盐缓冲系统含量最多，能力最强。在维持体液酸碱平衡中起着重要作用。血浆的酸碱度也直接取决于NaHCO3与H2CO3的浓度比值。正常情况下，NaHCO3与H2CO3的比例为20：1，此时血

19、液PH为7.4,若比值改变，则pH随之改变。另外，比值还说明：机体对酸的缓冲力较强。机体调节酸碱平衡的过程就是通过对血液缓冲系统、肺部和肾脏的调节而实现的。其中，血液缓冲系统作用最快，但不能持续作用；呼吸系统较快，但只能调节碳酸的浓度而且影响因素较多；肾脏作用反应慢，但效能高、时间长，是最重要的缓冲系统。四、几种重要的无机盐（一）钙占无机盐总量40%，99%以磷酸钙和碳酸钙形式存在于骨骼和牙齿。成人含钙总量约为1200克。1、调节肌肉的收缩和舒张2、维持神经冲动的传递3、参与血液凝固4、调节酶的活性5、作为第二信使甲状旁腺激素、维生素D使其上升；降钙素使其下降。运动员（尤其控体重的女运动员）每

20、日补充的钙量应比正常人略多。（二）铁成人体内含铁量为3.5-4.0克，其中70%以血红素形式存在于血红蛋白、肌红蛋白及细胞色素中，其余大部分以铁蛋白的形式储存在肝脏、脾脏和骨髓中。1 参与氧和二氧化碳的运输及酸碱平衡的调节。2 为过氧化氢酶和过氧化物酶等的组成部分。运动员剧烈运动使铁丢失量增加，故需注意补充铁(三) 氯和钠成人体内钠总含量为克/每千克体重，机体对氯的需要量为钠的一半。成人每天有1.13.3克食盐即可满足需要。钠离子是胰液、胆汁、汗液和眼泪的组成成分，与肌肉收缩和神经功能关系密切；氯离子被用于产生胃中盐酸，有助于维生素B12和铁的正常吸收。参与淀粉酶的激活，抑制微生物的生长。运动

21、员运动时大量出汗，盐分丢失较多，可致软弱无力，易疲劳，严重时会发生肌肉痉挛、恶心、头痛等。（四）钾约占无机盐总量的5%，2g/Kg BW；其中：98%在细胞内液，2%在细胞外液。 2-4g/天 。维持细胞内适宜的渗透压、酸碱平衡和营养素出入细胞；参与糖原和蛋白质代谢，维持细胞内某些酶的活性。运动员在高温下运动时，大量出汗可增加钾的丢失，但正常膳食可满足这一需求。第三节 维生素一、概述脂溶性： A、D、E、K水溶性： 维生素C、B1（硫胺素）、B2（核黄素）、 PP（烟酸）B6（吡哆醇）、B12（钴胺素）、生物素、泛酸、叶酸水溶性维生素与辅酶 维生素 辅酶形式 辅酶的主要作用 B1 TPP 酮酸

22、脱氢 B2 FMN、FAD 参与递氢 PP NAD、NADP 参与递氢 B6 磷酸吡哆醛 转氨基等 生物素 与酶蛋白结合 参与羧化反应 泛 酸 HSCoA 转移酰基 叶 酸 FH4 一碳基团转移 B12 甲基-B12 转甲基酶的辅酶二、与运动关系密切的维生素（一） 维生素B1作用机制：为糖代谢中丙酮酸脱氢酶的辅酶组成成分。参与已酰胆碱的合成与分解与运动的关系：当充足时，可促进运动时糖原有氧代谢，提高速度和耐力，加速运动后血乳酸消除。缺乏后果：运动时乳酸堆积增多，机体容易疲劳，并可能影响心脏功能。（二）维生素B2（FMN，FAD）作用机制：构成体内氧化还原酶辅基，为氢传递体。与细胞内呼吸功能关系

23、密切。与运动的关系：运动员缺乏此维生素时，直接影响骨骼肌代谢能力，引起肌收缩无力，耐久力下降。（三）维生素PP（NAD+，NADP+）作用机制：构成体内脱氢酶的辅酶，在生物氧化过程中起着传递氢的作用。参与有氧代谢和无氧代谢供能。与运动的关系：与运动员的有氧和无氧耐力有关，在运动后参与合成代谢，与恢复能力有关。（四）维生素B6（磷酸吡哆醛）作用机制：氨基酸脱羧酶的辅酶，参与蛋白质的合成和分解代谢。与运动的关系：与运动员的力量素质有关。（五）维生素C作用机制：维生素具有很强的还原性，有可逆的氧化还原作用，参与肌酸和蛋白质的代谢。与运动的关系：长时间运动后，引起组织维生素C降低，并可能引起白细胞吞噬

24、能力下降。维生素C有提高耐力，消除疲劳和促进创伤愈合的作用。（六）维生素A 作用机制：是形成眼视网膜中视紫质的原料，具有保护角膜上皮，防止角质化的作用。与运动的关系：缺乏时，肾上腺皮质发生萎缩和性功能紊乱，因此，要求视力集中的运动员适当补充。否则会影响运动能力。（七）维生素E具有抗氧化，防止肌肉萎缩等生物学作用，从而提高肌肉耐力。小结讲解讲解结合演示提问讲解结合演示讲解、讨论、自学复习思考题、作业题1. 水有哪些生物学功能？2.无机盐有哪些生物学功能？3.什么是酸碱平衡？生物学意义如何？下次课预习要点授课题目第三章 生物化学过程的调节物质教学内容与时间安排： 1、导入5分钟2、讲解75分钟 第

25、三章 生物化学过程的调节物质 75分钟3、结束 10分钟教学方法、教学手段：以教师讲解为主结合多媒体演示、提问、讨论的教学方法。基本内容备注第三章 生物化学过程的调节物质第一节 酶 一、概述概念：酶是由生物细胞所产生的具有催化功能的蛋白质。(一) 酶催化反应的特点1. 酶的高度催化效率2. 高度专一性（1）定义：酶只能催化一种或一类底物，发生一定的化学变化, 生成一定的产物。（2）类型：绝对特异性：作用于一种底物进行专一反应，生成一种特定产物。相对特异性：作用于一类化合物或一种化学键。如脂肪酶、磷酸酯酶和蛋白水解酶等。立体异构特异性：只能催化一种立体异构体进行反应，或产物是一种立体异构体。3.

26、 不稳定性强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂、高温、紫外线4. 酶的可调控性（1）激素的调节作用（2）底物与代谢产物的调节作用。 酶活性的调节：抑制和激活。 酶含量的调节：诱导、阻遏和降解二、酶的化学组成和活性（一）酶的化学组成单纯酶：仅由氨基酸组成结合酶：蛋白部分，辅助因子（二）酶活性 酶活性：酶催化底物反应的能力，以酶促反应速度来衡量。 酶活性单位：在酶作用的最适条件下，25C，1分钟内催化1.0微摩尔底物发生变化所需的酶量。 长期接受运动训练后，体内某些酶的活性可随之发生适应性的变化，使代谢能力改善，运动能力得以提高。三、同工酶和限速酶（一） 同工酶 指催化同一个化学反应，但酶分子本身的结构

27、、组成有所不同的一组酶。（二）限速酶在代谢体系中活性最低，又易受某些特殊因素调控，造成整个代谢体系受影响的酶。四、 人体的主要代谢酶系（一）物质代谢和能量代谢的主要酶系胞液：糖酵解酶系； 脂肪酸合成酶系胞液和线粒体内：糖异生酶系； 尿素合成酶系线粒体内膜：呼吸链酶系线粒体基质内：三羧酸循环酶系； 脂肪酸氧化酶系；酮体生成酶系（二）血清酶1.血清酶的来源功能性酶：脂蛋白脂肪酶、凝血酶等，在血液中发挥重要催化功能。非功能性酶：来源于机体各组织器官，在血液中不发挥催化功能，但可反映有关脏器细胞被破坏的情况。由于运动引起内环境的急剧变化时，血清中多种酶的活性表现出相对提高。 2. 运动对血清酶的影响超

28、长时间运动时血清酶升高，最明显的是CK，可达正常值的510倍，训练水平较高者，峰值出现在运动后2436小时。3. 运动引起血清酶活性升高的机理（1）肌纤维收缩产生的牵拉能提高细胞膜的通透性；（2）运动时肌肉缺氧、钾离子升高、乳酸增多，血糖含量下降和ATP水平降低均能加速细胞内酶的代谢，促使酶分子入血。（三）酶对运动的适应1. 酶催化功能的适应 受激素、底物或产物调节，可在极短的时间内完成，但维持时间较短。2. 酶含量的适应 受激素、底物或产物可诱导酶的合成，所以，在运动后较晚出现，但持续时间较长。第二节 激素一、概述：激素是内分泌细胞合成的一类化学物质，这些物质随血液循环于全身，并对一定的组织

29、或细胞发挥特有的效应。激素发挥作用的时效性：1 快速反应类型：去甲肾上腺素和肾上腺素等。2 慢反应类型：醛固酮、甲状腺素、抗利尿激素等。3 滞后反应类型：生长激素、胰高血糖素等。二、激素对运动时的代谢调节（一）肾上腺素和去甲肾上腺素1.促进心输出量2.促进肝糖原分解释放葡萄糖入血，升高血糖。（1）对肌糖原分解的影响大于对肝糖原的影响；（2）抑制肌细胞吸收血糖，有利于肌细胞利用脂肪酸；（3）刺激胰高血糖素分泌，抑制胰岛素分泌。（二）胰高血糖素（1）激活糖原分解和抑制糖原合成（2）抑制脂肪酸合成（3）激活糖异生（三）胰岛素（1）促进血糖进入肌细胞，激活肌糖原合成代谢（2）抑制肝糖异生作用，促进脂肪

30、酸合成（3）促进肌细胞吸收氨基酸和蛋白质合成，抑制细胞内蛋白质降解。（四）生长激素（1） 促使RNA合成；（2） 促进糖异生作用；（3） 促进氨基酸进入肌细胞，加速蛋白质合成。小结讲解讲解结合演示提问讲解结合演示讲解、讨论、自学复习思考题、作业题1. 酶的化学本质是什么？2.辅基与辅酶有何不同？3.何为酶的专一性？下次课预习要点授课题目第四章 运动时物质代谢和能量代谢教学内容与时间安排： 1、导入5分钟2、讲解75分钟 第四章 运动时物质代谢和能量代谢 75分钟3、结束 10分钟教学方法、教学手段：以教师讲解为主结合多媒体演示、提问、讨论的教学方法。基本内容备注第四章运动时物质代谢和能量代谢人

31、体生命活动过程是一个消耗能量的过程，物质代谢和能量代谢是维持生命活动、保证运动供能的前提。运动时人体内尤其是骨骼肌能量消耗增多，而骨骼肌的直接能源物质是ATP。糖、脂肪和蛋白质是人体的三大细胞燃料，经生物氧化将储存的能量释放出来，转换成三磷酸腺苷ATP，以保证ATP供能的连续性。本章着重阐述骨骼肌利用ATP和合成ATP的代谢过程。第一节能量代谢概述生物体的重要特征之一是不断进行新陈代谢活动。物质代谢是指生物体内进行的各种化学反应过程的总称。能量代谢是指伴随物质代谢过程发生的能量吸收、储存、转移、释放和利用的过程。能量代谢的核心物质是ATP。几个重要基本概念的介绍：一、高能化合物：一般将水解时释

32、放的标准自由能高于20.92KJ/mol（5千卡/摩尔）的化合物称为高能化合物。举例：ATP、CP、ADP、磷酸烯醇式丙酮酸、1，3二磷酸甘油酸、琥珀酰辅酶A等。二、生物氧化（一）概念 营养物质在生物体内氧化成水和二氧化碳并释放能量的过程称为生物氧化。特点：1.40的能量用于合成ATP，60的能量以热能的形式散发。2.主要在细胞的线粒体上进行。3.能量逐级释放。4.需要适宜的反应条件。（二）生物氧化的途径由许多酶促反应有组织、有秩序、依次衔接起来的连续化学反应。各种营养物质进行生物氧化都有共同的规律，大体可分为三个阶段： 第一阶段：释放能量很少，仅为其蕴藏能量的1以下，且以热能形式散失，不能储

33、存。 第二阶段：能量释放占总能量的1/3，且可以生成ATP。 第三阶段：是氧化分解代谢的最后通路，2/3的能量在此阶段释放，是生成ATP最多的环节。1.生物氧化中水的生成 生物氧化中水的生成是通过呼吸链完成的。 呼吸链指在线粒体内膜上一系列递氢、递电子体按一定顺序排列，构成的一条连锁反应体系。此反应体系与细胞摄取氧的呼吸过程有关。代谢物脱下的氢经呼吸链与被激活的氧结合成水，在此过程中有能量的释放。线粒体内重要的呼吸链有两条：NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链。2. 生物氧化中ATP的生成 生物氧化过程中ATP的生成有两种方式：底物水平磷酸化和氧化磷酸化。 底物水平磷酸化指直接由代谢物分子的高

34、能磷酸键转移给ADP生成ATP 的方式。如1，3二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸、琥珀酰辅酶A。 氧化磷酸化指代谢物脱下的氢经呼吸链过程氧化最后生成水同时伴有能量的释放，使ADP生成ATP的过程。 氧化磷酸化反应中生成ATP的数量及氧化磷酸化的偶联部位可由P/O比值来确定。P/O比值指在形成ATP时每消耗1摩尔氧原子所消耗无机磷的摩尔数。NADH的P/O值是3，即生成3分子ATP，FADH2的P/O值是2，即生成2分子ATP。3. 生物氧化中二氧化碳的生成生物氧化中二氧化碳由有机酸脱羧反应生成。第二节三磷酸腺苷ATP骨骼肌收缩时其能量来自ATP分子的分解反应，ATP是骨骼肌收缩的直接能源物质。一

35、、ATP的分子结构生物学功能（一）ATP的分子组成和结构 ATP分子由一个腺嘌呤、一个核糖和三个磷酸基团组成，其末端的两个磷酸酯键为高能磷酸键。(二)ATP的生物学功能1.生命活动的直接能源 ATPADP循环是人体内能量转换的基本方式，它维系着能量的释放、储存和利用。2.合成磷酸肌酸ATPCADP+CP3.参与构成一些重要辅酶4.提供物质代谢时需要的能量二、运动时ATP的利用和再合成途径（一）运动时肌肉ATP的利用途径运动时肌肉ATP利用的部位和作用：（1）肌动球蛋白ATP酶消耗ATP，引起肌丝相对滑动和肌肉收缩做功；（2）肌质网膜上钙泵消耗ATP转运Ca2+ ，调节肌肉松弛；（3）肌膜上钠泵

36、消耗ATP转运Na+/K+，调节膜电位。（二）ATP再合成途径肌细胞有三条供能系统，构成运动肌能量供应体系：（1）高能磷酸盐如磷酸肌酸分解构成磷酸原供能系统；（2）糖无氧分解构成糖酵解供能系统；（3）糖、脂肪、蛋白质有氧氧化构成有氧代谢供能系统。第三节运动时骨骼肌供能系统一、磷酸原供能系统 ATP、CP分子内均含有高能磷酸键，在代谢中均能通过转移磷酸基团的过程释放能量，故将ATP、CP合称磷酸原。由ATP、CP分解反应组成的供能系统称为磷酸原供能系统。（一）磷酸肌酸的分子结构与功能1.磷酸肌酸的分子结构磷酸肌酸CP是肌酸C的磷酸化形式。2.磷酸肌酸的功能高能磷酸键的储存库。CP+ADPC+AT

37、P组成肌酸-磷酸肌酸穿梭系统。将线粒体内有氧代谢释放的部分能量转移到细胞质内，即将能量从产能部位转运到利用能量的部位。（二）运动时磷酸肌酸供能1.磷酸原系统供能过程ATP+H2OADP+Pi+能量ADP+DPAMP+ATPCP+ADPC+ATP.磷酸原系统供能特点最早被启动，最快被利用，具有快速供能和最高功率输出的特点；最大功率输出可达.6-3.0mmol/kg干肌/s，可维持最大强度运动秒，在短时间最大强度或最大用力运动中主要供能；与速度或爆发力运动关系密切，如短跑，投掷，柔道，举重等运动项目.不同强度运动时磷酸原储量的变化 极量强度运动至力竭时储量接近耗尽，达安静时的以下，储量不会低于安静

38、值的。最大摄氧量持续运动至疲劳时，储量可降到安静值的左右，的储量略低于安静值。低于最大摄氧量强度运动时，储量几乎不下降。.运动训练对磷酸原系统的影响 运动训练可明显提高酶的活性，可加快的利用和再合成的速度。速度训练可提高酶的活性，提高的转换速率和肌肉的最大功率输出，有利于运动员提高速度素质和恢复期的重新合成。运动训练可使骨骼肌储量明显增多，提高磷酸原供能时间。运动训练对骨骼肌内储量影响不明显。二、糖酵解供能系统 糖原或葡萄糖无氧分解生成乳酸的过程，并合成TP的过程称为糖的无氧代谢，又称为糖酵解。糖酵解供能的基本过程见下图。糖酵解反应在细胞质内进行，由步连续的化学反应组成。糖酵解中的生成 有两个

39、部位。生成方式：底物水平磷酸化生成数量：每分子葡萄糖经糖酵解净生成分子，每个葡萄糖单位肌糖原经糖酵解净获分子。* 运动时糖酵解供能 在以最大强度运动秒时成为主要的供能物质，同时糖酵解被激活，肌糖原迅速分解参与供能。在全力运动秒时糖酵解可达最大速率，其输出功率为毫摩尔/千克干肌/秒，约是磷酸原的一半。糖酵解的主要基质是肌糖原，当以最大速率进行短跑至力竭时肌糖原储量消耗不足一半。糖酵解供能系统在运动中可维持的运动时间较长，是秒至分钟以内最大强度运动的主要供能系统。在速度和速度耐力项目中起主要供能作用。三、有氧代谢供能系统 在氧气的参与下，糖，脂肪和蛋白质氧化生成O2和2O的过程称为有氧代谢。糖有氧

40、氧化供能指在氧存在的情况下，糖原，葡萄糖和乳酸的有氧氧化，终产物是二氧化碳和水。* 糖有氧氧化的基本过程（1）细胞质内反应阶段与糖酵解生成丙酮酸的完全相同。（2）线粒体内反应阶段 丙酮酸乙酰辅酶（在丙酮酸脱氢酶系的作用下氧化脱羧） 乙酰辅酶与草酸乙酸缩合成柠檬酸进入三羧酸循环。三羧酸循环运转一周的净结果是氧化分子的乙酰辅酶生成分子的。每分子葡萄糖有氧氧化可净获得或分子（二）脂肪酸氧化供能1.脂肪水解分子甘油分子脂肪酸2.甘油的分解代谢 甘油只在肾脏，肝脏等少数组织被氧化利用，直接为肌肉供能的意义不大。3.脂肪酸的分解代谢（）脂肪酸活化在线粒体外膜脂肪酸与辅酶结合生成脂肪酰辅酶。（）脂肪辅酶进入

41、线粒体借助于线粒体内膜上肉碱转运机制被转运至线粒体内。（）脂肪酰辅酶的氧化每一次氧化，包括脱氢，水化，再脱氢，硫解四步连续的反应过程，最终将碳原子氧化成一个新的羧基。脂肪酸氧化的生成数，以硬脂酸为例的生成数是147。（三）蛋白质氧化供能 蛋白质首先分解成氨基酸，氨基酸再脱去氨基生成相应的酮酸。脱去氨基的方式是转氨基和氧化脱氨基作用。 转氨基作用：由某一氨基酸与酮戊二酸进行氨基转移反应，生成相应的酮酸和谷氨酸，催化转氨基作用的酶是转氨酶。 氧化脱氨基作用：由转氨基作用生成的谷氨酸在谷氨酸脱氢酶的作用下经脱氢，水化反应生成氨和酮戊二酸的过程。 联合脱氨基作用：当转氨基作用与谷氨酸氧化脱氨基作用联合

42、进行时，使氨基酸脱掉氨基生成相应的酮酸和氨称为联合脱氨基作用。生成的酮酸可经不同环节加入三羧酸循环，进而彻底氧化生成二氧化碳和水，同时生成，这是氨基酸氧化分解中可提供能量的部分。联合脱氨基作用主要在肝，肾组织中进行。酮酸还可重新合成非必需氨基酸，并可转变为糖和脂肪。骨骼肌，心肌内存在嘌呤核苷酸循环的脱氨基方式。（四）三大细胞燃料代谢的相互关系1.分解代谢中的关系末端循环的共同途径是三羧酸循环2.三者之间的相互转化在体内糖极易转化为脂，脂肪分子中仅甘油部分可经糖异生作用转换为糖。 糖可经氨基化合成非必需氨基酸，生糖氨基酸可转变为糖。 生酮氨基酸可合成脂肪酸，机体几乎不利用脂肪合成蛋白质。（五）运

43、动时的有氧代谢供能 糖的有氧代谢供能特点为最大输出功率约为糖酵解的一半，可满足小时的大强度运动。脂肪氧化的最大功率输出仅为糖有氧氧化的一半，储量丰富，可供运动的时间理论上不受限制，是中低强度运动时的主要基质。蛋白质在长于分钟的激烈运动中参与供能，但最多不超过总供能的。有氧代谢供能是数分钟以上耐力性运动项目的基本供能系统，同时提高有氧代谢能力对改善运动肌代谢环境和加速疲劳消除起着重要作用，对速度和力量型项目运动员同样重要。第四节运动时能量的释放和利用一、运动时供能系统的动用特点（一）人体骨骼肌细胞的能量储备表人骨骼肌细胞的能量储备（70kg体重）供能物质储量（mmol/kg干肌）可利用的能量 A

44、TP 24.6 9.8 CP 76.8 61.4 Gn 365 100/14200 TG 48.6 24520（二）供能系统的输出功率各种能源产生高能磷酸基团的最大速率能源利用最大输出功率(mmolp/kg干肌/秒) 可供运动时间CP 1.63.068秒Gn糖酵解 1.03060秒达最大速率可维持运动23分钟Gn有氧氧化 0.51.52小时FFA有氧氧化 0.25不限时间（三）供能系统的相互关系运动中基本不存在一种能量单独供能的情况，肌肉可以利用所有能量物质，只是时间，顺序和相对比例随运动状况而异，不是同步利用。最大功率输出的顺序，由大到小是：磷酸原系统糖酵解系统糖有氧氧化脂肪酸有氧氧化，且分

45、别以近的速率依次递减。当以最大输出功率运动时，各系统能维持的运动时间是磷酸原供极量强度运动秒，糖酵解系统供最大强度运动秒，可维持分钟以内，分钟以上的运动能量需求主要依赖于有氧代途径。在超过分钟的激烈运动中蛋白质也参与供能，但供能量不超过总能量的。运动时间越长强度越小，脂肪氧化供能的比例越大。运动后，的恢复和乳酸的清除要依靠有氧代谢系统才能完成，有氧代谢供能是运动后机体恢复的基本代谢方式。二、不同活动状态下供能系统的相互关系（一）安静时骨骼肌内能量消耗较少，保持高水平，肌细胞内以游离脂肪酸和葡萄糖的有氧氧化供能，且线粒体内氧化脂肪酸的能力大于糖的氧化能力。（二）短时间激烈运动骨骼肌以无氧代谢供能

46、为主，在极量运动时以，供能为主，在超过秒的运动中糖酵解供能的比例增加。（三）大强度运动机体总体上基本依靠有氧代谢供能， 部分骨骼肌由糖酵解合成。（四）长时间低强度运动以脂肪酸供能为主，但运动开始时和糖酵解供能直到有氧代谢能力充分调动起来为止。总之，短时间激烈运动时（秒以内）基本上依赖，储备供能，长时间中低强度运动时以糖和脂肪酸有氧代谢供能为主，运动时间在秒分钟以内执行全力运动时，所有的能源储备都被动用，运动开始时，被动用，然后糖酵解供能，最后糖原，脂肪酸和蛋白质有氧代谢也参与供能。运动结束后的一段时间内，骨骼肌等组织细胞内有氧代谢速率仍高于安静时水平，它所产生的能量用于运动时消耗的能源物质的恢

47、复。小结讲解讲解结合演示提问讲解结合演示讲解、讨论、自学复习思考题、作业题1. 为什么说ATP是体内能量释放、储存、转移和利用的核心物质？2. 试述骨骼肌内各能量供应系统的特点及其与运动能力的关系？下次课预习要点授课题目第五章 运动与糖代谢教学内容与时间安排： 1、导入5分钟2、讲解75分钟 第五章 运动与糖代谢 75分钟3、结束 10分钟教学方法、教学手段：以教师讲解为主结合多媒体演示、提问、讨论的教学方法。基本内容备注第五章 运动与糖代谢第一节 肌糖原与运动能力一、影响肌糖原储量的因素肌肉部位：不同个体同一部位肌糖原储量相同，同一个体不同部位肌糖原储量不同。肌纤维类型：快肌略高于慢肌运动训

48、练水平：训练水平越高，通常肌糖原也越高。饮食状况：正常糖原含量的肌肉对饮食糖的敏感性较低。二、影响运动时肌糖原利用的因素 运动强度、持续时间与肌糖原利用：运动强度增大，肌糖原消耗速率相应增大1、在90%95%最大摄氧量以上强度运动时，肌糖原消耗速率最大。2、在65%85%最大摄氧量强度长时间运动时，肌糖原消耗总量最大。3、以30%最大摄氧量强度运动时，肌糖原很少利用。训练水平：耐力训练水平可以提高肌肉氧化糖和脂肪酸的能力。高训练水平的人，执行定量负荷运动时，肌糖原氧化速率减慢。在进行大强度亚极量运动时，肌糖原分解速率相对较快。肌纤维类型：I 有氧化氧化型：肌糖原利用随强度增大而减少IIa 酵解

49、氧化型：肌糖原利用随强度增大而增大IIb 酵解型：肌糖原利用随强度增大而增大饮食：赛前适量补糖：减少肌糖原的消耗，赛前增加脂肪酸的利用：节省肌糖原的消耗环境温度的影响：气温影响人体的代谢速率和代谢底物的选择低氧分压：缺氧糖酵解供能比例增加，高原训练初期，肌糖原利用增加三、肌糖原与运动能力的关系有氧运动能力与肌糖原储量无氧运动能力与肌糖原储量第二节 血糖与运动能力一、概述（一）血糖浓度 血液中的葡萄糖含量称为血糖。 正常空腹血糖浓度为3.896.11mmol/L 低血糖范围：7.2 mmol/L二、血糖的来源与去路三、血糖的生物学作用中枢神经系统的主要供能物质。血糖是红细胞的唯一能源。血糖是运动

50、肌的肌外燃料。四、血糖与运动能力的关系短时间激烈运动时，血糖在运动时供能的地位很小；长时间运动时，血糖可能成为重要的限制运动能力的因素；中枢神经系统因血糖供能缺乏而出现中枢疲劳；影响红细胞能量代谢，使氧的运输能力下降；由于运动肌外源性糖供应不足导致外周疲劳而使运动能力下降。第三节 肝脏释放葡萄糖与运动能力一、安静时肝葡萄糖释放（一）安静时肝糖原分解：占肝葡萄糖释放的70%（二）安静时糖异生作用：占肝葡萄糖释放的2530%糖异生：在肝脏中，有非糖物质转变成葡萄糖和糖原的过程。区别糖异生和糖酵解二、运动时肝葡萄糖释放（一）短时间大强度运动：以肝糖原分解为主 ，约占肝葡萄糖释放的90%左右。（二）长时间大强度运动时：肝糖原分解速率增加，但时间越长，糖异生的比率逐渐增加。（三）运动时