物质代谢与运动和技能的变化

1、物质代谢与运动和技能的变化教学目标1.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ATP的合成。2.熟悉运动中机体物质代谢的基本知识。3.理解运动中引起人体物质组成及酶的适应性变化。4.初步学会用物质代谢的知识理解与分析运动过程中人体机能的变化。 新陈代谢是生物体生命活动的基本特征物质代谢能量代谢合成代谢分解代谢第一节 运动人体的物质组成形态学细胞分子器官系统人体生物化学角度分析人体组成一、组成人体的化学物质组成人体的化学物质共有种糖、脂质、蛋白质、核酸、维生素、水和无机盐人体物质组成的分类人体物质有机分子无机分子能源物质非能源物质根据分子结构特点根据供能情况物质组成含量功

2、能水60%-70%体重 主要构成人体的体液。糖质2%人体干重 主要以肝糖原、肌糖原及血糖的形式存在。脂质30-40%人体干重略蛋白质54%人体干重 是人体主要的结构和功能物质。核酸515%细胞干重略无机盐4-5%体重 既可以作为结构物质，也可与蛋白质相结合维生素含量很低 参与体内辅酶的构成，调节代谢等。二、运动对人体化学物质的影响1.运动时人体内物质化学反应加快2.运动影响体内的调节物质第二节 物质代谢的催化剂酶(Enzyme) 神经氨酸酶带状图 一、概述1.酶的概念 酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。简单说，酶是具有催化功能的蛋白质。2.酶的化学组成酶研究的发展史

3、(1)酶是蛋白质: 1926年,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白质的观念，其具有蛋白质的一切性质。(2)核酶的发现： 19811982年，实验发现有催化活性的天然RNARibozyme。 L19 RNA和核糖核酸酶P的RNA组分具有酶活性是两个最著名的例子。 1955年，发现DNA的催化活性。(3)抗体酶（abzyme）： 1986年，Richard Lerrur和Peter Schaltz运用单克隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体（catalytic antibody）。酶的组成酶C、HO、N结合酶单纯 酶元素组成分子组成二、酶催化反应的特点（一）高效性人体内的大多数反应

4、，在没有酶的参与下，几乎不能进行。（二）高度专一性通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心。结合部位决定酶的专一性，催化部位决定酶所催化反应的性质。 （三）可调控性酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的 部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制 作用。三、影响酶促反应速度的因素(一)底物浓度与酶浓度对反应速度的影响酶促反应速率酶的浓度酶促反应速率底物浓度酶量一定（二）PH对反应速度的影响在一定的pH下, 酶具有最大的催化活性,通常称此pH为最适pH。一方面是温度升高, 酶促反应速度加快。另一方面,温度升高, 酶的高级结构将发生 变化或变性，导致酶 活性

5、降低甚至丧失。 因此大多数酶都有一 个最适温度。 在最适 温度条件下,反应速度最大。（三）温度对反应速度的影响最适温度（四）激活剂与抑制剂对反应速度的影响 凡能提高酶活性的物质都称为激活剂，它对酶的作用具有一定的选择性，即一种激活剂对某种酶起激活作用，而对另一种酶可能起抑制作用。四、运动与酶适应一、酶催化能力的适应二、酶含量的适应五、运动与血清酶3.同工酶：催化相同反应，而催化特性、理化性质及生物学性质不同的一类酶。4.乳酸脱氢酶（LDH）：主要催化糖代谢中丙酮酸和乳酸间的相互转化，分五个亚型。其中最重要的是LDH5和LDH1。乳酸脱氢酶 LDH5 丙酮酸 乳酸 LDH1 别构酶：某些效应剂调

6、节酶的活性，不是作用于酶蛋白的活性中心部位上，而是作用于活性中心以外的部位，通过酶分子空间构象的改变来调节酶的活性。这种作用，称为别构效应。发生别构效应的酶称为别构酶或变构酶 限速酶：在一个代谢体系中，连续的变化体系由一系列的酶来催化，但其中某一个或多个酶活性较低，又易受某些特殊因素的影响，造成整个代谢体系受影响，这些酶称为限速酶。心肌和骨骼肌中LDH同工酶分布比较部位 LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 心肌 35-70 28-45 2-16 0-6 0-5 骨骼肌 1-10 4-18 8-38 9-36 40-67 肌酸激酶（CK）：又称磷酸肌酸激酶（CPK），在代谢过程中经

7、催化下面的反应过程。CP+ADP ATP+C关键酶（限速酶）：在一个代谢体系中，连续的变化体系由一系列的酶来催化，但其中某一个或多个酶活性较低，又易受某些特殊因素的影响造成整个代谢体系受影响，这些酶被称为限速酶。 运动训练对酶的影响1运动对肌肉等组织酶活性的影响：一次性运动，可使许多催化物质代谢的酶活性增强。长期运动训练，可引起肌肉酶活性的适应性变化，不同项目所引起的酶变化不一致。附：表1 白鼠15分钟游泳后肌肉和器官中酶活性的变化（%）蛋白酶脂肪酶（见下图）各器官酶活性组织呼吸乳酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶细胞色素氧化酶已糖磷酸 已糖磷酸激酶腺苷三磷酸酶蛋白酶肌肉 肝脏 +0 +22 +11 +5

8、+23 +1 心脏 +20 +23 +8 +17 +12 _ 大脑 +1.7 +26 +10 +4 _ _ _磷酸化酶脂肪酶运动训练对酶的影响2表2 田径选手的肌肉组成与酶活性项项 人 慢肌纤维 酶活性/ （微摩尔/克.分）目 数 /（%） 乳酸脱氢酶 磷酸化酶 琥珀酸脱男子短跑 2 24.0 1278 15.3 12.9 中距离 7 51.9 868 8.4 14.8 长距离 5 69.4 764 8.1 16.6 女子短跑 2 27.4 1350 20.0 10.4 中距离 运动训练对酶的影响3运动对血清酶活性的影响1.血清酶的来源：特异性酶：几乎均有肝细胞合成分泌入血（除脂蛋白脂肪酶、肾

9、素）非特异性酶：主要来自外分泌腺和肝、心、骨骼肌、肾等组织，在血液中无催化功能，只反映有关脏器细胞被破坏或细胞通透性情况。在正常情况下，体内各种机能处于一种相对稳定状态，因而血清酶的浓度也相对稳定。运动 内环境急剧变化 酶活性升高2.血清酶的去路：在血管内被蛋白酶所降解；随尿排出；被肝脏清除。 3.运动对血清酶活性的影响：激烈运动可引起组织细胞多种血清酶释放入血，导致血清酶活性升高，其升高程度与运动强度和持续时间及运动员训练水平有关。 种类 运动 强度(三）影响血清酶活性的因素： 时间 训练水平 （四）运动引起血清酶活性升高的机制: 细胞膜通透性增大 酶的新陈代谢增加 运动引起组织细胞局部损伤

10、第三节 运动时物质代谢运动时人体的代谢特点:1.物质代谢相互联系的整体性；2.严格精细的代谢调控；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、糖代谢人体中的糖的最终来源自然界的绿色植物糖代谢三、蛋白质代谢四、水代谢水的来源和去路 （动态平衡） 饮 水 （1200 ） 食 物 （1000 ）代谢水（ 300 ） 水的动态平衡最 低 尿 量500 ml / 日生理补液量1500 ml / 日肾脏排尿（1500 ）皮肤蒸发（ 500 ）肺 呼 出（ 350 ）粪便排出（ 150 ） 五、无机盐代谢维生素的命名和分类分类水溶性维生素 B族维生素、维生素C脂溶性维生素 维生素A、D

11、、E、K(water-soluble vitamin)(fat-soluble vitamin)六、维生素代谢维生素概念和特点小分子有机化合物体内不能合成或合成量不足参与物质代谢和多种重要生理过程每日需要量在毫克或微克水平缺乏会患病，过多可中毒名称活性形式主要生化作用主要缺乏病维生素A（视黄醇）11-顺式视黄醛、视黄醇、视黄酸构成视紫红质；维持上皮组织结构的完整；促进生长发育；有一定防癌抗癌作用 夜盲症，干眼病维生素D1，25-（OH）2-D3调节钙、磷代谢，促进成骨作用儿童：佝偻病 ； 成人：软骨病；中老年：骨质疏松维生素E（生育酚）维生素E维持动物生育功能；抗氧化作用、抗衰老作用；促进血红

12、素合成不易缺乏维生素K（凝血维生素）维生素K促进凝血因子合成凝血障碍脂溶性维生素的活性形式及主要生化作用、缺乏病第四节 运动时机体的能量代谢一、腺苷三磷酸ATP(一）ATP的分子结构和生物功能ATP是生命活动的直接能源2.合成磷酸肌酸和其他高能 磷酸化合物二、肌肉活动时ATP代谢1.肌肉活动时ATP的利用的再合成方式二方式一CP+ADPATP+CCK生物氧化概念 有机物在生物体内的氧化包括物质分解和产能：呼吸作用O2CO2 + H2O二、 生物氧化二、生物氧化的特点（1）物质的氧化方式主要为脱氢；（2）在细胞内37及近中性的水环境中， 通过酶的催化作用逐步进行；（3）物质中的能量逐步释放，AT

13、P生成率高；（4）生物氧化中生成的水由物质脱下的氢与氧结合产生；二氧化碳由有机酸脱羧产生。生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率。生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。生物氧化的一般过程生物氧化发生部位线 粒 体生物氧化的特点：1.物质的氧化方式主要是脱氢；2.在细胞内37及近中性水环境中，通过酶的催化作用逐步进行；3.物质中的能量逐步释放，ATP生成效率高；4.生物氧化中生成的水由物质脱下的 氢与氧结合产生；二氧化碳由有机酸 脱羧产生。(1)概念及位置呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链，它是代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧原子，而生成水的全部体系。在真核生物细胞内，它位于线粒体内膜上，原核生物中，它位于细胞膜上。2.呼吸链respiratory chain(电子传递链 electron transport chain)线粒体呼吸链两条主要的呼吸链组成及其排列顺序 呼吸链由许多个组分