蛋白质代谢与运动.课件

1、第三章 蛋白质代谢与运动一、蛋白质概述二、运动与蛋白质代谢一、蛋白质的概述（一）概念 蛋白质（protein）是指由氨基酸组成的高分子有机化合物。氨基酸（amino acid, 简写AA)： ：是指含有的氨基的羧酸。-NH2-COOH天然蛋白质由20种-氨基酸组成蛋白质的基本组成单位是AA-氨基酸可变部分不变部分必需氨基酸（8种）“借一两本淡色书来 谐音: 借(缬氨酸), 一(异亮氨酸),两(亮氨酸),本(苯丙氨酸),淡(蛋氨酸),色(色氨酸),书(苏氨酸),来(赖氨酸). 赖氨酸：促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退化； 色氨酸：促进胃液

2、及胰液的产生； 苯丙氨酸：参与消除肾及膀胱功能的损耗； 蛋氨酸（又叫甲硫氨酸）；参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能； 苏氨酸：有转变某些氨基酸达到平衡的功能； 异亮氨酸：参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺； 亮氨酸：作用平衡异亮氨酸； 缬氨酸：作用于黄体、乳腺及卵巢。 人体合成的精氨酸、组氨酸不足于满足自身的需要，需要从食物中摄取一部分，我们称之为半必需氨基酸。 其余的十种氨基酸人体能够自己制造，我们称之为非必需氨基酸。 天然的氨基酸现已经发现的有300多种。 20种-氨基酸的衍生物 如：NH2-CH2-CH2-COO- -丙氨酸N

3、H2-CH2-CH2CH2-COO- -氨基丁酸HS-CH2-CH2CH-COO-H3N+高半胱氨酸H2N-C-NH-(CH2)2-CH-COO-H3N+O=瓜氨酸、 、 、 -氨基酸 因此，氨基酸在人体中的存在，不仅提供了合成蛋白质的重要原料，而且对于促进生长，进行正常代谢、维持生命提供了物质基础。如果人体缺乏或减少其中某一种，人体的正常生命代谢就会受到障碍，甚至导致各种疾病的发生或生命活动终止。 （二）蛋白质的元素组成C H O N标志元素1、所有蛋白质均含N，生物体内的N主要存在于蛋白质里。2、所有蛋白质含N量较恒定，一般为了15%17.6%， 平均为16%。NPr16100=样品蛋白质

4、含量=样品含氮量625凯氏定氮法Kjeldal Method 三聚氰胺毒奶粉的原理三聚氰(qng)胺(n) 俗称密胺、蛋白精，是白色单斜晶体，几乎无味，微溶于水（3.1g/L常温），它的分子式是C3H6N6，含氮量高达66.7% 。 装饰面板涂料：模塑粉纸张农业化肥三聚氰胺甲醛树酯与其他原料混配，还可以生产出织物整理剂、皮革鞣润剂、上光剂和抗水剂、橡胶粘合剂、助燃剂、高效水泥减水剂、钢材淡化剂等。 蛋白质平均含氮量为16三聚氰胺的含氮量为66.7左右。是鲜牛奶的151倍，是奶粉的23倍。常用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法” 。 样品蛋白质含量= 样品含氮量625每100g牛奶中添加0.1克三聚氰

5、胺，理论上就能提高0.625%蛋白质。 在早期的研究中发现，三聚氰胺毒性很小，大鼠半致死量为大于3克/千克，后来国外已经有医学研究证明长期摄入三聚氰胺会导致生殖、泌尿系统的损害，膀胱、肾结石，并可进一步诱发膀胱癌等疾病同。 在治疗方面，目前没有针对三聚氰胺毒性作用的特效解毒剂。 （三）蛋白质的分子结构一级结构空间结构蛋白质的分子结构二级结构三级结构四级结构一级结构又称蛋白质的初级结构，是指构成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和连接方式。肽键（主键）二肽、三肽、多肽、蛋白质多肽链蛋白质的一级结构是蛋白质的基本结构，决定蛋白质的特定空间结构的形成，进而影响蛋白质的生物学功能。H镰刀型细胞贫血症

6、 结晶牛胰岛素（crystallized bovine insulin）牛胰岛素是牛胰脏中胰岛-细胞所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素。1955年由英国桑格（S.Sanger）首先确定其一级结构，即牛胰岛素中氨基酸的组成和排列顺序。17种个氨基酸组成的两条多肽链牛胰岛素的全部结构。桑格也因此荣获1958年诺贝尔化学奖。1965年9月17日中国完成了结晶牛胰岛素的全合成。这是世界上第一个人工合成的有活性的蛋白质。 1979年度诺贝尔化学奖 空间结构二级结构：多肽链的某些部分氨基酸残基周期性的空间排列。 三级结构：在二级结构基础上进一步折叠成紧密的三维形式。 四级结构：由蛋白质亚基结构形成的多于一

7、条多肽链的蛋白质分子的空间排列。 氢键、盐键、二硫键、疏水键、范德华力（副键或次级键）二级结构多肽链的某些部分氨基酸残基周期性的空间排列-螺旋-折叠氢键三级结构在二级结构基础上进一步折叠成紧密的三维形式。氢键盐键二硫键疏水键范德华力球状蛋白四级结构由蛋白质亚基结构形成的多于一条多肽链的蛋白质分子的空间排列。血红蛋白四个亚基4个血红素辅基只有当蛋白质以特定的适当空间构象存在时才具有生物活性 。蛋白质的一级结构是蛋白质的基本结构，决定蛋白质的特定空间结构的形成，进而影响蛋白质的生物学功能。总结：蛋白质的结构与功能的关系（四）蛋白质的分类分子形状分子组成功能球状蛋白纤维状蛋白简单蛋白结合蛋白衍生蛋白

8、酶类、运输类、营养和储存类、收缩或运动类、保护或防御能力类、激素类、结构蛋白类等（五）蛋白质的生物学功能机体最主要的结构成分承担多种重要生理功能机体能源物质之一如：生物膜、骨骼肌催化功能运输储存功能调节功能免疫功能运动功能占人体干重80%1g糖完全氧化产能16.9kj1g脂肪完全氧化产能38.9kj1g蛋白质完全氧化产能16.76kj（六）蛋白质的代谢 氨基酸的分解蛋白质的合成蛋白质的分解蛋白质的合成蛋白质和AA的分解蛋白质水解AAAA的分解脱氨基作用脱羧基作用氧化脱氨基作用转氨基作用联合脱氨基作用嘌呤核苷酸循环1氧化脱氨基作用2转氨基作用体内合成非必需氨基酸的主要途径。可以使多余的氨基酸脱除

9、氨基，得以分解。此过程只有氨基的转移，没有氨基的脱出。氨基酸1-酮酸谷丙转氨酶（GPT）：丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶谷草转氨酶（GOT）：天冬氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶 健康成人各组织中GOT和GPT活性组织名称GOTGPT单位/每克湿组织单位/每克湿组织 心脏1560007100肝 骼 肌 99000 4800肾脏91000 19000胰腺280002000脾脏140001200肺脏10000700血清20 16临床以此判断心脏、肝功能是否正常。3联合脱氨基作用联合脱氨基作用可以满足20种氨基酸的脱氨基作用。以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用 嘌呤核苷酸循环的联

10、合脱氨基做用 主要发生在骨骼肌、心肌、脑等组织4、氨的去路 氨基酸经过脱氨基作用产生的氨，可以进入血液形成血氨； 正常人的血氨水平0.1mg/100mL，氨对于机体来说是有毒物质，特别是大脑，因此，氨的排泄是生物体维持正常生命活动所必需的。影响中枢神经系统 使运动能力下降，思维连贯性差，最后失去意识。对许多生化反应起不良作用 降低丙酮酸的利用和减少摄氧量，抑制丙酮酸羧化作用和线粒体的呼吸作用，危及三羧酸循环。高血氨对运动能力的影响（1）生成尿素（2）生成酰胺（3）重新生成AA或其它含氮物质氨的去路（1）生成尿素是人体内排除氨毒的主要途径场所：肝脏鸟氨酸瓜氨酸精氨酸NH3CO2NH3ATP尿素C

11、O(NH2)尿素循环1932年Krebs尿素循环的意义A、解氨毒。B、缓解体液酸化。尿素的排泄肝脏血液（血尿素）肾脏尿液体外通过测定血尿素可了解体内蛋白质的代谢情况。可反映出运动员负荷量和强度的状况，是运动员机能评定的重要生化指标。（2）生成酰胺A解氨毒 B调节体内酸碱平衡C减轻肝脏负担（3）重新生成AA或其它含氮物质5、-酮酸的去路重新合成AA转变为糖、脂肪彻底氧化为二氧化碳和水（是蛋白质供能的主要途径）支链氨基酸是亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸三种必需氨基酸的统称。是长时间持续运动时参与供能的重要氨基酸。亮氨酸异亮氨酸缬氨酸-酮异已酸-酮甲基戊酸 -酮异戊酸转氨酶相应的脂酰辅酶A脱氢酶乙酰辅酶A

12、氧化CO2+H2OTCA42分子ATP43分子ATP32分子ATP+脱羧基作用生物体内大部分氨基酸可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。有些产物具有重要生理功能。如：谷氨酸r-氨基丁酸，是重要的神经介质。如：组氨酸组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。如：色氨酸5-羟色胺，作为神经递质具有抑制作用；在外围组织具有收缩血管的功能多胺 某些氨基酸脱羧基可产生多胺类物质。如鸟氨酸脱羧基生成腐胺，然后再转变为精脒和精胺。精脒和精胺属多胺类，是调节细胞生长的重要物质。凡生长旺盛的组织及肿瘤组织多胺类含量较多。临床上利用测定肿瘤病人血、尿中多胺含量作为观察病情的指标之一 但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶

13、，能将胺氧化为醛和氨。二、运动与蛋白质代谢（一）运动中蛋白质的供能作用（二）运动和恢复期蛋白质的代谢特点（三）蛋白质代谢与运动适应（四）运动对AA代谢的影响（一）运动中蛋白质的供能作用1短时间剧烈运动 运动持续时间短，能量供给充足，主要靠肌糖原的糖酵解供能，蛋白质基本上不参与供能。2长时间耐力运动 肌糖原大量消耗，脂肪利用加速， 蛋白质（AA） 分解增强直接参与供能， AA的糖异生作用加强，调节血 糖及间接供能。 在长于30分钟的运动中供能，最多不超过总能耗的18%（二）运动和恢复期蛋白质的代谢特点氮平衡 人体摄入的食物中的含氮量和排泄物中的含氮量相等的情况称为氮平衡。正氮平衡 儿童、孕妇、恢

14、复期病人 运动员负氮平衡 老人、饥饿、消耗性病人 运动员运动时蛋白质的净降解 恢复期蛋白质的净合成非收缩蛋白分解加快，收缩蛋白分解减慢。运动后1小时内，骨骼肌蛋白质合成明显减弱，运动后2小时以后，蛋白质合成速率上升。（三）蛋白质代谢与运动适应耐力训练力量训练 可使骨骼肌线粒体数目增多，体积增大，线粒体内蛋白质量和酶活性提高。可使训练肌体积增大，肌纤维增粗，力量增强。原因：肌蛋白增多， 周围结缔组织，肌腱韧带数量增加（四）运动对AA代谢的影响运动时骨骼肌丙氨酸量增加50%500%1969年 Felig和Wahler葡萄糖-丙氨酸循环肌肉内由葡萄糖分解产生的丙酮酸和蛋白质分解产生的AA，经转氨基作

15、用生成的丙氨酸，通过血液循环运到肝脏，经脱氨基作用及糖异生作用生成葡萄糖，葡萄糖经血液循环又回到肌肉中。这样就构成了肝脏与肌肉之间的一个代谢联系，称为葡萄糖-丙氨酸循环。意义1将肌肉中的氨以无毒的形式运到肝脏，避免血氨浓度过度升高。2防止运动肌丙酮酸浓度升高所导致的乳酸增加，保障糖代谢畅通。3丙氨酸在肝脏异生为糖，有利于维持血糖稳定，和葡萄糖的重新利用。4促进了AA的氧化代谢。三大细胞燃料的相互关系1糖、脂肪、蛋白质之间相互转换糖 脂肪蛋白质糖极易转换为脂肪，脂肪中的甘油可转换为糖。糖代谢产生的酮酸可合成氨基酸，某些氨基酸也可异生为糖。氨基酸可转换为脂肪酸，机体几乎不利用脂肪合成蛋白质。2分解

16、代谢的共同途径是三羧酸循环3供能糖脂肪蛋白质糖酵解 短时大强度运动 糖有氧氧化 储量较多 运动12h有氧氧化有氧氧化储量丰富，理念上可供运动时间不受限制。是安静、中低强度运动时的主要基质。在长于30分钟的激烈运动中参与运动，但最多不超过总能耗18%。磷酸原供能磷酸肌酸（CP） CPADPATPC CK磷酸原 ATP、CP 分子内均含高能磷酸键，在代谢中均能通过转移磷酸基团释放能量，所以将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，或称ATP-CP供能系统。磷酸原供能系统的特点运动时起动的最早 运动即刻起动输出功率最大 功率=1.63.0mmolP/每千克干肌

17、.每秒利用的最快 维持最大强度运动10秒左右。主要供能运动项目短时间最大强度或最大用力运动项目，与速度、爆发力有关。磷酸原供能系统糖酵解供能系统糖有氧氧化供能脂肪有氧氧化供能蛋白质有氧氧化供能无氧代谢有氧代谢有氧氧化供能系统ATP-CP供能系统糖酵解供能系统有氧氧化供能系统能源物质ATPCP肌糖原糖脂肪蛋白质起动时间运动即刻运动开始数秒钟运动开始数分钟输出功率mmol/kg干肌秒1.63.01.00.50.25维持最大强度运动时间与运动能力的关系68s(10s内）3090s（2min）12h不限时间，但受糖代谢影响最大速度最大用力运动速度、速度耐力运动耐力运动不同活动状态下供能系统的相互关系

18、安静时 骨骼肌基本燃料是脂肪酸。 短时间激烈运动时 10s内，肌内以ATP、CP供能为主。 超过10s，糖酵解供能的比例增大。 大强度运动 整体上基本依靠有氧代谢供能时，部分骨骼肌内由糖酵解合成ATP。 长时间低强度运动时 以糖和脂肪酸有氧代谢供能为主。运动中基本不存在一种能量物质单独供能的情况。 肌肉可以利用所有能量物质，只是时间，顺序和相对比率随运动状况而异，不是同步利用。试分析100米跑的供能情况属极量运动。以磷酸原供能为主。在数秒钟内，肌乳酸浓度迅速上升，表明糖酵解已开始供能。肌细胞内肌红蛋白所贮存的氧仍可供肌肉进行有限的糖的有氧氧化。试分析马拉松跑的供能情况属于长时间耐力运动，整个运

19、动以有氧代谢供能为主。运动开始，磷酸原首先投入供能。糖酵解供能在起跑、途中加速及终点冲刺中发挥较大速度起主要作用。各种体育项目的代谢类型代谢类型体育项目磷酸原代谢类型举重、投掷、跳高、撑竿跳、短距离自行车、高尔夫球、100米跑等磷酸原-糖酵解代谢类型200米跑、50米自由泳、短距离滑冰、篮球、足球、摔跤、柔道、体操等糖酵解代谢类型400米跑、100米游泳、1公里自行车糖酵解-有氧氧化代谢类型800米跑、1500米跑、200米游泳、400米游泳等有氧氧化代谢类型3000米跑、5000米跑、马拉松跑、1500米游泳、越野滑雪、公路自行车、公路竞走等不同时间全力运动时无氧代谢和有氧代谢的供能比例最大用力时间磷酸原糖酵解有氧氧化5s8510510s50351530s1565