运动时物质与能量代谢

1、关于运动时物质和能量代谢第一张，PPT共七十二页，创作于2022年6月第二篇运动时物质代谢和能量代谢及其调节第二张，PPT共七十二页，创作于2022年6月前言物质代谢与能量代谢 生物体内所有的化学反应过程，统称为物质代谢。 伴随物质代谢过程中的能量吸收、储存、释放、转移与利用的过程，称为能量代谢。第三张，PPT共七十二页，创作于2022年6月前言 生物体的燃料与能源 糖、脂肪与蛋白质是细胞的三大化学燃料.ATP为通用的直接能源能量货币甘油三酯（脂肪）多羟基醛、多羟基酮（糖）多肽链（蛋白质）第四张，PPT共七十二页，创作于2022年6月第四章 运动时物质代谢和能量代谢第五章 运动与糖代谢第六章

2、运动与脂代谢第七章 运动与蛋白质、氨基酸代谢第五张，PPT共七十二页，创作于2022年6月人体生命活动过程是一个消耗能量的过程。运动时，人体内尤其是骨骼肌内能量消耗大大增多。第四章 运动时物质和能量代谢ATP是肌肉工作时的唯一直接能源物质，肌肉工作时ATP首先水解，但其含量少，如要保持能量的供应，必须通过其它能源物质分解代谢产生能量再合成ATP。ATP是能量代谢的核心物质。第六张，PPT共七十二页，创作于2022年6月第一节 能量代谢概述第三节 运动时骨骼肌供能系统第二节 三磷酸腺苷ATP第四节 运动时能量的释放和利用第七张，PPT共七十二页，创作于2022年6月第一节能量代谢概述第八张，PP

3、T共七十二页，创作于2022年6月 一般将水解时释放的标准自由能高于2092KJmol(5千卡摩尔)的化合物，称为高能化合物。 大多数高能化合物都含有可水解的磷酸基团，故又称高能磷酸化合物。一、高能化合物第九张，PPT共七十二页，创作于2022年6月 高能化合物种类很多。重要的高能化合物有磷酸烯醇式丙酮酸（PEP)、1，3二磷酸甘油酸（1，3-BPG）、磷酸肌酸（CP）、琥珀酰辅酶A、 ATP、ADP等。其中磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基转移潜势最高。 第十张，PPT共七十二页，创作于2022年6月二、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。 所释放能

4、量的40%存储到ATP（化学能）中， 60%以热能形式散发。糖 脂肪 蛋白质 CO2和H2O O2能量ADP+PiATP热能第十一张，PPT共七十二页，创作于2022年6月生物氧化体外燃烧反应式（示例）C6H12O6+6O2+38H2O44H2O+6CO2C6H12O6+6O26H2O+6CO2耗氧量、终产物、释能量相同反应条件特殊（37度、近中性含水环境、由酶催化）一般反应步骤繁多简单产物生成形式CO2（有机酸脱羧）H2O（脱氢）CO2（碳直接与氧结合）H2O（氢直接与氧结合）能量释放形式逐步释放，且有4成可转化为化学能突然释放，以热与光散发第十二张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（

5、二）生物氧化的途径 三大营养物质（糖原、脂肪、蛋白质）生物氧化的共同规律： 可总结为三个阶段。第十三张，PPT共七十二页，创作于2022年6月第十四张，PPT共七十二页，创作于2022年6月1.生物氧化中水的生成 电子传递链（呼吸链） 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。由于此反应体系与细胞摄取氧的呼吸过程有关，故又称为呼吸链。 Cytc Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 1/2O2+2H+ H2O 胞液侧 基质侧 线粒体内膜 e-e-e-e-e-第十五张，PPT共七十二页，创作于2022年6月2.生物氧化中ATP的生成(1)底物水平磷酸化

6、（胞液） 直接由代谢物分子的高能磷酸键转移给ADP生成ATP的方式，称为底物水平磷酸化，简称底物磷酸化。 （1，3二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸、琥珀酰辅酶A）第十六张，PPT共七十二页，创作于2022年6月3-磷酸甘油酸 1,3-二磷酸 甘油酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 第十七张，PPT共七十二页，创作于2022年6月(2)氧化磷酸化（线粒体） 代谢物脱下的氢，经呼吸链传递过程逐级氧化，最后生成水，同时伴有能量的释放，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为氧化磷酸化。 Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸 琥珀酸 1/2O2+2H+ H2O 胞液侧 基质侧 线粒体内膜 e-e-e-e-e

7、-第十八张，PPT共七十二页，创作于2022年6月第十九张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（一）ATP的组成及结构第二节 三磷酸腺苷ATP（二）ATP的生物学功能（三）ATP的作用特点（四）运动时肌肉ATP的利用途径（五）ATP的储量和运动时ATP的再合成第二十张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（一）ATP的组成及结构 ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三分子磷酸组成。ATP分子两个高能磷酸键（P）。高能磷酸键N9-糖苷键磷酸键第二十一张，PPT共七十二页，创作于2022年6月(二)ATP的生物学功能1、生命活动的直接能源 2、合成磷酸肌酸 运动后恢复期，当ATP的合成量达到

8、一定程度时，ATP分子内的高能磷酸基团可转移给肌酸(C)，以磷酸肌酸的形式贮存起来。ATP + C ADP + CP3、参与构成一些重要辅酶 4、提供物质代谢时需要的能量第二十二张，PPT共七十二页，创作于2022年6月营养物质O2氧化CO2和H2O能量ADPPiATP能量生物合成神经传导代谢反应肌肉收缩信息传递吸收分泌ATPADP循环是人体内能量转换的基本方式第二十三张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（三）ATP的作用特点ATP是肌肉工作时唯一的直接能源ATP含量少，转化率高而快ATP不能透过生物膜，只能在细胞内生成而被利用第二十四张，PPT共七十二页，创作于2022年6月(四)运动

9、时肌肉ATP的利用途径运动时，肌肉ATP利用的部位和作用是：(1)肌动球蛋白ATP酶消耗ATP，引起肌丝相对滑动和肌肉收缩作功；(2)肌质网膜上钙泵(Ca-ATP酶)消耗ATP，转运Ca2+，调节肌肉松驰；(3)肌膜上钠泵(Na,K-ATP酶)消耗ATP，转运Na+/K+离子，调节膜电位。据报导，仅肌质网转运Ca2+所消耗的能量就占肌肉收缩时总耗能的1/3。第二十五张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（五）ATP的储量和运动时ATP的再合成 能量的储存和利用都以ATP为中心，而ATP在骨骼肌、心肌的储存量很少，很快就水解，就需要ATP的在合成，以维持ATP的相对稳定。从能量的观点来说，运

10、动员运动水平的高低取决于其ATP的再合成能力。第二十六张，PPT共七十二页，创作于2022年6月ATP的储量 不同组织的细胞内ATP浓度各不相同 人体骨骼肌组织细胞ATP最高，一般在4.7-7.8mmol/Kg湿肌；心肌细胞的ATP浓度较低，约为5 mmol/Kg湿肌 在细胞各亚细胞器中ATP不存在ATP浓度的明显差异 研究表明，运动训练不能明显增加ATP储量，肌细胞也不能直接吸收血液或临近细胞的ATP。运动时，骨骼肌消耗的ATP必须随时得到补足，才能维持正常的能量平衡。第二十七张，PPT共七十二页，创作于2022年6月肌细胞中可提供能量再合成ATP的代谢系统包含下列三条供能系统：高能磷酸盐如

11、磷酸肌酸分解磷酸原供能系统糖无氧分解糖酵解供能系统糖、脂肪、蛋白质有氧氧化有氧代谢供能系统运动时ATP的再合成ATP合成基本上是ATP水解过程的逆转：ADP+Pi+能量ATP+H2OATP合成的能量依赖于细胞内能量物质的分解。第二十八张，PPT共七十二页，创作于2022年6月ATP的再合成包括磷酸肌酸分解、糖酵解及有氧氧化三条途径，构成运动时骨骼肌内的三个能量供应系统。（一）磷酸原（ATP-CP）供能系统（二）糖酵解（乳酸能）供能系统（三）有氧代谢供能系统第三节 运动时骨骼肌供能系统第二十九张，PPT共七十二页，创作于2022年6月磷酸原：ATP、CP分子内均含有高能磷酸键，在代谢中均能通过转

12、移磷酸基团的过程释放能量，所以将ATP、CP合成磷酸原。（一）磷酸原（ATP-CP）供能系统磷酸原供能系统：由ATP、CP分解反应组成的供能系统第三十张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（二）磷酸肌酸（一）肌酸（四）细胞中CP的储量（三）磷酸肌酸的功能（五）磷酸原系统供能的特点（六）不同强度运动时磷酸原储量的变化（七）运动训练对磷酸原系统的影响第三十一张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（一）肌酸 肌酸是一种氨基酸，它是由精氨酸、甘氨酸和蛋氨酸组成。NH2CNCH3CH2COOHNH第三十二张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（二）磷酸肌酸肌酸与磷酸通过高能磷酸酯键结合成磷酸

13、肌酸,是力量速度的能源基础.NHCNCH3CH2COOHNHPOHOHO第三十三张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（三）CP的功能骨骼肌收缩不能直接利用CP分解释放的能量。所以CP不是骨骼肌的直接能源物质。CP的功能主要有以下三个方面：2 、作为体内高能磷酸基团的储能库CPADPCATPCK（酶）1 、能提供能量快速供ADP合成ATPCPADPCATPCK（酶）第三十四张，PPT共七十二页，创作于2022年6月3、是线粒体内外能量的传递体肌酸磷酸肌酸能量穿梭示意图第三十五张，PPT共七十二页，创作于2022年6月不同组织细胞中CP的储量存在着很大的差异，细胞中CP的储量与细胞的功能有关

14、，人的骨骼肌CP含量为1520mmol/Kg湿肌,是ATP的35倍，且快肌纤维（型肌）的CP浓度高于慢肌纤维（型肌），故跑的快慢应与骨骼肌中CP的含量呈正相关，而不是ATP。（四）细胞中CP的储量第三十六张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（1）输出功率最大： 大约为50瓦/千克体重（2）供能时间最短： 大约68秒（3）磷酸原供能系统是速度、爆发力项目的代谢基础。如短跑、投掷、跳跃、举重及柔道等项目的运动，要注意加强磷酸原供能能力的训练。（五）磷酸原系统供能的特点第三十七张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（六）不同强度运动时磷酸原储量的变化1.极量运动至力竭时，CP储量接近耗尽，

15、达安静时的3以下，而ATP储量不会低于安静时的60。2.当以75最大摄氧量强度运动达疲劳时，CP储量可降到安静值的20左右，ATP储量则略低于安静值。3.当以低于60最大摄氧量强度运动时，CP储量几乎不下降。第三十八张，PPT共七十二页，创作于2022年6月(1)运动训练可以明显提高ATP酶的活性。这对加快运动时ATP利用和再合成的速度，提高肌肉最大做功能力有促进作用。(2)速度训练可以提高肌酸激酶的活性，从而提高ATP的转换速率和肌肉最大功率输出，有利于运动员提高速度素质和恢复期CP的重新合成。（七）运动训练对磷酸原系统的影响第三十九张，PPT共七十二页，创作于2022年6月(3)运动训练使

16、骨骼肌CP贮量明显增多，从而提高磷酸原供能时间。(4)运动训练对骨骼肌内ATP贮量影响不明显。4 运动训练对磷酸原系统的影响 第四十张，PPT共七十二页，创作于2022年6月定义：糖原或葡萄糖无氧分解生成乳酸， 并合成ATP的供能系统（二）糖酵解（乳酸能）供能系统第四十一张，PPT共七十二页，创作于2022年6月1，6二磷酸果糖6磷酸葡萄糖肌糖原葡萄糖2（3-磷酸甘油醛）2（1，3二磷酸甘油酸）2（3-磷酸甘油酸）2（磷酸烯醇式丙酮酸）2（丙酮酸）2（乳酸）ATPADP2NADNADH+H+ADPATP2ATP2ADP2ATP2ADPLDHPFK糖酵解过程简图第四十二张，PPT共七十二页，创作

17、于2022年6月 运动时，骨骼肌糖原或葡萄糖可在无氧条件下酵解，生成乳酸并释放出能量供肌肉运动糖酵解过程可净合成多少分子ATP? 葡萄糖2乳酸2ATP+糖原（1葡萄糖单位）2乳酸ATP+第四十三张，PPT共七十二页，创作于2022年6月(二)、运动时糖酵解供能特点1、输出功率：为磷酸原供能系统的一半，但比有 氧氧化大一倍。2、供能时间：30秒达到最大，可以维持23分钟。3、是速度耐力项目的代谢基础，如2001500米跑、100-200米游泳，短距离速滑等项目中，糖酵解供能能力对运动成绩有决定性作用。在一些非周期性、体能要求高的项目，如摔跤、柔道、拳击、武术等，糖酵解供能是发挥良好竞技能力的体能

18、条件。 第四十四张，PPT共七十二页，创作于2022年6月定义：在氧的参与下，糖、脂肪和蛋白质氧 化生成二氧化碳和水，同时释放能量 合成ATP的供能系统。（三）有氧代谢供能系统糖的有氧氧化脂的有氧氧化蛋白质的有氧氧化第四十五张，PPT共七十二页，创作于2022年6月 糖的有氧氧化糖在有氧的条件下，完全氧化生成CO2和H2O，同时释放能量的过程。第四十六张，PPT共七十二页，创作于2022年6月柠檬酸异柠檬酸(顺乌头酸)-酮戊二酸琥珀酰CoA 琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸乙酰CoA三羧酸循环HSCoAH2OH2OH2OH2O2H CO2CO22HHSCoA2H(FAD)2HHSCoA（1）（2）

19、（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）GTP GDT+Pi第四十七张，PPT共七十二页，创作于2022年6月糖有氧氧化中ATP的生成每分子葡萄糖完全氧化，释放能量可以合成36ATP（骨骼肌、神经组织）或38ATP（心肌、肝脏），是糖酵解的18-19倍。因此，它是长时间大强度运动时的重要能量来源。第四十八张，PPT共七十二页，创作于2022年6月 脂肪的有氧氧化脂肪酸的氧化主要发生在有氧代谢运动，运动时肌肉利用脂肪酸主要来源于肌细胞内的甘油三酯和循环系统中的游离脂肪酸。脂肪甘油脂肪酸+水解第四十九张，PPT共七十二页，创作于2022年6月1. 甘油的代谢途径脂解过程中释放的甘油，只在肾、肝等

20、少数组织内氧化利用，而骨骼肌中的甘油释入血液循环到肝脏进行糖异生作用生成葡萄糖。甘油糖原CO2+H2O22ATP乳酸4ATP分解代谢第五十张，PPT共七十二页，创作于2022年6月二、脂肪酸氧化的基本过程脂肪酸是长时间运动的基本燃料。脂肪酸的活化脂肪酰辅酶A脂肪酰辅酶A进入线粒体脂肪酰辅酶A的氧化三羧酸循环第五十一张，PPT共七十二页，创作于2022年6月 脂肪酸的活化脂肪酸转变为脂酰辅酶A的过程，称为脂肪酸的活化在线粒体外膜，经酰基辅酶A合成酶催化，并由ATP提供2个高能磷酸键（ATPAMP），脂肪酸与辅酶A结合，生成脂酰辅酶A。第五十二张，PPT共七十二页，创作于2022年6月脂酰辅酶A不

21、能直接穿过线粒体内膜，借助内膜上肉碱转运机制被转运至线粒体内。脂肪酰辅酶A进入线粒体第五十三张，PPT共七十二页，创作于2022年6月脂肪酰辅酶A的氧化三羧酸循环第五十四张，PPT共七十二页，创作于2022年6月二、脂肪酸氧化时ATP的合成各种脂肪酸分解代谢方式基本相同，均能氧化产生能量。释放的能量部分以热能形式释放，其余以合成ATP方式储存，合成ATP多少依赖于脂肪酸碳链的长度（碳原子数目）。脂肪酸氧化生成ATP多少可用以下公式计算:(Cn2) - 15ATP +(Cn 2) 12ATP-2ATP注:(Cn2)-1: 氧化次数,n为C原子数5ATP:1次氧化脱氢生成的ATP总数(Cn 2):

22、生成乙酰辅酶A分子总数12ATP:1分子乙酰辅酶A产生12ATP2ATP:脂肪酸活化消耗的ATP数目第五十五张，PPT共七十二页，创作于2022年6月蛋白质的供能代谢蛋白质氨基酸氨基酸酮酸氨+丙氨酸丙酮酸氨+谷氨酸a-酮戊二酸氨+门冬氨酸草酰乙酸氨+不同的氨基酸可生成相应的酮酸，20种氨基酸可变成相应的酮酸或中间产物，最后进入三羧酸循环第五十六张，PPT共七十二页，创作于2022年6月糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸+甘油氨基酸三羧酸循环营养物分解代谢的三个阶段HSCoAO22H+2eATP ADP乙酰CoA2H+2eO2ADP ATP + PiIIIIII第五十七张，PPT共七十二页，创作于202

23、2年6月各阶段反应和能量变化的特点第一阶段： 营养物分解为其构成的单位；释放 1% 蕴藏能量，并以热能形式失散，不能贮存。第二阶段： 生成二碳化合物（乙酰CoA）；释出约总能量的1/3，其中部分以ATP贮存。第三阶段： 三羧酸循环和氧化磷酸化；释出约总能量的2/3，其中大多以ATP贮存。第五十八张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（四）三大细胞燃料代谢的相互关系糖、脂肪和蛋白质代谢的相互关系糖、脂肪和蛋白质之间相互转换第五十九张，PPT共七十二页，创作于2022年6月糖、脂肪和蛋白质在分解代谢方面的关系突出表现在：未端氧化的共同途径是三羧酸循环。糖和脂肪酸氧化分解均可生成乙酰辅酶A，加入

24、三羧酸循环进一步氧化分解，生成二氧化碳和水，并同时合成大量ATP；氨基酸经脱氨基作用生成相应的-酮酸从不同部位加入三羧酸循环。糖、脂肪和蛋白质代谢的相互关系第六十张，PPT共七十二页，创作于2022年6月糖、脂肪和蛋白质之间相互转换的难易程度有很大区别。糖、脂肪和蛋白质之间相互转换糖与脂肪的相互转换糖与蛋白质的相互转换脂肪与蛋白质的相互转换第六十一张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（一）糖与脂肪的相互转换在体内糖极易转换为脂肪。如摄入过量的糖，则富余的糖经磷酸二羟丙酮转换成甘油，经乙酰辅酶A合成脂肪酸，并进一步合成甘油三酯。脂肪分子中则仅甘油部分可经糖异生作用转换为糖。第六十二张，PP

25、T共七十二页，创作于2022年6月三羧酸循环在脂酸合成中的作用第六十三张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（二）糖与蛋白质的相互转换糖代谢过程中的酮酸如丙酮酸、 -酮戊二酸及草酰乙酸均可提供经氨基化合成非必需氨基酸。某些氨基酸如丙氨酸、天冬氨酸等，经脱氨基作用后生成相应的-酮酸，再进一步转变成糖。第六十四张，PPT共七十二页，创作于2022年6月（三）脂肪与蛋白质的相互转换氨基酸经脱氨基作用生成-酮酸，经乙酰辅酶A合成脂肪酸。但机体几乎不利用脂肪合成蛋白质。第六十五张，PPT共七十二页，创作于2022年6月(五)运动时的有氧代谢供能糖脂肪蛋白质底物葡萄糖、肝糖原、肌糖原脂肪支链氨基酸最大的供能功率05mmolPiKg