运动学教学课件：第一课 物质代谢与运动

运动生化目录第一章

运动生物化学概述第二章

运动和糖代谢第三章运动和脂肪代谢第四章运动与蛋白质代谢第五章运动与非热能营养素代谢第六章运动时的能量代谢及其补充第一章

运动生物化学概述

运动生物化学是从分子水平研究生物体在进行运动时体内发生的化学组成的变化以及物质代谢和能量代谢规律的一门学科。运动生化着重于从代谢的分子水平，运动生理学着重于从细胞、组织、器官和系统的功能进行探讨。讲授内容主要围绕运动状态下人体化学物质的变化和代谢规律进行阐述。

研究范围运动与身体化学组成之间的相互适应。运动过程中机体内物质和能量代谢及其调节规律在竞技和健身运动方面还可以为消除运动性疲劳、机能监控和评定、指定运动处方等提供理论依据和检测手段。康复医师学这门知识的目的

第一节运动中的生物化学变化与调节第一节运动人体的物质组成形态学分子器官人体细胞系统原子分子细胞组织系统整体器官

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、水和无机盐物质组成含量功能水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%人体干重男子<女子运动员<普通人蛋白质54%人体干重是人体主要的结构和功能物质。核酸5—15%细胞干重DNARNA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。人体物质组成的含量与功能第二节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

如：出汗、饥饿、低血糖、健美、减肥等。2.运动影响体内的调节物质

神经调节、体液调节（激素调节）。运动使生物体产生适应性变化骨骼肌蛋白合成增多肌肉增粗消耗脂肪提高血红蛋白浓度调节生物分子结构改变血红蛋白构型影响激素受体构型调节载体和转运蛋白的数量和质量运动和高能磷酸化合物一、腺苷三磷酸——ATPATP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多磷酸核苷酸：

1928年Lohmann在肌肉中发现ATP1929年Fiske等分离了1930’Embden和Meyerhof发现Pi+ADP结合成ATPEngreheart发现肌球蛋白促使ATP分解成为ADP1940年Lipman总结推论ATP是细胞内联系能量转变和能量利用的物质每一个活细胞都具有能量转变机制，生物体内各种活动之所需能量形式ATP直接水解供应的。ATP+H2O→ADP+Pi+能量ADPAMP能量受体ATP能量供体ADPAMPATP在组织细胞内含量极少没有储能作用，其能量的受体及传递体作用ATP和运动性疲劳PH=7ATP带4个负电荷的离子状态分子末端Pi常和Mg结合，此复合体是MgATP2+↔MgHATP↔HATP+MgHATP是磷酸果糖激酶（PFK）的抑制剂PH下降→糖酵解途径关键酶受到抑制二、肌肉活动时ATP代谢1.肌肉活动时ATP的利用2.ATP的再合成方式二方式一CP+ADPATP+CCKATP不同途径再合成效率二、磷酸肌酸——CP磷酸肌酸在骨骼肌中的贮量和运动中的作用每千克湿肌15-20mmol为ATP三倍能量贮存器传递能量作用线粒体-胞浆运动骨骼肌训练对ATP、CP含量影响影响不大，研究相互矛盾运动能力的提高快肌纤维增粗、横截面加大快肌纤维中ATP和CP浓度高肌肉大强度收缩时输出功率增加口服肌酸对健康和运动能力作用肌酸在人体内的代谢及短时间补充肌酸的影响外源性肌酸内生性肌酸肌酐补充肌酸使骨骼肌CP浓度上升20%有利于：短跑全力骑自行车重复跳游泳最大强度的高输出功率的重复运动口服肌酸的副作用恶心、呕吐、腹泻肾功能肝功能心血管系统热衰竭肌肉痉挛儿童、妊娠和哺乳生物氧化概念

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第三节生物氧化二、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，ATP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respiratorychain(电子传递链electrontransportchain)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组成，参加呼吸链的氧化还原酶有烟酰胺脱氢酶类、黄素脱氢酶类、铁硫蛋白类、细胞色素类、辅酶Q类等。底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使ADP生成ATP。电子传递体系磷酸化是指当电子从NADH或FADH2经过电子传递体系(呼吸链)传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP的全过程。通常所说的氧化磷酸化是指电子传递体系磷酸化。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。第三节物质代谢的催化剂—酶(Enzyme)

2.酶的化学组成酶研究的发展史(1)酶是蛋白质:1926年,JamesSummer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白质的概念，其具有蛋白质的一切性质。(2)核酶的发现：1981～1982年，ThomasR.Cech实验发现有催化活性的天然RNA—Ribozyme。L19RNA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，RichardLerrur和PeterSchaltz运用单克隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体（catalyticantibody）。酶的组成酶C、HO、N结合酶单纯酶元素组成分子组成单纯酶：不含其他物质，完全由氨基酸组成，如淀粉酶，蛋白酶，脂肪酶，核糖核酸酶等；结合酶：由酶蛋白和辅助因子结合形成（全酶）二、酶催化反应的特点（一）高效性人体内的大多数反应，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。一种酶只催化一种或一类反应。同一底物不同酶催化产物也会不同。（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。酶的可调控性保证了新陈代谢的有序进行。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运动训练可提高体内酶和底物的含量。（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。此时酶促反应最快。胃蛋白酶、胰蛋白酶催化反映速度与pH的关系曲线：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。故运动训练前要做准备活动。（三）温度对反应速度的影响最适温度（运动前热身的目的）（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。激活和抑制是相对的。四、运动与酶适应一、酶催化能力的适应二、酶含量的适应(P17表1-2-3)

长期运动训练造成酶含量的适应性变化维持时间较长，消退较慢，所以，运动训练贵在坚持。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：谷丙转氨酶（GPT），谷草转氨酶（GOT），肌酸激酶（CK）,醛缩酶（ALD）。主要在肝脏中起作用。一般所讲的血清酶指血清非功能性酶，身体异常时（损伤，运动或疾病），血清酶活性升高。原因见.五、运动与血清酶第四节运动对激素的调节下丘脑-垂体-肾上腺轴肾上腺激素先升高后降低下丘脑-垂体-性腺轴血液睾酮浓度下降第五节运动对神经递质的调节5-羟色胺乙酰胆碱内啡肽纳洛酮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——自然界的绿色植物植物中的糖类物质：葡萄糖，果糖，蔗糖，淀粉和纤维素；动物体内的糖类物质：乳糖，肝脏和肌肉中的糖原。食物中的糖质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异生作用肝脏肌肉图1-3-1糖代谢概况简图有氧代谢有氧代谢无氧代谢酶血糖的来源和去路血糖80~120mg/dL食物中的糖类肝糖原非糖物质消化吸收分解转化氧化分解合成转变CO2,H2O肝糖原,肌糖原脂肪,某些氨基酸>160mg/dL糖尿酶二、脂代谢人体摄入的脂肪：动物脂肪+植物油脂肪乳浊液甘油游离脂肪酸单酰甘油乳化剂脂肪分解产生的能量可用于各种生命活动，也是长时间中低强度运动的重要供能物质。食物中的脂肪血脂甘油脂肪酸CO2,H2OCO2,H2O脂肪肝脏肌肉图1-3-2脂肪代谢概况简图有氧代谢脂肪甘油脂肪酸淋巴循环分解合成分解合成三、蛋白质代谢植物和动物性食品均含有蛋白质,在消化液的作用下分解为氨基酸,最终生成氨,CO2和H2O.氨基酸供能比例低于糖和脂肪。氨虽为人体所用,但大部分生成尿排出体外。食物中的蛋白质血液中的氨基酸氨基酸蛋白质CO2,H2O组织细胞必须氨基酸非必须氨基酸尿素A-酮酸+氨图1-3-3蛋白质代谢概况简图合成分解四、水代谢“人能三日无粮，不可一日无水。”随着细胞的生长和衰老，细胞的含水量逐渐下降。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500ml/日摄取总量2500ml/日肾脏排尿（1500）皮肤蒸发（500）肺呼出（350）粪便排出（150）

排出总量2500ml/日=单位（ml）水的作用:生化反应的场所、体温调节、润滑，体内电解质平衡。脱水：大运动负荷训练可导致人体失水2000～7000mL，失水会降低运动能力。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、E、K(water-solublevitamin)(fat-solublevitamin)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