运动生化教案

运动生物化学绪论1.运动与身体化学组成（蛋白质、核酸、糖、脂类、无机盐和水）之间的相互适应规律。2.运动过程中机体内物质和能量代谢及调节的规律。3.为增强体质、提高竞技运动能力提供理论基础和科学方法运动性疲劳的消除和恢复，机能监控和评定，制定运动处方。一、运动生物化学当前的任务（一）运动与生物分子结构和功能受体构型变化与激素的调节能力；葡萄糖、脂肪酸和某些氨基酸吸收转运与载体蛋白的关系等。（二）运动时物质代谢的动力学研究物质代谢和能量代谢体系：无氧代谢过程磷酸原系统（ATP,CP）；糖酵解系统；有氧氧化系统（三）运动时代谢调控与运动能力1.激素调节（1）运动与下丘脑-垂体-肾上腺轴（2）运动与下丘脑-垂体-性腺轴反馈调节下丘脑—垂体—肾上腺轴（HPA轴）下丘脑—垂体—甲状腺轴（HPT轴）下丘脑—垂体—性腺轴（HPG轴）2.神经调节神经递质的作用3.酶调节（1）激活或抑制细胞内酶活性（2）影响酶分子的合成或降解，改变酶分子的含量4.分子生物学与运动生物化学二、运动生物化学的发展及其与相关学科的关系（一）运动生物化学与运动生理学的关系（二）运动生物化学和运动医学的关系（三）运动生物化学和运动营养学的关系（四）运动生物化学和运动心理学的关系（五）运动生物化学和运动训练学的关系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、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），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2~10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(waterinsoluble)（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（Fattyacids）：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（FatsandOils）：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（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占30~50%。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、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α-氨基与相邻氨基酸的α-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α-羧基与另一氨基酸的α-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5~15%。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9~10%。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)①饮水:1200ml/d②食物:1000ml/d③代谢水:300ml/d（总量:2500ml/d）水的排出⑴呼吸蒸发:350ml/d⑵皮肤蒸发:500ml/d(非显性)⑶粪便排出:150ml/d⑷由肾排出:1500ml/d（总量:2500ml/d）一次大强度、大运动量的训练的排汗量可高达2000~7000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、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，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300-400L，相当于15molH2CO3，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1.1~3.3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/KgBW；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 α－酮酸脱氢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。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.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、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长时间运动时血清酶升高，最明显的是CK，可达正常值的5~10倍，训练水平较高者，峰值出现在运动后24~36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。第二篇运动时物质代谢和能量代谢及其调节本篇主要介绍糖、脂肪和蛋白质三大能源物质氧化分解的一般途径，人体内能量代谢的基本规律，运动过程中骨骼肌内供能系统的供能特点及其相互间的关系，以及糖、脂肪、蛋白质在运动中的代谢特点、供能地位和生物学作用及代谢调节。第四章运动时物质代谢和能量代谢•人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、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ATP－ADP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+ADP→C+ATP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+H2O→ADP+Pi+能量ADP+ＡDP→AMP+ATPCP+ADP→C+ATP２.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６－８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３.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ＣＰ储量接近耗尽，达安静时的３％以下，ＡＴＰ储量不会低于安静值的６０％。７５％最大摄氧量持续运动至疲劳时，ＣＰ储量可降到安静值的２０％左右，ＡＴＰ的储量略低于安静值。低于６０％最大摄氧量强度运动时，ＣＰ储量几乎不下降。４.运动训练对磷酸原系统的影响•运动训练可明显提高ＡＴＰ酶的活性，可加快ＡＴＰ的利用和再合成的速度。速度训练可提高ＣＫ酶的活性，提高ＡＴＰ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ＣＰ的重新合成。运动训练可使骨骼肌ＣＰ储量明显增多，提高磷酸原供能时间。运动训练对骨骼肌内ＡＴＰ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ＡTP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１２步连续的化学反应组成。糖酵解中ＡＴＰ的生成有两个部位。ＡＴＰ生成方式：底物水平磷酸化•ＡＴＰ生成数量：每分子葡萄糖经糖酵解净生成２分子ＡＴＰ，每个葡萄糖单位肌糖原经糖酵解净获３分子ＡＴＰ。*运动时糖酵解供能•在以最大强度运动６－８秒时ＣＰ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３０－６０秒时糖酵解可达最大速率，其输出功率为１毫摩尔～Ｐ/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３０秒至２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ＣO2和Ｈ2O的过程称为有氧代谢。糖有氧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Ａ（在丙酮酸脱氢酶系的作用下氧化脱羧）•乙酰辅酶Ａ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１分子的乙酰辅酶Ａ生成１２分子的ＡＴＰ。每分子葡萄糖有氧氧化可净获得３６或３８分子ＡＴＰ（二）脂肪酸氧化供能1.脂肪水解•１分子ＴＧ→甘油＋３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•（１）脂肪酸活化•在线粒体外膜脂肪酸与辅酶Ａ结合生成脂肪酰辅酶Ａ。•（２）脂肪辅酶Ａ进入线粒体•借助于线粒体内膜上肉碱转运机制被转运至线粒体内。•（３）脂肪酰辅酶Ａ的β－氧化每一次β－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β－碳原子氧化成一个新的羧基。脂肪酸氧化的ＡＴＰ生成数，以硬脂酸为例ＡＴＰ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α－酮戊二酸进行氨基转移反应，生成相应的α－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α－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进行时，使氨基酸脱掉氨基生成相应的α－酮酸和氨称为联合脱氨基作用。生成的α－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ＡＴＰ，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。α－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１－２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３０分钟的激烈运动中参与供能，但最多不超过总供能的１８％。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ATP24.69.8CP76.861.4Gn365100/14200TG48.624520（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(mmol~p/kg干肌/秒)可供运动时间CP1.6～3.06～8秒Gn糖酵解1.030～60秒达最大速率可维持运动2～3分钟Gn有氧氧化0.51.5～2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，且分别以近５０％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６－８秒，糖酵解系统供最大强度运动３０－９０秒，可维持２分钟以内，３分钟以上的运动能量需求主要依赖于有氧代途径。在超过３０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１８％。运动时间越长强度越小，脂肪氧化供能的比例越大。运动后ＡＴＰ，ＣＰ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，ＡＴＰ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为主，在极量运动时以ＡＴＰ，ＣＰ供能为主，在超过１０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ＡＴＰ。•（四）长时间低强度运动以脂肪酸供能为主，但运动开始时ＣＰ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（１０秒以内）基本上依赖ＡＴＰ，ＣＰ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１０秒－１０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ＡＴＰ，ＣＰ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复。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3.89～6.11mmol/L低血糖范围：<3.8mmol/L高血糖范围：>7.2mmol/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25~30%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）运动时糖异生作用：不同时间糖异生基质成分的变化：40分钟以内：以乳酸为主；40分钟左右：以生糖氨基酸为主；40分钟以后：以甘油为主三、膳食对肝糖原贮备量的影响因素肝糖原主要受饮食糖含量的影响，一天低糖饮食，肝糖原含量可降到最低水平；而高糖饮食可使肝糖含量达大最高水平。摄取果糖在肝内合成糖原的能力比葡萄糖高3~4倍。第四节乳酸与运动一、运动时乳酸生成的机理1.安静时乳酸的生成2.短时间极量运动乳酸的生成3.亚极量运动时乳酸的生成4.中、低强度运动开始时乳酸的生成二、乳酸的消除（一）乳酸消除的基本途径（二）运动时乳酸代谢氧化占55％～70％糖异生：Gn<20％蛋白质成分：5％～10％其它：<10％（三）乳酸消除的生物学意义

§提供氧化底物。§通过糖异生维持血糖浓度。§改善肌细胞内环境，维持糖酵解反应继续继续。三、乳酸与运动能力的关系•乳酸生成与运动能力•乳酸消除与运动能力第六章运动与脂肪代谢运动时脂肪可以参加能量代谢，脂肪的供能地位主要与血浆游离脂肪酸的作用分不开。血浆游离脂肪酸可以为多种器官和组织供能，也是安静与运动时骨骼肌的主要供能物质之一。第一节运动与脂肪代谢一、概述（一）长时间运动时骨骼肌细胞燃料的选择糖原的优缺点：耗氧量少，缺氧时可进行无氧代谢分解速度快，输出功率较高相同量的糖原释放能量可合成的ＡＴＰ比脂肪少在体内储存时所占体积较大，储量较少长时间运动时可维持运动时间受肌糖原储量的影响脂肪的优缺点：耗氧量高，分解速度慢，输出功率低可合成ＡＴＰ的量多在体内储存时所占体积较小，储量丰富长时间运动时可维持运动时间理论上不受脂肪储量的影响（二）运动时脂肪的供能作用§短时间激烈运动时：肌肉基本不利用脂肪酸，磷酸肌酸和肌糖原是肌肉的主要供能物质。§当大于６０％－６５％最大摄氧量强度少于６０分钟的运动中：机体以糖的有氧和无氧代谢为运动肌的主要供能物质。§当低于６０％－６５％最大摄氧量强度的长时间运动中：机体以脂肪为运动肌的主要供能物质。（三）运动时脂肪参与供能的形式和来源运动时脂肪参与供能的形式主要有三种：完全氧化：在心肌，骨骼肌等组织中，脂肪酸完全氧化生成二氧化碳和水，这是脂肪供能的主要形式。不完全氧化：在肝脏中脂肪酸不完全氧化生成中间产物酮体，参与脂肪组织脂解的调节。糖异生：在肝，肾细胞中甘油作为非糖物质经过糖异生途径转变成葡萄糖，对维持血糖水平起重要作用。*参与骨骼肌供能的脂肪酸来源有三个部位的脂肪经水解途径产生脂肪酸，并提供给运动肌氧化供能（１）脂肪组织储存的脂肪（２）循环系统即血浆脂蛋白含有的脂肪（３）肌细胞中的脂肪运动时人体基本上不利用肝脏内储存的脂肪二、运动时脂肪分解代谢（一）脂肪组织中脂肪分解1.脂肪酸动员脂肪细胞内储存的脂肪经脂肪酶水解释放出脂肪酸，供给全身各组织摄取利用。2.脂肪分解脂肪细胞内ＴＧ受一系列脂肪酶催化水解最终生成甘油和脂肪酸。甘油三酯脂肪酶所催化的过程是调节脂肪酸动员的限速步骤。３.脂肪组织释放脂肪酸和甘油在脂肪细胞中脂肪水解所产生的甘油基本上全部被释释放入血，经血液循环运输到肝脏等组织进一步代谢。脂肪酸只有部分被释放入血，大部分在脂肪细胞内直接参与再酯化过程，称为甘油三酯－脂肪酸循环。释放入血的脂肪酸水溶性较差，立即与血浆清蛋白结结合以增加水溶性。每分子清蛋白可结合１０分子脂肪酸。（二）血浆甘油三酯分解１.血浆脂蛋白与甘油三酯血浆中的ＴＧ是与磷脂，胆固醇，胆固醇酯和载脂蛋白以不同比例结合而存在，共同构成脂蛋白。按密度可将脂蛋白分为四类：它们分别是乳糜微粒ＣＭ，极低密度脂蛋白ＶＬＤＬ，低密度脂蛋白ＬＤＬ和高密度脂蛋白ＨＤＬ。nＣＭ中含ＴＧ比例最高，含蛋白质量最少，nＨＤＬ中含蛋白质含量最高，ＴＧ含量最少。２.血浆脂蛋白中ＴＧ的分解在ＬＰＬ的催化作用下，血浆脂蛋白中的ＴＧ水解为脂肪酸和甘油，水解出的脂肪酸立即以血浆清蛋白为载体生成游离脂肪酸，被各组织器官摄取和利用。３.血浆甘油三酯的供能作用血浆甘油三酯的供能作用很小，训练可使人体血浆甘油三酯浓度降低。（三）肌细胞内ＴＧ分解１.肌内ＴＧ含量主要分布在慢肌纤维中，以中性脂滴形式分三在线粒体附近，数量与线粒体容积成正相关。其含量可因肌纤维类型，营养和身体活动而改变。２.肌内ＴＧ分解受骨骼肌内ＬＰＬ催化，受多种激素调节。训练可影响骨骼肌ＬＰＬ活性。３.肌内ＴＧ的供能作用长时间运动可引起肌内脂肪含量明显下降，且运动时肌内ＴＧ的脂解强度比脂肪组织大得多。第二节运动时脂肪酸的利用运动时骨骼肌氧化的脂肪酸依靠肌内ＴＧ水解和摄取血浆ＦＦＡ，随运动时间延长，血浆ＦＦＡ供能起主要作用。一、血浆游离脂肪酸浓度及其转运率安静空腹时血浆ＦＦＡ年度相对较低，只有０.1毫摩尔每升左右，但血浆ＦＦＡ的转运率较快，半衰期大约为４分钟。运动过程中血浆ＦＦＡ的浓度升高，可以上升２０倍，到接近２毫摩尔每升，且转运率加快，并与运动强度的增大密切相关，反映出血浆ＦＦＡ无论在静息状态，还是低，中强度运动时都能积极参与各组织器官的氧化供能。二、骨骼肌利用血浆游离脂肪酸（一）血浆ＦＦＡ在骨骼肌内的供能地位１.安静时的供能地位动脉血ＦＦＡ是安静肌的基本燃料，大约５０％的血浆ＦＦＡ在流经肌肉的过程中被吸收利用。２.运动时的供能地位短时间极量或高强度运动中血浆ＦＦＡ供能的意义不大；长时间运动开始的数分钟内，血浆ＦＦＡ会出现暂时下降，然后逐渐升高。原因：运动时肌肉吸收血浆ＦＦＡ增多，但脂肪组织分解及脂肪酸释放入血的量相对不足。进入脂肪组织的血流量暂时下降，造成肌肉吸收血浆ＦＦＡ速率与组织向循环系统释放脂肪酸的速率之间暂时的不平衡。通过逐渐增强脂肪组织的脂肪酸动员速率，血浆ＦＦＡ浓度逐渐上升到基础水平或超过基础水平。大约在运动后３－４小时达到最高值，接近２毫摩尔每升。运动终止时骨骼肌利用脂肪酸立即减弱，而脂肪组织内由于代谢活动使肢解仍保持较高速率，运动后血浆ＦＦＡ浓度将上升。大约经过１０－１５分钟血浆ＦＦＡ达到最高水平然后下降，逐渐恢复到安静时水平。（二）影响肌细胞内血浆ＦＦＡ供能的因素运动强度和持续时间运动强度下降到６０％－７０％最大摄氧量，超过２０－３０分钟的长时间运动中肌细胞吸收血浆ＦＦＡ供能比例增大。血浆脂肪酸浓度运动肌摄取和利用血浆ＦＦＡ与其浓度存在正比关系。饮食吃糖抑制脂肪组织的脂肪分解，服用咖啡因可促进脂肪组织的脂解。耐力训练水平高水平耐力运动员运动时脂肪酸氧化供能比例相对较高，有利于运动时节省糖储备。肌内局部因素肌肉肉碱含量可影响脂肪酸的利用。环境温度寒冷温度消耗脂肪酸的数量增多。（三）不同组织利用血浆ＦＦＡ供能的差异心肌和肝脏具有较强的脂肪酸氧化能力。Ｉ型肌纤维具有高氧化脂肪酸的能力。ⅡＢ型肌纤维氧化脂肪酸的能力较差。（四）骨骼肌脂肪酸氧化与运动能力关系示例１.促进脂肪酸供能与最大耐力２.抑制脂肪酸供能与大强度耐力（五）训练对骨骼肌脂肪酸氧化的影响每分心输出量增大，ＨＢ，ＭＢ含量增多，骨骼肌毛细血管密度增大，对骨骼肌的供氧能力提高。使训练肌的细胞内线粒体数目增多和体积增大，线粒体内酶活性提高，骨骼肌代谢利用氧的能力提高。第三节运动与甘油、酮体代谢一、运动与甘油代谢（一）甘油代谢甘油由相应组织分解进入血液直接运送到肝脏，肾脏和小肠等组织，主要在肝脏中进一步代谢，因为肝脏有较高活性的甘油激酶。甘油生成α－磷酸甘油，然后脱氢生成磷酸二羟丙酮。根据肝脏内供氧情况的不同，有三条可能代谢去路：彻底氧化为二氧化碳和水，每分子甘油产生２２分子ＡＴＰ；转变成乳酸；n糖异生作用转变为糖。肾，小肠一定程度上可以利用甘油。（二）运动时甘油代谢的意义甘油糖异生生成葡萄糖，对长时间有氧运动中维持血糖的浓度有重要作用。甘油直接为骨骼肌供能的意义不大。当肌糖原储量充足时甘油氧化供能更少。二、运动与酮体代谢（一）酮体的生成在肝细胞内脂肪酸氧化极不完全，生成乙酰乙酸，β－羟丁酸和丙酮，总称为酮体。肝细胞线粒体内含有合成酮体的酶类，但缺乏利用酮体的酶类。酮体生成后进入血液成为血酮体运输到肝外的一些组织，被进一步氧化和利用。（二）酮体的氧化主要在心肌，骨骼肌，神经系统和肾脏，可以将乙酰乙酸，β－羟丁酸转变成乙酰辅酶Ａ，然后通过三羧酸循环氧化成二氧化碳和水。(三)运动时血酮体动力学变化短时间激烈运动时血酮体浓度没有明显变化。长时间运动时，尤其是糖储备低的运动过程中血酮体浓度明显升高。在血酮体浓度低下时，随着运动强度上升，血酮体代谢加快。在高血酮体水平时，酮体代谢清除速率不再加快。（四）酮体生成的意义酮体是联系肝脏与肝外组织的一种能量特殊运输形式参与脑组织和肌肉能量代谢参与脂肪酸动员的调节血、尿酮体浓度升高评定体内糖储备状况第七章运动与蛋白质和氨基酸代谢蛋白质的功能：构成机体细胞组成的重要物质。组织细胞的修复作用。调节各种生理功能。供能作用。第一节运动和恢复期蛋白质代谢一、概述氮平衡：在正常情况下，机体的蛋白质摄入量和排出量处于动态平衡。短时间激烈运动对蛋白质代谢影响较小，蛋白质基本不参与供能。长时间耐力运动时蛋白质和氨基酸分解代谢加强。二、运动时蛋白质代谢（一）运动时蛋白质净降解由组织蛋白质释放或者转换提供。长时间运动肝脏、肌肉非收缩蛋白分解代谢速率加快，肌肉收缩蛋白的分解速率减慢，整体蛋白质代谢表现为分解代谢加强。（二）判断机体蛋白质分解代谢的强度指标尿素氮可反映整体蛋白质的代谢情况。尿3-甲基组氨酸反映肌肉收缩蛋白分解代谢的情况。血清氨基酸浓度的变化。（三）运动使蛋白质分解代谢增强的原因训练状态训练的类型，强度，频率激素变化酶活性变化三、运动后蛋白质代谢（一）运动后蛋白质净合成运动后恢复1小时内，骨骼肌蛋白质合成减弱。运动后第2小时内蛋白质合成速率上升，并在尚未明确的时间内持续上升。（二）影响运动后肌肉蛋白质合成的因素运动使细胞膜通透性增加，使进入细胞内的游离氨基酸数量增加，为蛋白质合成提供了基本原料。在运动后30分钟内肌细胞内ATP，CP迅速恢复到正常水平。机体内对蛋白质合成的阻遏作用解除。多胺含量增加，可从核糖体水平提高蛋白质合成速率。激素浓度改变。（三）运动训练对蛋白质代谢的影响耐力训练的作用：使骨骼肌线粒体的数目增多，体积增大，线粒体蛋白质量和组成酶活性提高。力量训练的作用：使训练肌的体积增大，肌纤维增粗，力量增强，这种适应性变化出现在快收缩肌纤维。肌肉粗大的主要原因是肌蛋白数量增多，包括收缩蛋白总量增多。此外肌纤维周围的结缔组织，肌腱，韧带组织数量增长。第二节运动与氨基酸代谢长时间运动时机体对氨基酸的利用加强，某些氨基酸氧化成二氧化碳和水直接参与供能，或者参与糖异生维持运动中血糖水平。一、氨基酸代谢库（一）游离氨基酸库骨骼肌和肝脏是重要的游离氨基酸库。大约80%的游离氨基酸分布在骨骼肌内。大约10%分布在肝脏内。肾脏约含4%。血浆游离氨基酸比例较低。骨骼肌和肝脏是蛋白质和氨基酸代谢旺盛的部位，血浆游离氨基酸的变化反映肌肉，肝脏蛋白质代谢和氨基酸的变化。（二）运动时代谢利用的氨基酸三个来源血浆和组织内游离氨基酸。组织蛋白质降解时释放出的氨基酸。非氨基酸类物质，主要是糖分解的中间代谢产物转变生成。组织蛋白质分解释放出的或生成的氨基酸是运动时可利用的主要部分，游离氨基酸库在运动中的供能作用不大。血液氨基酸浓度的变化可以反映游离氨基酸库动态平衡的改变，但不提供氨基酸代谢流通的情况。二、运动与氨基酸供能长时间的大强度运动时氨基酸氧化增强，参与氧化供能的氨基酸主要是丙氨酸，谷氨酸，门冬氨酸和支链氨基酸。（一）丙氨酸，谷氨酸，门冬氨酸在相应转氨酶的作用下，上述氨基酸直接转变为丙酮酸，α-酮戊二酸和草酰乙酸，从不同途径进入三羧酸循环。（二）支链氨基酸支链氨基酸包括亮氨酸，异亮氨酸和缬氨酸。组织内支链酮酸脱氢酶分布不均匀，肌肉内含量约占总量的60%，其次是肝组织，所以肌肉是氧化支链氨基酸的主要组织。每分子亮氨酸，异亮氨酸和缬氨酸完全氧化分别产生42，43和32分子ATP。安静时骨骼肌总能量消耗的14%由支链氨基酸氧化过程提供，属于非糖的能量来源。（三）影响氨基酸供能的因素耐力训练能提高运动肌内谷-丙转氨酶活性。三、运动与氨基酸的糖异生作用在耐力运动期间，氨基酸的另一代谢途径是合成葡萄糖。在各种生糖氨基酸中以丙氨酸为主，约占糖异生生成葡萄糖总量的20%-25%，占肝脏葡萄糖输出量的5%-8%。（一）葡萄糖-丙氨酸循环的代谢途径由肌内葡萄糖，肌糖原分解生成的丙酮酸，与氨基酸之间经转氨基作用生成丙氨酸，以及丙氨酸在肝内异生为葡萄糖，并回到肌肉中的代谢过程。（二）运动时葡萄糖-丙氨酸循环的生物学意义将运动肌中糖酵解的产物丙酮酸转变为丙氨酸，减少乳酸的生成量，缓解肌肉内环境酸化和保障分解代谢畅通的作用。促进氨基酸的氧化代谢。以无毒的形式转运氨，避免血氨过度升高。有利于维持血糖浓度，供中枢和运动肌吸收利用，对维持运动能力，抗疲劳有重要意义。四、运动时血氨代谢（一）血氨外源性来源：肠道细菌作用，是人体休息状态体内血氨主要来源内源性来源：谷氨酰氨脱氨基作用谷氨酸氧化脱羧嘌呤核苷酸循环其他氨基酸代谢脱氨单胺类神经递质脱氨去路主要有三条：在肝脏合成尿素，这是氨的主要去路。大约正常人体内80%-90%的氨以尿素的形式排出。在脑，肝脏和骨骼肌等组织合成谷氨酰胺合成氨基酸或一些含氮化合物。氨对运动能力的影响运动时高血氨是中枢疲劳的因素之一。（二）血尿素血尿素是蛋白质的代谢终产物。安静时血尿素的值较低。在长时间运动时，尤其是超过30分钟以上的运动血尿素的变化较明显。运动引起血尿素浓度升高的机理主要是：丙氨酸-葡萄糖循环加强。运动加速肌肉酶老化。运动时肌肉内嘌呤核苷酸循环加强。运动使肾脏缺血，血尿素廓清速度减慢，使血尿素潴留。血尿素的测定在运动实践中的应用反映训练课运动强度反映机体疲劳恢复状况反映训练水平反映阶段训练效第三篇运动训练的生物化学第九章运动能力的生物化学运动能力高低主要取决于运动过程中能量的供给、转移和利用的能力。本章主要运动能力的代谢基础及影响因素，引起运动性疲劳的中枢和外周原因，运动后的恢复。第一节运动能力的代谢基础一、运动的代谢特征（一）各体育项目的代谢类型磷酸原代谢类型磷酸原—糖酵解代谢类型糖酵解代谢类型糖酵解—有氧代谢类型有氧代谢类型（二）不同训练方法的能量代谢特点磷酸原代谢类型特征：持续时间短，强度大。一般与运动员速度和爆发力有关。体育项目：举重、短跑、跳高、投掷类运动。磷酸原—糖酵解代谢类型特征：供能介于磷酸原和糖酵解之间，时间相对于磷酸原供能又较长。运动项目：200米跑，50米游泳，短距离滑冰，糖酵解代谢类型特征：无氧代谢为主，产生乳酸，持续时间小于2~3分钟，与速度、速度耐力有关。运动项目：400米跑、100游泳、1公里自行车等。糖酵解—有氧代谢类型特征：供能介于糖酵解和有氧氧化之间。对无氧和有氧代谢能力要求较强。运动项目：800米跑、1500米跑、有氧代谢类型特征：有氧供能，时间较长，与有氧耐力有关。运动项目：3000米跑、马拉松跑、1500（二）不同训练方法的能量代谢特点不同训练方法的供能特征有差异，表现为各供能系统占的比例不同。在运动训练中，一般不存在单一供能系统供能的现象。二、影响人体运动能力的因素（一）影响人体无氧代谢能力的因素1.年龄、性别和肌肉质量2.肌肉结构和机能的影响1)肌肉形态和肌纤维类型：白肌纤维比例2)供能物质含量：CP的储量3)反应产物的堆积：乳酸的积累3.遗传因素4.训练的影响年龄、性别和肌肉质量•年龄：生长期的机体无氧代谢能力随年龄增长而增大，在20岁时达最大。•性别：一般女性的无氧代谢能力低与男性。•肌肉质量：与运动员瘦体重有一定关系。遗传的影响训练的影响•短时间无氧能力（小于10秒）：可训性较小。•长时间无氧运动（如90秒钟）：可训性较大（二）影响人体有氧代谢能力的因素•最大转运氧能力•肌肉利用氧的能力最大转运氧能力•肺转运氧•血液携氧量•每分心输出量肌肉利用氧的能力•肌肉微血管密度•肌红蛋白含量•线立体有氧代谢酶活性•线立体数目和体积•供能物质的选择性利用等第二节运动性疲劳的生物化学运动性疲劳的概念•机体生理过程不能持续其机能在一特定水平上和（或）各器官不能维持预定的运动强度。•从生化角度来看：一是运动时能量体系输出的最大功率下降；二是肌肉力量下降或内脏器官功能下降而不能维持运动强度。运动性疲劳的分类躯体性疲劳中枢疲劳（部位特征）外周疲劳（部位特征）心理性疲劳中枢疲劳部位起于大脑，止于脊髓运动神经元特征1.ATP浓度降低，ADP/ATP比值增大，氨基丁酸浓度升高。2.5-羟色胺等增加3.运动时氨基酸代谢增强，脑氨含量升高外周疲劳部位起于神经肌肉接点，止于骨骼肌收缩蛋白。特征1.神经肌肉接点2.肌细胞膜3.代谢因素：能源物质的耗竭、代谢产物堆积不同运动时间疲劳的生化特点无氧代谢类型的疲劳：CP储量的消耗，乳酸的积累，脑氨的升高有关。有氧代谢类型的疲劳：肌糖原的消耗，血糖浓度的下降，体温升高，脱水，无机盐的丢失及水溶性维生素的丢失。第三节运动后恢复的生物化学超量恢复的规律•超量恢复原理：运动时物质的消耗随运动强度增大而增加，在一定范围内消耗越多，恢复过程中获得超量恢复越明显。超量恢复原理的应用（一）确定训练课运动间歇的依据半时反应：（ReactionofHalfTime）指恢复运动时消耗物质二分之一所需要的时间。1、磷酸原恢复规律的应用磷酸原恢复的半时反应为20~30秒，基本恢复的时间为2~5分钟，因此10秒之内的全力运动训练中，二次运动的间歇时间不能短于30秒，保证磷酸原在短时间至少恢复一半以