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第四章运动时物质和能量代谢



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
糖酵解过程简图
ADP
1,6二磷酸果糖
葡萄糖
ATP PFK
ATP ADP
6磷酸葡萄糖
2(3-磷酸甘油醛)
2NAD NADH+H+
2(1,3二磷酸甘油酸)
肌糖原
2ADP 2ATP
2(3-磷酸甘油酸)
2ATP
2(丙酮酸)
2ADP
2(磷酸烯醇式丙酮酸)
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
多羟基醛、多羟基酮(糖)
甘油三酯(脂肪)
多肽链(蛋白质)
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 运动与脂代谢 第七章 运动与蛋白质、氨基酸代谢
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。 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。
☺ 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。
水解
脂肪
甘油
+
脂肪酸
1. 甘油的代谢途径
脂解过程中释放的甘油,只在肾、肝等少数组织 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。
乳酸+4ATP 甘油
(五)磷酸原系统供能的特点
(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6—8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。
(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,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。
LDH
2(乳酸)
糖酵解过程可净合成多少分子ATP?
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
葡萄糖
糖原(1葡萄糖单位)
2乳酸
2乳酸
+ 2ATP
+ 3ATP
(二 )、 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2—3分钟。
(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,运动员运动水平的高低取 决于其ATP的再合成能力。
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
e-
Q eⅢ
eⅣ
H 2O
线粒体内膜
延胡索酸
琥珀酸
基质侧
1/2O2+2H+
第二节 三磷酸腺苷—ATP
(一)ATP的组成及结构 (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
(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。

脂肪
蛋白质
O2
CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP
热能
生物氧化 反应式 (示例) C6H12O6+6O2+38H2O ——44H2O+6CO2
体外燃烧 C6H12O6+6O2—— 6H2O+6CO2
相同 耗氧量、终产物、 释能量 反应条件 特殊(37度、近中性 一般 含水环境、由酶催化) 繁多 CO2(有机酸脱羧) H2O(脱氢) 逐步释放,且有4成可 转化为化学能 简单 CO2(碳直接与氧结合) H2O(氢直接与氧结合) 突然释放,以热与光散发
O=C O C
P
ADP ATP
COOH C OH
OH
CH2 O
P
磷酸甘油酸激酶
CH2 O
P
1,3-二磷酸 甘油酸
3-磷酸甘油酸
(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。
eeⅠ NADH+H+ NAD+ Ⅱ 胞液侧
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。
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 + H2O
ATP合成的能量依赖于细胞内能量物质的分解。

(四)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。
(四)细胞中CP的储量 (五)磷酸原系统供能的特点 (六)不同强度运动ห้องสมุดไป่ตู้磷酸原储量的变化 (七)运动训练对磷酸原系统的影响
(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。
NH2 C NH N CH2COOH CH3
(二)磷酸肌酸
肌酸与磷酸通过高能磷酸酯键结合成磷酸肌酸, 是力量\速度的能源基础.
糖的有氧氧化 脂的有氧氧化 蛋白质的有氧氧化
☺ 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。
胞液 第一阶段 G 丙酮酸 (同酵解) 线粒体 第二阶段 第三阶段 丙酮酸 CO2 + H2O+ATP 乙酰CoA 三羧酸循环 氧化磷酸化
乙酰CoA
H2 O
(1 )
草酰乙酸
分解代谢
…………
CO2+H2O+22ATP 糖原
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β—氧化 三羧酸循环
复习
糖的概念
糖的分类 运动时糖的生物学功能 脂类物质分类 必需脂肪酸的概念
必需氨基酸的概念
人体内必需氨基酸主要有哪几种 酶的化学本质 酶作为生物催化剂的特点
第二篇
运动时物质代谢和 能量代谢及其调节
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。
(9 )
HSCoA
柠檬酸
H2 O
(2 )
2H
苹果酸
H2 O
(8)
(顺乌头酸)
三羧酸循环
2H(FAD) HSCoA
(6 )
(3 )
H2 O
异柠檬酸
(4 )
延胡索酸
(7 )
琥珀酸
2H CO2 HSCoA -酮戊二酸 2H
(5 )
琥珀酰CoA GTP GDT+Pi
CO2
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。
高能磷酸键
ATP分子两个 高能磷酸键 (~~ P)。
磷酸键
N9-糖苷键
(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 + CP 3、参与构成一些重要辅酶 4、提供物质代谢时需要的能量
3、是速度耐力项目的代谢基础,如200~1500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 体能条件。
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。
第一节 第二节 第三节 第四节
能量代谢概述 三磷酸腺苷——ATP 运动时骨骼肌供能系统 运动时能量的释放和利用
第一节
能量代谢概述
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。 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。
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。
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