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运动生物化学 （第（第0707章章 运动与适应的分子调控）运动与适应的分子调控） 第05章 第第0707章章 运动与适应的分子调控运动与适应的分子调控 第一节第一节 分子生物学基础分子生物学基础 第二节第二节 急性运动的分子事件急性运动的分子事件 第三节第三节 慢性运动的分子事件慢性运动的分子事件 第四节第四节 运动适应的分子调控运动适应的分子调控 第一节 第第0707章章 运动与适应的分子调控运动与适应的分子调控 第一节第一节 分子生物学基础分子生物学基础 第二节第二节 急性运动的分子事件急性运动的分子事件 第三节第三节 慢性运动的分子事件慢性运动的分子事件 第四节第四节 运动适应的分子调控运动适应的分子调控 1 1、核酸、核酸 2 2、基因与基因组、基因与基因组 3 3、真核生物基因表达和调控、真核生物基因表达和调控 核酸核酸的的构成构成（P171P171） dNMPdNMP种类：种类：dAMPdAMP（脱氧腺苷酸）、脱氧腺苷酸）、dTMPdTMP（脱氧胸苷酸）、脱氧胸苷酸）、 dGMPdGMP（脱氧鸟苷酸）、脱氧鸟苷酸）、dCMPdCMP（脱氧胞苷酸）。脱氧胞苷酸）。 NMPNMP种类：种类：AMPAMP（腺苷酸）、腺苷酸）、UMPUMP（尿苷酸）、尿苷酸）、GMPGMP（鸟苷酸鸟苷酸 ）、）、CMPCMP（胞苷酸）。胞苷酸）。 101 DNADNA的一级结构的一级结构 是指由是指由dAMPdAMP、dTMPdTMP、dGMPdGMP、dCMPdCMP 四种核苷酸，通过四种核苷酸，通过 3,5-3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键连连 接起来的多核苷酸聚合体。接起来的多核苷酸聚合体。 没侧链，有极性。没侧链，有极性。 一端是游离的一端是游离的 5-5-磷酸基，称磷酸基，称 5-5-端端； 另一端是游离的另一端是游离的 3-3-羟基，称羟基，称 3-3-端端。 102 DNADNA的二级结构的二级结构（P172P172） 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一两条反向平行的多核苷酸链围绕同一 中心轴相互缠绕。中心轴相互缠绕。 碱基位于双螺旋内侧，磷酸与核糖在碱基位于双螺旋内侧，磷酸与核糖在 外侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环的平外侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环的平 面与纵轴平行。面与纵轴平行。 习惯上以习惯上以 C5C3C5C3为正向。为正向。 两条链均为右手螺旋。两条链均为右手螺旋。 双螺旋上有大、小沟双螺旋上有大、小沟 相间排列。相间排列。 双螺旋的平均直径为双螺旋的平均直径为 2nm2nm，相邻碱基相邻碱基 间距离间距离 0.34nm0.34nm、夹角夹角 3636。 两条核苷酸链依靠彼此碱基间形成的两条核苷酸链依靠彼此碱基间形成的 氢键相连结合在一起。氢键相连结合在一起。 碱基配对原则：碱基配对原则：A-TA-T配对，形成两个配对，形成两个 氢键；氢键；G-CG-C配对，形成三个氢键。配对，形成三个氢键。 103 DNADNA的二级结构的二级结构（P172P172） 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一两条反向平行的多核苷酸链围绕同一 中心轴相互缠绕。中心轴相互缠绕。 碱基位于双螺旋内侧，磷酸与核糖在碱基位于双螺旋内侧，磷酸与核糖在 外侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环的平外侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环的平 面与纵轴平行。面与纵轴平行。 习惯上以习惯上以 C5C3C5C3为正向。为正向。 两条链均为右手螺旋。两条链均为右手螺旋。 双螺旋上有大、小沟双螺旋上有大、小沟 相间排列。相间排列。 双螺旋的平均直径为双螺旋的平均直径为 2nm2nm，相邻碱基相邻碱基 间距离间距离 0.34nm0.34nm、夹角夹角 3636。 两条核苷酸链依靠彼此碱基间形成的两条核苷酸链依靠彼此碱基间形成的 氢键相连结合在一起。氢键相连结合在一起。 碱基配对原则：碱基配对原则：A-TA-T配对，形成两个配对，形成两个 氢键；氢键；G-CG-C配对，形成三个氢键。配对，形成三个氢键。 104 染色体染色体DNADNA 是指参与构成是指参与构成真核细胞真核细胞染色染色 体的体的DNADNA，是真核生物是真核生物主要主要 的的遗传物质。遗传物质。 核小体核小体由由组蛋白组蛋白、DNADNA构成，是构成，是 染色体的染色体的基本结构单位基本结构单位。 105 染色体染色体DNADNA中的非编码序中的非编码序 列称列称内含子内含子，编码序列称，编码序列称 外显子外显子（P172P172）。）。 106 线粒体线粒体DNADNA 双链环状。双链环状。 能自我复制。能自我复制。 不与组蛋白结合。不与组蛋白结合。 非编码序列（内含子）不多。非编码序列（内含子）不多。 某些密码子与某些密码子与通用密码子通用密码子不同，而不同，而 与与原核密码子原核密码子相似。相似。 某些碱基同时参与构成相邻基因。某些碱基同时参与构成相邻基因。 不易变异。不易变异。 存活时间较长。存活时间较长。 只通过母系一脉传递。只通过母系一脉传递。 107 DNADNA的合成的合成（P172P172） 108 DNADNA的的损伤损伤与与突变突变（P173P173） 1 1、DNADNA损伤：损伤：DNADNA分子结构的异常改变。分子结构的异常改变。 2 2、基因突变：、基因突变：DNADNA分子的分子的碱基对碱基对发生发生增添增添、缺失缺失或或改变改变。 3 3、突变原因：、突变原因：自发性因素、环境因素。自发性因素、环境因素。 4 4、突变类型：、突变类型：转换转换、颠换颠换、移码移码、重排重排、形成、形成二聚体二聚体或或共价联结共价联结。 转换：转换：一种嘌呤变为另一种嘌呤，或一种嘧啶变为另一种嘧啶。一种嘌呤变为另一种嘌呤，或一种嘧啶变为另一种嘧啶。 颠换：颠换：嘌呤变为嘧啶，或反之。嘌呤变为嘧啶，或反之。 移码：移码：因插入或丢失若干个核苷酸而使下游因插入或丢失若干个核苷酸而使下游DNADNA编码序列发生改变。编码序列发生改变。 重排：重排：DNADNA分子内发生较大片段的交换。分子内发生较大片段的交换。 109 DNADNA的的修复修复（P173P173） 光修复：光修复：可见光激活可见光激活光修复酶光修复酶，分解紫外线照射形成的嘧啶二聚体。，分解紫外线照射形成的嘧啶二聚体。 切除修复：切除修复：切除切除DNADNA单链的损伤部位，再单链的损伤部位，再以互补链为模板以互补链为模板，合成新的，合成新的 DNADNA编码序列弥补被切除部位形成的缺口。编码序列弥补被切除部位形成的缺口。 重组修复：重组修复：损伤的损伤的DNADNA单链单链先参与复制先参与复制，子链的缺口由互补母链的相，子链的缺口由互补母链的相 应片段弥补，互补母链的缺口由其子链重新配对合成。应片段弥补，互补母链的缺口由其子链重新配对合成。 SOSSOS修复：修复：DNADNA严重损伤，无法通过复制修复时，可应急产生严重损伤，无法通过复制修复时，可应急产生不具校不具校 对功能的对功能的DNADNA聚合酶聚合酶，使，使DNADNA合成得以延续，但编码错误率激增。合成得以延续，但编码错误率激增。 110 “ “重组修复重组修复” ”示意图示意图 RNARNA的生物合成的生物合成（P174P174） 111 mRNAmRNA：蛋白质生物合成的蛋白质生物合成的直接模板直接模板。 112 tRNAtRNA：氨基酸氨基酸载体载体。 已知有四十多种已知有四十多种 均由均由70-9070-90个核苷酸构成个核苷酸构成 113 真核生物有四种真核生物有四种rRNArRNA： 5srRNA5srRNA、5.8srRNA5.8srRNA、18srRNA18srRNA、28srRNA28srRNA。 分别由分别由120120、160160、19001900和和47004700个核苷酸构成。个核苷酸构成。 rRNArRNA：参与构成参与构成核糖体核糖体。核糖体是蛋白质生物合成的场所。核糖体是蛋白质生物合成的场所。 114 基因：基因：是是核酸分子核酸分子中储存遗传信息的遗传单位，是中储存遗传信息的遗传单位，是含有生含有生 物信息物信息的的DNADNA片段片段，是储存，是储存RNARNA序列信息序列信息及表达这些信息所及表达这些信息所 必需的全部必需的全部核苷酸序列核苷酸序列（P175P175）。）。 结构基因结构基因上游和下游上游和下游控制转录的控制转录的 序列序列是基因的是基因的调控序列调控序列（如启动（如启动 子、终止密码子等）。子、终止密码子等）。 201 结构基因结构基因= =外显子外显子 调控序列调控序列= =内含子内含子 基因基因= =外显子外显子+ +内含子内含子 基因组：基因组：细胞或生物体的细胞或生物体的全套遗传物质全套遗传物质（P176P176）。）。 基因组的大小通常以一个基因组中的基因组的大小通常以一个基因组中的DNADNA含量来表示，称为含量来表示，称为 生物体的生物体的C C值值。 人类基因组计划人类基因组计划（P177P177） 旨在阐明人类基因组旨在阐明人类基因组3030亿个亿个碱基对碱基对的序列，发现所有人类的序列，发现所有人类基因基因并并 搞清其在染色体上的搞清其在染色体上的位置位置，破译人类全部遗传信息，使人类能在，破译人类全部遗传信息，使人类能在 分子水平上全面地认识自我。该计划由美国牵头，中、英、法、分子水平上全面地认识自我。该计划由美国牵头，中、英、法、 德、日等国参加，历经德、日等国参加，历经1313年，于年，于20032003年完成。年完成。 202 真核生物真核生物的的基因表达基因表达（P177P177） 301 一般过程：一般过程： 转录起始转录起始RNARNA延伸延伸转录终止转录终止转录产物加转录产物加 工工RNARNA跨膜运输跨膜运输翻译翻译翻译后加工。翻译后加工。 真核生物真核生物基因表达基因表达的的调控调控（P177-179P177-179） 基因表达的基因表达的时间特异时间特异 性性与与空间特异性空间特异性 转录水平的调控转录水平的调控 DNADNA调控序列：调控序列： 启动子、上游启动子、增启动子、上游启动子、增 强子、加尾信号等。强子、加尾信号等。 调控蛋白：调控蛋白： 通用转录因子通用转录因子GTFGTF 特异性转录因子特异性转录因子GSTFGSTF 翻译水平的调控翻译水平的调控 302 第二节 第第0707章章 运动与适应的分子调控运动与适应的分子调控 第一节第一节 分子生物学基础分子生物学基础 第二节第二节 急性运动的分子事件急性运动的分子事件 第三节第三节 慢性运动的分子事件慢性运动的分子事件 第四节第四节 运动适应的分子调控运动适应的分子调控 急性运动急性运动是指一次性运动。是指一次性运动。 分子事件分子事件是指分子水平的生化事件。是指分子水平的生化事件。 急性运动的分子事件急性运动的分子事件是指一次性运动是指一次性运动 引起的机体分子水平的反应。引起的机体分子水平的反应。 1 1、非力竭急性运动、非力竭急性运动的的分子事件分子事件 （1 1）应激激素（儿茶酚胺、胰岛素等）应激激素（儿茶酚胺、胰岛素等） cAMPcAMP 蛋白激酶蛋白激酶 引引 物酶（物酶（RNARNA聚合酶）聚合酶） DNADNA合成速率合成速率 。 （2 2）即刻早期反应基因（）即刻早期反应基因（IEGIEG，P180P180）表达表达 转录因子（转录调控转录因子（转录调控 蛋白）蛋白） mRNAmRNA合成速率合成速率 。 （3 3）细胞因子细胞因子 靶细胞代谢或基因表达变化靶细胞代谢或基因表达变化。 2 2、力竭急性运动、力竭急性运动的的分子事件分子事件 （1 1）氧化）氧化- -还原应激还原应激 DNADNA损伤损伤 免疫抑制、细胞凋亡。免疫抑制、细胞凋亡。 （2 2）特定）特定DNADNA 特定特定mRNAmRNA 特定特定抗氧化酶抗氧化酶 受损受损DNADNA修复修复 。 （3 3）细胞因子）细胞因子 靶细胞代谢或基因表达变化靶细胞代谢或基因表达变化。 1-2 第三节 第第0707章章 运动与适应的分子调控运动与适应的分子调控 第一节第一节 分子生物学基础分子生物学基础 第二节第二节 急性运动的分子事件急性运动的分子事件 第三节第三节 慢性运动的分子事件慢性运动的分子事件 第四节第四节 运动适应的分子调控运动适应的分子调控 慢性运动慢性运动是指延续几周或几月反复是指延续几周或几月反复 进行的运动。进行的运动。 慢性运动的分子事件慢性运动的分子事件是指规律性运是指规律性运 动引起的机体分子水平的适应。动引起的机体分子水平的适应。 1 1、遗传物质、遗传物质的的变化变化（P183-185P183-185）：）： （1 1）mtDNAmtDNA调控序列变异调控序列变异 ATPATP再生能力再生能力 有氧耐力有氧耐力 。 （2 2）ACEACE（P183P183） 血管紧张素血管紧张素活性活性 有氧耐力有氧耐力 。 （3 3）基因表达基因表达改变改变 慢肌纤维慢肌纤维 有氧耐力有氧耐力 。 2 2、代谢物质、代谢物质的的变化变化（P185-186P185-186）：）： （1 1）力量训练：力量训练：CPCP、GG n n 、CKCK、MKMK、PFKPFK、骨骼肌无机盐骨骼肌无机盐 。 （2 2）速度训练：）速度训练：ATPATP合成与分解合成与分解速率速率、糖酵解酶、糖酵解酶活性活性、快肌纤维、快肌纤维 表达表达、肌肉酸、肌肉酸缓冲能力缓冲能力、肌糖原、肌糖原贮备贮备 。 （3 3）耐力训练：）耐力训练：慢肌纤维慢肌纤维表达表达、有氧代谢酶、有氧代谢酶活性活性、血红蛋白及肌、血红蛋白及肌 红蛋白红蛋白含量含量、肌、肌GG n n 和肝和肝GG n n 贮备贮备、糖异生、糖异生速率速率 。 1-2 第四节 第第0707章章 运动与适应的分子调控运动与适应的分子调控 第一节第一节 分子生物学基础分子生物学基础 第二节第二节 急性运动的分子事件急性运动的分子事件 第三节第三节 慢性运动的分子事件慢性运动的分子事件 第四节第四节 运动适应的分子调控运动适应的分子调控 一、细胞信号转导一、细胞信号转导 二、运动信息转导通路二、运动信息转导通路 细胞信号转导细胞信号转导（P190-191P190-191） 1 1、概念：、概念：指细胞对外源信号的应激过程。指细胞对外源信号的应激过程。 （1 1）广义的细胞信号转导：）广义的细胞信号转导：是指细胞间的信息传递。信息的载体可是指细胞间的信息传递。信息的载体可 以是以是物理因子物理因子（如声、光、电、磁、热、力等），也可以是（如声、光、电、磁、热、力等），也可以是化学因子化学因子 （如神经递质、内分泌激素、细胞因子等）。（如神经递质、内分泌激素、细胞因子等）。 （2 2）狭义的细胞信号转导：）狭义的细胞信号转导：仅指由仅指由化学因子化学因子介导的信息传递过程。介导的信息传递过程。 具体说，是指细胞通过（膜或膜内）受体感受具体说，是指细胞通过（膜或膜内）受体感受胞外信息分子胞外信息分子刺激，经刺激，经 胞内信息转导系统胞内信息转导系统转换，进而影响细胞生物学功能的过程。转换，进而影响细胞生物学功能的过程。 2 2、一般过程：、一般过程：特定特定分泌细胞分泌细胞释放释放信息物质信息物质信息物质经扩散或血信息物质经扩散或血 液循环到达靶细胞液循环到达靶细胞信息物质与靶细胞的信息物质与靶细胞的受体受体特异性结合特异性结合启动启动细胞细胞 内信使转导系统内信使转导系统靶细胞产生生物学效应。靶细胞产生生物学效应。 一、1-2 细胞信号转导细胞信号转导（P190-191P190-191） 3 3、胞外信息物质：、胞外信息物质：又称又称“ “第一信使第一信使” ”，指由细胞分泌的调节靶细胞指由细胞分泌的调节靶细胞 生命活动的化学物质。如神经递质、激素、细胞因子等。生命活动的化学物质。如神经递质、激素、细胞因子等。 4 4、受体：、受体：指位于指位于细胞膜上细胞膜上或或细胞内细胞内，能特异性识别，能特异性识别胞外信息物质胞外信息物质 并与之结合，进而引起胞内生物学效应的特殊并与之结合，进而引起胞内生物学效应的特殊蛋白质蛋白质。膜受体膜受体多为糖多为糖 蛋白，有蛋白，有离子通道型离子通道型、G G蛋白耦联型蛋白耦联型、酶耦联型酶耦联型三类。三类。胞内受体胞内受体均为均为 DNADNA结合蛋白结合蛋白，与信息物结合后可调节，与信息物结合后可调节DNADNA的转录过程。的转录过程。 5 5、胞内信息物质：、胞内信息物质：（1 1）第二信使：）第二信使：指在指在胞浆中胞浆中传递细胞调控信传递细胞调控信 号的起始化学物质。如号的起始化学物质。如CaCa2+ 2+、 、cAMPcAMP等。等。（2 2）第三信使：）第三信使：指在 指在胞浆与胞浆与 胞核之间胞核之间进行信息传递的蛋白质，可与靶基因特定序列结合，又称进行信息传递的蛋白质，可与靶基因特定序列结合，又称 “ “DNADNA结合蛋白结合蛋白” ”，起着，起着转录因子转录因子或或转录调节因子转录调节因子的作用的作用 。 一、3-5 运动信息转导通路运动信息转导通路（P191-193P191-193） 1 1、细胞丝裂原活化蛋白激酶（