第七章蛋白质代谢与运动.ppt

第二节蛋白质的分解代谢 第三节运动与蛋白质代谢 第一节蛋白质生物化学 第一节蛋白质的生物化学 一 蛋白质的分子组成和结构 二 运动与蛋白质功能 蛋白质是生命活动的基础 是构成细胞和组织的主要成分 蛋白质的功能依赖于自身的组成和结构 长时间大强度运动时蛋白质代谢供能的比例增大 一 蛋白质的分子组成和结构 一 蛋白质的元素组成 二 蛋白质的基本结构单位 三 蛋白质的空间结构 蛋白质分子巨大 结构复杂 种类繁多 但不同种类的蛋白质都有着类似的元素组成和基本结构单位 一 蛋白质的元素组成 蛋白质主要由C H O N S等组成 此外还含有P Fe Cu Mn Co Zn I等微量元素 其中N元素含量相对稳定 约为16 故常用食物中N的含量来评定其蛋白质的含量 即蛋白质量 N含量 100 16 二 蛋白质的基本结构单位 蛋白质的基本结构单位氨基酸 氨基酸的结构为 人体内不同侧链氨基酸有20种 分为必需氨基酸和非必需氨基酸两类 R为侧链 人体需要 但体内不能合成或合成不足 而必须从食物补充的氨基酸 赖氨酸 苯内氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 蛋氨酸 色氨酸 缬氨酸 必需氨基酸有8种 必需氨基酸 是指体内可以合成 而不必由食物中补充的氨基酸 非必需氨基酸 非必需氨基酸有12种 甘氨酸 丙氨酸 天门氨酸 天门酰氨 谷氨酸 谷氨酰氨 精氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 组氨酸 脯氨酸 酪氨酸 三 蛋白质的空间结构 1 肽链 组成蛋白质的氨基酸是通过肽键连接起来的 肽键 N末端 H2N COOH C末端 二个氨基酸脱水结合成二肽 如果多个氨基酸以肽键连接起来 就成了肽链 2 蛋白质的空间结构 构成蛋白质的氨基酸种类 数目 排列顺序以及肽链的数目和空间结构不同 故可形成多种多样结构不同 功能各异的蛋白质 蛋白质分子结构复杂 可分为一级结构和空间结构 1 一级结构 2 空间结构 1 一级结构 一级结构又称初级结构 由肽键将氨基酸连接成肽链构成 2 空间结构 蛋白质分子多肽链本身曲绕折叠可形成二级结构 维持蛋白质二级空间结构的作用力除了主键肽键外 还有副键氢键 蛋白质的二级结构常有片状和螺旋结构 右图是其螺旋结构 三级结构 在二级结构基础上进一步盘旋卷曲折叠 形成具有立体形状的三级结构 下图是肌红蛋白的三级结构 四级结构 由二个或二个以上具有三级结构的蛋白质分子亚基 按一定方式聚合起来形成蛋白质的大分子 即为蛋白质的四级结构 维持蛋白质空间结构的作用力有氢键 盐键和范德华力 有些还依赖二硫键 以下是蛋白质的四级结构示意图 a 血红蛋白质b 天冬氨酸甲酰基转移酶 二 运动与蛋白质功能 一 蛋白质是细胞的基本结构单位 二 调节机体的生理功能 三 参与供能 蛋白质占人体组织干重的80 人体内一切最基本的生命过程几乎与蛋白质有关 从而使蛋白质具有多样性的生物功能 一 蛋白质是细胞的基本结构单位 蛋白质是构成细胞膜和细胞的重要物质 参与细胞核内蛋白质和成 头发 皮肤 指甲 跟腱和韧带等都是一些具有特殊结构的蛋白质 血浆和红 白细胞中的蛋白质都是起着特殊的生理作用 如血红蛋白携带氧 免疫球蛋白的免疫作用等 人体运动是肌肉蛋白质收缩与放松的形态变化的结果 因此 肌肉和组织蛋白质如何同运动机能相适应 是运动生化中的一个最基本的问题 二 调节机体的生理功能 调节物质代谢的重要物质 酶 其化学本质是蛋白质 广泛地参与运动时的各种代谢活动 在运动的影响下 酶也会产生适应性变化 如耐力性运动可提高有氧代谢的酶活性 有些激素也是蛋白质 如调节血糖的胰岛素 加速红细胞生成的促红细胞生成素 EPO 运输睾酮的性激素结合球蛋白等 都与运动能力密切关系 三 参与供能 在长时间运动中 当糖大量消耗时 蛋白质也可作为能源供应 但不占主要地位 当运动时其分解代谢加强 从而促进运动后合成代谢加强 提高肌肉质量 使肌肉粗壮有力 因此 常测定长时间大强度运动后和恢复其血尿素的变化 可以了解身体代谢机能状态 第一节蛋白质的分解代谢 一 蛋白质代谢概况 二 氨基酸的脱氨基作用 三 氨的去路 四 酮酸的代谢 人体内的蛋白质的基本作用是执行生理功能 但在长时间大强度运动时 也存在蛋白质净降解和氨基酸参与供能的情况 蛋白质分解代谢首先生成氨基酸后再进一步进行代谢 氨基酸的分解代谢主要途径是经脱氨基作用生成氨和 酮酸 一 蛋白质代谢概况 氨基酸的去向有 1 合成蛋白质 2 合成含氮的功能性物质 3 分解代谢 体内氨基酸的来源有 1 内源性氨基酸 2 外源性氨基酸 蛋白质的代谢体现于体内氨基酸库的动态变化 二 氨基酸的脱氨基作用 氨基酸的脱氨基作用是氨基酸分解代谢的主要途径 其方式主要有联合脱氨基作用和嘌呤核苷酸循环等 一 联合脱氨基作用 在转氨酶系和谷氨酸脱氢酶的联合作用下 使氨基酸脱下氨基生成相应的 酮酸和氨的过程 称为联合脱氨基作用 联合脱氨基作用的逆反应也是体内合成非必需氨基酸的重要途径 氨基酸的联合脱氨基作用 联合脱氨基作用包括转氨基作用和氧化脱氨基本作用两个阶段 转氨基作用 脱氨基作用 1 转氨基作用 转氨基作用是某一氨基酸与 酮戊二酸进行氨基转移反应 生成相应的 酮酸和谷氨酸的过程 催化转氨基作用的酶是转氨酶 骨骼肌 心肌 肝 肾等组织内部都存在转氨酶 重要的转氨基作用如 丙氨酸 酮戊二酸 丙酮酸 谷氨酸 GPT 天冬氨酸 酮戊二酸 GOT 草酰乙酸 谷氨酸 转氨基作用只是将氨基从一个氨基酸转到一个 酮酸上产生另一个氨基酸 氨基并未脱掉 GPT是谷氨酸 丙酮酸氨基转移酶 简称谷 丙转氨酶 在肝细胞内活性最高 GOT是谷氨酸 草酰乙酸氨基转移酶 简称谷 草转氨酶 在心肌细胞内活性最高 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 它在转氨基作用中是氨基酸的传递体 2 氧化脱氨基作用 转氨基作用生成的谷氨酸在谷氨酸脱氢酶作用下经脱氢 水化反应生成氨和 酮戊二酸的过程 称为氧化脱氨基作用 谷氨酸脱氢酶活性强 分布广 特异性高 是最重要的脱氨基酶 氨基酸脱氨基后生成的 酮酸还可沿转氨基作用的逆反应氨基化 重新合成非必需氨基酸 并可转变为糖和脂肪 三 氨的去路 经脱氨基作用脱下来的氨 NH3 可在体内通过鸟氨酸循环生成尿素和合成谷氨酰氨两条途径迅速分解 鸟氨酸循环生成尿素 氨的主要代谢去路是在肝脏通过鸟氨酸循环合成尿素 因为肝细胞中含有将NH3 CO2合成尿素的酶 2NH3 CO2 3ATP 3H2O CO NH2 2 2ADP AMP 2Pi PPi 鸟氨酸循环 肝脏 每次循环有两个氨基和一个二氧化碳结合生成尿素 四 酮酸的代谢 氨基酸脱氨基后生成的 酮酸有以下三条代谢途径 酮酸 非必需氨基酸 CO2 H2O ATP 糖 脂肪 第二节运动时蛋白质代谢 在正常的情况下机体的蛋白质摄入量与排出量处于动态平衡 短时间激烈运动时蛋白质基本不参与供能 长时间耐力运动时 能量需求的失去平衡 为了补充骨骼肌和大脑正常活动对糖的需求 蛋白质和氨基酸分解代谢增强 氨基酸的糖异生作用加强 长期接受力量性运动训练可以明显促进蛋白质合成代谢 引起运动肌壮大 一 运动与蛋白质代谢 二 运动与氨基酸代谢 一 运动与蛋白质代谢 一 运动时蛋白质代谢 耐力运动时机体的蛋白质分解速率超过合成速率 存在净降解的现象 1 运动时蛋白质净降解 2 运动使蛋白质分解代谢增强的原因 1 训练状态 运动员在激烈运动训练的初期 由于细胞破坏增多 肌蛋白和红细胞再生等合成代谢亢进 以及运动应激时激素和神经调节等使蛋白质净解 2 训练的类型 强度及频率 长时间激烈运动的耐力运动训练 使肌肉中能量物质被大量消耗 如肌糖原耗竭 ATP含量下降等 导致膜正常功能失调 细胞酶外泄 使蛋白质分解代谢加强 3 激素变化 运动时血胰岛素 睾酮浓度下降 胰高血糖素 儿茶酚胺和皮质醇浓度上升 促进蛋白分解代谢 4 酶活性变化 运动引起细胞蛋白酶D 溶解酶体酶的活性升高 酶活性增强可以持续到运动后3 5天 二 运动后蛋白质代谢 1 运动后蛋白质合成加强 运动后骨骼肌内蛋白质代谢改变 大多研究的结果是蛋白质合成代谢增强 但起始和终止时间尚不明确 2 运动引起肌肉蛋白质合成加强的机制 力量训练的一个突出效果是促进蛋白合成 使肌肉粗大 运动后肌肉蛋白质合成加强可能与以下因素有关 4 激素浓度改变 如甲状腺素 生长激素 儿茶酚胺 雄性激素等 使cAMP浓度升高 作用于肌细胞膜 进而激活蛋白激酶 使mRNA转录加快 二 运动与氨基酸代谢 一 氨基酸代谢库 1 游离氨基酸库 人体各组织含有游离氨基酸 骨骼肌和肝脏是重要的游离氨基酸库 大约80 游离氨基酸存在骨骼肌内 肝脏只有约10 肾脏约含4 血浆游离氨基酸仅占0 2 6 2 运动时代谢利用的氨基酸 运动时人体可利用的氨基酸有三方面来源 1 血浆游离氨基酸 运动时代谢利用血浆游离氨基酸量决取于运动强度和持续时间 少于一小时的持续运动 血浆氨基酸总量基本不变 超过二小时的持续运动 血浆氨基酸总量略有下降 组织蛋白降解时释出的氨基酸是运动可利用的主要部分 而游离氨基酸库在运动中的供能作用不大 2 组织蛋白降解时释出的氨基酸 3 非氨基酸类物质 主要是糖分解的中间产物转变生成的氨基酸 二 运动时氨基酸的糖异生作用 耐力运动期间 氨基酸的另一代谢途径是通过葡萄糖 丙氨酸循环合成葡萄糖 1 葡萄糖 丙氨酸循环的代谢途径 丙氨酸是主要的氨基酸糖异生原料 运动时 骨骼肌丙氨酸释放量增加50 500 且与运动强度成正比关系 由肌肉内葡萄糖 肌糖原分解生成的丙酮酸 与丙酮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 成为葡萄糖 丙氨酸循环 2 运动时葡萄糖 丙氨酸循环的意义 A 将运动肌中糖酵解的产物丙酮酸转变成丙氨酸 可以减少乳酸的生成量 起着缓解肌肉内环境酸化和保障分解代谢畅通 B 肌中氨基酸的 氨基转移给丙酮酸合成丙氨酸 促进氨基酸的氧化代谢 并可避免血氨过度升高 C 肝内丙氨酸经过糖异生作用生成的葡萄糖 有利于维持血糖浓度和供中枢 运动肌吸收利用 对维持运动能力 抗疲劳有重要意义 第三节物质代谢相互联系 糖 脂肪和蛋白质 其氧化分解途径各异 但相互间的联系十分密切 三大物质在代谢上的相互关系包括它们在分解代谢方面以及在相互转换方面的联系 一 糖 脂肪和蛋白质代谢的相互关系 二 糖 脂肪和蛋白质之间相互转换 一 糖 脂肪和蛋白质代谢的相互关系 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 二 糖 脂肪和蛋白质之间相互转换 一 糖与脂肪的相互转换 糖 脂肪和蛋白质之间相互转换的难易程度有很大区别 二 糖与蛋白质的相互转换 三 脂肪与蛋白质的相互转换 一 糖与脂肪的相互转