第一章物质代谢与运动概述PPT课件

-,1,第一章物质代谢与运动,教学目标1.掌握运动人体的物质组成、酶催化反应的特点、运动中生物氧化过程及ATP的合成。2.熟悉运动中机体物质代谢的基本知识。3.理解运动中引起人体物质组成及酶的适应性变化。4.初步学会用物质代谢的知识理解与分析运动过程中人体机能的变化。,-,2,合成代谢,分解代谢,-,3,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,第一节运动人体的物质组成,-,4,微量元素：Fe、Zn、Cu、Mg等多种。,元素组成：C、H、O、N,生命的化学物质,分子,糖类,脂类,蛋白质,核酸,维生素,激素,水,无机盐,有机,无机,生命大分子,大分子,小分子,-,5,1.根据分子结构特点分,有机分子:糖质、脂质、蛋白质、核酸、维生素,无机分子：水、无机盐,2.根据代谢过程中的能量变化情况分,能源物质：糖质、脂质、蛋白质,非能源物质：水、无机盐核酸、维生素,-,6,-,7,人体物质组成的含量与功能,-,8,二、运动对人体化学物质的影响,2.运动时人体内物质化学反应加快,3.运动影响体内的调节物质,1.运动对人体内物质组成的影响,-,9,第二节物质代谢的催化剂酶(Enzyme),神经氨酸酶带状图,一、概述,（二）酶的化学组成,（一）酶的概念,-,10,（一）酶的概念,酶是生物细胞所产生的具有催化功能的蛋白质。已发现4000多种酶。,与酶相关的几个概念：酶促反应，底物，产物，酶活性,E,+,S,E,+,P,（底物）,（产物）,酶促反应,（反应速度）,-,11,(二）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观念，其具有蛋白质的一切性质。(2)核酶的发现：19811982年，ThomasR.Cech实验发现有催化活性的天然RNARibozyme。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）。,-,12,二、酶的化学组成,酶,C、HO、N,结合酶,单纯酶,元素组成,分子组成,-,13,1、单纯蛋白酶,单纯酶仅由蛋白质所构成。其催化活性由蛋白质结构所决定。人体大多数水解酶类都属于单纯酶，例如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等。,-,14,2、结合蛋白酶,结合酶除蛋白质部分外，还有非蛋白质部分（即辅助因子）,酶蛋白,+,辅助因子,=,全酶（具有活性）,可以是金属离子，也可以是辅酶（或辅基）,由非共价键连接几种不同的酶形成，如丙酮酸脱氢酶复合体,3、多酶复合体：,-,15,表2-1金属酶及其功能,表2-2某些辅酶及其组分的维生素与生理功能,-,16,酶定量测定：活性单位表示一个酶单位：在酶作用的最适合条件下，25C，1分钟内催化1.0微摩尔底物发生变化的酶量。,二、酶催化反应的特点,酶活性：酶催化底物反应的能力即为酶活性,酶活性的大小：酶催化底物消失量或产物的生成量。,-,17,二、酶促反应特点,1、不稳定性,2、高效性,3、特异性,酶是蛋白质，结构易受各种理化条件的影响，体温变化和失水使体内环境离子浓度、酸碱度改变，各种代谢基质或产物改变都可以对酶活性发生影响，如肌肉pH值下降，可使糖无氧代谢的关键酶磷酸果糖激酶活性下降，甚至被抑制。,酶的催化效率极高，比普通化学催化剂催化能力要高10-100亿倍，在运动时，代谢过程的速率更高，比平常要高几十甚至上千倍，可见酶活性的大小和运动能力关系十分密切。,一般酶只能催化一种底物，或同一类型的化学键。如淀粉酶只能分解淀粉，脂肪酶只能分解脂肪。酶的这种特性，使其对不同专项代谢机能训练的适应不同，酶产生专门的适应，因此，训练要求要有针对性，如力量、速度与ATP酶、CK的活性关系最为密切；耐力则和柠檬酸合成酶、琥珀酸脱氢酶以及细胞色素氧化酶的活性关系最大。,-,18,4、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。,催化能力较弱，对整个代谢过程的反应速度起限速控制作用的酶称限速酶。如磷酸果糖激酶是糖酵解过程的限速酶,限速酶：,-,19,三、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,酶量一定,-,20,（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。,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。,（三）温度对反应速度的影响,最适温度,-,22,（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。,-,23,四、运动与酶适应,（一）酶催化能力的适应有效的运动训练可以使机体对酶的调控能力增强，酶更容易被激活。（二）酶含量的适应运动训练可促进蛋白质合成，使酶含量适应性增多,-,24,有氧和无氧训练中肌肉酶浓度的变化（mmol/g/min),*：与未训练组比较显著不同,-,25,五、运动与血清酶,血清功能性酶：脂蛋白脂肪酶、凝血酶等。1.血清酶非功能性酶：GPT、GOT、CK、ALD等。一般所讲的血清酶是指血清非功能性酶。,-,26,2、运动与血清酶正常情况，人体组织有少量酶逸出，血清酶的活性相对稳定。当身体的机能状态急剧改变时，血清酶的活性升高。运动时血清酶活性的影响因素主要有：,-,27,3、运动性血清酶活性升高机制肌细胞膜细微损伤或通透性增加。主要原因有：,（1）、运动时肌肉收缩的机械性牵拉,（2）、内环境变化：如pH下降，血糖降低等,（4）、细胞膜ATP亏缺、自由基损伤,（3）、肌细胞炎症反应,-,28,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,-,29,一、糖代谢,人体中的糖的最终来源自然界的绿色植物,-,30,糖代谢,-,31,二、脂代谢,-,32,三、蛋白质代谢,-,33,四、水代谢,存在形式,游离水：约占95%细胞中水结合水：约占4-5%。,-,34,水的来源和去路（动态平衡）,饮水（1200）食物（1000）代谢水（300）,多,少,-,35,五、无机盐代谢,-,36,（一）无机盐的分类,-,37,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,-,38,二、与运动关系密切的维生素,缺乏时引起运动时乳酸堆积增加，使机体容易疲劳并可能影响心脏的功能。当充足时，可促进运动时糖原有氧代谢，提高运动速度耐力和耐力；加速运动后血乳酸消除,缺乏时，直接影响骨骼肌有氧供能能力，引起肌收缩无力，耐久力下降,与运动员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,与运动能力特别是力量素质有关,不足时，白细胞的吞噬功能下降。对提高耐力、消除疲劳和促进创伤愈合有作用。,缺乏时，肾上腺皮质发生萎缩和性功能紊乱，对视力集中要求高的运动项目运动能力影响较大,与运动员肌肉耐力有关,-,39,脂溶性维生素的活性形式及主要生化作用、缺乏病,-,40,-,41,第四节运动时机体的能量代谢,-,42,一、腺苷三磷酸ATP,(一）ATP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,-,43,（二）肌肉活动时ATP代谢,1.肌肉活动时ATP的利用,+,ATP酶,H2O能量,-,44,2.ATP的再合成,方式二,方式一,CP+ADP,ATP+C,CK,-,45,（一）概述1.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,O2,CO2+H2O,二、生物氧化,-,46,2.生物氧化的一般过程,第一阶段：糖、脂肪和蛋白质经过分解代谢生成乙酰辅酶A；第二阶段：乙酰辅酶A进入三羧酸循环多次脱氢，使NAD+和FAD还原成NADH+H+和FADH2，生成二氧化碳；第三阶段：NADH+H+和FADH2中的氢经呼吸链将电子传递给氧生成水，氧化过程中释放出来的能量用于ATP的合成。,-,47,3.生物氧化发生部位,线粒体,-,48,-,49,4.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。(5)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。(6)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。,-,50,(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。,(二)呼吸链respiratorychain(电子传递链electrontransportchain),-,51,线粒体呼吸链,-,52,两条主要的呼吸链,-,53,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。,-,54,-,55,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。氧化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。,（三）ATP的合成,-,56,代谢物脱下的氢，经呼吸链氧化为水时所释放的能量，使ADP磷酸化生成ATP的偶联反应过程，称为氧化磷酸化。,氧化磷酸化,水的生成：,O2+4H+4e2HO2,FADH2呼吸链,