第一章-物质代谢与运动

1、2021/3/131 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。 2021/3/132 新陈代谢新陈代谢 是生物体生命活动的基本特征是生物体生命活动的基本特征 物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢 合成代谢 分解代谢 2021/3/133 第一节 运动人体的物质组成 形态学形态学 细胞分子细胞分子器官系器官系 统统 人体人体 2021/3/134生物化学角度分析人体

2、组成生物化学角度分析人体组成 2021/3/135 一、组成人体的化学物质一、组成人体的化学物质 组成人体的组成人体的 化学物质共有化学物质共有 种 糖、脂质、蛋白质、核酸、维生素、水和无机盐 2021/3/136 人体物质组成的分类人体物质组成的分类 人人 体体 物物 质质 有机分子有机分子 无机分子无机分子 能源物质能源物质 非能源物质非能源物质 根据分子 结构特点 根据供能情况 2021/3/137 物质组成物质组成含量含量功能功能 水60%-70%体重 主要构成人体的体液。 糖质2%人体干重 主要以肝糖原、肌糖原及血糖 的形式存在。 脂质30-40%人体 干重 略 蛋白质54%人体干重

3、 是人体主要的结构和功能物质。 核酸515%细胞 干重 略 无机盐4-5%体重 既可以作为结构物质，也可与 蛋白质相结合 维生素含量很低 参与体内辅酶的构成，调节代 谢等。 2021/3/138 二、运动对人体化学物质的影响二、运动对人体化学物质的影响 1. 1.运动时人体内物质化学反应加快运动时人体内物质化学反应加快 2.2.运动影响体内的调节物质运动影响体内的调节物质 2021/3/139 第二节第二节 物质代谢的催化剂物质代谢的催化剂酶酶 神经氨酸酶带状图神经氨酸酶带状图 2021/3/1310 一、概述 1.酶的概念 酶是一类由活性细胞产生的具有 催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。 简

4、单说,酶是具有催化功能的蛋白质。 2021/3/1311 2.酶的化学组成 酶研究的发展史酶研究的发展史 (1)(1)酶是蛋白质酶是蛋白质: : 1926 1926年年,James Summer,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋 白质的观念白质的观念, ,其具有蛋白质的一切性质。其具有蛋白质的一切性质。 (2)(2)核酶的发现核酶的发现: : 1981198119821982年年,Thomas R.Cech,Thomas R.Cech实验发现有催化活性的天实验发现有催化活性的天 然然RNARNARibozymeRibozyme。 L19 RNAL

5、19 RNA和核糖核酸酶和核糖核酸酶P P的的RNARNA组分具有酶活性是两个最著组分具有酶活性是两个最著 名的例子。名的例子。 19551955年，发现年，发现DNADNA的催化活性。的催化活性。 (3)(3)抗体酶（抗体酶（abzymeabzyme）: : 19861986年，年，Richard LerrurRichard Lerrur和和Peter SchaltzPeter Schaltz运用单克隆运用单克隆 抗体技术制备了具有酶活性的抗体（抗体技术制备了具有酶活性的抗体（catalytic catalytic antibodyantibody）。）。 2021/3/1312 酶的组成

6、酶 C、H O、N 结 合酶 单纯 酶 元素组成元素组成 分分 子子 组组 成成 2021/3/1313 二、酶催化反应的特点 （一）高效性（一）高效性 人体内的大多数反应人体内的大多数反应,在没有酶的参与下在没有酶的参与下 ,几乎不能进行。几乎不能进行。 2021/3/1314 （二）高度专一性（二）高度专一性 通常将酶的结合部位和 催化部位总称为酶的活 性部位或活性中心。 结合部位决定酶的专一性, 催化部位决定酶所催化反 应的性质。 2021/3/1315 （三）可调控性（三）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

7、制 作用。 2021/3/1316 三、影响酶促反应速度的因素 ( (一一) )底物浓度与酶浓度对反应速度的影响底物浓度与酶浓度对反应速度的影响 酶促反应速率酶促反应速率 酶的浓度酶的浓度 酶促反应速率酶促反应速率 底物浓度底物浓度 酶量一定酶量一定 2021/3/1317 （二）（二）PHPH对反应速度的影响对反应速度的影响 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。 一方面是温度升高一方面是温度升高, , 酶促反应速度加快。酶促反应速度加快。 另一方面另一方面, ,温度升高温度升高, , 酶的高级结构将发生酶的高级结构将发生 变化或变性变化或变性, ,导致酶导致

8、酶 活性降低甚至丧失。活性降低甚至丧失。 因此大多数酶都有因此大多数酶都有 一一 个最适温度。个最适温度。 在最适在最适 温度条件温度条件 下下, ,反应速度最大。反应速度最大。 （三）温度对反应速度的影响 102030405060708090 0 20 40 60 80 100 Temperature OC Relative Activity (%) 最适温度最适温度 2021/3/1319 （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。 2021/3/1320 四、运

9、动与酶适应 一、酶催化能力的适应 二、酶含量的适应 五、运动与血清酶五、运动与血清酶 2021/3/1321 3.3.同工酶同工酶: :催化相同反应,而催化特性、理化性 质及生物学性质不同的一类酶。 4.乳酸脱氢酶（LDH）:主要催化糖代谢中丙酮 酸和乳酸间的相互转化,分五个亚型。其中最重 要的是LDH5和LDH1。 乳酸脱氢酶 LDH5 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 LDH1 2021/3/1322 别构酶别构酶:某些效应剂调节酶的活性,不 是作用于酶蛋白的活性中心部位上, 而是作用于活性中心以外的部位， 通过酶分子空间构象的改变来调节 酶的活性。这种作用，称为别构效 应。发生别构效应的酶称为别构

10、酶 或变构酶 2021/3/1323 限速酶限速酶:在一个代谢体系中,连续的变化体系 由一系列的酶来催化,但其中某一个或多个 酶活性较低，又易受某些特殊因素的影响， 造成整个代谢体系受影响，这些酶称为限速 酶。 2021/3/1324 心肌和骨骼肌中心肌和骨骼肌中LDHLDH同工酶分布比较同工酶分布比较 部位 LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 心肌 35-70 28-45 2-16 0-6 0-5 骨骼肌 1-10 4-18 8-38 9-36 40-67 2021/3/1325 肌酸激酶（CK）:又称磷酸肌酸激酶（CPK）,在代 谢过程中经催化下面的反应过程。 CP+ADP

11、ATP+C 关键酶（限速酶）:在一个代谢体系中,连续的变 化体系由一系列的酶来催化，但其中某一个或多 个酶活性较低，又易受某些特殊因素的影响造成 整个代谢体系受影响，这些酶被称为限速酶。 2021/3/1326 运动训练对酶的影响运动训练对酶的影响1 运动对肌肉等组织酶活性的影响: 一次性运动,可使许多催化物质代谢的酶活 性增强。 长期运动训练,可引起肌肉酶活性的适应性 变化，不同项目所引起的酶变化不一致。 2021/3/1327 附附: 表1 白鼠15分钟游泳后肌肉 和器官中酶活性的变化（%） 蛋白酶脂肪酶（见下图） 2021/3/1328 各器官酶活性 组织呼吸 乳酸脱氢酶 琥珀酸脱氢酶

12、细胞色素氧化酶 已糖磷酸 已糖磷酸激酶 腺苷三磷酸酶 蛋白酶 肌肉 +252 +15 +30 +23 +25 +4.5 +7.0 +15 +4.2 肝脏 +0 +22 +11 +5 +23 +1 心脏 +20 +23 +8 +17 +12 _ 大脑 +1.7 +26 +10 +4 _ _ _ 磷酸化酶 脂肪酶 2021/3/1329 运动训练对酶的影响运动训练对酶的影响2 表2 田径选手的肌肉组成与酶活性项 项 人 慢肌纤维 酶活性/ （微摩尔/克.分） 目 数 /（%） 乳酸脱氢酶 磷酸化酶 琥珀酸脱 男子短跑 2 24.0 1278 15.3 12.9 中距离 7 51.9 868 8.4

13、 14.8 长距离 5 69.4 764 8.1 16.6 女子短跑 2 27.4 1350 20.0 10.4 中距离 7 60.6 744 12.6 10.0 2021/3/1330 运动训练对酶的影响运动训练对酶的影响3 运动对血清酶活性的影响运动对血清酶活性的影响 1.血清酶的来源血清酶的来源: 特异性酶特异性酶:几乎均有肝细胞合成分泌入血（除脂 蛋白脂肪酶、肾素） 非特异性酶非特异性酶：主要来自外分泌腺和肝、心、骨 骼肌、肾等组织,在血液中无催化功能,只反映 有关脏器细胞被破坏或细胞通透性情况。在正 常情况下，体内各种机能处于一种相对稳定状 态，因而血清酶的浓度也相对稳定。运动 内环

14、境急剧变化 酶活性升高 2021/3/1331 2.血清酶的去路:在血管内被蛋白酶 所降解;随尿排出;被肝脏清除。 3.运动对血清酶活性的影响:激烈运 动可引起组织细胞多种血清酶释放 入血,导致血清酶活性升高,其升高 程度与运动强度和持续时间及运动 员训练水平有关。 2021/3/1332 种类 运动 强度 (三）影响血清酶活性的因素: 时间 训练水平 2021/3/1333 （四）运动引起血清酶活性升高的机制（四）运动引起血清酶活性升高的机制: : 细胞膜通透性增大 酶的新陈代谢增加 运动引起组织细胞局部损伤 2021/3/1334 第三节 运动时物质代谢 运动时人体的代谢特点运动时人体的代

15、谢特点: : 1. 1.物质代谢相互联系的整体性物质代谢相互联系的整体性; ; 2.2.严格精细的代谢调控严格精细的代谢调控; ; 3.3.运动过程不同阶段物质代谢的侧重性；运动过程不同阶段物质代谢的侧重性； 4.4.能量生成形式的同一性能量生成形式的同一性 2021/3/1335 一、糖代谢 人体中的糖的最终来源自然界的绿色植物 2021/3/1336 糖代谢 2021/3/1337 二、脂代谢 2021/3/1338 三、蛋白质代谢 2021/3/1339 四、水代谢 细细胞胞内内液液（5060%） 体体液液 组组织织间间液液（1015%） 细细胞胞外外液液（1020%） 血血浆浆 其其它

16、它（脑脑脊脊液液、胸胸腹腹腔腔液液等等） 物物质质交交换换 2021/3/1340 2021/3/1341 五、无机盐代谢 2021/3/1342 2021/3/1343 维生素的命名和分类 分类分类 水溶性维生素水溶性维生素 B族维生素、维生素族维生素、维生素C 脂溶性维生素脂溶性维生素 维生素维生素A、D、E、K (water-soluble vitamin) (fat-soluble vitamin) 六、维生素代谢 2021/3/1344 维生素概念和特点 小分子有机化合物小分子有机化合物 体内不能合成或合成量不足体内不能合成或合成量不足 参与物质代谢和多种重要生理过程参与物质代谢和多

17、种重要生理过程 每日需要量在毫克或微克水平每日需要量在毫克或微克水平 缺乏会患病缺乏会患病,过多可中毒过多可中毒 2021/3/1345 名称名称活性形式活性形式主要生主要生化化作用作用主要缺乏病主要缺乏病 维生素维生素A （视黄醇）（视黄醇） 11-顺式顺式 视黄醛、视黄醛、视视 黄醇、黄醇、视黄视黄 酸酸 构成视紫红质；构成视紫红质；维持维持 上皮组织结构的完整；上皮组织结构的完整； 促进生长发育；有一促进生长发育；有一 定防癌抗癌作用定防癌抗癌作用 夜盲症，干眼病夜盲症，干眼病 维生素维生素D1，25-（OH） 2-D3 调节钙、磷代谢，促调节钙、磷代谢，促 进成骨作用进成骨作用 儿童：

18、佝偻病儿童：佝偻病 ； 成人：成人： 软骨病；中老年：骨质疏软骨病；中老年：骨质疏 松松 维生素维生素E E （生育酚）（生育酚） 维生素维生素E E维持动物生育功能；维持动物生育功能； 抗氧化作用、抗衰老抗氧化作用、抗衰老 作用；作用； 促进血红素合成促进血红素合成 不易缺乏不易缺乏 维生素维生素K （凝血维生（凝血维生 素）素） 维生素维生素K促进凝血因子合成促进凝血因子合成凝血障碍凝血障碍 脂溶性维生素的活性形式及主要生化作用、缺乏病脂溶性维生素的活性形式及主要生化作用、缺乏病 2021/3/1346 2021/3/1347 第四节 运动时机体的能量代谢 2021/3/1348 一、腺苷

19、三磷酸ATP (一）ATP的分子结构 和生物功能 1. 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 2021/3/1349 二、肌肉活动时ATP代谢 1.1.肌肉活动时肌肉活动时ATPATP的利用的利用 2021/3/1350 2.ATP的再合成 方式二方式二 方式一方式一 CP+ADPATP+C CK 2021/3/1351 生物氧化概念 有机物在生物体内的氧化包括物质分解和有机物在生物体内的氧化包括物质分解和 产能产能: 呼吸作用呼吸作用 O2 CO2 + H2O 2021/3/1352 二、生物氧化的特点二、生物氧化的特点 （1）物质的氧化方式主要为脱氢）物质的氧

20、化方式主要为脱氢; （2）在细胞内）在细胞内37及近中性的水环境中及近中性的水环境中, 通过酶的催化作用逐步进行通过酶的催化作用逐步进行; （3）物质中的能量逐步释放）物质中的能量逐步释放,ATP生成率高；生成率高； （4）生物氧化中生成的水由物质脱下的氢）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。与氧结合产生；二氧化碳由有机酸脱羧产生。 2021/3/1353 5.5. 生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由 特殊的酶催化特殊的酶催化, ,每一步反应的产物都可以分离出每一步反应的产物都可以分离出 来。这种逐步进行的反应

21、模式有利于在温和的来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的 条件下释放能量条件下释放能量, ,提高能量利用率。提高能量利用率。 6.6. 生物氧化释放的能量，通过与生物氧化释放的能量，通过与ATPATP合成相偶联，合成相偶联， 转换成生物体能够直接利用的生物能转换成生物体能够直接利用的生物能ATPATP。 2021/3/1354 生物氧化的一般过程生物氧化的一般过程 2021/3/1355 生物氧化发生部位 线线 粒粒 体体 2021/3/1356 2021/3/1357 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。 2021/3/1358 (1)概念及位置 呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链, ,它是代谢它是代谢 物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后, ,经过一系列的经过一系列的 传递体