第二章糖质代谢与运动

1、第二章第二章 糖质代谢与运动糖质代谢与运动掌握糖的概念，葡萄糖的化学结构、人体内掌握糖的概念，葡萄糖的化学结构、人体内 糖的存在形式与储量、糖代谢不同化学途径与糖的存在形式与储量、糖代谢不同化学途径与ATP和成的关系、糖代谢及其产物对人体运动能力的和成的关系、糖代谢及其产物对人体运动能力的影响；影响；2.了解糖的组成、成分和运动时的生物学功能；了解糖的组成、成分和运动时的生物学功能；3.熟悉糖酵解、糖的有氧氧化、糖原和成和糖异生熟悉糖酵解、糖的有氧氧化、糖原和成和糖异生 作用的基本代谢过程及其在运动中的意义；作用的基本代谢过程及其在运动中的意义；4.理解运动训练和体育锻炼中糖代谢产生的适应性理

2、解运动训练和体育锻炼中糖代谢产生的适应性变化。变化。教学目标糖类作物第一节第一节 糖质概述糖质概述葡萄糖水果中富含果糖纤维素一、糖质的概念和化学组成糖质的概念糖质的概念 糖质是一类多羟基醛或多羟糖质是一类多羟基醛或多羟基酮，或通过水解可以产生多基酮，或通过水解可以产生多羟基醛或酮的物质羟基醛或酮的物质一些糖质的化学构成一些糖质的化学构成二、糖的分类二、糖的分类 单糖单糖单糖是最简单的糖，只含一个多羟基醛或单糖是最简单的糖，只含一个多羟基醛或多羟基酮单位。多羟基酮单位。葡萄糖的开链结构和构型葡萄糖的开链结构和构型葡萄糖的环状结构葡萄糖的环状结构寡糖寡糖 寡糖又称低聚糖，是寡糖又称低聚糖，是由几个

3、由几个(一般为一般为210个个)糖单位通过糖苷键连接糖单位通过糖苷键连接形成的短链聚合物。形成的短链聚合物。多糖多糖 多糖由多糖由1010个以上糖单位组成，某些则个以上糖单位组成，某些则含成百上千个糖单位。含成百上千个糖单位。糖原糖原glycogenglycogen三、糖的生物学功能1 1）氧化供能）氧化供能（主要功能）（主要功能）2 2）其他物质的原料其他物质的原料3) 3) 组成人体组织结构的重要成分组成人体组织结构的重要成分4) 4) 参与组成特殊功能的糖蛋白参与组成特殊功能的糖蛋白 5) 5) 形成许多重要的生物活性物质形成许多重要的生物活性物质（一）人体内糖的存在形式与储量（一）人体

4、内糖的存在形式与储量 （1 1）血糖）血糖 血液中的葡萄糖又称血糖，正常人空腹浓度为80-120mg%。血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主要能源。运动员安静状态下的血糖浓度与常人无异。 血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动态平衡的标志。饥饿及长时间运动时，血糖水平下降，运动员会出现工作能力下降及疲劳的征象。肝糖原可以迅速分解入血以补充血糖，维持血糖的动态平衡。 (2)糖原 人体各种组织中大多含有糖原，但其含量的差异很大。例如，脑组织中糖原含量甚少，而肝脏和肌肉中以糖原方式贮存的糖类约有350-400克，运动员糖原储量可达400-550克。 肌糖原既是高强度无氧运动时机体的重要能源，又是大强

5、度有氧运动时的主要能源。许多研究表明，糖原贮量(特别是肌糖原)的增多，有助于耐力性运动成绩的提高。 （二）运动时糖的生物学功能（二）运动时糖的生物学功能1）提供机体所需能量2) 对脂肪代谢具有调节作用3）具有解约蛋白质的作用4）具有促进运动性疲劳恢复的作用第二节第二节 糖的分解代谢糖的分解代谢一、糖酵解一、糖酵解(glycolysis)(glycolysis)二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化(aerobic oxidation)(aerobic oxidation)三、磷酸戊糖途径（三、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway)pentose phosphate pat

6、hway)一、糖的无氧酵解一、糖的无氧酵解(glycolysis) 概念：概念：无氧，葡萄糖（糖原）无氧，葡萄糖（糖原）乳酸乳酸 (lactate)(lactate) 反应部位反应部位：细胞液细胞液(cytoplasm)(cytoplasm) 过程：过程：葡萄糖葡萄糖二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸丙糖2丙酮酸丙酮酸22H2乳酸乳酸2（一）糖酵解过程的（一）糖酵解过程的4个阶段个阶段1 1、葡萄糖、葡萄糖 果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸2 2、果糖、果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸 2 2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖3 3、甘油醛、甘油醛-3-3-磷酸磷酸 丙酮酸丙酮酸4 4、丙酮酸、丙

7、酮酸 乳酸乳酸1.1.葡萄糖葡萄糖 果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸(glucose)(fructose-1，6-bisphosphate)反应不可逆反应不可逆己糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）反应不可逆反应不可逆果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-12.2.果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸 2 2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖fructose- 1,6- bisphosphatetriose phosphate3.3.甘油醛甘油醛 -3-3-磷酸磷酸 丙酮酸丙酮酸glyceraldehydes3-phosphatepyruvate糖酵解过程中惟一的脱氢反应糖酵解过程中惟一的脱氢反应

8、 底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成 ATPATP（substrate level phosphorylation)substrate level phosphorylation)底物水平磷酸化产生底物水平磷酸化产生 ATPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶反应不可逆反应不可逆4. 乳酸的生成乳酸的生成丙酮酸在无氧条件下还原为乳酸，丙酮酸在无氧条件下还原为乳酸，有氧则进入线粒体氧化。有氧则进入线粒体氧化。 来自甘油醛来自甘油醛-3-磷酸脱氢磷酸脱氢 果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸糖酵解小结糖酵解小结反应部位在胞液反应部位在胞液不需氧的产能过程（底物水平磷酸化）不需氧的产能过程（底物水平磷酸化） 1G

9、2ATP1G2ATP，GnGn（G G）3ATP3ATP3. 3. 终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢 分解利用分解利用 乳酸循环乳酸循环4. 有有3步不可逆反应：步不可逆反应： G G-6-P F-6-P F-1,6-BP PEP 丙酮酸丙酮酸ATP ADPATP ADPADP ATP己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖酵解小结糖酵解小结糖酵解的调节糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-1-1 ( (最重要最重要) ) 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节代谢途径中调节代谢途径中关键酶关键酶的活性而影响代谢

10、速度的活性而影响代谢速度果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-1AMPADP果糖果糖-2,6-二磷酸二磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸ATP（高浓度）（高浓度）柠檬酸柠檬酸长链脂肪酸长链脂肪酸激活激活 抑制抑制己糖激酶己糖激酶G-6-P长链脂酰长链脂酰CoA抑制抑制丙酮酸激酶丙酮酸激酶果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸激活激活ATP丙氨酸丙氨酸抑制抑制ATP的生成数量的生成数量反应反应 ATPG G-6-PF-6-P F-1,6-BP甘油酸甘油酸-1,3-二磷酸二磷酸 丙酮酸丙酮酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸磷酸丙酮酸丙酮酸1分子葡萄糖净生成分子葡萄糖净生成ATP数数-1-1+12+12+2（二）糖酵解生理意义

11、（二）糖酵解生理意义 是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式 某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化 概念：概念：有氧，葡萄糖（糖原）有氧，葡萄糖（糖原） CO CO2 2 + H + H2 2O + ATPO + ATP 反应部位：反应部位：细胞液、线粒体细胞液、线粒体cytoplasmmitochondria有氧氧化的概况有氧氧化的概况 第一阶段：第一阶段：葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸（胞液）（胞液） 第二阶段：第二阶段：丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CoA （线粒体）（线粒体） 第三阶段：第

12、三阶段：乙酰乙酰CoA COCoA CO2 2 + H + H2 2O + ATPO + ATP （三羧酸循环）（线粒体）（三羧酸循环）（线粒体）（一）有氧氧化的反应过程（一）有氧氧化的反应过程Glc2CH3COCOOH2NADH + 2H+呼吸链呼吸链(respiratory chain)H2O + 2 3ATP（ 2 2ATP）1. 1. 葡萄糖氧化分解为丙酮酸葡萄糖氧化分解为丙酮酸同糖酵解途径，反应在细胞液进行同糖酵解途径，反应在细胞液进行2.2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoACoA反应不可逆反应不可逆丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二

13、氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶TPPTPP（Vit BVit B1 1）HSCoAHSCoA（泛酸）（泛酸）硫辛酸硫辛酸FADFAD（Vit BVit B2 2 ）NADNAD+ + （Vit PPVit PP）酶酶辅酶（维生素）辅酶（维生素）丙酮酸脱氢酶系的组成丙酮酸脱氢酶系的组成丙酮酸氧化脱羧反应过程丙酮酸氧化脱羧反应过程三羧酸循环三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)(Tricarboxylic acid Cycle, TAC) 指乙酰指乙酰CoACoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成草

14、酰乙酸的重复循环反反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸的重复循环反应的过程。应的过程。柠檬酸循环柠檬酸循环Krebs循环循环所有的反应均在所有的反应均在线粒体线粒体中进行中进行 TACTACCH3COSCOA （C2）草酰乙酸草酰乙酸 （C4）柠檬酸柠檬酸（C6）-酮戊二酸酮戊二酸 （C5）HSCoA（1）反应过程）反应过程:反应不可逆反应不可逆 反应不可逆反应不可逆反应不可逆反应不可逆底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成ATP三羧酸循环的总反应式：三羧酸循环的总反应式： H2O + ATP电子传递链电子传递链（二）葡萄糖有氧氧化生成的（二）葡萄糖有氧氧化生成的ATPATP 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄

15、糖- - -磷酸磷酸 -1-1 第一阶段：葡萄糖第一阶段：葡萄糖丙酮酸丙酮酸果糖果糖- - -磷酸磷酸果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 -1-1 2甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸2 甘油酸甘油酸-1,3-二磷酸二磷酸 NAD+ 2 3或或2 22 甘油酸甘油酸-1,3-二磷酸二磷酸2 甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸 2 12 烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸2 丙酮酸丙酮酸 2 1辅酶辅酶 ATP6或或8ATP第二阶段：第二阶段：2 2丙酮酸丙酮酸 2 2乙酰乙酰CoA CoA NADNAD+ + 2 2 3 3辅酶辅酶 ATP6 ATP（二）葡萄糖有氧氧化生成的（二）葡萄糖有氧氧化生成的ATP

16、ATP 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环2 2异柠檬酸异柠檬酸22 -酮戊二酸酮戊二酸 NADNAD+ + 2 2 3 32 2 -酮戊二酸酮戊二酸 22琥珀酰琥珀酰CoA CoA NADNAD+ + 2 2 3 32 2琥珀酰琥珀酰CoA 2CoA 2琥珀酸琥珀酸 2 2 1 12 2琥珀酸琥珀酸22延胡索酸延胡索酸 FADFAD 2 2 2 22 2苹果酸苹果酸22草酰乙酸草酰乙酸 NADNAD+ + 2 2 3 3辅酶辅酶 ATP24ATP（二）葡萄糖有氧氧化生成的（二）葡萄糖有氧氧化生成的ATPATP 总总ATP数：数：第一阶段第一阶段6或或8第二阶段第二阶段6 36 或或 3

17、8ATP第三阶段第三阶段24葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP（三）（三） 有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 有氧氧化有氧氧化是机体获得能量的主要方式是机体获得能量的主要方式 三羧酸循环三羧酸循环是体是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养内糖、脂肪和蛋白质三大营养物质分解代谢的最终代谢通路；物质分解代谢的最终代谢通路；是三大物质代谢联是三大物质代谢联系的枢纽系的枢纽糖原糖原 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质葡萄糖葡萄糖 脂肪酸脂肪酸 氨基酸氨基酸 甘油甘油乙酰辅酶乙酰辅酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2O营养物质氧化分解的共同通路营养物质氧化分解的共同通路磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第一阶

18、段第一阶段第二阶段第二阶段6第三节第三节 糖原合成和糖异生作用糖原合成和糖异生作用一、糖原的合成一、糖原的合成概念：由葡萄糖、果糖或半乳糖等单糖在体内合成糖概念：由葡萄糖、果糖或半乳糖等单糖在体内合成糖原的过程称为糖原合成。原的过程称为糖原合成。肌肉：肌肉：肌糖原，肌糖原，180 180 300g300g，主要供肌肉收缩所，主要供肌肉收缩所肝脏：肝脏：肝糖原，肝糖原，70 70 100g100g，维持血糖水平，维持血糖水平 Gn G G-6-P G-1-P UDPG Gn+1 关键酶：关键酶： 糖原合酶糖原合酶 葡萄糖的供体：葡萄糖的供体： UDPG ， 需小分子糖原作引物需小分子糖原作引物消

19、耗的能量：消耗的能量： 2分子分子ATP基本代谢过程基本代谢过程糖原和成在运动中的意义糖原和成在运动中的意义1）运动补糖的生化基础2）运动后糖原合成增加的机制* * 部位部位* * 原料原料* * 概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程 （二）（二） 糖糖 异异 生生 Gluconeogenesis 一、糖异生的基本过程一、糖异生的基本过程1.1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) (PEP) -丙

20、酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路2.果糖果糖 -1,6-二磷酸转变为果糖二磷酸转变为果糖-6-磷酸磷酸3.葡糖葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖磷酸水解为葡萄糖葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 糖原糖原果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮甘油甘油-3-磷酸磷酸甘油甘油甘油酸甘油酸-1，3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰草酰乙酸乙酸苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸线粒体

21、线粒体甘油和乳酸的糖异生途径甘油和乳酸的糖异生途径（二）糖异生的生理意义（二）糖异生的生理意义1 1、保证饥饿情况下血糖浓度的相对恒定、保证饥饿情况下血糖浓度的相对恒定2 2、糖异生作用有利于乳酸的回收利用、糖异生作用有利于乳酸的回收利用3 3、协助氨基酸的分解代谢、协助氨基酸的分解代谢4 4、有助于维持酸碱平衡、有助于维持酸碱平衡第四节第四节 糖代谢对人体运动能力糖代谢对人体运动能力 的影响的影响一、糖原与运动能力一、糖原与运动能力（一）肌糖元（一）肌糖元1 1、肌糖原与无氧代谢运动能力：肌糖原储量过低，可抑制、肌糖原与无氧代谢运动能力：肌糖原储量过低，可抑制 乳酸的生成，乳酸的生成， 从而

22、降低无氧代谢能力。从而降低无氧代谢能力。2 2、肌糖原与有氧代谢能力：在长时间、大强度运动中、肌糖原与有氧代谢能力：在长时间、大强度运动中 （45-20045-200分钟），运动前肌糖原储量决定了运动员达到运动分钟），运动前肌糖原储量决定了运动员达到运动 力竭的时间；肌糖原储量与人体的有氧运动能力密切相关，力竭的时间；肌糖原储量与人体的有氧运动能力密切相关， 在长时间运动的最后阶段，肌糖原水平的高低可能是决定胜负在长时间运动的最后阶段，肌糖原水平的高低可能是决定胜负 的关键因素。的关键因素。（二）肝糖元1 1、运动时肝葡萄糖的生成、运动时肝葡萄糖的生成（1 1）肝糖原的分解）肝糖原的分解（2

23、2）糖异生作用）糖异生作用2 2、运动时肝葡萄糖的释放：运动时肝葡萄、运动时肝葡萄糖的释放：运动时肝葡萄糖释放速率是随运动强度增大而加快的。糖释放速率是随运动强度增大而加快的。二、血糖与运动能力二、血糖与运动能力血糖血糖3.893.896.11mmol/L6.11mmol/L食物食物肝糖原肝糖原糖异生糖异生H H2 2O O、COCO2 2、能能糖原糖原脂肪、脂肪、氨基酸、氨基酸、核糖等核糖等随尿排出随尿排出8.89mmol/L8.89mmol/L消化吸收消化吸收分解分解非糖物质非糖物质合成合成氧化氧化转变转变血糖的来源和去路血糖的来源和去路（一）运动时血糖的变化：进行进行1-2min的短时间

24、大强度运动，骨骼肌主要依赖肌糖原的短时间大强度运动，骨骼肌主要依赖肌糖原 酵解供能，由于运动时间短，血糖浓度变化不大。酵解供能，由于运动时间短，血糖浓度变化不大。进行进行4-10min的全力运动时，骨骼肌依赖糖的有氧和无氧代的全力运动时，骨骼肌依赖糖的有氧和无氧代 谢供能，摄取血糖速率增加。但是由于肝脏输出葡萄糖的速率谢供能，摄取血糖速率增加。但是由于肝脏输出葡萄糖的速率 也增加，因此，血糖浓度明显上升。也增加，因此，血糖浓度明显上升。进行进行5-30min的全力运动时，骨骼肌依赖糖的有氧氧化供能，的全力运动时，骨骼肌依赖糖的有氧氧化供能， 消耗血糖的速率超过肝脏释放葡萄糖的速率，血糖浓度开始回落消耗血糖的速率超过肝脏释放葡萄糖的速率，血糖浓度开始回落 但仍高于安静水平。但仍高于安静水平。4. 进行进行1-2小时长时间运动之疲劳时，肌糖原大量排空，骨骼肌利小时长时间运动之疲劳时，肌糖原大量排空，骨骼肌利 用血糖速率显著增加，肝糖原也大量排空，血糖水平即使处在正用血糖速率显著增加，肝糖原也大量排空，血糖水平即使处在正 常范围，也属于低限区。常范围，也属于低限区。5. 进行进行2-3小时长时间运动之疲劳时，如果没有外源性葡萄糖补充小时长时间运动之疲劳时，如果没有外源性葡萄糖补充 ，会出现低血糖。，会出现低血糖。（二）血糖的调节（二）血糖的调节 组织器官调节组织器官调节 神经