全书教学课件：运动生物化学(第二版)

第一章物质代谢与运动概述学习目标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。了解物质代谢的基本知识。了解运动中人体物质组成及酶的适应。初步学会用物质代谢的知识分析运动过程中人体机能的变化。

物质代谢能量代谢合成代谢-----耗能分解代谢-----放能新陈代谢第一节运动人体的物质组成一、组成运动人体的化学物质（一）人体物质组成的分类1.根据分子结构特点分为：有机分子：糖类、脂类、蛋白质、

核酸和维生素无机分子：水和无机盐2.根据代谢过程中的能量变化特点分为：

能源物质：糖类、脂类、蛋白质非能源物质：核酸、水、无机盐和维生素（二）人体物质组成的含量和功能种类含量与能量的关系功能水体重60%-70%供能底物构成人体的体液糖人体干重2%供能底物，尤其是长时间低强度运动供能和结构组成脂人体干重30%-40%供能底物供能和结构组成

蛋白质人体干重54%供能，与某些调节物合成有关供能和结构组成核酸细胞干重5%-15%与能量生成有关结构和遗传物质无机盐人体干重12%-16%体液是能量代谢的场所，氧化磷酸化过程中生成水同时能量产生某些无机盐可作为代谢调节物质维生素微量参与能量生成的生化反应参与辅酶构成

二、运动对人体化学物质的影响运动时人体内物质的化学反应加快，代谢底物的含量及比例也会发生相应的变化。

例如：糖原含量、脂肪占体重比例等等。运动影响体内的调节物质。

例如：酶、激素、神经递质等等。第二节物质代谢的催化剂----酶一、概述（一）酶的概念 酶是具有催化功能的蛋白质。酶具有蛋白质的所有属性，但蛋白质并不都具有催化功能。人体内的生物化学反应都需要酶来催化才能进行反应。酶催化的反应又称为酶促反应。酶促反应的反应物称为底物（基质），生成物称为产物。（二）酶的化学组成1．酶的元素组成：

由碳、氢、氧、氮等元素组成。2．酶的分子组成： （1）单纯酶。结构中不含其它物质，是完全由氨基酸组成的蛋白质，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、核糖核酸酶等。（2）结合酶：蛋白质酶蛋白全酶才结合酶有催化非蛋白组分辅助因子金属离子活性

辅酶酶蛋白的作用:决定酶的催化特性。辅助因子作用:在酶催化反应中常传递电子、原子或者某些化学基团。金属离子作为辅助因子的常见酶离子种类常见的酶Fe2+或Fe3+细胞色素、过氧化物酶Na+质膜ATP酶K+参与蛋白质合成和某些酶促合成Mg2+叶绿素、磷酸酶、Na+-K+泵Mn2+肽酶Cu2+酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶Co2+肽酶Mo2+硝酸还原酶、黄嘌呤氧化酶Ca2+钙调素、ATP酶含维生素的辅酶及其功能辅酶维生素生理功能辅酶I（NAD+）、辅酶II（NADP+）维生素PP传递氢原子黄素单核苷酸（FMN）、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）维生素B2（核黄素）传递氢原子硫胺素焦磷酸（TPP）维生素B1（硫胺素）参与α-酮酸羧化作用辅酶A（CoA）泛酸磷酸吡哆醛（胺）-脱羧辅酶（B6-P）维生素B6转氨基作用，加速氨基酸代谢3．多酶复合体

由几种不同的酶经非共价键相互嵌合而成多酶复合体，如丙酮酸脱氢酸复合体由3种酶组成。二、酶催化反应的特点（一）高效性

（二）高度专一性（三）可调控性三、影响酶促反应速度的因素限速酶:将催化能力较弱，对整个代谢过程的反应速度起控制作用的酶称为限速酶。（一）底物浓度与酶浓度

当底物浓度高于酶浓度时，增加酶浓度也可以有效地提高反应速度。（二）pH通常将酶催化活性达到最大时的pH称为该酶的最适pH。每一种酶都有一个最适pH，此时它的催化反应速度最快。pH对酶促反应速度的影响（三）温度对酶催化反应速度的影响

运动训练和比赛前常要求运动员做好充足的准备活动，原因之一是准备活动能提高肌肉的温度，有利于提高酶的活性，以适应训练和比赛中快速的物质代谢要求。（四）激活剂和抑制剂激活剂：凡是能提高酶活性的物质。抑制剂：凡能降低酶活性说使酶活性丧失的物质。激活剂和抑制剂是相对的。某一特定的分子，对一种酶是激活剂，但对另一种酶则可能是抑制剂。四、运动与酶适应运动训练可以引起体内的物质产生适应性变化，细胞内的酶也随之发生变化，主要体现在酶催化能力的提高和酶含量的增加。（一）酶催化能力的适应酶催化能力的适应也称酶活性的适应。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。运动训练主要可提高限速酶的活性。运动训练引起的酶催化能力的适应性变化，可以因停训而消退。（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。长期运动训练造成的酶含量的适应性变化，维持时间较长，消退较慢。有氧和无氧训练对肌细胞酶含量的影响酶的种类未训练无氧训练有氧训练有氧代谢酶琥珀酸脱氢酶8.18.020.8苹果酸脱氢酶45.546.065.5*磷酸原代谢酶肌酸激酶609.0702.0*589.0肌激酶309.0350.0*297.0糖酵解酶磷酸激酶5.35.83.6*磷酸果糖激酶19.929.2*18.9乳酸脱氢酶766.0811.0621.0*与未训练组比较具有显著性差异五、运动与血清酶血清酶的分类：血清功能性酶：在血液中起着正常的催化作用非功能性酶：来自于机体组织细胞，在血液中不起催化作用的酶；主要在肝脏中进行分解

一般所讲的血清酶是指血清非功能性酶。运动时血清酶活性的影响因素（1）运动强度。运动强度大，血清酶活性增加明显。（2）运动时间。相同的运动强度，运动时间越长，血清酶活性增加越明显。（3）训练水平。在定量负荷运动后，训练水平较高的运动员血清酶活性增高的幅度要显著低于训练水平较低的运动员或无训练的一般人。（4）运动环境。在低氧、寒冷、低压环境下运动时，血清酶活性升高比正常环境下明显。（5）运动方式。肌肉离心收缩比向心收缩更容易引起血清酶活性的明显升高。运动引起血清酶活性增高的机制运动时由于肌肉收缩的机械性牵拉、自由基生成的增多导致肌细胞微细损伤，或剧烈运动引起的组织内环境的变化，如血糖降低、pH降低、离子浓度改变等导致肌细胞膜通透性增加，从而使肌细胞内酶逸出增多。第三节运动时的物质代谢运动人体的物质代谢的主要特点：（1）物质代谢相互联系的整体性。（2）严格精细的代谢调控性。（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。一、糖代谢

血糖：血液中的葡萄糖肝糖原：血糖在肝脏中合成并贮存肌糖原：血糖在肌肉中合成并贮存

糖异生：肝脏还可以将体内的一些非糖类物质，如乳酸、丙氨酸、甘油等合成为葡萄糖。二、脂肪代谢三、蛋白质代谢四、水代谢（一）水的来源与存在形式人体内的水主要从外界摄取。人体内有许多代谢过程，特别是一些缩合反应，可以通过同时脱氢和脱羟基作用，生成水；细胞线粒体内的质子和氧可结合生成水。（二）水平衡水是生命存在的基本条件，是各种生理机能的基础。正常人体每天水的摄入和排出处于平衡状态人体内的水是进行生物化学反应的场所，水可以参与体温调节，起到润滑作用，并与体内的电解质平衡有关。不同程度脱水时生理变化及征象体重减轻度（%）生理改变常见症状和体征0～2体温↑无2～4血浆量↓口渴，多抱怨，一些不适肌肉水分↓心脏每搏输出量↓皮肤和肌肉的血流量↓心率↑4～6出汗率↓皮肤发红，冷漠，肌肉耐受性减弱，肌肉痉挛，手臂、背、颈部有麻刺感6～8尿酸↑头疼，头昏，气短，口齿不清尿蛋白↑肾血流量↓8～12舌苔肿胀，强直状态，精神错乱五、无机盐代谢除碳、氢、氧和氮元素外，其余的元素构成无机盐。常量元素：占人体总重量万分之一以上的元素。微量元素：占人体总重量万分之一以下的元素。各种无机盐功能无机盐功能缺乏征象磷构成骨骼和牙齿，能量转移，维持身体酸碱平衡细胞功能降低钙骨骼、牙齿构成，凝血，肌肉活动，神经功能骨折，儿童生长迟滞钾肌肉和神经功能肌肉无力，电解质失衡镁骨骼强度，参与蛋白质合成，肌肉和神经功能神经系统易兴奋，肌肉无力钠体液调节，神经和肌肉功能恶心，呕吐，疲乏，头昏氯化物消化酶成分抽筋，嗜睡铁血红蛋白成分，电子传递体系贫血，氧转运能力降低，疲劳锌多种酶的组分，蛋白质代谢和CO2转运必需物蛋白质代谢及CO2转运降低铜血红蛋白和黑色素生成，多种酶的成分贫血，无力硒细胞抗氧化，多种酶成分心脏功能失常，癌症发病危险性增加锰血红蛋白合成，骨骼和软骨生长，酶的激活骨骼相关疾病，如关节炎、骨质疏松症、骨折几率增加钼酶的组成未知铬参与控制血糖和糖代谢未知氟化物通过产生抗腐釉，坚固牙齿龋齿、牙周炎碘参与甲状腺素合成，维持正常代谢率疲劳，代谢率降低，甲状腺肿硫激素、维生素和蛋白质成分未知无机盐功能缺乏征象各种体液中电解质的含量血浆细胞间液细胞内液mmol/LmEq/Lmmol/LmEq/Lmmol/LmEq/L阳离子Na+1421421471471515K+5544150150Ca2+2.755.51.252.512Mg2+1.252.51213.527合计155155.5194阴离子Cl-10310311411411HCO3-272730301010HPO42-121250100SO42-0.510.511020蛋白质16163有机酸67.5-合计155155.5194六、维生素代谢维生素（vitamin）是参与人体生长发育和代谢所必需的一类小分子有机物。根据其溶解性质分为：水溶性维生素脂溶性维生素特点：人体内不能合成维生素需要量极少不是组织细胞的结构成分，也不能直接提供能量在能量代谢及其调节过程中起着重要作用各种维生素的功能维生素功能A（视黄醇，β-胡萝卜素可转化为维生素A）合成视紫红质（视力）、皮肤和软组织健康；骨骼生长、再生；免疫功能；β-胡萝卜素是强抗氧化物。B1（硫胺素）糖与氨基酸代谢，生长必需B2（核黄素）参与能量代谢，视觉（感光）、皮肤健康B3（泛酸）作为辅酶A成分参与能量代谢B5（烟酸、烟酰胺）参与能量代谢；维持神经和消化系统功能；皮肤健康B6（吡哆醇）参与氨基酸代谢B12（钴胺素）红细胞生成；氨基酸代谢；神经细胞维护B9（叶酸）红细胞生成；维持胃肠道健康C（抗坏血酸）形成胶原质，提高抗感染力、蛋白质代谢、强抗氧化物D（钙化醇）促进钙、磷吸收；骨矿化E（生育酚）强抗氧化物，可保护细胞氧化损伤，保护维生素A不受氧化损伤第四节运动时机体的能量代谢一、三磷酸腺苷——ATP（一）ATP的分子结构和生物学功能1．ATP的分子结构2．ATP的生物学功能（1）生命活动的直接来源。

ATP酶ATP+H2OADP+Pi+能量（2）合成磷酸肌酸等高能磷酸化合物。

CK

ATP+C（肌酸）ADP+CP（磷酸肌酸）（二）肌肉活动时ATP的代谢过程1．肌肉活动时ATP的利用

肌肉收缩时，横桥头部ATP酶激活，ATP分解释放能量，横桥摆动，使细微丝向肌节中央滑行，肌节收缩。

ATP还可为离子转运提供能量。2．ATP的再合成途径（1）高能磷酸化合物快速合成ATP。（2）糖无氧酵解再合成ATP。（3）有氧代谢再合成ATP。二、生物氧化概念：生物氧化是指物质在生物体内的氧化过程。在生物氧化过程中，细胞摄取O2并释放出CO2，故也称为细胞呼吸。

（一）生物氧化的过程第一阶段是糖、脂肪和蛋白质经过分解代谢生成乙酰辅酶A；第二阶段是乙酰辅酶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；第三阶段是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。（二）氧化呼吸链线粒体内膜上存在的多种酶和辅酶组成的复合体，按一定的顺序排列成的连锁性电子传递链，可使还原当量中的氢传递给氧生成水，称为氧化呼吸链。1.呼吸链的组成（1）复合体Ⅰ：即NADH脱氢酶，含有FMN和铁硫蛋白（2）复合体Ⅱ：即琥珀酸脱氢酶，含有FAD和铁硫蛋白（3）复合体Ⅲ：即细胞色素c还原酶，含有细胞色素b（b562、b566）、细胞色素c1和铁硫蛋白（4）复合体Ⅳ：即细胞色素c氧化酶2.呼吸链各组分的排列顺序3．水的生成糖、脂肪、蛋白质等物质代谢脱下的成对氢原子（2H）经两条呼吸链的传递过程，最终与氧相结合，生成水。4．ATP的生成（1）底物水平磷酸化

代谢物分子的高能磷酸基键直接转移给ADP生成ATP的方式，称为底物水平磷酸化，简称底物磷酸化。（2）氧化磷酸化

将代谢物脱下的氢，经呼吸链传递，最终生成水，同时伴有ADP磷酸化成ATP的过程，称为氧化磷酸化。氧化磷酸化的进行必须满足以下条件（1）必须要有NADH+H+或FADH2提供氢。（2）必须要有ADP和磷酸根离子存在。（3）必须要有氧。（4）必须保证线粒体内膜的完整性。（三）二氧化碳的生成

生物氧化的过程中，二氧化碳的生成，是通过脱羧基的代谢过程而产生的。这一过程中没有ATP生成。（四）生物氧化的特点1.生物氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体的作用下逐步进行的。2.氧化反应分阶段进行，能量逐步释放能量。3.生物氧化过程中释放的化学能通常贮存在高能磷酸化合物中。（五）生物氧化的意义1.合成人体的直接能源——ATP。2.产生热量，维持体温。本章内容结束。第二章糖代谢与运动学习目标了解糖的概念、分类、葡萄糖的化学结构、人体内糖的存在形式与储量；掌握糖的生物学功能。

掌握糖酵解和糖有氧氧化的基本代谢途径、关键酶、能量生成和生理意义；了解糖原合成、糖异生的基本代谢途径及其在运动中的意义。掌握机体运动时糖和乳酸的动力学变化特点及其对人体运动能力的影响；熟悉运动过程中糖代谢的适应性变化。第一节糖的概述糖类作物水果中富含果糖纤维素一、糖的概念和化学组成

糖（carbohydrate）是一类含有多羟基（-OH）的醛类

（

）或酮类（）化合物的总称。

如，常见的葡萄糖是一个多羟基醛，而果糖是一个多羟基酮。

（一）糖的概念

糖物质都是由碳（C）、氢（H）、氧（O）3种元素组成的，其分子式绝大多数都可以用Cn（H2O）n的通式来表示，其中，氢和氧的原子数之比正好是2∶1，与水（H2O）相同，故习惯上把糖称为碳水化合物。但一些糖物质，如鼠李糖（C6H13O5）和脱氧核糖（C5H10O4）等的分子组成并不符合碳水化合物的通式；而一些非糖物质，如乙酸（C2H4O2

）、乳酸（C3H6O3）等的分子中，氢与氧的原子数之比却是2∶1。（二）糖的化学组成

二、糖的分类

凡是不能用水解方法再降解的最简单形式的糖，称为单糖（monosaccharide）。根据单糖分子含碳原子数目的多少可分为丙糖（3C）、丁糖（4C）、戊糖（5C）、己糖（6C）等。（一）单糖

葡萄糖的环式结构

葡萄糖在晶体状态或水溶液中，可通过分子内失水缩合成环，即第五位碳原子上的羟基与第一位的醛基形成六元环状的半缩醛结构。葡萄糖的立体结构

糖的半缩醛氧环式结构不能反映出各个基团的相对空间位置，在葡萄糖的环状结构式中，C–O–C键拉得很长，这与实际情况不符合，为了准确地反映葡萄糖分子的立体结构，环式结构可用哈沃斯（Haworth）透视式表示：葡萄糖分子的哈沃斯（Haworth）透视式葡萄糖分子的空间立体构型

寡糖（oligosaccharide）又称为低聚糖，是由2～10个单糖分子缩合而成。寡糖中，双糖存在最为广泛，其分子式是C12H22O11。与人体有密切关系的双糖主要是麦芽糖、乳糖和蔗糖，三者均易水解为单糖。

麦芽糖：葡萄糖+葡萄糖蔗糖：葡萄糖+果糖乳糖；葡萄糖+半乳糖（二）寡糖

多糖（polysaccharide）是一类由多个单糖分子缩合而成的高分子有机物，其分子式为（C6H10O5）n，n值约为数百以至上万。

（三）多糖

1.淀粉（starch）

2.纤维素

（cellulose）

糖原的结构与支链淀粉的结构相似，只是糖原分支的长度比支链淀粉的长度更短，分支的数量更多，故称为动物淀粉。人体及动物体各组织器官中，以肝糖原（liverglycogen）和肌糖原（musoleglycogen）最为重要。

3.糖原（glycogen）

三、糖的生物学功能结合型糖：其生理作用是与其它物质结合参与人体成分的组成。例如，糖脂是构成神经细胞和细胞膜的主要成分；糖蛋白形成酶、激素等生物活性物质。

自由型糖普通成年人体内自由型糖的总量约为500g，运动员体内可达550～750g。游离态主要是存在于血液中的葡萄糖，是糖的运输形式。

化合态

主要是肌糖原和肝糖原等，是糖在体内的储存形式

。人体内糖的存在形式

血糖人体空腹血糖浓度大约为4.4～6.6mmol/L，总量约为6g。肌糖原肌糖原约占体内糖原储备总量的75%，约为肌肉重量的1%～2%，肌糖原含量1～1.5g/100g湿肌，总量约为350～400g。肝糖原肝糖原可占肝重的5%，约占体内糖储备总量的20%，总量约为75～100g。人体内的糖储量

1.提供机体所需的能量

2.调节脂肪代谢和抗生酮的作用

3.具有节约蛋白质的作用

4.具有促进运动性疲劳恢复的作用

运动时糖的生物学功能

第二节糖的分解代谢

糖代谢是人体获得能量的重要途径之一。其代谢底物主要有两种，一种是存在于各组织中的糖原，另一种是循环至各组织细胞的血糖。根据代谢时氧气的参与程度，糖代谢可分为无氧酵解和有氧氧化两类过程。一、糖的无氧酵解糖在氧气供应不足情况下，经细胞液中一系列酶催化，最后生成乳酸的过程称为糖酵解（anaerobicglycolysis）。在正常生理条件下，糖酵解并不是大多数组织的代谢途径，但在氧气供应不足（如剧烈运动）时，糖酵解供能则具有重要的作用。

1、葡萄糖果糖-1，6-二磷酸2、果糖-1，6-二磷酸2分子磷酸丙糖3、甘油醛-3-磷酸丙酮酸4、丙酮酸乳酸（一）代谢过程

ATP的生成数量

糖酵解小结1反应部位在胞液2不需氧的产能过程（底物水平磷酸化）

1G→2ATP，Gn(G)→3ATP3终产物乳酸:释放入血,进入肝脏代谢分解利用乳酸循环

糖酵解小结4有3步不可逆反应：①GG-6-P②F-6-PF-1,6-BP③PEP丙酮酸ATPADP己糖激酶ATPADP磷酸果糖激酶ATPADP丙酮酸激酶

糖酵解小结5①己糖激酶②

果糖磷酸激酶(最重要)

③丙酮酸激酶限速酶AMPADP果糖-2,6-二磷酸果糖-1,6-二磷酸激活抑制果糖磷酸激酶ATP（高浓度）柠檬酸长链脂肪酸果糖-1,6-二磷酸丙酮酸激酶激活抑制ATP丙氨酸己糖激酶抑制G-6-P长链脂酰CoA

糖酵解小结6

ATP的生成数量1分子葡萄糖净生成ATP数2ATP1分子糖原水解的葡萄糖单位净生成ATP数3ATP

机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式，是剧烈运动时能量的主要来源；但生成能量少，运动中依靠糖酵解供能不能维持较长运动时间。某些组织在氧气供应充足时也依赖糖酵解供能。（二）糖酵解的生理意义二、糖的有氧氧化

葡萄糖或糖原在有氧条件下氧化分解，生成二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程称为糖的有氧氧化（aerobicoxidation）。

1、葡萄糖（或糖原）

丙酮酸

2、丙酮酸乙酰辅酶A

3、乙酰辅酶A三羧酸循环

（一）代谢过程

1.葡萄糖

丙酮酸G2CH3COCOOH2NADH+2H+呼吸链(respiratorychain)H2O+2×2.5ATP（2×1.5ATP）同糖酵解途径，反应在细胞液进行2.

丙酮酸乙酰CoA反应不可逆氧化脱羧，进入线粒体丙酮酸脱氢酶系的组成

酶辅酶（维生素）丙酮酸脱氢酶TPP（VitB1）二氢硫辛酸乙酰转移酶HSCoA（泛酸）硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶FAD（VitB2）NAD+（VitPP）3.

乙酰CoA三羧酸循环在线粒体中，它酰辅酶A先与草酰乙酸缩合成柠檬酸，再经过一系列酶促反应，最后生成草酰乙酸；接着再重复上述过程，形成一个连续、不可逆的循环反应，消耗的是乙酰CoA，最终转化为CO2和H2O。由于这个循环首先生成的是具有3个羧基的柠檬酸，故称为三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle，TCAcycle）或柠檬酸循环。

三羧酸循环柠檬酸（C6）CH3CO~SCOA（C2）HSCoA（C4）

草酰乙酸

α-酮戊二酸

（C5）电子传递链H2O+ATP三羧酸循环的总反应式三羧酸循环过程

反应阶段反应辅酶生成ATP数量第一阶段（细胞质）葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸-1果糖-6-磷酸→果糖-1,6-二磷酸-12×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸2NADH2×2.5*（2×1.5*）2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸2×12×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2×1第二阶段（线粒体）2×丙酮酸→2×乙酰CoA2NADH2×2.5第三阶段（线粒体）2×异柠檬酸→2×α-酮戊二酸2NADH2×2.52×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2NADH2×2.52×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×12×琥珀酸→2×延胡索酸2FADH22×1.52×苹果酸→2×草酰乙酸2NADH2×2.5总计由1分子葡萄糖总共获得30（或32）

（二）ATP的生成

１.有氧氧化是机体利用糖能源的主要途径２.三羧酸循环是人体内糖、脂和蛋白质三大代谢的中心环节。糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰辅酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2O（三）糖有氧氧化的生理意义第三节糖原合成和糖异生作用

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（glycogensynthesis）。

原料：血液中的葡萄糖。

合成部位：

组织定位：主要在肝脏、肌肉。

细胞定位：胞浆一、糖原的合成Gn

G→G-6-P→G-1-P→UDPGGn+1

关键酶：糖原合成酶

葡萄糖的供体：

UDPG，需小分子糖原作引物

消耗的能量：

2分子ATP

（一）代谢过程

1长期运动训练促使机体组织中的糖原增多。一般成人体内糖原总储量约为500g，而有良好训练的运动员体内的糖原可达700g。

2运动训练促进糖原合成的机制，主要是由运动时糖原储量的下降和运动后的超量恢复引起的。

（二）运动训练对糖原合成的影响

概念：在体内由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用（glyconeogenesis）。

原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等。

合成部位：主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体。

二、糖异生

基本上是糖酵解的逆过程酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。（一）代谢过程

1.弥补体内糖量不足，维持血糖相对稳定。2.乳酸循环（lacticacidcycle）有利于运动中乳酸消除。

（二）糖异生作用在运动中的意义

第四节糖代谢对人体运动能力的影响

1.肌糖原与无氧运动能力：以无氧代谢供能为主的运动项目，运动前有足够的肌糖原储量是必要的。（一）肌糖原与运动能力

一、糖原与运动能力

2.肌糖原与有氧运动能力：在长时间（45～200min）、大强度运动中，运动前肌糖原储量决定了运动员达到运动力竭的时间。体内糖原的储量取决于个体的运动水平、训练状况和饮食中糖的含量。肝糖原分解

1.运动时肝葡萄糖的生成糖异生作用

（二）肝糖原与运动能力

◆运动时肝葡萄糖释放速率随运动强度增大而加快。◆在长时间、中低强度运动时，肝脏释放葡萄糖的速率经历先加快、后逐渐减慢的变化过程。2.运动时肝葡萄糖的释放

血糖4.4～6.6mmol/L食物肝糖原糖异生H2O、CO2、供能糖原脂肪、氨基酸、核糖等随尿排出＞8.89mmol/L消化吸收分解非糖物质合成氧化转变血糖的来源和去路二、血糖与运动能力

1-2min的短时间大强度运动，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。4-10min的全力运动时，骨骼肌依赖糖的有氧和无氧代谢供能，由于肝脏输出葡萄糖的速率也增加，血糖浓度明显上升。5-30min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，血糖浓度开始回落但仍高于安静水平。4.1-2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常范围，也属于低限区。5.2-3小时长时间运动之疲劳时，如果没有外源性葡萄糖补充，会出现低血糖。

（一）安静状态的肌乳酸和血乳酸浓度

1

2

安静时人体血液中含有少量的乳酸，大约为1～2mmol/L（9～18mg/dL）。这是由于红细胞、皮肤、视网膜以及肾髓质等即使在氧供应充足的情况下，也通过糖的无氧酵解途径获取能量。肌乳酸与血乳酸浓度的动态平衡：乳酸主要是骨骼肌细胞中的糖原或葡萄糖无氧代谢的产物，通过扩散进入血液。血乳酸浓度:生成速度↔消除速度三、乳酸代谢与运动能力

运动肌“乳酸穿梭”

由于肌纤维的类型及代谢特点不同，从而产生肌纤维间的乳酸穿梭。乳酸穿梭：Ⅱb型纤维（生成部位）→I型肌纤维（氧化部位）1.乳酸穿梭

血管间“乳酸穿梭”乳酸经细胞间质和血管由生成部位穿梭到细胞高呼吸部位。乳酸穿梭：肌肉（生成部位）→心脏、肌肉、肝脏（氧化部位）（二）运动中乳酸浓度的变化2.运动时肌乳酸与血乳酸浓度变化

◆运动时肌乳酸和血乳酸之间平衡有一个过程，时间大约在4～10min。◆不同强度的运动导致肌乳酸、血乳酸浓度的变化也不同。运动中乳酸所能达到的最大值与运动方式有关，该值一般可以反映运动员无氧酵解的极限水平。3.乳酸阈及其在运动中的意义

◆乳酸阈(lactatethreshold)是指在进行递增强度运动时，血乳酸浓度逐渐增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳酸浓度出现急剧上升的拐点，一般以4mmol/L血乳酸浓度所对应的运动强度来表示。不同健康水平、不同训练水平的受试者，乳酸阈的大小也不同。◆乳酸阈常常被用作评定运动员有氧能力的重要指标和心脏病人心血管机能储备状态的指标。在训练过程中，如果发现运动员的乳酸阈提高，说明耐力训练的运动员有氧代谢能力得到改善。3.合成其他物质乳酸2.糖异生1.氧化4.随汗、尿排出（三）运动后乳酸的代谢去路

◆糖酵解过程的酶活性提高，尤其是糖酵解过程的三个限速酶以及肌型乳酸脱氢酶（LDH5）活性明显提高。

◆促进肌糖原的合成与储存，增加运动时糖酵解代谢底物。◆机体缓冲乳酸能力增强，以维持人体内环境的稳定性。◆机体的耐酸能力提高，可在体内一定酸性条件下保持较高的运动能力。

（一）糖酵解代谢的运动适应

四、糖代谢的运动适应

◆有氧氧化酶活性的提高，同时心肺功能的增强、血红蛋白含量的增加、骨骼肌中线粒体数量和体积的增加以及毛细血管数量的增多

◆血糖调节能力的改善。长期运动训练显著提高运动机体维持血糖稳定的能力。◆运动中糖节省化作用。长期的运动训练使脂肪酸氧化供能的比例提高，这引起运动肌吸收和利用血糖的比例降低，有利于运动血糖保持在高水平状态。◆糖原的合成增强。系统的耐力训练可显著提高糖原合成酶的活性,促进糖原的合成。

（二）糖有氧氧化的运动适应

本章内容结束。第三章

脂质代谢与运动掌握脂质的概念与功能、脂肪酸分解代谢的过程、运动时脂肪利用的特点与规律；熟悉酮体的生成和利用及其运动中酮体代谢的意义；理解运动、脂代谢与健康的关系，并能将所学的知识科学地指导体育锻炼以改善脂质代谢，增进健康。学习目标第一节

脂质概述一、脂质的概念脂质是指由脂肪酸（FA）和醇所形成的酯类及其衍生物，是化学组成和结构不同但功能和性质相似的一类有机化合物。特性：不溶于水而易溶于乙醚、氯仿等非极性溶剂。化学组成：C、H、O(N、P、S)二、脂质的分类根据化学结构及组成，脂质可分为脂肪和类脂（lipoid）两大类。脂肪即甘油三酯（TG），也称三脂酰甘油。类脂主要包括磷脂（PL）、糖脂和胆固醇等。（一）脂肪脂肪是甘油的三个羟基分别与三个脂肪酸分子通过酯键连接生成的化合物，又称为甘油三酯或三酰甘油，是脂类中含量最为丰富的一大类。甘油三酯结构1.饱和与不饱和脂肪酸自然界中脂肪酸的碳原子数目几乎都是偶数，碳氢链长一般为12~22个碳原子。碳氢链中只含单键的脂肪酸称饱和脂肪酸（saturatedFA），如硬脂酸、软脂酸等。碳氢链中含有双键的为不饱和脂肪酸（unsaturatedFA，UFA），含一个双键的为单不饱和脂肪酸（monounsaturatedFA，MUFA），含2个或2个以上双键的为多不饱和脂肪酸（polyunsaturatedFA，PUFA）。不饱和脂肪酸的生理功能：（1）保持细胞膜的相对流动性，以保证细胞的正常生理功能；（2）使胆固醇酯化，降低血中胆固醇和甘油三酯；（3）是合成人体内前列腺素和凝血因子的前体物质；（4）降低血液粘稠度，改善血液微循环；（5）提高脑细胞的活性，增强记忆力和思维能力。2.必需脂肪酸人体内能合成多种脂肪酸，但不能合成亚油酸和亚麻酸，必须从膳食中补充。因此，通常把维持人体正常生长所需而体内又不能合成的脂肪酸，称为必需脂肪酸。供给亚油酸时，可生成维持细胞膜结构和功能必需的花生四烯酸；供给亚麻酸时，人体能合成二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。二者具有合成前列腺素、降血脂、抑制血小板聚集、延缓血栓形成等生物学功能。（二）类脂1．磷脂磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂。体内含量最多的是甘油磷脂，因与磷酸相连的取代基因不同又分为卵磷脂、脑磷脂、心磷脂等。磷脂广泛存在于动物的脑、肝、神经组织以及植物的种子里，是细胞膜的组成成分，对保持细胞结构的完整性具有至关重要的作用。此外，在血液凝固和组成神经纤维的髓鞘方面起重要作用。2．糖脂糖脂中含有糖基，常与磷脂共存，它是构成血型物质和细胞膜抗原的组成成分，也是细胞膜和神经髓鞘的重要组分，与神经冲动传递以及许多遗传性疾病有关。3．胆固醇胆固醇主要存在于动物细胞，参与细胞膜的组成，它是血中脂蛋白复合体的成分，也是类固醇激素和胆汁酸的前体。胆固醇除人体自身合成外，可从膳食中获取。胆固醇既是生理必需的，但过多时会引起某些疾病。如冠心病患者血清总胆固醇含量超出正常值上限，因此需严格控制膳食中胆固醇量。胆固醇结构式

分类含量分布生理功能脂肪甘油三酯95%脂肪组织血浆1、储脂功能2、提供必需脂肪酸3、促进脂溶性维生素吸收4、热垫作用5、保护垫作用6、构成血浆脂蛋白类脂糖脂、胆固醇及其酯、磷脂5%生物膜神经血浆1、维持生物膜的结构和功能2、胆固醇可转变为类固醇激素、维生素、胆汁酸等3、构成血浆脂蛋白三、脂质在运动中的生物学功能（一）脂肪氧化分解释放能量（二）类脂是构成生物膜的重要成分（三）促进脂溶性维生素吸收（四）具有防震和隔热保温作用（五）脂肪的氧化利用具有降低蛋白质和糖消耗的作用第二节

脂肪的分解代谢一、脂肪的动员与水解脂肪细胞内储存的脂肪经脂肪酶催化水解释放出脂肪酸，并进入血液循环供给全身各组织摄取利用的过程，称为脂肪动员。脂肪水解过程

骨骼肌、心肌等组织含有少量脂肪，水解生成的游离脂肪酸并不释放至血液，而是在细胞中氧化供能或再合成脂肪。二、甘油代谢及其生物学意义（一）甘油的分解代谢甘油只能在肾、肝等少数组织被氧化利用。甘油可与ATP发生反应而被激活，生成磷酸二羟丙酮，进入糖酵解途径生成丙酮酸，进而氧化成CO2和H2O。甘油代谢的基本途径肌肉中缺乏甘油磷酸激酶，故甘油不能直接为肌肉供能。但肝脏中甘油激酶活性较高，甘油可转变为α-磷酸甘油进入氧化途径。（二）运动时甘油代谢的生物学意义甘油作为糖异生作用的底物，至少占3/4。饥饿状态或进行长时间的耐力运动时，体内糖储备逐渐减少，甘油的利用量增多。甘油吸附的水称为固定水（1g甘油可吸附3g水）。当甘油氧化后，固定水将转化为自由水补充体液，可防止运动性缺水。三、脂肪酸的分解代谢脂肪酸是长时间运动的基本燃料。在有充足氧供给的情况下，脂肪酸在线粒体内一系列酶的催化下，逐步裂解生成乙酰辅酶A，再经三羧酸循环完全氧化，生成CO2和H2O，释放大量能量，因此脂肪酸是机体主要能量来源之一。肝和肌肉是进行脂肪酸氧化最活跃的组织，其最主要的氧化形式是β-氧化。1．脂肪酸的活化（一）脂肪酸的

-氧化2．脂酰辅酶A进入线粒体3．脂肪酰辅酶A的β-氧化（1）脱氢（2）水化（3）再脱氢（4）硫解各种脂肪酸分解代谢方式基本相同，均能氧化产生能量。释放的能量部分以热能形式释放，其余以合成ATP方式储存，合成ATP多少依赖于脂肪酸碳链的长度（碳原子数目）。例：16碳的软脂酸彻底氧化时，共进行7次β氧化，生成7分子FADH2、7分子NADH+H+和8分子乙酰CoA，共生成106分子的ATP。活化过程-2ATP7分子FADH2----7*1.5=10.5ATP

7分子NADH+H+

----7*2.5=17.5ATP

8分子乙酰CoA经三羧酸循环----8*10=80ATP（二）脂肪酸β-氧化的生理意义脂肪酸β-氧化可以供应机体所需要的大量能量。生成的乙酰辅酶A进入三羧酸循环氧化，也产生大量能量。脂肪酸β-氧化也是脂肪酸的改造过程，人体所需要的脂肪酸链的长短不同，通过β-氧化可将长链脂肪酸改造成长度适宜的脂肪酸，供机体代谢所需。四、酮体代谢酮体生成：在某些组织，如肝脏细胞内，脂肪酸氧化不完全，生成的乙酰CoA有一部分转变成乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮，这3种产物统称为酮体（ketonebodies）。比例：其中β-羟丁酸约占70%，乙酰乙酸约占30%，而丙酮含量极微。酮体的生成途径酮体的氧化途径第三节

运动时脂质代谢的特点一、运动时的脂肪代谢能量骨骼肌胞浆的脂滴脂库中的脂肪血浆脂蛋白（一）骨骼肌内的甘油三酯进行25%、65%和85%VO2max强度的运动时，肌细胞甘油三酯在能量代谢中的贡献率占总能量消耗的7%、26%和8%。（二）血浆甘油三酯供能作用很小。（三）脂肪组织中的甘油三酯运动开始后30min脂解强度迅速提高，随着运动的进行脂解速率进一步加快。甘油三酯-脂肪酸循环。脂肪水解产生的脂肪酸只有部分量被释放入血，供其它组织利用；而大部分脂肪酸在脂肪细胞内直接参与再酯化过程LPL是甘油三酯水解的限速酶。在超过1h的长时间运动中，骨骼肌内LPL活性提高近2倍，脂肪组织中提高约20％。二、运动时脂肪酸的利用（一）运动对血浆游离脂肪酸含量的影响在运动过程中，血浆FFA的浓度升高。进行长时间中等强度的运动时脂肪被大量动员，进入血浆的脂肪酸增多，血浆FFA/清蛋白的比值可以增加到3～4，大大超过清蛋白的运载能力。（二）运动对血浆游离脂肪酸利用的影响1．安静时血浆游离脂肪酸利用动脉血FFA是安静肌的基本燃料，大约50%的血浆FFA在流经肌肉的过程中被吸收利用。安静时骨骼肌的能量来源几乎全部依赖于FFA的有氧氧化。2．运动时血浆游离脂肪酸利用短时间大强度运动时，血浆游离脂肪酸参与供能的意义不大。超过20～30min的长时间中等强度（60%～70%VO2max）运动时，血液中FFA持续而缓慢地升高，肌细胞摄取血浆FFA供能的比例增大。长时间耐力运动过程血浆FFA浓度血浆FFA浓度出现暂时下降，然后逐渐升高，这是因为：（1）运动时肌肉吸收血浆脂肪酸增多，但脂肪组织分解及脂肪酸释放入血的量相对不足。（2）由于血液的重新分配，进入脂肪组织的血流量暂时下降，造成肌肉吸收血浆FFA的速率与脂肪组织向循环系统释放的速率之间暂时失去平衡。三、运动与酮体代谢（一）运动对血酮体浓度的影响肝外组织氧化酮体的能力很强，正常情况下肝内血酮体含量很少，浓度一般低于0.2mmol/L。尿中酮体小于2.15mmol/24h。（二）运动时酮体代谢的生理意义（1）酮体是体内能源物质运输的一种形式。（2）酮体参与脑组织和肌肉的能量代谢。（3）酮体参与脂肪动员的调节。四、影响脂肪代谢的因素与运动能力（一）运动员身体素质水平（二）运动强度和持续时间（三）脂肪动员和脂肪酸转运的能力（四）脂肪酸的碳链及饱和度（五）膳食因素五、脂肪分解代谢与运动适应（一）耐力训练与脂肪分解代谢的适应耐力训练使运动员体脂百分率减少，脂肪细胞的体积显著减小。血浆中脂蛋白脂肪酶活性增高，甘油三酯转运率加快。人体内脂肪水解和利用脂肪酸供能能力的增强是耐力训练的适应性表现。这样有利于节省体内的糖贮备，达到提高耐力的作用。（二）产生适应的机制1.运动训练可促进脂肪酸供能比例增高。2.耐力训练能引起骨骼肌中毛细血管密度增加，有利于脂肪酸的有氧氧化。3.耐力训练使骨骼肌细胞在运动时能够更加快速、高效地氧化脂肪酸，释放能量。4.耐力训练可以改善心肺功能。第四节

运动、血脂与健康一、血脂的概念、分类及功能血脂是指人体血浆中所含的脂质，包括胆固醇、甘油三酯、磷脂和游离脂肪酸。研究发现:LDL与心血管疾病的发病率呈正相关；HDL与心血管疾病的发病率呈负相关。二、运动与血脂（一）运动对血脂含量的影响运动对血脂含量的影响主要集中在血浆中的甘油三酯和总胆固醇上。一次急性运动对血浆总胆固醇含量的影响不大。长期有氧运动锻炼可使血浆总胆固醇和甘油三酯含量显著降低。（二）运动对血浆脂蛋白含量的影响长时间耐力运动后，血浆HDL-C可升高12～20%，HDL-C/总胆固醇比值也升高。运动可提高HDL水平主要是由于HDL2的增加或HDL2/HDL和HDL2/HDL3比值增高，机制：长期的有氧运动可提高脂蛋白代谢关键酶脂蛋白脂肪酶（LPL）和卵磷脂-胆固醇酰基转移酶（LCAT）的活性。本章内容结束。第四章

蛋白质代谢与运动学习目标掌握蛋白质的概念、分子组成和基本代谢过程，以及运动时蛋白质氨基酸代谢变化的一般规律；理解蛋白质结构与功能的辩证关系；了解运动与蛋白质代谢和氨基酸代谢的适应；学会运用本章所学知识分析运动实践中有关运动因素与蛋白质代谢变化的关系。第一节蛋白质概述一.蛋白质的概念与功能（一）蛋白质的概念蛋白质是指(protein)一般用来指含氮的一类有机化合物，其中氨基酸是最基本的结构物质。FrederickSanger，1958年和1980年两度获得诺贝尔化学奖。Sanger的主要功绩是对于蛋白质和核酸的研究。（二）蛋白质的分类（三）蛋白质的功能1.机体最主要的结构成分2.承担多种重要的生理功能3.机体能源物质之一吴宪1893-1959福建人，生物化学家和营养学家。1924年提出蛋白质的变性理论。这一理论被许多实验所证实。二.蛋白质的分子组成（一）蛋白质的基本组成单位——氨基酸1.氨基酸的结构氨基酸是指含有氨基的羧酸。目前人们已经在自然界中发现的氨基酸大约有180种。但是参与蛋白质组成的氨基酸只有20种，并且都是α-氨基酸。氨基酸通式示意图2.氨基酸的分类氨基酸的差别主要源于“R”侧链基团的不同。在参与构成蛋白质的20种氨基酸中，“R”侧链基团可以是很简单的“H”,也可以是比较复杂的“-CH2-CH2-S-CH3”等。不带电荷的极性R侧链基团：甘氨酸，丝氨酸，苏氨酸，半胱氨酸，天冬酰胺，谷氨酰胺和酪氨酸。带正电荷的R侧链基团：赖氨酸，精氨酸和组氨酸非极性R侧链基团：丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，脯氨酸，蛋氨酸，苯丙氨酸和色氨酸带负电荷的R侧链基团：天冬氨酸和谷氨酸目前，最常见的氨基酸分类方式是根据“R”侧链基团在pH=7的条件下显示出的极性，把氨基酸分成了4种类型（如图）。即非极性R测链基团、不带电荷的极性R测链基团、带负电荷的R测链基团和带正电荷的R测链基团。

对中枢神经系统有特殊功效的氨基酸

氨基酸产物功能色氨酸5-羟色胺/褪黑素情绪、疼痛、食物摄入、警觉络氨酸/苯丙氨酸多巴胺/去甲肾上腺素/肾上腺素运动控制、情绪、警觉、注意力、焦虑组氨酸组胺食物摄入、警觉、体温调节精氨酸一氧化氮警觉、焦虑、记忆苏氨酸甘氨酸运动控制3．必需氨基酸必需氨基酸（essentialaminoacid）是指机体无法自身合成或合成的数量不足以满足机体需求，必须通过食物途径获得的一类氨基酸。8种必需氨基酸:赖氨酸、缬氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和苏氨酸。组氨酸----半必需氨基酸。

（二）蛋白质的分子结构一个α-氨基酸的氨基与另外一个α-氨基酸的羧基通过脱水缩合形成的化合物称之为肽，连接着两个氨基酸的化学键为肽键。HermannEmilFische（1852-1919）德国化学家，1902年获诺贝尔化学奖，贡献之一是提出蛋白质的肽键理论。

一级结构指的是多肽链共价主链的氨基酸顺序。二级结构指的是多肽链借助氢键排列成沿一维方向具有周期性结构的构象，如纤维状蛋白质中的α—螺旋和β—折叠片。三级结构是指多肽链借助各种次级键(非共价键)盘绕成具有特定肽链走向的紧密球状构象。三级结构中，除了属于二级结构的α—螺旋和β—折叠片等有规则的构象之外，还有无规则的松散肽段。四级结构是指寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系或结合方式。第二节蛋白质和氨基酸的代谢过程一.蛋白质的分解代谢正常情况下，机体蛋白质处于动态平衡，组织蛋白质不断分解与合成。食物摄取中的蛋白质：在肠道中经过消化酶水解为氨基酸吸收进入体内。组织中的蛋白质：主要在溶酶体中降解，无蛋白质选择性。其酶的最适pH为5，泄漏到细胞质中时无活性。泛素连接蛋白质后携带降解标记，根据N末端规则，降解半衰期从2-3分钟至10小时以上。蛋白质分解代谢的一般过程：蛋白质

氨基酸 …… 运动对蛋白质分解代谢的影响：运动强度；运动时间；运动中能量代谢的平衡。

二.蛋白质的合成代谢蛋白质的合成代谢是一个非常复杂的过程。DNA将遗传信息“转录”成mRNA，然后,在细胞的核糖体上进行“翻译”，氨基酸按照一定的先后次序形成蛋白质的一级结构，进而进一步形成更为复杂的高级结构。一级结构加工修饰：N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除；氨基酸修饰；二硫键形成；肽段的切除。高级结构形成：构象形成；亚基聚合；辅基连接。蛋白质合成的调节：生物体内蛋白质合成的速度，主要在转录水平上，其次在翻译过程中进行调节控制。它受性别、激素、细胞周期、生长发育、健康状况和生存环境等多种因素及参与蛋白质合成的众多的生化物质变化的影响。蛋白质的合成是蛋白质代谢中的重要组成部分，特别是在运动刺激下，机体细胞的生长和受损细胞的修复，肌肉的壮大等都与蛋白质的合成有着直接或间接的关系。运动蛋白质促进合成运动：间歇性、力量性练习、等等激素：睾酮、生长激素、等等营养：糖、乳清蛋白、等等信号通路：AMPK、IGF、mTOR、等等三.氨基酸代谢（一）氨基酸代谢库

骨骼肌和肝脏是体内主要的“氨基酸代谢库”，而血浆中游离氨基酸的变化值则是观察骨骼肌与肝脏之间蛋白质参与代谢程度的重要“窗口”。通过这个窗口可以了解、推断人体在运动过程中机体蛋白质含量的改变状况，以及这种改变对运动能力的影响程度。

（二）氨基酸的分解代谢1.联合脱氨基作用联合脱氨基作用主要包括2个步骤：一是转氨基作用（transamination），二是氧化脱氨基作用（deamination）。转氨基的结果：某一氨基酸与α-酮戊二酸进行氨基转移反应，生成相应的α-酮酸和谷氨酸。氧化脱氨基的结果：α-酮酸和NH32.嘌呤核苷酸循环肌肉中的氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基。对于运动中尤其是长时间运动中蛋白质参与供能有重要作用。维持机体内部的ATP/ADP比值处于比较高的水平，满足ATP利用的需要。3.氨的代谢氨基酸脱氨基后产生的氨是体内氨的主要来源。氨是有毒物质，人体内虽然不断产生氨，但血氨浓度很低，正常人不超过0.1mg/dl。氨的主要代谢途径是合成尿素。

肝脏。鸟氨酸循环。尿素占排氨总量的80%-90%。鸟氨酸循环4．酮酸的代谢氨基酸通过上述两种方式脱氨后生成α-酮酸可以进一步代谢。主要去路：一是氧化供能。α-酮酸在体内可通过不同中间代谢过程进入三羧酸循环。主要途径。二是经氨基化生成非必需氨基酸，其途径即为联合脱氨基的逆反应。三是转变为糖和脂类及其代谢物。可转变为糖、酮体。第三节运动时蛋白质代谢特点一.骨骼肌的氨基酸代谢与运动（一）骨骼肌的氨基酸代谢库体内80%的游离氨基酸存在于骨骼肌的氨基酸代谢库中。氨基酸代谢库的大小决定了氨基酸参与供能程度的大小。肌肉中氨基酸主要是通过脱氨基作用生成的α-酮酸作为三羧酸循环的中间产物而发挥供能作用的。（二）葡萄糖-丙氨酸循环概念：人体在进行运动时，骨骼肌和心肌中糖的分解代谢过程加强，生成大量的中间代谢产物——丙酮酸，丙酮酸的浓度逐渐增高，其中大部分丙酮酸进入线粒体后被进一步氧化掉，部分丙酮酸被还原成乳酸，还有一部分丙酮酸经过谷丙转氨酶的转氨基作用生成丙氨酸。生成的丙氨酸会随血液循环到肝脏，在肝内作为糖异生的“原材料”，异生成为葡萄糖后再输入到血液葡萄糖-丙氨酸循环的意义:一是丙氨酸在肝脏异生成为糖，有利于维持血糖的稳定；二是可以防止在参与运动的肌肉中丙酮酸浓度过高而导致的乳酸增加；三是可以将肌肉中的NH3以无毒的形式运输到肝脏以避免血氨浓度过度升高，对保持健康及维持运动能力有利。二.个别氨基酸代谢与运动（一）谷氨酰胺的代谢与运动1．谷氨酰胺代谢2．运动对谷氨酰胺代谢的影响3．外源性谷氨酰胺的补充对机体运动能力的影响（二）支链氨基酸的代谢与运动1．支链氨基酸代谢2．支链氨基酸与中枢神经系统疲劳3．外源性支链氨基酸的补充对运动能力的影响（三）芳香族氨基酸代谢与运动三、蛋白质代谢与运动适应

长期进行运动训练或体育锻炼的个体，其骨骼肌蛋白质代谢的适应性改变主要体现在两个方面：一方面，外观上骨骼肌较之前变得粗壮发达，即蛋白质的合成代谢提高；另一方面，骨骼肌的代谢能力增强。（一）力量训练对蛋白质代谢的适应性影响力量训练可以增进蛋白质的合成代谢，使肌肉肥大，加快损伤后肌纤维的修复。（二）耐力训练对蛋白质代谢的适应性影响耐力训练使骨骼肌线粒体数目增多，酶代谢活性增强，提高了氧化蛋白质的能力。本章内容结束。第五章

运动时骨骼肌的能量代谢调节和利用学习目标掌握运动时物质代谢调节的基本方式、骨骼肌三大供能系统的供能特点和过程；熟悉运动时骨骼肌无氧代谢、有氧代谢调节的方式与基本规律；了解运动过程中物质代谢的相互联系；学会应用能量代谢的理论，分析体育锻炼与竞技体育中不同运动状态下能量供应的特点，进一步理解代谢能力、供能能力与运动能力的关系。第一节运动时物质代谢的相互联系三大能源物质：糖、脂肪、蛋白质。它们在体内氧化分解代谢途径各不相同，但又存在着许多共同之处。一、氧化分解的共同规律（1）共同的中间代谢物-乙酰辅酶Ａ（2）共同的最终代谢途径-三羧酸循环（3）能量均储存在ATP的高能磷酸键中二、能量供应的相互联系三大能源物质既可相互代替，也能相互制约。蛋白质是组成细胞最主要的结构物质，通常无多余储存。因此通常情况下，机体可通过较多地消耗糖和脂肪而节省蛋白质。糖、脂肪、蛋白质的代谢相互联系。三者之间可以相互转换，并通过一些共同的中间产物以及共同的代谢途径连成一个整体，如三羧酸循环等。（图5-1-1）第二节运动时物质代谢的调节代谢调节现象生物界中普遍存在，是生物进化过程中逐渐形成的一种适应能力。进化程度越高的生物，其代谢调节机制越复杂、越精细。在人和高等动物体内，代谢调节常在细胞水平、器官水平和整体水平上进行。第二节运动时物质代谢的调节（一）骨骼肌磷酸原代谢的调节

1．CP利用的调节ADP＋CPＣＫATP＋Ｃ（肌酸）肌质网释放Ca2＋肌原纤维ATP酶活性被激活ATP分解、肌纤维收缩ATP浓度下降，ADP、Pi和Ｈ+浓度升高[ATP]/[ADP]比值降低，立即激活肌酸激酶（CK）催化CP分解，重新合成ATP开始运动时

2．肌激酶反应的调节2ADPＭＫATP＋AMPCP接近耗竭ADP浓度逐渐上升[ATP]/[ADP]比值稍有下降肌激酶（myokinase，MK）反应激活，应急性合成ATP细胞内AMP浓度急剧上升继续运动时AMP浓度的上升激活AMP脱氨酶，催化AMP水解成次黄嘌呤核苷酸（IMP）和NH4＋。AMP＋Ｈ2ＯAMP脱氨酶IMP＋NH4＋AMP转变为IMP，意味着腺苷酸总量减少，但这种减少量非常小，在运动后经嘌呤核苷酸循环的部分途径重新合成。肌激酶反应的结果是降低ADP的浓度，使[ATP]/[ADP]比值重新恒定在稍低于安静时的水平上。运动开始在骨骼肌磷酸原的快速动用过程中，ATP含量的下降极小，CP储量接近耗竭，伴有Pi、肌酸、ADP、AMP、IMP和NH4＋含量的增多，但是[ATP]/[ADP]比值变化不大。（二）骨骼肌糖酵解的调节1．磷酸化酶的调节磷酸化酶(phosphorylase)是糖原分解过程中第一个关键酶。安静时，骨骼肌中磷酸化酶大多以低活性的磷酸化酶ｂ存在，只有少量高活性磷酸化酶ａ。运动时，磷酸化酶受代谢物、Ca2＋和激素调节，磷酸化酶ｂ活性增强或转换为磷酸化酶ａ。（图5-2-1）图

5-2-1糖原磷酸化酶活性的调节（1）磷酸化酶ｂ活性的调节。磷酸化酶ｂ容易受细胞内各种代谢物浓度变化而改变活性。安静时，这些调节剂使磷酸化酶ｂ活性降低；运动时，调节物浓度发生改变，有利于磷酸化酶ｂ的激活。这种调节形式的灵敏度很低，只有当调节物浓度发生极大改变时，才能引起酶活性明显改变。激活条件无机磷酸盐／葡萄糖-1-磷酸的比值升高5’-AMP、Pi的浓度升高抑制剂葡萄糖-6-磷酸、ATP、ADP（2）磷酸化酶ｂ转换为磷酸化酶ａ的调节。肌肉收缩时，Ca2+可调节磷酸化酶的活性。Ca2+是骨骼肌兴奋收缩耦联的桥梁，当动作电位沿肌膜传递至三联体时，引起肌质网释放大量的Ca2+，从而使肌浆内Ca2+浓度上升。激活肌原纤维ATP酶ATP水解肌肉收缩激活磷酸化酶ｂ激酶磷酸化酶ｂ磷酸化酶ａCa2+浓度升高肌细胞pH上升时，Ca2+对磷酸化酶激酶的激活作用增大。磷酸化酶ｂ转变成ａ的过程受肾上腺素调节。运动时血浆肾上腺素浓度升高骨骼肌内cAMP浓度增加，激活蛋白激酶磷酸化酶ｂ激酶活性增大，磷酸化酶ｂ转变成磷酸化酶ａ磷酸化酶ａ增多，糖原分解加速2．己糖激酶的调节己糖激酶（hexokinase）葡萄糖-6-磷酸

糖酵解过程的关键限速酶——果糖磷酸激酶（phosphofructokinase，PFK）

催化果糖-6-磷酸磷酸化形成果糖-1，6-二磷酸的反应过程（图5-2-2）图

5-2-2糖酵解过程及其限速酶调节的示意图3．果糖磷酸激酶的调节乳酸脱氢酶（lactatedehydrogenase，LDH）是同工酶，其中较重要是LDH1（心肌型）和LDH5（骨骼肌型）。LDH1在慢肌纤维中活性相对高于快肌纤维，其主要功能是催化乳酸生成丙酮酸，LDH1活性与丙酮酸浓度呈反比。LDH5在快肌纤维中活性相对高于慢肌纤维，其主要功能是催化丙酮酸生成乳酸，LDH5活性不受丙酮酸和乳酸抑制。所以，大强度运动时，肌乳酸生成量随丙酮酸生成增多而增多。4．乳酸脱氢酶的调节图

5-2-3无氧代谢运动时能量释放和利用的调节二、运动时有氧代谢的调节有氧代谢调节与糖酵解过程调节有所不同，主要受组织供氧量和可供肌肉利用的能源物质含量的调节。随着运动强度增大，氧的供应和利用对运动能力影响越大；随着运动时间延长，能源物质的供应和利用将是影响运动能力的主要矛盾。（一）运动时糖利用的调节

运动肌可利用的糖有三个来源：

1.肌内储存的糖原

2.肌肉吸收血糖

3.肝糖原释放入血的葡萄糖1.运动肌摄取和利用血糖的调节葡萄糖-6-磷酸浓度下降使其对己糖激酶的抑制作用减弱，[ATP]/[ADP]比值下降，葡萄糖磷酸化作用加强，血液中的葡萄糖向肌细胞转运速率加快。肌糖原大量消耗细胞内葡萄糖-6-磷酸浓度下降运动肌吸收血糖增多运动肌吸收血糖增强，其调节机制主要有：骨骼肌收缩时，肌浆Ca2＋浓度升高，肌膜对葡萄糖的转运能力增大。运动肌内血流量增多，运动肌结合的胰岛素数量增多，促进肌细胞吸收葡萄糖。因肌细胞内代谢途径的调节，葡萄糖转移进入运动肌的绝对量增加，且不依赖血胰岛素浓度。

2．肝葡萄糖生成和释放的调节

运动时，运动肌吸收、利用血糖的速率加快，肝糖原分解和糖异生作用增强，加速肝脏释放葡萄糖入血。要求肝糖原分解与糖异生速率作出相应改变，即尽可能做到：

肝葡萄糖生成释放速率＝血糖利用速率

肝葡萄糖生成和释放调节机制：儿茶酚胺和胰高血糖素分泌增多肝糖原分解成葡萄糖增多加速糖异生调节肝葡萄糖的生成速率（1）运动时（2）血糖浓度降低→肝内葡萄糖浓度相应下降→激活肝糖原磷酸化酶活性，抑制糖原合成酶活性→肝糖原降解和释放葡萄糖增多（图5-2-4）

图5-2-4血糖浓度对肝葡萄糖释放的调节注：1.糖原合成酶；2.糖原磷酸化酶；3.UDPG尿苷二磷酸葡萄糖肝葡萄糖生成和释放调节机制：（3）随着耐力运动的进行和肝糖原储备下降→血浆乳酸、丙酮酸、甘油等代谢物增多→糖异生过程底物浓度升高→进一步加快糖异生代谢速率因此，长时间运动前期，肝糖原分解是血液葡萄糖的主要来源；但运动后期，糖异生成为肝释放葡萄糖的主要来源。肝葡萄糖生成和释放调节机制：（二）脂肪酸利用的调节1．脂肪动员、脂解作用的激素调节肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素、生长激素、糖皮质激素等。运动时，血浆肾上腺素和去甲肾上腺素含量升高，与细胞膜上的β-肾上腺素能受体结合，并通过cAMP蛋白激酶系统激活脂肪酶，促进脂肪的分解。生长激素能降低肌组织中的甘油三酯含量并促进其氧化。胰岛素具有抗脂解作用。运动时血浆胰岛素浓度降低，其对脂解的抑制作用减弱（图5-2-5）。图5-2-5脂肪组织内脂解作用的激素调节2．酮体对脂肪酸释放的调节血浆脂肪酸水平可调节肝内酮体生成速率，而血液中高浓度的酮体又可抑制脂解。图

5-2-6酮体对脂解作用的反馈调节3．三酰甘油和脂肪酸循环的反馈调节脂肪组织中脂解和酯化过程是同时发生的，只是不同机体状态下，其侧重不同——肌肉利用脂肪酸的速率增大时，血浆游离脂肪酸