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1、运动时物质和能量代谢运动时物质和能量代谢第1页，共81页，编辑于2022年，星期三前言前言物质代谢与能量代谢物质代谢与能量代谢 生物体内所有的化学反应过程，统称为物质代谢。伴随物质代谢过程中的能量吸收、储存、释放、转移与利用的过程，称为能量代谢。第2页，共81页，编辑于2022年，星期三前言前言生物体的燃料与能源生物体的燃料与能源 糖、脂肪与蛋白质是细胞的三大化学燃料，糖、脂肪与蛋白质是细胞的三大化学燃料，ATP为通用的直接能源。为通用的直接能源。甘油三酯（脂肪）甘油三酯（脂肪）多羟基醛、多羟基酮（糖）多羟基醛、多羟基酮（糖）多肽链（蛋白质）多肽链（蛋白质）第3页，共81页，编辑于2022年，
2、星期三前言前言第4页，共81页，编辑于2022年，星期三 第四章运动时物质代谢和能量代谢运动时物质代谢和能量代谢第5页，共81页，编辑于2022年，星期三 第一节第一节 能量代谢能量代谢 能量代谢的核心物质是能量代谢的核心物质是ATP。一、高能化合物一、高能化合物 一般将水解时释放的标准自由能高于2092KJmol(5千卡摩尔)的化合物，称为高能化合物。第6页，共81页，编辑于2022年，星期三第7页，共81页，编辑于2022年，星期三 高能化合物种类很多。重要的高能化高能化合物种类很多。重要的高能化合物有磷酸烯醇式丙酮酸（合物有磷酸烯醇式丙酮酸（PEP)、1，3二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（1
3、，3-BPG）、磷酸肌）、磷酸肌酸（酸（CP）、琥珀酰辅酶）、琥珀酰辅酶A、ATP、ADP等。等。其中磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基转移潜势其中磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基转移潜势最高。最高。第8页，共81页，编辑于2022年，星期三二、生物氧化二、生物氧化（一）概念（一）概念 营养物质在生物体内氧化成水和二氧化营养物质在生物体内氧化成水和二氧化碳并释放能量的过程，称为生物氧化。碳并释放能量的过程，称为生物氧化。所释放能量的所释放能量的40%存储到存储到ATP（化学能）（化学能）中，中，60%以热能形式散发。以热能形式散发。糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 CO2和和H2O O2能量能量ADP+PiATP热
4、能热能第9页，共81页，编辑于2022年，星期三生物氧化（线粒体）生物氧化（线粒体）生物氧化（线粒体）生物氧化（线粒体）体外燃烧体外燃烧体外燃烧体外燃烧反应式反应式反应式反应式（示例）（示例）（示例）（示例）C6H12O6+6O2+38H2O44H2O+6CO2C6H12O6+6O26H2O+6CO2耗氧量、终产耗氧量、终产耗氧量、终产耗氧量、终产物、释能量物、释能量物、释能量物、释能量相同相同相同相同反应条件反应条件反应条件反应条件特殊（特殊（特殊（特殊（3737度、近中性度、近中性度、近中性度、近中性含水环境、由酶催化）含水环境、由酶催化）含水环境、由酶催化）含水环境、由酶催化）一般一般一
5、般一般反应步骤反应步骤反应步骤反应步骤繁多繁多繁多繁多简单简单简单简单产物生成形式产物生成形式产物生成形式产物生成形式COCO2 2（有机酸脱羧）（有机酸脱羧）（有机酸脱羧）（有机酸脱羧）H H2 2OO（脱氢）（脱氢）（脱氢）（脱氢）COCO2 2（碳直接与氧结合）（碳直接与氧结合）（碳直接与氧结合）（碳直接与氧结合）H H2 2OO（氢直接与氧结合）（氢直接与氧结合）（氢直接与氧结合）（氢直接与氧结合）能量释放形式能量释放形式能量释放形式能量释放形式逐步释放，且有逐步释放，且有逐步释放，且有逐步释放，且有4 4成成成成可转化为化学能可转化为化学能可转化为化学能可转化为化学能突然释放，以热与
6、光散发突然释放，以热与光散发突然释放，以热与光散发突然释放，以热与光散发第10页，共81页，编辑于2022年，星期三（二）生物氧化的途径（二）生物氧化的途径 三大营养物质（糖原、脂肪、蛋白质）三大营养物质（糖原、脂肪、蛋白质）生物氧化的共同规律：生物氧化的共同规律：可总结为三个阶段。可总结为三个阶段。第11页，共81页，编辑于2022年，星期三第12页，共81页，编辑于2022年，星期三1.生物氧化中水的生成生物氧化中水的生成 电子传递链（呼吸链）电子传递链（呼吸链）在线粒体内膜上，一系列递氢、递电子体按一定顺序排列，构成的一条连锁反应体系。由于此反应体系与细胞摄取氧的呼吸过程有关，故又称为呼
7、吸链。Cytc Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 1/2O2+2H+H2O 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 线粒体内膜线粒体内膜 e-e-e-e-e-第13页，共81页，编辑于2022年，星期三FADH2氧化呼吸链氧化呼吸链NADH氧化呼吸链氧化呼吸链 ATPATP ATP 2ATP2ATP3ATP第14页，共81页，编辑于2022年，星期三 维生素维生素B2系系FMN、FAD的前体，运动的前体，运动员缺乏时直接引起骨骼肌有氧代谢供氧能员缺乏时直接引起骨骼肌有氧代谢供氧能力，引起肌收缩无力，耐久力下降。力，引起肌收缩无力，耐久力下降。维生素维生素PP系系NAD+的前体，与运
8、动员的前体，与运动员的有氧耐力和无氧耐力均有关，也是的有氧耐力和无氧耐力均有关，也是NADP+的前体，与运动后合成恢复有关。的前体，与运动后合成恢复有关。第15页，共81页，编辑于2022年，星期三2.生物氧化中生物氧化中ATP的生成的生成(1)(1)底物水平磷酸化（胞液）底物水平磷酸化（胞液）直接由代谢物分子的高能磷酸键转移直接由代谢物分子的高能磷酸键转移给给ADPADP生成生成ATPATP的方式，称为底物水平磷酸化，的方式，称为底物水平磷酸化，简称底物磷酸化。简称底物磷酸化。（1 1，3 3二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸、琥珀酰辅酶酮酸、琥珀酰辅酶A A）第16页
9、，共81页，编辑于2022年，星期三3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 第17页，共81页，编辑于2022年，星期三(2)氧化磷酸化（线粒体）氧化磷酸化（线粒体）代谢物脱下的氢，经呼吸链传递过程逐代谢物脱下的氢，经呼吸链传递过程逐级氧化，最后生成水，同时伴有能量的释级氧化，最后生成水，同时伴有能量的释放，使放，使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的过程，称为的过程，称为氧化磷酸化。氧化磷酸化。Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 1/2O2+2H+H2O 胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 线粒体内膜线粒体内膜 e
10、-e-e-e-e-第18页，共81页，编辑于2022年，星期三FADH2氧化呼吸链氧化呼吸链NADH氧化呼吸链氧化呼吸链 ATPATP ATP 2ATP2ATP3ATP第19页，共81页，编辑于2022年，星期三P/O比值 氧化磷酸化形成ATP时，每消耗1摩尔氧原子时所消耗的无机磷（原子）的摩尔数。在线粒体中，NADH+H+的P/O比值为3、FADH2的P/O比值为2。故线粒体内的NADH+H+经氧化生成3分子ATP、FADH2的经氧化生成2分子ATP。而线粒体外的NADH+H+上的氢进入线粒体内有二种方式：NADH+H+NADH+H+NADH+H+FADH2 第20页，共81页，编辑于202
11、2年，星期三3.生物氧化中CO2的生成 有机酸脱羧（-COOH)生成。示例:丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 第21页，共81页，编辑于2022年，星期三提要：提要：提要：提要：运动时，运动时，运动时，运动时，ATPATPATPATP是肌肉收缩的直接供能物质。并且，是肌肉收缩的直接供能物质。并且，ATPATPATPATP是能量代谢的是能量代谢的是能量代谢的是能量代谢的核心核心核心核心物质。物质。物质。物质。生物氧化是三大营养物质在体内生物氧化是三大营养物质在体内生物氧化是三大营养物质在体内生物氧化是三大营养物质在体内
12、彻底彻底彻底彻底氧化为水与二氧化为水与二氧化为水与二氧化为水与二氧化碳并释放能量的过程。能量释放是逐步的、受氧化碳并释放能量的过程。能量释放是逐步的、受氧化碳并释放能量的过程。能量释放是逐步的、受氧化碳并释放能量的过程。能量释放是逐步的、受到精密调控的。到精密调控的。到精密调控的。到精密调控的。生物氧化可分为三个阶段，生物氧化可分为三个阶段，生物氧化可分为三个阶段，生物氧化可分为三个阶段，乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoACoA是三大营养物质是三大营养物质是三大营养物质是三大营养物质氧化的氧化的氧化的氧化的共有共有共有共有中间产物。三羧酸循环与氧化磷酸化中间产物。三羧酸循环与氧化磷酸化是三大营
13、养物质彻底氧化时是三大营养物质彻底氧化时共有共有共有共有的途径，也是能的途径，也是能量释放量释放最多最多最多最多的阶段。的阶段。的阶段。的阶段。ATPATPATPATP的生成方式有二种，即底物水平磷酸化与氧的生成方式有二种，即底物水平磷酸化与氧化磷酸化。以后者为化磷酸化。以后者为主要主要主要主要方式。方式。方式。方式。电子传递链位于线粒体内膜，由多种电子传递链位于线粒体内膜，由多种电子传递链位于线粒体内膜，由多种电子传递链位于线粒体内膜，由多种酶酶酶酶与与辅酶辅酶辅酶辅酶组成，组成，是氧化磷酸化的机构。有是氧化磷酸化的机构。有NADHNADHNADHNADH氧化呼吸链与琥珀氧化呼吸链与琥珀酸氧
14、化呼吸链二条。在线粒体内，酸氧化呼吸链二条。在线粒体内，2H2H2H2H经二条呼吸链经二条呼吸链经二条呼吸链经二条呼吸链分别生成分别生成分别生成分别生成3ATP3ATP3ATP3ATP与与与与2ATP2ATP2ATP2ATP。第22页，共81页，编辑于2022年，星期三第二节三磷酸腺苷三磷酸腺苷ATPATP第23页，共81页，编辑于2022年，星期三ATPATP是人体内各种生命活动中最重要的是人体内各种生命活动中最重要的直接供能物质直接供能物质。ATPATP是生物体内能量贮存、利用和转化是生物体内能量贮存、利用和转化的的中心中心。人体内人体内ATPATP含量不多，但每日经含量不多，但每日经AT
15、P/ADPATP/ADP相互转变的量相当可观。相互转变的量相当可观。第24页，共81页，编辑于2022年，星期三 ATP是肌肉收缩的直接能源物质。是肌肉收缩的直接能源物质。一、一、ATP的分子组成与生物学功能的分子组成与生物学功能（一）（一）ATP的分子组成与结构的分子组成与结构第25页，共81页，编辑于2022年，星期三第26页，共81页，编辑于2022年，星期三（二）（二）ATP的生物学功能的生物学功能1.生命活动的直接能源生命活动的直接能源 ATP-ADP循环是人体内能量转换的基本方循环是人体内能量转换的基本方式，维系着能量的释放、贮存与利用。式，维系着能量的释放、贮存与利用。第27页，
16、共81页，编辑于2022年，星期三第28页，共81页，编辑于2022年，星期三2.合成磷酸肌酸合成磷酸肌酸第29页，共81页，编辑于2022年，星期三3.参与构成一些重要辅酶参与构成一些重要辅酶 ATP是一些重要辅酶，如是一些重要辅酶，如NADP、NAD+、FAD、CoA的结构成分，参与细胞内的结构成分，参与细胞内糖、脂、蛋白质与核酸等的代谢反应。糖、脂、蛋白质与核酸等的代谢反应。4.提供物质代谢时需要的能量提供物质代谢时需要的能量 ATP作为磷酸的供体，参与糖、脂肪等作为磷酸的供体，参与糖、脂肪等分解代谢起始阶段耗能的磷酸化（活化）分解代谢起始阶段耗能的磷酸化（活化）反应。反应。第30页，共
17、81页，编辑于2022年，星期三二、运动时二、运动时ATP的利用与再合成的利用与再合成（一）运动时肌肉（一）运动时肌肉ATP的利用途径的利用途径 一般由一般由ATP酶酶催化催化ATP末端的高能磷酸末端的高能磷酸键水解释放能量，生理条件下键水解释放能量，生理条件下51.6KJ/Mol。ATP+H20-ADP+Pi+30.6KJ/Mol 特殊情况下，特殊情况下，ADP末端的高能磷酸键也末端的高能磷酸键也可水解释放能量。可水解释放能量。ADP+H20-AMP+Pi+30.6KJ/Mol第31页，共81页，编辑于2022年，星期三运动时，肌肉运动时，肌肉ATP利用的部位与作用利用的部位与作用（1）肌球
18、蛋白（即肌凝蛋白）ATP酶消耗ATP，引起肌丝相对滑动和肌肉收缩做功；（2）肌质网膜上钙泵(Ca-ATP酶)消耗ATP，转运 Ca2+，调节肌肉松弛；（3）肌膜上钠泵(Na，K-ATP酶)消耗ATP，转运 Na+K+离子，调节膜电位。据报道，仅肌质网转运Ca2+所消耗的能量就占肌肉收缩时总耗能的三分之一。第32页，共81页，编辑于2022年，星期三肌丝滑行原理肌丝滑行原理第33页，共81页，编辑于2022年，星期三第34页，共81页，编辑于2022年，星期三第35页，共81页，编辑于2022年，星期三（二）（二）ATP再合成途径再合成途径 肌细胞中肌细胞中ATP含量十分有限（含量十分有限（AT
19、P为每千为每千克湿肌克湿肌4778毫摩尔），但消耗量相对较毫摩尔），但消耗量相对较大（例如，一个静卧状态的人，大（例如，一个静卧状态的人，24小时内消耗小时内消耗ATP约约40千克。在剧烈活动时，千克。在剧烈活动时，ATP利用速率利用速率可高达每分钟可高达每分钟05千克）千克）。这一。这一“供需供需”矛盾矛盾通过通过ATP-ADP循环来解决。循环来解决。第36页，共81页，编辑于2022年，星期三运动肌能量供应系统运动肌能量供应系统(1)高能磷酸盐如磷酸肌酸分解（磷酸原供能高能磷酸盐如磷酸肌酸分解（磷酸原供能系统）系统）(2)糖无氧分解（糖酵解供能系统）糖无氧分解（糖酵解供能系统）(3)糖、脂
20、肪、蛋白质有氧氧化（有氧代谢供糖、脂肪、蛋白质有氧氧化（有氧代谢供能系统）能系统）第37页，共81页，编辑于2022年，星期三第三节第三节运动时骨骼肌供能系统运动时骨骼肌供能系统第38页，共81页，编辑于2022年，星期三(1)磷酸原供能系统磷酸原供能系统(2)糖酵解供能系统糖酵解供能系统(3)有氧代谢供能系统有氧代谢供能系统无氧代谢供能系统有氧代谢供能系统第39页，共81页，编辑于2022年，星期三一、磷酸原供能系统由磷酸原（由磷酸原（ATP、CP）分解反应组成的供能系统称）分解反应组成的供能系统称为磷酸原供能系统。为磷酸原供能系统。（一）磷酸肌酸的分子结构与功能（一）磷酸肌酸的分子结构与功
21、能1.磷酸肌酸的分子结构磷酸肌酸的分子结构第40页，共81页，编辑于2022年，星期三第41页，共81页，编辑于2022年，星期三第42页，共81页，编辑于2022年，星期三2磷酸肌酸的功能磷酸肌酸的功能(1)高能磷酸基团的储存库高能磷酸基团的储存库人体肌酸总量大约为人体肌酸总量大约为120克，克，95%存在于肌存在于肌肉。肉。第43页，共81页，编辑于2022年，星期三2磷酸肌酸的功能磷酸肌酸的功能(2)组成肌酸组成肌酸-磷酸肌酸能量穿梭系统磷酸肌酸能量穿梭系统第44页，共81页，编辑于2022年，星期三(二二)运动时磷酸原供能运动时磷酸原供能1.磷酸原系统供能过程磷酸原系统供能过程 ATP
22、是肌肉收缩时将化学能转变为机械能的是肌肉收缩时将化学能转变为机械能的唯一唯一唯一唯一直接能源直接能源直接能源直接能源。第45页，共81页，编辑于2022年，星期三2磷酸原系统供能特点磷酸原系统供能特点 启动：启动：启动：启动：“最早起动、最快利用最早起动、最快利用最早起动、最快利用最早起动、最快利用”和最大功率输出的特点。和最大功率输出的特点。和最大功率输出的特点。和最大功率输出的特点。输出功率：输出功率：输出功率：输出功率：最大输出功率可达每千克干肌每秒最大输出功率可达每千克干肌每秒最大输出功率可达每千克干肌每秒最大输出功率可达每千克干肌每秒1663 30 0毫摩尔毫摩尔PP。可维持最大供能
23、强度运动时间：可维持最大供能强度运动时间：可维持最大供能强度运动时间：可维持最大供能强度运动时间：约约约约6868秒钟。（磷酸原秒钟。（磷酸原秒钟。（磷酸原秒钟。（磷酸原储量有限，储量有限，储量有限，储量有限，ATPATP为每千克湿肌为每千克湿肌为每千克湿肌为每千克湿肌4.7-7.8mmol，CPCP为每为每为每为每千克湿肌千克湿肌千克湿肌千克湿肌20-30mmol20-30mmol。）。）。）。）运动项目：运动项目：与速度、爆发力关系密切之项目，如短与速度、爆发力关系密切之项目，如短跑、投掷、跳跃、举重及柔道。跑、投掷、跳跃、举重及柔道。（在短时间最大强度或最大用力运动中起主要供能（在短时间
24、最大强度或最大用力运动中起主要供能作用。）作用。）供能方式：供能方式：供能方式：供能方式：无需氧参与，直接水解无需氧参与，直接水解无需氧参与，直接水解无需氧参与，直接水解ATPATP中高能磷酸键，中高能磷酸键，中高能磷酸键，中高能磷酸键，或由或由或由或由CPCP传至传至传至传至ATP后直接水解。胞液进行。后直接水解。胞液进行。第46页，共81页，编辑于2022年，星期三3.不同强度运动时磷酸原储量的不同强度运动时磷酸原储量的变化变化（1 1）极量运动至力竭时极量运动至力竭时，CP储量接近耗尽，达安静储量接近耗尽，达安静储量接近耗尽，达安静储量接近耗尽，达安静值的值的值的值的3以下，而以下，而以
25、下，而以下，而ATP储量不会低于安静值的储量不会低于安静值的储量不会低于安静值的储量不会低于安静值的60。这。这。这。这时，时，时，时，CP分解是分解是ATPATP合成的基本途径。合成的基本途径。合成的基本途径。合成的基本途径。（2 2）当以）当以）当以）当以7575最大摄氧量最大摄氧量最大摄氧量最大摄氧量强度持续运动时达到疲劳时，强度持续运动时达到疲劳时，CP储量可降到安静值的储量可降到安静值的2020左右，左右，ATPATP储量则略储量则略储量则略储量则略低于安静值。这时，低于安静值。这时，低于安静值。这时，低于安静值。这时，ATPATP合成由合成由合成由合成由CPCP分解提供外，主分解提
26、供外，主分解提供外，主分解提供外，主要由糖酵解和糖的有氧氧化提供。要由糖酵解和糖的有氧氧化提供。要由糖酵解和糖的有氧氧化提供。要由糖酵解和糖的有氧氧化提供。（3）当以）当以）当以）当以低于低于低于低于6060最大摄氧量强度最大摄氧量强度最大摄氧量强度最大摄氧量强度运动时，运动时，运动时，运动时，CPCP储量几储量几储量几储量几乎不下降。这时，乎不下降。这时，乎不下降。这时，乎不下降。这时，ATP合成途径主要靠糖、脂肪的合成途径主要靠糖、脂肪的有氧代谢提供。有氧代谢提供。第47页，共81页，编辑于2022年，星期三最大摄氧量（最大摄氧量（VO2max）指身体发挥最大功能水平，每分钟摄指身体发挥最
27、大功能水平，每分钟摄入并供组织细胞消耗的氧气量，一般人的入并供组织细胞消耗的氧气量，一般人的最大摄氧量为最大摄氧量为2-3L/分钟，经常参加体育运分钟，经常参加体育运动的人可达动的人可达4-5L/分钟，在进行有氧耐力训分钟，在进行有氧耐力训练时，可以之为指标确定运动强度。通过练时，可以之为指标确定运动强度。通过运动负荷实验，此数据可以较易测得。运动负荷实验，此数据可以较易测得。第48页，共81页，编辑于2022年，星期三相关知识相关知识 一般说来，最大摄氧量的一般说来，最大摄氧量的50%约等于最约等于最大心率的大心率的55-60%，最大摄氧量的，最大摄氧量的60%约等约等于最大心率的于最大心率
28、的65-70%，最大摄氧量的，最大摄氧量的70%约等于最大心率的约等于最大心率的75-80%，最大摄氧量的，最大摄氧量的80%约等于最大心率的约等于最大心率的85-90%。最大心率。最大心率可用可用220-年龄估算。年龄估算。第49页，共81页，编辑于2022年，星期三4运动训练对磷酸原系统的影响运动训练对磷酸原系统的影响(1)运动训练可以明显提高运动训练可以明显提高ATP酶的活性；酶的活性；(2)速度训练可以提高肌酸激酶的活性，从而速度训练可以提高肌酸激酶的活性，从而提高提高ATP的转换速率和肌肉最大功率输出，的转换速率和肌肉最大功率输出，有利于运动员提高速度素质和恢复期有利于运动员提高速度
29、素质和恢复期CP的的重新合成；重新合成；(3)运动训练使骨骼肌运动训练使骨骼肌CP储量明显增多，从储量明显增多，从而提高磷酸原供能时间；而提高磷酸原供能时间；(4)运动训练对骨骼肌内运动训练对骨骼肌内ATP储量影响不明显。储量影响不明显。第50页，共81页，编辑于2022年，星期三二、糖酵解供能系统二、糖酵解供能系统糖酵解糖酵解 糖原或葡萄糖糖原或葡萄糖无氧无氧分解生成乳酸，并分解生成乳酸，并合成合成ATP的过程为糖的无氧代谢，又称为的过程为糖的无氧代谢，又称为糖酵解糖酵解。第51页，共81页，编辑于2022年，星期三（一）糖酵解供能的基本过程（一）糖酵解供能的基本过程亚细胞定位：细胞浆亚细胞
30、定位：细胞浆亚细胞定位：细胞浆亚细胞定位：细胞浆底物：葡萄糖、（肌）糖原底物：葡萄糖、（肌）糖原底物：葡萄糖、（肌）糖原底物：葡萄糖、（肌）糖原终产物：乳酸终产物：乳酸终产物：乳酸终产物：乳酸基本反应过程：共基本反应过程：共基本反应过程：共基本反应过程：共1212步反应，如图。步反应，如图。步反应，如图。步反应，如图。1.ATP的净生成数量的净生成数量的净生成数量的净生成数量 1 1葡萄糖：生成葡萄糖：生成葡萄糖：生成葡萄糖：生成4-4-消耗消耗消耗消耗2=22=2 1 1肌糖原的葡萄糖单位：肌糖原的葡萄糖单位：肌糖原的葡萄糖单位：肌糖原的葡萄糖单位：3 3分子分子 2.限速酶：己糖激酶，磷酸
31、果糖激酶限速酶：己糖激酶，磷酸果糖激酶限速酶：己糖激酶，磷酸果糖激酶限速酶：己糖激酶，磷酸果糖激酶-1-1，丙酮酸激，丙酮酸激，丙酮酸激，丙酮酸激酶，磷酸化酶。酶，磷酸化酶。酶，磷酸化酶。酶，磷酸化酶。第52页，共81页，编辑于2022年，星期三第53页，共81页，编辑于2022年，星期三（二）运动时糖酵解供能（二）运动时糖酵解供能启动：启动：以最大强度运动以最大强度运动6-86-8秒时，即可激活，秒时，即可激活，全力运动全力运动30-6030-60秒时达最大速率。秒时达最大速率。输出功率：输出功率：最大可达每千克干肌每秒最大可达每千克干肌每秒1 1毫摩毫摩尔尔 P P。可维持最大功率的时间：
32、可维持最大功率的时间：2 2分钟以内分钟以内（肌糖原储量为每千克干肌（肌糖原储量为每千克干肌350mmol350mmol葡萄糖单葡萄糖单位。）位。）第54页，共81页，编辑于2022年，星期三运动项目：运动项目：速度、速度耐力项目，如速度、速度耐力项目，如20015002001500米跑、米跑、100200100200米游泳、短距米游泳、短距离速滑等项目；非周期性高体能项目，如离速滑等项目；非周期性高体能项目，如摔跤、柔道、拳击、武术等。摔跤、柔道、拳击、武术等。供能方式：供能方式：无需氧的参与，无需氧的参与，G G或或GnGn经多步经多步反应生成反应生成ATPATP，再由，再由ATPATP水
33、解供能。胞液进水解供能。胞液进行。行。第55页，共81页，编辑于2022年，星期三三、有氧代谢供能系统三、有氧代谢供能系统有氧代谢有氧代谢 在氧的参与下，糖、脂肪与蛋白质氧在氧的参与下，糖、脂肪与蛋白质氧化生成二氧化碳与水的过程。化生成二氧化碳与水的过程。（一）糖有氧氧化供能（一）糖有氧氧化供能 （二）脂肪氧代供能（二）脂肪氧代供能 （三）蛋白质氧化供能（三）蛋白质氧化供能第56页，共81页，编辑于2022年，星期三（一）糖的有氧氧化供能（一）糖的有氧氧化供能 在氧存在的条件下，在氧存在的条件下，在氧存在的条件下，在氧存在的条件下，糖原糖原糖原糖原、葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖和和和和乳酸乳酸乳酸
34、乳酸有氧氧化，有氧氧化，终产物是二氧化碳与水。终产物是二氧化碳与水。1.基本过程基本过程基本过程基本过程(1)(1)细胞质内反应阶段：细胞质内反应阶段：糖酵解途径糖酵解途径糖酵解途径糖酵解途径（G丙酮酸）丙酮酸）丙酮酸）丙酮酸）。（丙酮酸和（丙酮酸和（丙酮酸和（丙酮酸和3-3-磷酸甘油醛脱氢生成的磷酸甘油醛脱氢生成的NADH+HNADH+H+，可经，可经不同方式进入线粒体继续氧化。）不同方式进入线粒体继续氧化。）(2)线粒体内反应阶段：线粒体内反应阶段：线粒体内反应阶段：线粒体内反应阶段：丙酮酸脱氢脱羧丙酮酸脱氢脱羧丙酮酸脱氢脱羧丙酮酸脱氢脱羧（丙酮酸（丙酮酸（丙酮酸（丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶乙
35、酰辅酶乙酰辅酶A、CO2 、H H）三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环（乙酰辅酶（乙酰辅酶（乙酰辅酶（乙酰辅酶A ACO2 2、H）氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化（H、ADP+Pi、OO2 2H2 2OO、ATPATP）第57页，共81页，编辑于2022年，星期三第58页，共81页，编辑于2022年，星期三三羧酸循环三羧酸循环又称柠檬酸循环、又称柠檬酸循环、又称柠檬酸循环、又称柠檬酸循环、Kreb cycleKreb cycle。输入：乙酰输入：乙酰输入：乙酰输入：乙酰CoA。输出：。输出：。输出：。输出：NADH+HNADH+H+、FADHFADH2 2、GTPGTP、CO2
36、 2三羧酸循环的三羧酸循环的三羧酸循环的三羧酸循环的“一二三四一二三四”1 1个个个个底物水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化反应反应反应反应 （1分子分子分子分子GTPGTP生成，最终相当于生成，最终相当于生成，最终相当于生成，最终相当于1 1分子分子分子分子ATPATP生成）生成）生成）生成）2 2个脱羧反应个脱羧反应个脱羧反应个脱羧反应 （2分子分子分子分子CO2 2生成）生成）生成）生成）3 3个不可逆反应个不可逆反应 （3 3组限速酶）组限速酶）组限速酶）组限速酶）4 4个脱氢反应个脱氢反应个脱氢反应个脱氢反应 （3 3分子分子NADH+HNADH+H+、1 1分子分
37、子分子分子FADH2生成，最终相当于生成，最终相当于生成，最终相当于生成，最终相当于3X3+2=3X3+2=1111分子分子ATPATP生成）生成）生成）生成）第59页，共81页，编辑于2022年，星期三2.糖有氧氧化中糖有氧氧化中ATP的生成量的生成量反应阶段反应阶段反应阶段反应阶段部位部位部位部位底物水平底物水平底物水平底物水平磷酸化磷酸化磷酸化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化消耗消耗消耗消耗1.1.葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸细胞质细胞质细胞质细胞质4ATP4ATP2NADH+H2NADH+H+6 6(4)ATP(4)ATP2ATP2ATP2.2.丙酮酸
38、丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA线粒体线粒体线粒体线粒体/2NADH+H2NADH+H+6ATP6ATP/3.3.三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环2ATP2ATP6NADH+H6NADH+H+18ATP18ATP2FADH2FADH2 24ATP4ATP第60页，共81页，编辑于2022年，星期三细胞质中细胞质中NADH+H+进入线粒体进入线粒体氧化氧化肌肉组织和神经细胞：肌肉组织和神经细胞：磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭，ATP生成量为生成量为2。肝脏和心肌组织：肝脏和心肌组织：苹果酸穿梭，苹果酸穿梭，ATP生成量为生成量为3。第61页，共81页，编辑于2022年，星期三第6
39、2页，共81页，编辑于2022年，星期三（二）脂肪酸氧化供能（二）脂肪酸氧化供能1.1.脂肪分解脂肪分解脂肪分解脂肪分解 脂肪酶脂肪酶脂肪酶脂肪酶甘油三酯甘油三酯甘油三酯甘油三酯 甘油甘油甘油甘油+3脂肪酸脂肪酸2.2.甘油分解甘油分解甘油直接为肌肉供能的意义不大。甘油直接为肌肉供能的意义不大。甘油直接为肌肉供能的意义不大。甘油直接为肌肉供能的意义不大。第63页，共81页，编辑于2022年，星期三（二）脂肪酸氧化供能（二）脂肪酸氧化供能3.3.脂肪酸分解脂肪酸分解脂肪酸分解脂肪酸分解脂肪酸是长时间运动的基本燃料脂肪酸是长时间运动的基本燃料脂肪酸是长时间运动的基本燃料脂肪酸是长时间运动的基本燃料
40、。（1）脂肪酸活化：）脂肪酸活化：）脂肪酸活化：）脂肪酸活化：在线粒体外膜、消耗在线粒体外膜、消耗在线粒体外膜、消耗在线粒体外膜、消耗ATPATP，脂肪酸与，脂肪酸与，脂肪酸与，脂肪酸与CoA结合，生成脂酰结合，生成脂酰结合，生成脂酰结合，生成脂酰CoACoA。（2 2）脂肪酰）脂肪酰）脂肪酰）脂肪酰CoACoA进入线粒体：进入线粒体：脂酰脂酰脂酰脂酰CoA借助内膜上的肉碱转运机制被转运至线粒体借助内膜上的肉碱转运机制被转运至线粒体内。内。第64页，共81页，编辑于2022年，星期三（3）脂肪酰CoA的-氧化（脂肪酰CoA 乙酰乙酰CoACoA ）：第65页，共81页，编辑于2022年，星期三
41、4、脂肪分解产生的、脂肪分解产生的ATP数量数量计算公式：计算公式：(Cn/2-1)X5ATP+Cn/2X12ATP-1ATP示例：示例：十四酸十四酸(豆蔻酸豆蔻酸豆蔻酸豆蔻酸)、十六酸、十六酸(软脂酸软脂酸)、十八酸、十八酸、十八酸、十八酸(硬脂酸硬脂酸硬脂酸硬脂酸)氧化后，氧化后，氧化后，氧化后，ATPATP净生成数分别为净生成数分别为113113、130130、147ATP147ATP。第66页，共81页，编辑于2022年，星期三(三三)蛋白质氧化供能蛋白质氧化供能1.1.转氨基作用转氨基作用转氨基作用转氨基作用 在在在在转氨酶转氨酶转氨酶转氨酶作用下，某一氨作用下，某一氨作用下，某一氨
42、作用下，某一氨基酸与基酸与基酸与基酸与-酮戊二酸进行氨基转移酮戊二酸进行氨基转移酮戊二酸进行氨基转移酮戊二酸进行氨基转移反应，生成相应的反应，生成相应的反应，生成相应的反应，生成相应的-酮酸和谷酮酸和谷酮酸和谷酮酸和谷氨酸。氨酸。氨酸。氨酸。重要的转氨酶：重要的转氨酶：重要的转氨酶：重要的转氨酶：、GPTGPT（谷（谷（谷（谷-丙转氨酶）丙转氨酶）丙转氨酶）丙转氨酶）肝细胞内活性最高的转氨酶肝细胞内活性最高的转氨酶肝细胞内活性最高的转氨酶肝细胞内活性最高的转氨酶、GOTGOT（谷（谷（谷（谷-草转氨酶）草转氨酶）草转氨酶）草转氨酶）心肌细胞内活性最高的转氨酶心肌细胞内活性最高的转氨酶心肌细胞内
43、活性最高的转氨酶心肌细胞内活性最高的转氨酶第67页，共81页，编辑于2022年，星期三2.谷氨酸氧化脱氨基谷氨酸氧化脱氨基 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 谷氨酸谷氨酸+水水+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸+氨氨+NADH+H+3.联合脱氨基联合脱氨基肝、肾进行第68页，共81页，编辑于2022年，星期三4.嘌呤核苷酸循环的脱氨基方式嘌呤核苷酸循环的脱氨基方式 心肌、骨骼肌进行第69页，共81页，编辑于2022年，星期三氨清除的鸟氨酸循环（肝脏进行）氨清除的鸟氨酸循环（肝脏进行）第70页，共81页，编辑于2022年，星期三(四四)三大细胞燃料代谢的相互关系三大细胞燃料代谢的相互关系末端氧化的共同通路是三
44、羧酸循环。1.分解代谢中的关系第71页，共81页，编辑于2022年，星期三2、相互转换的关系、相互转换的关系（1 1）糖极易转换为脂；）糖极易转换为脂；（2 2）脂肪分子中则仅甘油部分可经糖异生作用转换）脂肪分子中则仅甘油部分可经糖异生作用转换为糖；为糖；（3 3）糖代谢过程中的酮酸可提供碳链经氨基化合成）糖代谢过程中的酮酸可提供碳链经氨基化合成非必需氨基酸；非必需氨基酸；生糖氨基酸、生糖兼生酮氨基酸脱氨基作用后生成生糖氨基酸、生糖兼生酮氨基酸脱氨基作用后生成生糖氨基酸、生糖兼生酮氨基酸脱氨基作用后生成生糖氨基酸、生糖兼生酮氨基酸脱氨基作用后生成相应的相应的相应的相应的-酮酸，再进一步转变为糖
45、；酮酸，再进一步转变为糖；酮酸，再进一步转变为糖；酮酸，再进一步转变为糖；-酮酸可经乙酰酮酸可经乙酰酮酸可经乙酰酮酸可经乙酰辅酶辅酶辅酶辅酶A A合成脂肪酸。合成脂肪酸。合成脂肪酸。合成脂肪酸。（4）机体几乎不利用脂肪合成蛋白质。）机体几乎不利用脂肪合成蛋白质。第72页，共81页，编辑于2022年，星期三（五）运动时有氧代谢供能（五）运动时有氧代谢供能启动：安静时即在运转，只是运转速率等待充分调动。启动：安静时即在运转，只是运转速率等待充分调动。启动：安静时即在运转，只是运转速率等待充分调动。启动：安静时即在运转，只是运转速率等待充分调动。维持运动时间：维持运动时间：维持运动时间：维持运动时间
46、：肌糖原储量以有氧方式氧化，可供大强度运动肌糖原储量以有氧方式氧化，可供大强度运动肌糖原储量以有氧方式氧化，可供大强度运动肌糖原储量以有氧方式氧化，可供大强度运动1-21-21-21-2小时小时小时小时能量之需。能量之需。能量之需。能量之需。脂肪储量理论上可供运动的时间不限，其供能随运动强度增脂肪储量理论上可供运动的时间不限，其供能随运动强度增脂肪储量理论上可供运动的时间不限，其供能随运动强度增脂肪储量理论上可供运动的时间不限，其供能随运动强度增加而降低、随运动时间延长而增高。为静息状态与低中强度运加而降低、随运动时间延长而增高。为静息状态与低中强度运加而降低、随运动时间延长而增高。为静息状态
47、与低中强度运加而降低、随运动时间延长而增高。为静息状态与低中强度运动时能量代谢的主要基质。动时能量代谢的主要基质。动时能量代谢的主要基质。动时能量代谢的主要基质。蛋白质的主要功能是承担生命活动，故虽能在长于蛋白质的主要功能是承担生命活动，故虽能在长于蛋白质的主要功能是承担生命活动，故虽能在长于蛋白质的主要功能是承担生命活动，故虽能在长于30303030分钟分钟分钟分钟的激烈运动中供能，但最多不超过总耗能的的激烈运动中供能，但最多不超过总耗能的的激烈运动中供能，但最多不超过总耗能的的激烈运动中供能，但最多不超过总耗能的18%18%18%18%。输出功率：糖有氧氧化最大输出功率为糖酵解的一半，脂肪
48、氧输出功率：糖有氧氧化最大输出功率为糖酵解的一半，脂肪氧输出功率：糖有氧氧化最大输出功率为糖酵解的一半，脂肪氧输出功率：糖有氧氧化最大输出功率为糖酵解的一半，脂肪氧化最大输出功率为糖有氧氧化的一半。化最大输出功率为糖有氧氧化的一半。化最大输出功率为糖有氧氧化的一半。化最大输出功率为糖有氧氧化的一半。运动项目：数分钟以上耐力性项目的基本供能系统。运动项目：数分钟以上耐力性项目的基本供能系统。运动项目：数分钟以上耐力性项目的基本供能系统。运动项目：数分钟以上耐力性项目的基本供能系统。第73页，共81页，编辑于2022年，星期三提要：提要：ATPATPATPATP是生命活动的直接能源，是肌肉是生命活
49、动的直接能源，是肌肉是生命活动的直接能源，是肌肉是生命活动的直接能源，是肌肉CPCPCPCP的合成原料之一，是的合成原料之一，是的合成原料之一，是的合成原料之一，是NADNADNADNAD、NADPNADPNADPNADP、FADFADFADFAD、CoACoACoACoA的组成成分，是代谢活化的必要参与者。的组成成分，是代谢活化的必要参与者。的组成成分，是代谢活化的必要参与者。的组成成分，是代谢活化的必要参与者。在肌细胞中，肌动蛋白、钙泵、钠在肌细胞中，肌动蛋白、钙泵、钠在肌细胞中，肌动蛋白、钙泵、钠在肌细胞中，肌动蛋白、钙泵、钠-钾泵均具有钾泵均具有钾泵均具有钾泵均具有ATPATPATPA
50、TP酶活性酶活性酶活性酶活性，是肌肉是肌肉是肌肉是肌肉ATPATPATPATP的利用部位。的利用部位。的利用部位。的利用部位。ATP-ADPATP-ADPATP-ADPATP-ADP循环是体内能量转换的基本方式，是机体解决循环是体内能量转换的基本方式，是机体解决循环是体内能量转换的基本方式，是机体解决循环是体内能量转换的基本方式，是机体解决ATPATPATPATP利利利利用量与贮存量用量与贮存量用量与贮存量用量与贮存量巨大矛盾巨大矛盾巨大矛盾巨大矛盾的需要。的需要。的需要。的需要。骨骼肌有骨骼肌有骨骼肌有骨骼肌有三个三个三个三个供能系统：磷酸原供能系统（磷酸原为供能系统：磷酸原供能系统（磷酸原