第四章运动时物质和能量代谢

定义：糖原或葡萄糖无氧分解生成乳酸， 并合成ATP的供能系统
糖酵解过程简图
ADP
1，6二磷酸果糖
葡萄糖
ATP PFK
ATP ADP
6磷酸葡萄糖
2（3-磷酸甘油醛）
2NAD NADH+H+
2（1，3二磷酸甘油酸）
肌糖原
2ADP 2ATP
2（3-磷酸甘油酸）
2ATP
2（丙酮酸）
2ADP
2（磷酸烯醇式丙酮酸）
前言
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. ATP为通用的直接能源——能量货币
多羟基醛、多羟基酮（糖）
甘油三酯（脂肪）
多肽链（蛋白质）
第四章 运动时物质代谢和能量代谢 第五章 运动与糖代谢 第六章 运动与脂代谢 第七章 运动与蛋白质、氨基酸代谢
人体生命活动过程是一个消耗能量的过程。 运动时，人体内尤其是骨骼肌内能量消耗 大大增多。 ATP是肌肉工作时的唯一直接能源物质，肌 肉工作时ATP首先水解，但其含量少，如要 保持能量的供应，必须通过其它能源物质分 解代谢产生能量再合成ATP。ATP是能量代 谢的核心物质。
☺ 脂肪的有氧氧化
脂肪酸的氧化主要发生在有氧代谢运动， 运动时肌肉利用脂肪酸主要来源于肌细 胞内的甘油三酯和循环系统中的游离脂 肪酸。
水解
脂肪
甘油
+
脂肪酸
1. 甘油的代谢途径
脂解过程中释放的甘油，只在肾、肝等少数组织 内氧化利用，而骨骼肌中的甘油释入血液循环到 肝脏进行糖异生作用生成葡萄糖。
乳酸＋4ATP 甘油
（五）磷酸原系统供能的特点
（1）输出功率最大：
大约为50瓦/千克体重
（2）供能时间最短：
大约6—8秒
（3）磷酸原供能系统是速度、爆发力项目的代 谢基础。如短跑、投掷、跳跃、举重及柔道等 项目的运动，要注意加强磷酸原供能能力的训 练。
（六）不同强度运动时磷酸原储量的变化
1.极量运动至力竭时，CP储量接近耗尽，达 安静时的3％以下，而ATP储量不会低于安静 时的60％。 2.当以75％最大摄氧量强度运动达疲劳时， CP储量可降到安静值的20％左右，ATP储量 则略低于安静值。 3.当以低于60％最大摄氧量强度运动时，CP 储量几乎不下降。
LDH
2（乳酸）
糖酵解过程可净合成多少分子ATP?
运动时，骨骼肌糖原或葡萄糖可在无氧 条件下酵解，生成乳酸并释放出能量供 肌肉运动
葡萄糖
糖原（1葡萄糖单位）
2乳酸
2乳酸
+ 2ATP
+ ３ATP
(二 )、 1、输出功率：为磷酸原供能系统的一半，但比有 氧氧化大一倍。 2、供能时间：30秒达到最大，可以维持2—3分钟。
（五）ATP的储量和运动时ATP的再合成
能量的储存和利用都以ATP为中心，而ATP 在骨骼肌、心肌的储存量很少，很快就水解， 就需要ATP的在合成，以维持ATP的相对稳定。 从能量的观点来说，运动员运动水平的高低取 决于其ATP的再合成能力。
不同组织的细胞内ATP浓度各不相同 人体骨骼肌组织细胞ATP最高，一般在 4.7-7.8mmol/Kg湿肌；心肌细胞的ATP浓 度较低，约为5 mmol/Kg湿肌 在细胞各亚细胞器中ATP不存在ATP浓度 的明显差异
e-
Q eⅢ
eⅣ
H 2O
线粒体内膜
延胡索酸
琥珀酸
基质侧
1/2O2+2H+
第二节 三磷酸腺苷—ATP
（一）ATP的组成及结构 （二）ATP的生物学功能 （三）ATP的作用特点 （四）运动时肌肉ATP的利用途径
~
（五）ATP的储量和运动时ATP的再合成
（一）ATP的组成及结构 ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和 三分子磷酸组成。
糖
脂肪
蛋白质
O2
CO2和H2O ADP+Pi
能量
ATP
热能
生物氧化 反应式 （示例） C6H12O6+6O2+38H2O ——44H2O+6CO2
体外燃烧 C6H12O6+6O2—— 6H2O+6CO2
相同 耗氧量、终产物、 释能量 反应条件 特殊（37度、近中性 一般 含水环境、由酶催化） 繁多 CO2（有机酸脱羧） H2O（脱氢） 逐步释放，且有4成可 转化为化学能 简单 CO2（碳直接与氧结合） H2O（氢直接与氧结合） 突然释放，以热与光散发
O=C O C
P
ADP ATP
COOH C OH
OH
CH2 O
P
磷酸甘油酸激酶
CH2 O
P
1,3-二磷酸 甘油酸
3-磷酸甘油酸
(2)氧化磷酸化（线粒体） 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 释放，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称 为氧化磷酸化。
eeⅠ NADH+H+ NAD+ Ⅱ 胞液侧
研究表明，运动训练不能明显增加ATP储量， 肌细胞也不能直接吸收血液或临近细胞的ATP。 运动时，骨骼肌消耗的ATP必须随时得到补足， 才能维持正常的能量平衡。
运动时ATP的再合成
ATP合成基本上是ATP水解过程的逆转： ADP + Pi + 能量 ATP + H2O
ATP合成的能量依赖于细胞内能量物质的分解。

(四)运动时肌肉ATP的利用途径
运动时，肌肉ATP利用的部位和作用是： (1)肌动球蛋白ATP酶消耗ATP，引起肌丝相对滑动和肌 肉收缩作功； (2)肌质网膜上钙泵(Ca-ATP酶)消耗ATP，转运Ca2+， 调节肌肉松驰； (3)肌膜上钠泵(Na,K-ATP酶)消耗ATP，转运Na+/K+离 子，调节膜电位。据报导，仅肌质网转运Ca2+所消耗 的能量就占肌肉收缩时总耗能的1/3。
（四）细胞中CP的储量 （五）磷酸原系统供能的特点 （六）不同强度运动ห้องสมุดไป่ตู้磷酸原储量的变化 （七）运动训练对磷酸原系统的影响
（一）肌酸
肌酸是一种氨基酸，它是由精氨酸、甘氨酸和 蛋氨酸组成。
NH2 C NH N CH2COOH CH3
（二）磷酸肌酸
肌酸与磷酸通过高能磷酸酯键结合成磷酸肌酸, 是力量\速度的能源基础.
糖的有氧氧化 脂的有氧氧化 蛋白质的有氧氧化
☺ 糖的有氧氧化
糖在有氧的条件下，完全氧化生成CO2和H2O， 同时释放能量的过程。
胞液 第一阶段 G 丙酮酸 （同酵解） 线粒体 第二阶段 第三阶段 丙酮酸 CO2 + H2O+ATP 乙酰CoA 三羧酸循环 氧化磷酸化
乙酰CoA
H2 O
（1 ）
草酰乙酸
分解代谢
…………
CO2+H2O＋22ATP 糖原
二、脂肪酸氧化的基本过程 脂肪酸是长时间运动的基本燃料。
脂肪酸的活化脂肪酰辅酶A 脂肪酰辅酶A进入线粒体 脂肪酰辅酶A的β—氧化 三羧酸循环
复习
糖的概念
糖的分类 运动时糖的生物学功能 脂类物质分类 必需脂肪酸的概念
必需氨基酸的概念
人体内必需氨基酸主要有哪几种 酶的化学本质 酶作为生物催化剂的特点
第二篇
运动时物质代谢和 能量代谢及其调节
前言
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。
（9 ）
HSCoA
柠檬酸
H2 O
（2 ）
2H
苹果酸
H2 O
（8）
(顺乌头酸)
三羧酸循环
2H(FAD) HSCoA
（6 ）
（3 ）
H2 O
异柠檬酸
（4 ）
延胡索酸
（7 ）
琥珀酸
2H CO2 HSCoA -酮戊二酸 2H
（5 ）
琥珀酰CoA GTP GDT+Pi
CO2
糖有氧氧化中ATP的生成
每分子葡萄糖完全氧化，释放能量可以合成 36ATP（骨骼肌、神经组织）或38ATP（心肌、 肝脏），是糖酵解的18-19倍。因此，它是长 时间大强度运动时的重要能量来源。
高能磷酸键
ATP分子两个 高能磷酸键 （～~ P）。
磷酸键
N9-糖苷键
(二)ATP的生物学功能
1、生命活动的直接能源 2、合成磷酸肌酸 运动后恢复期，当 ATP 的合成量达到一定程度时， ATP分子内的高能磷酸基团可转移给肌酸(C)，以磷酸肌 酸的形式贮存起来。 ATP + C —→ ADP + CP 3、参与构成一些重要辅酶 4、提供物质代谢时需要的能量
3、是速度耐力项目的代谢基础，如200～1500米 跑、100-200米游泳，短距离速滑等项目中，糖酵 解供能能力对运动成绩有决定性作用。在一些非 周期性、体能要求高的项目，如摔跤、柔道、拳 击、武术等，糖酵解供能是发挥良好竞技能力的 体能条件。
定义：在氧的参与下，糖、脂肪和蛋白质氧 化生成二氧化碳和水，同时释放能量 合成ATP的供能系统。
第一节 第二节 第三节 第四节
能量代谢概述 三磷酸腺苷——ATP 运动时骨骼肌供能系统 运动时能量的释放和利用
第一节
能量代谢概述
一、高能化合物
一般将水解时释放的标准自由能 高于20．92KJ／mol(5千卡／摩尔)的 化合物，称为高能化合物。 大多数高能化合物都含有可水解 的磷酸基团，故又称高能磷酸化合物。
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（PEP)、1，3—二 磷酸甘油酸（1，3-BPG）、磷酸肌酸 （CP）、琥珀酰辅酶A、 ATP、ADP等。 其中磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基转移潜势 最高。