运动时物质和能量代谢讲稿.ppt
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1、关于运动时物质和能量代谢第一页,讲稿共七十二页哦第二篇第二篇运动时物质代谢和运动时物质代谢和能量代谢及其调节能量代谢及其调节第二页,讲稿共七十二页哦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。第三页,讲稿共七十二页哦前言 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.ATP为通用的直接能源能量货币甘油三酯(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)第四页,讲稿共七十二页哦第四章 运动时物质代
2、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、氨基酸代谢第五页,讲稿共七十二页哦人人体体生生命命活活动动过过程程是是一一个个消消耗耗能能量量的的过过程程。运运动动时时,人人体体内内尤尤其其是是骨骨骼骼肌肌内内能能量量消消耗耗大大大增多。大增多。ATPATP是肌肉工作时的唯一直接能源物质,肌肉是肌肉工作时的唯一直接能源物质,肌肉工作时工作时ATPATP首先水解,但其含量少,如要保持能首先水解,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能量再合成ATPATP。ATPATP是能量代谢的核心物质。是能
3、量代谢的核心物质。第六页,讲稿共七十二页哦第一节 能量代谢概述第三节 运动时骨骼肌供能系统第二节 三磷酸腺苷ATP第四节 运动时能量的释放和利用第七页,讲稿共七十二页哦第一节第一节能量代谢概述能量代谢概述第八页,讲稿共七十二页哦 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。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。一、高能化合物一、高能化合物第九页,讲稿共七十二页哦 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
4、醇式丙酮酸的磷酸基转移潜势最高。第十页,讲稿共七十二页哦二、生物氧化二、生物氧化(一)概念 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。所释放能量的40%存储到ATP(化学能)中,60%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热能热能第十一页,讲稿共七十二页哦生物氧化生物氧化生物氧化生物氧化体外燃烧体外燃烧体外燃烧体外燃烧反应式(示例)C6H12O6+6O2+38H2O44H2O+6CO2C6H12O6+6O26H2O+6CO2耗氧量、终产物、释能量相同反应条件特殊(37度、近中性含水环境、由酶催化)一般反应步骤繁多
5、简单产物生成形式CO2(有机酸脱羧)H2O(脱氢)CO2(碳直接与氧结合)H2O(氢直接与氧结合)能量释放形式逐步释放,且有4成可转化为化学能突然释放,以热与光散发第十二页,讲稿共七十二页哦(二)生物氧化的途径 三大营养物质(糖原、脂肪、蛋白质)生物氧化的共同规律:可总结为三个阶段。第十三页,讲稿共七十二页哦第十四页,讲稿共七十二页哦1.1.生物氧化中水的生成生物氧化中水的生成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)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
6、的呼吸过程有关,故又称为呼吸链。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-第十五页,讲稿共七十二页哦2.生物氧化中ATP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给直接由代谢物分子的高能磷酸键转移给ADPADP生成生成ATPATP的方式,称为底物水平磷酸化,简的方式,称为底物水平磷酸化,简称底物磷酸化。称底物磷酸化。(1 1,33二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸、琥珀酰辅酶酸、琥珀酰辅酶A A)第
7、十六页,讲稿共七十二页哦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 第十七页,讲稿共七十二页哦(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-e-e-e-e-第十八页,讲
8、稿共七十二页哦第十九页,讲稿共七十二页哦(一)ATP的组成及结构 第二节第二节 三磷酸腺苷三磷酸腺苷ATPATP(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的再合成第二十页,讲稿共七十二页哦(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。ATP分子两个高能磷酸键(P P)。)。高能磷酸键N9-糖苷键磷酸键第二十一页,讲稿共七十二页哦(二)ATP的生物学功能1 1、生命活动的直接能源、生命活动的直接能源 2 2、合成磷酸肌酸、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
9、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+CPATP+C ADP+CP3 3、参与构成一些重要辅酶、参与构成一些重要辅酶 4 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第二十二页,讲稿共七十二页哦营养物质O2氧化CO2和H2O能量ADPPiATP能量生物合成神经传导代谢反应肌肉收缩信息传递吸收分泌ATPADP循环是人体内能量转换的基本方式循环是人体内能量转换的基本方式第二十三页,讲稿共七十二页哦(三)ATP的作用特点n nATPATP是肌肉工作时唯一的直接能源是肌肉工作时唯一的直接能源n nATPATP含量少,转化率高而快含量少,转化率高而快n n
10、ATPATP不能透过生物膜,只能在细胞内生成而被利用不能透过生物膜,只能在细胞内生成而被利用第二十四页,讲稿共七十二页哦(四)运动时肌肉ATP的利用途径运动时,肌肉运动时,肌肉ATPATP利用的部位和作用是:利用的部位和作用是:(1)(1)肌动球蛋白肌动球蛋白ATPATP酶消耗酶消耗ATPATP,引起肌丝相对滑动和肌肉收缩,引起肌丝相对滑动和肌肉收缩作功;作功;(2)(2)肌质网膜上钙泵肌质网膜上钙泵(Ca-ATP(Ca-ATP酶酶)消耗消耗ATPATP,转运,转运Ca2+Ca2+,调节肌肉,调节肌肉松驰;松驰;(3)(3)肌膜上钠泵肌膜上钠泵(Na,K-ATP(Na,K-ATP酶酶)消耗消耗
11、ATPATP,转运,转运Na+/K+Na+/K+离子,调节离子,调节膜电位。据报导,仅肌质网转运膜电位。据报导,仅肌质网转运Ca2+Ca2+所消耗的能量就占肌肉所消耗的能量就占肌肉收缩时总耗能的收缩时总耗能的1/31/3。第二十五页,讲稿共七十二页哦(五)(五)ATPATP的储量和运动时的储量和运动时ATPATP的再合成的再合成 能量的储存和利用都以能量的储存和利用都以ATPATP为中心,而为中心,而ATPATP在在骨骼肌、心肌的储存量很少,很快就水解,就需要骨骼肌、心肌的储存量很少,很快就水解,就需要ATPATP的在合成,以维持的在合成,以维持ATPATP的相对稳定。从能量的观点的相对稳定。
12、从能量的观点来说,运动员运动水平的高低取决于其来说,运动员运动水平的高低取决于其ATPATP的再合的再合成能力。成能力。第二十六页,讲稿共七十二页哦 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 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。第二十七页,讲稿共七十二页哦肌肌细细胞胞中中可可提提供供能能量量再再合合成成ATP的
13、的代代谢谢系系统统包包含含下下列列三三条条供供能能系系统:统:高能磷酸盐如磷酸肌酸分解高能磷酸盐如磷酸肌酸分解磷酸原供能系统磷酸原供能系统糖无氧分解糖无氧分解糖酵解供能系统糖酵解供能系统糖、脂肪、蛋白质有氧氧化糖、脂肪、蛋白质有氧氧化有氧代谢供能系统有氧代谢供能系统运动时ATP的再合成ATPATP合成基本上是合成基本上是ATPATP水解过程的逆转:水解过程的逆转:ADP+Pi+能量ATP+H2OATPATP合成的能量依赖于细胞内能量物质的分解。合成的能量依赖于细胞内能量物质的分解。第二十八页,讲稿共七十二页哦ATP的再合成包括磷酸肌酸分解、糖酵解及有氧氧化三条途径,构成运动时骨骼肌内的三个能量
14、供应系统。(一)磷酸原(ATP-CP)供能系统(二)糖酵解(乳酸能)供能系统(三)有氧代谢供能系统第三节第三节 运动时骨骼肌供能系统运动时骨骼肌供能系统第二十九页,讲稿共七十二页哦磷酸原:ATP、CP分子内均含有高能磷酸键,在代谢中均能通过转移磷酸基团的过程释放能量,所以将ATP、CP合成磷酸原。磷酸原供能系统:由ATP、CP分解反应组成的供能系统第三十页,讲稿共七十二页哦(二)磷酸肌酸(一)肌酸(四)细胞中CP的储量(三)磷酸肌酸的功能(五)磷酸原系统供能的特点(六)不同强度运动时磷酸原储量的变化(七)运动训练对磷酸原系统的影响第三十一页,讲稿共七十二页哦(一)肌酸 肌酸是一种氨基酸,它是由
15、精氨酸、甘氨酸和蛋氨酸肌酸是一种氨基酸,它是由精氨酸、甘氨酸和蛋氨酸组成。组成。NH2CNCH3CH2COOHNH第三十二页,讲稿共七十二页哦(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肌酸与磷酸通过高能磷酸酯键结合成磷酸肌酸,是是力量力量 速度的能源基础速度的能源基础.NHCNCH3CH2COOHNHPOHOHO第三十三页,讲稿共七十二页哦(三)CP的功能骨骼肌收缩不能直接利用骨骼肌收缩不能直接利用CPCP分解释放的能量。分解释放的能量。所以所以CPCP不是骨骼肌的直接能源物质。不是骨骼肌的直接能源物质。CPCP的功能的功能主要有以下三个方面:主要有以下三个方面:2 2、作为体内高
16、能磷酸基团的储能库、作为体内高能磷酸基团的储能库CPADPCATPCK(酶)1 1、能提供能量快速供、能提供能量快速供ADPADP合成合成ATPATPCPADPCATPCK(酶)第三十四页,讲稿共七十二页哦3 3、是线粒体内外能量的传递体、是线粒体内外能量的传递体肌酸磷酸肌酸能量穿梭示意图肌酸磷酸肌酸能量穿梭示意图第三十五页,讲稿共七十二页哦不同组织细胞中不同组织细胞中CPCP的储量存在着很大的的储量存在着很大的差异,细胞中差异,细胞中CPCP的储量与细胞的功能有的储量与细胞的功能有关,人的骨骼肌关,人的骨骼肌CPCP含量为含量为151520mmol/Kg20mmol/Kg湿肌湿肌,是是ATP
17、ATP的的3535倍,且快倍,且快肌纤维(肌纤维(型肌)的型肌)的CPCP浓度高于慢肌纤浓度高于慢肌纤维(维(型肌),故跑的快慢应与骨骼肌型肌),故跑的快慢应与骨骼肌中中CPCP的含量呈正相关,而不是的含量呈正相关,而不是ATPATP。第三十六页,讲稿共七十二页哦(1)输出功率最大:)输出功率最大:大约为大约为50瓦瓦/千克体重千克体重(2)供能时间最短:)供能时间最短:大约大约68秒秒(3)磷磷酸酸原原供供能能系系统统是是速速度度、爆爆发发力力项项目目的的代代谢谢基基础础。如如短短跑跑、投投掷掷、跳跳跃跃、举举重重及及柔柔道道等等项项目目的的运运动,要注意加强磷酸原供能能力的训练。动,要注意
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