第一章物質(zhì)代謝與運(yùn)動概述學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握運(yùn)動人體的物質(zhì)組成、酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)、運(yùn)動中生物氧化過程及ATP的合成。了解物質(zhì)代謝的基本知識。了解運(yùn)動中人體物質(zhì)組成及酶的適應(yīng)。初步學(xué)會用物質(zhì)代謝的知識分析運(yùn)動過程中人體機(jī)能的變化。

物質(zhì)代謝能量代謝合成代謝-----耗能分解代謝-----放能新陳代謝第一節(jié)運(yùn)動人體的物質(zhì)組成一、組成運(yùn)動人體的化學(xué)物質(zhì)（一）人體物質(zhì)組成的分類1.根據(jù)分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：有機(jī)分子：糖類、脂類、蛋白質(zhì)、

核酸和維生素?zé)o機(jī)分子：水和無機(jī)鹽2.根據(jù)代謝過程中的能量變化特點(diǎn)分為：

能源物質(zhì)：糖類、脂類、蛋白質(zhì)非能源物質(zhì)：核酸、水、無機(jī)鹽和維生素（二）人體物質(zhì)組成的含量和功能種類含量與能量的關(guān)系功能水體重60%-70%供能底物構(gòu)成人體的體液糖人體干重2%供能底物，尤其是長時(shí)間低強(qiáng)度運(yùn)動供能和結(jié)構(gòu)組成脂人體干重30%-40%供能底物供能和結(jié)構(gòu)組成

蛋白質(zhì)人體干重54%供能，與某些調(diào)節(jié)物合成有關(guān)供能和結(jié)構(gòu)組成核酸細(xì)胞干重5%-15%與能量生成有關(guān)結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)無機(jī)鹽人體干重12%-16%體液是能量代謝的場所，氧化磷酸化過程中生成水同時(shí)能量產(chǎn)生某些無機(jī)鹽可作為代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)維生素微量參與能量生成的生化反應(yīng)參與輔酶構(gòu)成

二、運(yùn)動對人體化學(xué)物質(zhì)的影響運(yùn)動時(shí)人體內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)加快，代謝底物的含量及比例也會發(fā)生相應(yīng)的變化。

例如：糖原含量、脂肪占體重比例等等。運(yùn)動影響體內(nèi)的調(diào)節(jié)物質(zhì)。

例如：酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)等等。第二節(jié)物質(zhì)代謝的催化劑----酶一、概述（一）酶的概念 酶是具有催化功能的蛋白質(zhì)。酶具有蛋白質(zhì)的所有屬性，但蛋白質(zhì)并不都具有催化功能。人體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)都需要酶來催化才能進(jìn)行反應(yīng)。酶催化的反應(yīng)又稱為酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)的反應(yīng)物稱為底物（基質(zhì)），生成物稱為產(chǎn)物。（二）酶的化學(xué)組成1．酶的元素組成：

由碳、氫、氧、氮等元素組成。2．酶的分子組成： （1）單純酶。結(jié)構(gòu)中不含其它物質(zhì)，是完全由氨基酸組成的蛋白質(zhì)，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、核糖核酸酶等。（2）結(jié)合酶：蛋白質(zhì)酶蛋白全酶才結(jié)合酶有催化非蛋白組分輔助因子金屬離子活性

輔酶酶蛋白的作用:決定酶的催化特性。輔助因子作用:在酶催化反應(yīng)中常傳遞電子、原子或者某些化學(xué)基團(tuán)。金屬離子作為輔助因子的常見酶離子種類常見的酶Fe2+或Fe3+細(xì)胞色素、過氧化物酶Na+質(zhì)膜ATP酶K+參與蛋白質(zhì)合成和某些酶促合成Mg2+葉綠素、磷酸酶、Na+-K+泵Mn2+肽酶Cu2+酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶Co2+肽酶Mo2+硝酸還原酶、黃嘌呤氧化酶Ca2+鈣調(diào)素、ATP酶含維生素的輔酶及其功能輔酶維生素生理功能輔酶I（NAD+）、輔酶II（NADP+）維生素PP傳遞氫原子黃素單核苷酸（FMN）、黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）維生素B2（核黃素）傳遞氫原子硫胺素焦磷酸（TPP）維生素B1（硫胺素）參與α-酮酸羧化作用輔酶A（CoA）泛酸磷酸吡哆醛（胺）-脫羧輔酶（B6-P）維生素B6轉(zhuǎn)氨基作用，加速氨基酸代謝3．多酶復(fù)合體

由幾種不同的酶經(jīng)非共價(jià)鍵相互嵌合而成多酶復(fù)合體，如丙酮酸脫氫酸復(fù)合體由3種酶組成。二、酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)（一）高效性

（二）高度專一性（三）可調(diào)控性三、影響酶促反應(yīng)速度的因素限速酶:將催化能力較弱，對整個(gè)代謝過程的反應(yīng)速度起控制作用的酶稱為限速酶。（一）底物濃度與酶濃度

當(dāng)?shù)孜餄舛雀哂诿笣舛葧r(shí)，增加酶濃度也可以有效地提高反應(yīng)速度。（二）pH通常將酶催化活性達(dá)到最大時(shí)的pH稱為該酶的最適pH。每一種酶都有一個(gè)最適pH，此時(shí)它的催化反應(yīng)速度最快。pH對酶促反應(yīng)速度的影響（三）溫度對酶催化反應(yīng)速度的影響

運(yùn)動訓(xùn)練和比賽前常要求運(yùn)動員做好充足的準(zhǔn)備活動，原因之一是準(zhǔn)備活動能提高肌肉的溫度，有利于提高酶的活性，以適應(yīng)訓(xùn)練和比賽中快速的物質(zhì)代謝要求。（四）激活劑和抑制劑激活劑：凡是能提高酶活性的物質(zhì)。抑制劑：凡能降低酶活性說使酶活性喪失的物質(zhì)。激活劑和抑制劑是相對的。某一特定的分子，對一種酶是激活劑，但對另一種酶則可能是抑制劑。四、運(yùn)動與酶適應(yīng)運(yùn)動訓(xùn)練可以引起體內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生適應(yīng)性變化，細(xì)胞內(nèi)的酶也隨之發(fā)生變化，主要體現(xiàn)在酶催化能力的提高和酶含量的增加。（一）酶催化能力的適應(yīng)酶催化能力的適應(yīng)也稱酶活性的適應(yīng)。有效的運(yùn)動訓(xùn)練可以使機(jī)體對酶的調(diào)控能力增強(qiáng)，酶更容易被激活。運(yùn)動訓(xùn)練主要可提高限速酶的活性。運(yùn)動訓(xùn)練引起的酶催化能力的適應(yīng)性變化，可以因停訓(xùn)而消退。（二）酶含量的適應(yīng)運(yùn)動訓(xùn)練可促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，使酶含量適應(yīng)性增多。長期運(yùn)動訓(xùn)練造成的酶含量的適應(yīng)性變化，維持時(shí)間較長，消退較慢。有氧和無氧訓(xùn)練對肌細(xì)胞酶含量的影響酶的種類未訓(xùn)練無氧訓(xùn)練有氧訓(xùn)練有氧代謝酶琥珀酸脫氫酶8.18.020.8蘋果酸脫氫酶45.546.065.5*磷酸原代謝酶肌酸激酶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乳酸脫氫酶766.0811.0621.0*與未訓(xùn)練組比較具有顯著性差異五、運(yùn)動與血清酶血清酶的分類：血清功能性酶：在血液中起著正常的催化作用非功能性酶：來自于機(jī)體組織細(xì)胞，在血液中不起催化作用的酶；主要在肝臟中進(jìn)行分解

一般所講的血清酶是指血清非功能性酶。運(yùn)動時(shí)血清酶活性的影響因素（1）運(yùn)動強(qiáng)度。運(yùn)動強(qiáng)度大，血清酶活性增加明顯。（2）運(yùn)動時(shí)間。相同的運(yùn)動強(qiáng)度，運(yùn)動時(shí)間越長，血清酶活性增加越明顯。（3）訓(xùn)練水平。在定量負(fù)荷運(yùn)動后，訓(xùn)練水平較高的運(yùn)動員血清酶活性增高的幅度要顯著低于訓(xùn)練水平較低的運(yùn)動員或無訓(xùn)練的一般人。（4）運(yùn)動環(huán)境。在低氧、寒冷、低壓環(huán)境下運(yùn)動時(shí)，血清酶活性升高比正常環(huán)境下明顯。（5）運(yùn)動方式。肌肉離心收縮比向心收縮更容易引起血清酶活性的明顯升高。運(yùn)動引起血清酶活性增高的機(jī)制運(yùn)動時(shí)由于肌肉收縮的機(jī)械性牽拉、自由基生成的增多導(dǎo)致肌細(xì)胞微細(xì)損傷，或劇烈運(yùn)動引起的組織內(nèi)環(huán)境的變化，如血糖降低、pH降低、離子濃度改變等導(dǎo)致肌細(xì)胞膜通透性增加，從而使肌細(xì)胞內(nèi)酶逸出增多。第三節(jié)運(yùn)動時(shí)的物質(zhì)代謝運(yùn)動人體的物質(zhì)代謝的主要特點(diǎn)：（1）物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的整體性。（2）嚴(yán)格精細(xì)的代謝調(diào)控性。（3）運(yùn)動過程不同階段物質(zhì)代謝的側(cè)重性。（4）能量生成形式的同一性。一、糖代謝

血糖：血液中的葡萄糖肝糖原：血糖在肝臟中合成并貯存肌糖原：血糖在肌肉中合成并貯存

糖異生：肝臟還可以將體內(nèi)的一些非糖類物質(zhì)，如乳酸、丙氨酸、甘油等合成為葡萄糖。二、脂肪代謝三、蛋白質(zhì)代謝四、水代謝（一）水的來源與存在形式人體內(nèi)的水主要從外界攝取。人體內(nèi)有許多代謝過程，特別是一些縮合反應(yīng)，可以通過同時(shí)脫氫和脫羥基作用，生成水；細(xì)胞線粒體內(nèi)的質(zhì)子和氧可結(jié)合生成水。（二）水平衡水是生命存在的基本條件，是各種生理機(jī)能的基礎(chǔ)。正常人體每天水的攝入和排出處于平衡狀態(tài)人體內(nèi)的水是進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)的場所，水可以參與體溫調(diào)節(jié)，起到潤滑作用，并與體內(nèi)的電解質(zhì)平衡有關(guān)。不同程度脫水時(shí)生理變化及征象體重減輕度（%）生理改變常見癥狀和體征0～2體溫↑無2～4血漿量↓口渴，多抱怨，一些不適肌肉水分↓心臟每搏輸出量↓皮膚和肌肉的血流量↓心率↑4～6出汗率↓皮膚發(fā)紅，冷漠，肌肉耐受性減弱，肌肉痙攣，手臂、背、頸部有麻刺感6～8尿酸↑頭疼，頭昏，氣短，口齒不清尿蛋白↑腎血流量↓8～12舌苔腫脹，強(qiáng)直狀態(tài)，精神錯(cuò)亂五、無機(jī)鹽代謝除碳、氫、氧和氮元素外，其余的元素構(gòu)成無機(jī)鹽。常量元素：占人體總重量萬分之一以上的元素。微量元素：占人體總重量萬分之一以下的元素。各種無機(jī)鹽功能無機(jī)鹽功能缺乏征象磷構(gòu)成骨骼和牙齒，能量轉(zhuǎn)移，維持身體酸堿平衡細(xì)胞功能降低鈣骨骼、牙齒構(gòu)成，凝血，肌肉活動，神經(jīng)功能骨折，兒童生長遲滯鉀肌肉和神經(jīng)功能肌肉無力，電解質(zhì)失衡鎂骨骼強(qiáng)度，參與蛋白質(zhì)合成，肌肉和神經(jīng)功能神經(jīng)系統(tǒng)易興奮，肌肉無力鈉體液調(diào)節(jié)，神經(jīng)和肌肉功能惡心，嘔吐，疲乏，頭昏氯化物消化酶成分抽筋，嗜睡鐵血紅蛋白成分，電子傳遞體系貧血，氧轉(zhuǎn)運(yùn)能力降低，疲勞鋅多種酶的組分，蛋白質(zhì)代謝和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)必需物蛋白質(zhì)代謝及CO2轉(zhuǎn)運(yùn)降低銅血紅蛋白和黑色素生成，多種酶的成分貧血，無力硒細(xì)胞抗氧化，多種酶成分心臟功能失常，癌癥發(fā)病危險(xiǎn)性增加錳血紅蛋白合成，骨骼和軟骨生長，酶的激活骨骼相關(guān)疾病，如關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥、骨折幾率增加鉬酶的組成未知鉻參與控制血糖和糖代謝未知氟化物通過產(chǎn)生抗腐釉，堅(jiān)固牙齒齲齒、牙周炎碘參與甲狀腺素合成，維持正常代謝率疲勞，代謝率降低，甲狀腺腫硫激素、維生素和蛋白質(zhì)成分未知無機(jī)鹽功能缺乏征象各種體液中電解質(zhì)的含量血漿細(xì)胞間液細(xì)胞內(nèi)液mmol/LmEq/Lmmol/LmEq/Lmmol/LmEq/L陽離子Na+1421421471471515K+5544150150Ca2+2.755.51.252.512Mg2+1.252.51213.527合計(jì)155155.5194陰離子Cl-10310311411411HCO3-272730301010HPO42-121250100SO42-0.510.511020蛋白質(zhì)16163有機(jī)酸67.5-合計(jì)155155.5194六、維生素代謝維生素（vitamin）是參與人體生長發(fā)育和代謝所必需的一類小分子有機(jī)物。根據(jù)其溶解性質(zhì)分為：水溶性維生素脂溶性維生素特點(diǎn)：人體內(nèi)不能合成維生素需要量極少不是組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分，也不能直接提供能量在能量代謝及其調(diào)節(jié)過程中起著重要作用各種維生素的功能維生素功能A（視黃醇，β-胡蘿卜素可轉(zhuǎn)化為維生素A）合成視紫紅質(zhì)（視力）、皮膚和軟組織健康；骨骼生長、再生；免疫功能；β-胡蘿卜素是強(qiáng)抗氧化物。B1（硫胺素）糖與氨基酸代謝，生長必需B2（核黃素）參與能量代謝，視覺（感光）、皮膚健康B3（泛酸）作為輔酶A成分參與能量代謝B5（煙酸、煙酰胺）參與能量代謝；維持神經(jīng)和消化系統(tǒng)功能；皮膚健康B6（吡哆醇）參與氨基酸代謝B12（鈷胺素）紅細(xì)胞生成；氨基酸代謝；神經(jīng)細(xì)胞維護(hù)B9（葉酸）紅細(xì)胞生成；維持胃腸道健康C（抗壞血酸）形成膠原質(zhì)，提高抗感染力、蛋白質(zhì)代謝、強(qiáng)抗氧化物D（鈣化醇）促進(jìn)鈣、磷吸收；骨礦化E（生育酚）強(qiáng)抗氧化物，可保護(hù)細(xì)胞氧化損傷，保護(hù)維生素A不受氧化損傷第四節(jié)運(yùn)動時(shí)機(jī)體的能量代謝一、三磷酸腺苷——ATP（一）ATP的分子結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能1．ATP的分子結(jié)構(gòu)2．ATP的生物學(xué)功能（1）生命活動的直接來源。

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）肌肉活動時(shí)ATP的代謝過程1．肌肉活動時(shí)ATP的利用

肌肉收縮時(shí)，橫橋頭部ATP酶激活，ATP分解釋放能量，橫橋擺動，使細(xì)微絲向肌節(jié)中央滑行，肌節(jié)收縮。

ATP還可為離子轉(zhuǎn)運(yùn)提供能量。2．ATP的再合成途徑（1）高能磷酸化合物快速合成ATP。（2）糖無氧酵解再合成ATP。（3）有氧代謝再合成ATP。二、生物氧化概念：生物氧化是指物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化過程。在生物氧化過程中，細(xì)胞攝取O2并釋放出CO2，故也稱為細(xì)胞呼吸。

（一）生物氧化的過程第一階段是糖、脂肪和蛋白質(zhì)經(jīng)過分解代謝生成乙酰輔酶A；第二階段是乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)多次脫氫，使NAD+和FAD還原成NADH+H+和FADH2，生成二氧化碳；第三階段是NADH+H+和FADH2中的氫經(jīng)呼吸鏈將電子傳遞給氧生成水，氧化過程中釋放出來的能量用于ATP的合成。（二）氧化呼吸鏈線粒體內(nèi)膜上存在的多種酶和輔酶組成的復(fù)合體，按一定的順序排列成的連鎖性電子傳遞鏈，可使還原當(dāng)量中的氫傳遞給氧生成水，稱為氧化呼吸鏈。1.呼吸鏈的組成（1）復(fù)合體Ⅰ：即NADH脫氫酶，含有FMN和鐵硫蛋白（2）復(fù)合體Ⅱ