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1、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
2、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。
3、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
4、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（
5、硫 胺素）参与-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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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02体温无24血浆量口渴，多抱怨，一些不适肌肉
11、水分心脏每搏输出量皮肤和肌肉的血流量心率46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68尿酸头疼，头昏，气短，口齿不清尿蛋白肾血流量812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，
12、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
13、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+1421421471471515 K+5544150150Ca2+2.755.51.252.512Mg2+1.252.51213.527合计155155.5194阴离子Cl-10310311411411 HCO3-272730301010HPO42-121250100SO42-0.510.511020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
14、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，-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；-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
15、（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 1ATP的分子结构2ATP的生物学功能（1）生命活动的直接来源。ATP酶 ATP+H2O ADP+Pi+能量 （2）合成磷酸肌酸等高能磷酸化合物。CKATP+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
16、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。 2ATP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
