運(yùn)動(dòng)生物化學(xué) 第二章課件

1、第二章 糖質(zhì)代謝與運(yùn)動(dòng)掌握糖的概念，葡萄糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)、人體內(nèi) 糖的存在形式與儲(chǔ)量、糖代謝不同化學(xué)途徑與ATP和成的關(guān)系、糖代謝及其產(chǎn)物對人體運(yùn)動(dòng)能力的影響；2.了解糖的組成、成分和運(yùn)動(dòng)時(shí)的生物學(xué)功能；3.熟悉糖酵解、糖的有氧氧化、糖原和成和糖異生 作用的基本代謝過程及其在運(yùn)動(dòng)中的意義；4.理解運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育鍛煉中糖代謝產(chǎn)生的適應(yīng)性變化。教學(xué)目標(biāo)糖類作物第一節(jié) 糖質(zhì)概述葡萄糖水果中富含果糖纖維素一、糖質(zhì)的概念和化學(xué)組成糖質(zhì)的概念 糖質(zhì)是一類多羥基醛或多羥基酮，或通過水解可以產(chǎn)生多羥基醛或酮的物質(zhì)二、糖的分類 單糖單糖是最簡單的糖，只含一個(gè)多羥基醛或多羥基酮單位。葡萄糖的開鏈結(jié)構(gòu)和構(gòu)型葡萄糖的環(huán)狀

2、結(jié)構(gòu)多糖 多糖由10個(gè)以上糖單位組成，某些則含成百上千個(gè)糖單位。糖原glycogen（一）人體內(nèi)糖的存在形式與儲(chǔ)量 （1）血糖 血液中的葡萄糖又稱血糖，正常人空腹?jié)舛葹?0-120mg%。血糖是包括大腦在內(nèi)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要能源。運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)下的血糖濃度與常人無異。 血糖濃度是人體糖的分解及合成代謝保持動(dòng)態(tài)平衡的標(biāo)志。饑餓及長時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)，血糖水平下降，運(yùn)動(dòng)員會(huì)出現(xiàn)工作能力下降及疲勞的征象。肝糖原可以迅速分解入血以補(bǔ)充血糖，維持血糖的動(dòng)態(tài)平衡。 (2)糖原 人體各種組織中大多含有糖原，但其含量的差異很大。例如，腦組織中糖原含量甚少，而肝臟和肌肉中以糖原方式貯存的糖類約有350-400克，運(yùn)動(dòng)

3、員糖原儲(chǔ)量可達(dá)400-550克。 肌糖原既是高強(qiáng)度無氧運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體的重要能源，又是大強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)時(shí)的主要能源。許多研究表明，糖原貯量(特別是肌糖原)的增多，有助于耐力性運(yùn)動(dòng)成績的提高。 第二節(jié) 糖的分解代謝一、糖酵解(glycolysis)二、糖的有氧氧化(aerobic oxidation)三、磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway)一、糖的無氧酵解(glycolysis)概念：無氧，葡萄糖（糖原）乳酸 (lactate) 反應(yīng)部位：細(xì)胞液(cytoplasm) 過程：葡萄糖二磷酸果糖磷酸丙糖2丙酮酸22H2乳酸22006-8第八章糖代謝（一）糖酵解過程的4個(gè)階段1、

4、葡萄糖 果糖-1，6-二磷酸2、果糖-1，6-二磷酸 2分子磷酸丙糖3、甘油醛-3-磷酸 丙酮酸4、丙酮酸 乳酸2006-8第八章糖代謝1.葡萄糖 果糖-1，6-二磷酸(glucose)(fructose-1，6-bisphosphate)反應(yīng)不可逆己糖激酶葡萄糖激酶（肝）2006-8第八章糖代謝反應(yīng)不可逆果糖磷酸激酶-12006-8第八章糖代謝2.果糖-1，6-二磷酸 2分子磷酸丙糖fructose- 1,6- bisphosphatetriose phosphate2006-8第八章糖代謝 底物水平磷酸化生成 ATP（substrate level phosphorylation)2006

5、-8第八章糖代謝2006-8第八章糖代謝4. 乳酸的生成丙酮酸在無氧條件下還原為乳酸，有氧則進(jìn)入線粒體氧化。 來自甘油醛-3-磷酸脫氫2006-8第八章糖代謝2006-8第八章糖代謝 果糖-1，6-二磷酸2006-8第八章糖代謝糖酵解小結(jié)反應(yīng)部位在胞液不需氧的產(chǎn)能過程（底物水平磷酸化） 1G2ATP，Gn（G）3ATP3. 終產(chǎn)物乳酸：釋放入血，進(jìn)入肝臟代謝 分解利用 乳酸循環(huán)2006-8第八章糖代謝4. 有3步不可逆反應(yīng)： G G-6-P F-6-P F-1,6-BP PEP 丙酮酸ATP ADPATP ADPADP ATP己糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶糖酵解小結(jié)2006-8第八章糖代謝

6、糖酵解的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶 己糖激酶 果糖磷酸激酶-1 (最重要) 丙酮酸激酶 調(diào)節(jié)代謝途徑中關(guān)鍵酶的活性而影響代謝速度2006-8第八章糖代謝果糖磷酸激酶-1AMPADP果糖-2,6-二磷酸果糖-1,6-二磷酸ATP（高濃度）檸檬酸長鏈脂肪酸激活 抑制己糖激酶G-6-P長鏈脂酰CoA抑制丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸激活A(yù)TP丙氨酸抑制2006-8第八章糖代謝ATP的生成數(shù)量反應(yīng) ATPG G-6-PF-6-P F-1,6-BP甘油酸-1,3-二磷酸 丙酮酸烯醇丙酮酸磷酸丙酮酸1分子葡萄糖凈生成ATP數(shù)-1-1+12+12+22006-8第八章糖代謝（二）糖酵解生理意義 是機(jī)體相對缺氧時(shí)補(bǔ)充能量的一

7、種有效方式 某些組織在有氧時(shí)也通過糖酵解供能：2006-8第八章糖代謝二、糖的有氧氧化 概念：有氧，葡萄糖（糖原） CO2 + H2O + ATP 反應(yīng)部位：細(xì)胞液、線粒體cytoplasmmitochondria2006-8第八章糖代謝有氧氧化的概況2006-8第八章糖代謝第一階段：葡萄糖 丙酮酸（胞液）第二階段：丙酮酸 乙酰CoA （線粒體）第三階段：乙酰CoA CO2 + H2O + ATP （三羧酸循環(huán)）（線粒體）（一）有氧氧化的反應(yīng)過程2006-8第八章糖代謝Glc2CH3COCOOH2NADH + 2H+呼吸鏈(respiratory chain)H2O + 2 3ATP（ 2 2

8、ATP）1. 葡萄糖氧化分解為丙酮酸同糖酵解途徑，反應(yīng)在細(xì)胞液進(jìn)行2006-8第八章糖代謝2.丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA反應(yīng)不可逆2006-8第八章糖代謝丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸脫氫酶TPP（Vit B1）HSCoA（泛酸）硫辛酸FAD（Vit B2 ）NAD+ （Vit PP）酶輔酶（維生素）丙酮酸脫氫酶系的組成2006-8第八章糖代謝丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)過程2006-8第八章糖代謝三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic acid Cycle, TAC) 指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸的重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過程。3. 三羧酸循環(huán)

9、檸檬酸循環(huán)Krebs循環(huán)2006-8第八章糖代謝所有的反應(yīng)均在線粒體中進(jìn)行 TACCH3COSCOA （C2）草酰乙酸 （C4）檸檬酸（C6）-酮戊二酸 （C5）HSCoA2006-8第八章糖代謝（1）反應(yīng)過程:反應(yīng)不可逆2006-8第八章糖代謝 反應(yīng)不可逆2006-8第八章糖代謝反應(yīng)不可逆2006-8第八章糖代謝底物水平磷酸化生成ATP2006-8第八章糖代謝2006-8第八章糖代謝2006-8第八章糖代謝三羧酸循環(huán)的總反應(yīng)式： H2O + ATP電子傳遞鏈2006-8第八章糖代謝三羧酸循環(huán)2006-8第八章糖代謝（二）葡萄糖有氧氧化生成的ATP 葡萄糖葡萄糖-磷酸 -1 第一階段：葡萄糖丙

10、酮酸果糖-磷酸果糖-1,6-二磷酸 -1 2甘油醛-3-磷酸2 甘油酸-1,3-二磷酸 NAD+ 2 3或2 22 甘油酸-1,3-二磷酸2 甘油酸-3-磷酸 2 12 烯醇式丙酮酸磷酸2 丙酮酸 2 1輔酶 ATP6或8ATP2006-8第八章糖代謝第二階段：2丙酮酸 2乙酰CoA NAD+ 2 3輔酶 ATP6 ATP（二）葡萄糖有氧氧化生成的ATP 2006-8第八章糖代謝第三階段：三羧酸循環(huán)2異檸檬酸2 -酮戊二酸 NAD+ 2 32 -酮戊二酸 2琥珀酰CoA NAD+ 2 32琥珀酰CoA 2琥珀酸 2 12琥珀酸2延胡索酸 FAD 2 22蘋果酸2草酰乙酸 NAD+ 2 3輔酶

11、ATP24ATP（二）葡萄糖有氧氧化生成的ATP 2006-8第八章糖代謝總ATP數(shù)：第一階段6或8第二階段6 36 或 38ATP第三階段24葡萄糖有氧氧化生成的ATP2006-8第八章糖代謝（三） 有氧氧化的生理意義有氧氧化是機(jī)體獲得能量的主要方式 三羧酸循環(huán)是體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大營養(yǎng)物質(zhì)分解代謝的最終代謝通路；是三大物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐2006-8第八章糖代謝糖原 脂肪 蛋白質(zhì)葡萄糖 脂肪酸 氨基酸 甘油乙酰輔酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2O營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同通路2006-8第八章糖代謝磷酸戊糖途徑第一階段第二階段62006-8第八章糖代謝第三節(jié) 糖原合成和糖異生作用

12、一、糖原的合成概念：由葡萄糖、果糖或半乳糖等單糖在體內(nèi)合成糖原的過程稱為糖原合成。肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收縮所肝臟：肝糖原，70 100g，維持血糖水平 Gn G G-6-P G-1-P UDPG Gn+1 關(guān)鍵酶： 糖原合酶 葡萄糖的供體： UDPG ， 需小分子糖原作引物消耗的能量： 2分子ATP （一）基本代謝過程2006-8第八章糖代謝（二）糖原和成在運(yùn)動(dòng)中的意義1）運(yùn)動(dòng)補(bǔ)糖的生化基礎(chǔ)2）運(yùn)動(dòng)后糖原合成增加的機(jī)制* 部位* 原料* 概念 主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程（二） 糖 異 生 Glucon

13、eogenesis 2006-8第八章糖代謝一、糖異生的基本過程2006-8第八章糖代謝1.丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) -丙酮酸羧化支路2006-8第八章糖代謝2.果糖 -1,6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣?6-磷酸2006-8第八章糖代謝3.葡糖-6-磷酸水解為葡萄糖2006-8第八章糖代謝葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸 葡萄糖-1-磷酸 糖原果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸甘油醛-3-磷酸磷酸二羥丙酮甘油-3-磷酸甘油甘油酸-1，3-二磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸-2-磷酸磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸蘋果酸丙酮酸乳酸丙酮酸草酰乙酸蘋果酸磷酸烯醇式丙酮酸線粒體甘油和乳酸的糖異生途徑2006-8第八章

14、糖代謝（二）糖異生的生理意義1、保證饑餓情況下血糖濃度的相對恒定2、糖異生作用有利于乳酸的回收利用3、協(xié)助氨基酸的分解代謝4、有助于維持酸堿平衡2006-8第八章糖代謝第四節(jié) 糖代謝對人體運(yùn)動(dòng)能力 的影響一、糖原與運(yùn)動(dòng)能力（一）肌糖元1、肌糖原與無氧代謝運(yùn)動(dòng)能力：肌糖原儲(chǔ)量過低，可抑制 乳酸的生成， 從而降低無氧代謝能力。2、肌糖原與有氧代謝能力：在長時(shí)間、大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中 （45-200分鐘），運(yùn)動(dòng)前肌糖原儲(chǔ)量決定了運(yùn)動(dòng)員達(dá)到運(yùn)動(dòng) 力竭的時(shí)間；肌糖原儲(chǔ)量與人體的有氧運(yùn)動(dòng)能力密切相關(guān)， 在長時(shí)間運(yùn)動(dòng)的最后階段，肌糖原水平的高低可能是決定勝負(fù) 的關(guān)鍵因素。（二）肝糖元1、運(yùn)動(dòng)時(shí)肝葡萄糖的生成（1）肝

15、糖原的分解（2）糖異生作用2、運(yùn)動(dòng)時(shí)肝葡萄糖的釋放：運(yùn)動(dòng)時(shí)肝葡萄糖釋放速率是隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增大而加快的。二、血糖與運(yùn)動(dòng)能力2006-8第八章糖代謝血糖3.896.11mmol/L食物肝糖原糖異生H2O、CO2、能糖原脂肪、氨基酸、核糖等隨尿排出8.89mmol/L消化吸收分解非糖物質(zhì)合成氧化轉(zhuǎn)變血糖的來源和去路2006-8第八章糖代謝（一）運(yùn)動(dòng)時(shí)血糖的變化：進(jìn)行1-2min的短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，骨骼肌主要依賴肌糖原 酵解供能，由于運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，血糖濃度變化不大。進(jìn)行4-10min的全力運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌依賴糖的有氧和無氧代 謝供能，攝取血糖速率增加。但是由于肝臟輸出葡萄糖的速率 也增加，因此，血糖濃度明顯

16、上升。進(jìn)行5-30min的全力運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌依賴糖的有氧氧化供能， 消耗血糖的速率超過肝臟釋放葡萄糖的速率，血糖濃度開始回落 但仍高于安靜水平。4. 進(jìn)行1-2小時(shí)長時(shí)間運(yùn)動(dòng)之疲勞時(shí)，肌糖原大量排空，骨骼肌利 用血糖速率顯著增加，肝糖原也大量排空，血糖水平即使處在正 常范圍，也屬于低限區(qū)。5. 進(jìn)行2-3小時(shí)長時(shí)間運(yùn)動(dòng)之疲勞時(shí)，如果沒有外源性葡萄糖補(bǔ)充 ，會(huì)出現(xiàn)低血糖。（二）血糖的調(diào)節(jié) 組織器官調(diào)節(jié) 神經(jīng)調(diào)節(jié) 激素調(diào)節(jié)2006-8第八章糖代謝（1）肝臟調(diào)節(jié) 進(jìn)食后肝糖原合成 不進(jìn)食肝糖原分解 饑餓時(shí)糖異生作用2006-8第八章糖代謝腎糖閾：腎對糖的重吸收能力(8.899.99mmol/L)（renal threshold of sugar）血糖腎糖閾：尿中不含葡萄糖血糖腎糖閾：出現(xiàn)糖尿（2）腎臟調(diào)節(jié)2006-8第八章糖代謝（3）神經(jīng)和激素的調(diào)節(jié)神經(jīng)調(diào)節(jié)用電刺激交感神經(jīng)系的視丘下部腹內(nèi)側(cè)核或內(nèi)臟神經(jīng)時(shí)，肝糖原分解，血糖升高。用電刺激副交感神經(jīng)系的視丘下部外側(cè)或迷走神經(jīng) 時(shí)，肝糖原合成，血糖下降。2006-8第八章糖代謝激素的調(diào)節(jié)血糖水平胰島素腎上