物质代谢与运动概述课件

第一章第一章 物质代谢与运动物质代谢与运动教学目标1.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。2.熟悉运动中机体物质代谢的基本知识。3.理解运动中引起人体物质组成及酶的适应性变化。4.初步学会用物质代谢的知识理解与分析运动过程中人体机能的变化。第一章物质代谢与运动教学目标1 1 新陈代谢新陈代谢是生物体生命活动的基本特征是生物体生命活动的基本特征物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢合成代谢分解代谢新陈代谢物质代谢能量代谢合成代谢分解代谢2 2第一节第一节 运动人体的物质组成运动人体的物质组成形态学形态学细胞分子细胞分子器官系统器官系统人体人体第一节运动人体的物质组成形态学细胞分子器官系统人体3 3生物化学角度分析人体组成生物化学角度分析人体组成生物化学角度分析人体组成4 4一、组成人体的化学物质一、组成人体的化学物质组成人体的组成人体的化学物质共有化学物质共有种糖、脂质、蛋白质、核酸、维生素、水和无机盐一、组成人体的化学物质组成人体的种糖、脂质、蛋白质、核酸、维5 5人体物质组成的分类人体物质组成的分类人人体体物物质质有机分子有机分子无机分子无机分子能源物质能源物质非能源物质非能源物质根据分子结构特点根据供能情况人体物质组成的分类人有机分子无机分子能源物质非能源物质根据分6 6物物物物质组质组成成成成含量含量含量含量功能功能功能功能水水60%-70%60%-70%体重体重 主要构成人体的体液。主要构成人体的体液。糖糖质质2%2%人体干重人体干重 主要以肝糖原、肌糖原及血糖主要以肝糖原、肌糖原及血糖的形式存在。的形式存在。脂脂质质30-40%30-40%人体人体干重干重略略蛋白蛋白质质54%54%人体干重人体干重 是人体主要的是人体主要的结结构和功能物构和功能物质质。核酸核酸515%515%细细胞胞干重干重略略无机无机盐盐4-5%4-5%体重体重 既可以作既可以作为结为结构物构物质质，也可与，也可与蛋白蛋白质质相相结结合合维维生素生素含量很低含量很低 参与体内参与体内辅辅酶酶的构成，的构成，调节调节代代谢谢等。等。物质组成含量功能水60%-70%体重主要构成人体的体液。7 7二、运动对人体化学物质的影响二、运动对人体化学物质的影响1.1.运动时人体内物质化学反应加快运动时人体内物质化学反应加快2.2.运动影响体内的调节物质运动影响体内的调节物质二、运动对人体化学物质的影响1.运动时人体内物质化学反应加快8 8第二节第二节 物质代谢的催化剂物质代谢的催化剂酶酶(EnzymeEnzyme)神经氨酸酶带状图神经氨酸酶带状图第二节物质代谢的催化剂酶(Enzyme)神经氨酸酶带状9 9一、概述1.酶的概念 酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。简单说，酶是具有催化功能的蛋白质。一、概述10102.酶的化学组成酶研究的发展史酶研究的发展史酶研究的发展史酶研究的发展史(1)(1)(1)(1)酶是蛋白质酶是蛋白质酶是蛋白质酶是蛋白质:1926 1926 1926 1926年年年年,James Summer,James Summer,James Summer,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白质的观念，其具有蛋白质的一切性质。质的观念，其具有蛋白质的一切性质。质的观念，其具有蛋白质的一切性质。质的观念，其具有蛋白质的一切性质。(2)(2)(2)(2)核酶的发现：核酶的发现：核酶的发现：核酶的发现：1981 1981 1981 19811982198219821982年，年，年，年，Thomas R.CechThomas R.CechThomas R.CechThomas R.Cech实验发现有催化活性的天实验发现有催化活性的天实验发现有催化活性的天实验发现有催化活性的天然然然然RNARibozymeRNARibozymeRNARibozymeRNARibozyme。L19 RNA L19 RNA L19 RNA L19 RNA和核糖核酸酶和核糖核酸酶和核糖核酸酶和核糖核酸酶P P P P的的的的RNARNARNARNA组分具有酶活性是两个最著组分具有酶活性是两个最著组分具有酶活性是两个最著组分具有酶活性是两个最著名的例子。名的例子。名的例子。名的例子。1955 1955 1955 1955年，发现年，发现年，发现年，发现DNADNADNADNA的催化活性。的催化活性。的催化活性。的催化活性。(3)(3)(3)(3)抗体酶（抗体酶（抗体酶（抗体酶（abzymeabzymeabzymeabzyme）：）：）：）：1986 1986 1986 1986年，年，年，年，Richard LerrurRichard LerrurRichard LerrurRichard Lerrur和和和和Peter SchaltzPeter SchaltzPeter SchaltzPeter Schaltz运用单克隆抗运用单克隆抗运用单克隆抗运用单克隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体（体技术制备了具有酶活性的抗体（体技术制备了具有酶活性的抗体（体技术制备了具有酶活性的抗体（catalytic antibodycatalytic antibodycatalytic antibodycatalytic antibody）。）。）。）。2.酶的化学组成1111酶的组成酶C、HO、N结合酶单纯酶元素组成元素组成分分子子组组成成酶的组成酶C、H结单纯元素组成分1212二、酶催化反应的特点二、酶催化反应的特点（一）高效性（一）高效性人体内的大多数反应，在没有酶的参与下人体内的大多数反应，在没有酶的参与下，几乎不能进行。，几乎不能进行。二、酶催化反应的特点（一）高效性1313（二）高度专一性（二）高度专一性通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心。结合部位决定酶的专一性，催化部位决定酶所催化反应的性质。（二）高度专一性通常将酶的结合部位和1414（三）可调控性（三）可调控性酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的 部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制 作用。（三）可调控性酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的1515三、影响酶促反应速度的因素三、影响酶促反应速度的因素(一一)底物浓度与酶浓度对反应速度的影响底物浓度与酶浓度对反应速度的影响酶促反应速率酶促反应速率酶的浓度酶的浓度酶促反应速率酶促反应速率底物浓度底物浓度酶量一定酶量一定三、影响酶促反应速度的因素(一)底物浓度与酶浓度对反应速度的1616（二）（二）PHPH对反应速度的影响对反应速度的影响在一定的pH下,酶具有最大的催化活性,通常称此pH为最适pH。（二）PH对反应速度的影响在一定的pH下,1717l l一方面是温度升高一方面是温度升高一方面是温度升高一方面是温度升高,酶促反应速度加快。酶促反应速度加快。酶促反应速度加快。酶促反应速度加快。l l另一方面另一方面另一方面另一方面,温度升高温度升高温度升高温度升高,酶的高级结构将发生酶的高级结构将发生酶的高级结构将发生酶的高级结构将发生 变化或变性，导致酶变化或变性，导致酶变化或变性，导致酶变化或变性，导致酶 活性降低甚至丧失。活性降低甚至丧失。活性降低甚至丧失。活性降低甚至丧失。l l因此大多数酶都有一因此大多数酶都有一因此大多数酶都有一因此大多数酶都有一 个最适温度。个最适温度。个最适温度。个最适温度。在最在最在最在最适适适适 温度条件下温度条件下温度条件下温度条件下,反反反反应速度最大。应速度最大。应速度最大。应速度最大。（三）温度对反应速度的影响（三）温度对反应速度的影响最适温度最适温度一方面是温度升高,（三）温度对反应速度的影响最适温度1818（四）激活剂与抑制剂对反应速（四）激活剂与抑制剂对反应速度的影响度的影响 凡能提高酶活性的物质都称为激活剂，它对酶的作用具有一定的选择性，即一种激活剂对某种酶起激活作用，而对另一种酶可能起抑制作用。（四）激活剂与抑制剂对反应速度的影响凡能提高酶活性的物1919四、四、运动运动与酶适应与酶适应一、酶催化能力的适应二、酶含量的适应五、运动与血清酶五、运动与血清酶四、运动与酶适应一、酶催化能力的适应五、运动与血清酶2020第三节第三节 运动时物质代谢运动时物质代谢运动时人体的代谢特点运动时人体的代谢特点运动时人体的代谢特点运动时人体的代谢特点:1.1.1.1.物质代谢相互联系的整体性；物质代谢相互联系的整体性；物质代谢相互联系的整体性；物质代谢相互联系的整体性；2.2.2.2.严格精细的代谢调控；严格精细的代谢调控；严格精细的代谢调控；严格精细的代谢调控；3.3.3.3.运动过程不同阶段物质代谢的侧重性；运动过程不同阶段物质代谢的侧重性；运动过程不同阶段物质代谢的侧重性；运动过程不同阶段物质代谢的侧重性；4.4.4.4.能量生成形式的同一性能量生成形式的同一性能量生成形式的同一性能量生成形式的同一性第三节运动时物质代谢运动时人体的代谢特点:2121一、糖代谢一、糖代谢人体中的糖的最终来源自然界的绿色植物一、糖代谢人体中的糖的最终来源自然界的绿色植物2222糖代谢糖代谢2323二、脂代谢二、脂代谢二、脂代谢2424三、蛋白质代谢三、蛋白质代谢三、蛋白质代谢2525四、水代谢四、水代谢四、水代谢2626水的来源和去路水的来源和去路 （动态平衡）（动态平衡）饮饮饮饮 水水水水 （1200 1200）食食食食 物物物物 （1000 1000）代谢水代谢水代谢水代谢水（300 300）水的动态平衡水的动态平衡水的动态平衡水的动态平衡最最最最 低低低低 尿尿尿尿 量量量量500 ml/500 ml/日日日日生理补液量生理补液量生理补液量生理补液量1500 ml/1500 ml/日日日日肾脏排尿肾脏排尿肾脏排尿肾脏排尿（1500 1500）皮肤蒸发皮肤蒸发皮肤蒸发皮肤蒸发（500 500）肺肺肺肺 呼呼呼呼 出出出出（350 350）粪便排出粪便排出粪便排出粪便排出（150 150）水的来源和去路（动态平衡）饮水（1200）水2727五、无机盐代谢五、无机盐代谢五、无机盐代谢2828物质代谢与运动概述课件2929维生素的命名和分类维生素的命名和分类分类分类水溶性维生素水溶性维生素 B族维生素、维生素族维生素、维生素C脂溶性维生素脂溶性维生素 维生素维生素A、D、E、K(water-soluble vitamin)(fat-soluble vitamin)六、维生素代谢六、维生素代谢维生素的命名和分类分类水溶性维生素B族维生素、3030维生素概念和特点维生素概念和特点l l小分子有机化合物小分子有机化合物l l体内不能合成或合成量不足体内不能合成或合成量不足l l参与物质代谢和多种重要生理过程参与物质代谢和多种重要生理过程l l每日需要量在毫克或微克水平每日需要量在毫克或微克水平l l缺乏会患病，过多可中毒缺乏会患病，过多可中毒维生素概念和特点小分子有机化合物3131名称名称活性形式活性形式主要生主要生化化作用作用主要缺乏病主要缺乏病维维生素生素A A（视视黄醇）黄醇）11-11-顺顺式式视视黄黄醛醛、视视黄醇、黄醇、视视黄黄酸酸构成构成视视紫紫红质红质；维维持持上皮上皮组织结组织结构的完整；构的完整；促促进进生生长发长发育；有一育；有一定防癌抗癌作用定防癌抗癌作用 夜盲症，干眼病夜盲症，干眼病维维生素生素D D1 1，25-25-（OHOH）2 2-D-D3 3调节钙调节钙、磷代、磷代谢谢，促，促进进成骨作用成骨作用儿童：佝儿童：佝偻偻病病 ；成人：成人：软软骨病；中老年：骨骨病；中老年：骨质质疏疏松松维维生素生素E E（生育酚）（生育酚）维维生素生素E E维维持持动动物生育功能；物生育功能；抗氧化作用、抗衰老抗氧化作用、抗衰老作用；作用；促促进进血血红红素合成素合成不易缺乏不易缺乏维维生素生素K K（凝血（凝血维维生生素）素）维维生素生素K K促促进进凝血因子合成凝血因子合成凝血障碍凝血障碍脂溶性维生素的活性形式及主要生化作用、缺乏病脂溶性维生素的活性形式及主要生化作用、缺乏病名称活性形式主要生化作用主要缺乏病维生素A11-顺式构成视紫3232物质代谢与运动概述课件3333第四节第四节 运动时机体的能量代谢运动时机体的能量代谢第四节运动时机体的能量代谢3434一、腺苷三磷酸一、腺苷三磷酸ATP(一）ATP的分子结构和生物功能1.ATP是生命活动的直接能源2.2.合成磷酸肌酸和其他高能3.磷酸化合物一、腺苷三磷酸ATP(一）ATP的分子结构3535二、肌肉活动时二、肌肉活动时ATP代谢代谢1.1.肌肉活动时肌肉活动时ATPATP的利用的利用二、肌肉活动时ATP代谢1.肌肉活动时ATP的利用36362.ATP的再合成的再合成方式二方式二方式一方式一CP+ADPATP+CCK2.ATP的再合成方式二方式一CP+ADPATP+CCK3737生物氧化概念 有机物在生物体内的氧化包括物质有机物在生物体内的氧化包括物质分解分解和和产能：产能：呼吸作用呼吸作用O2CO2+H2O二、二、生物氧化生物氧化生物氧化概念呼吸作用O2CO2+H2O二、生物氧化3838二、生物氧化的特点二、生物氧化的特点l l（1）物质的氧化方式主要为脱氢；）物质的氧化方式主要为脱氢；l l（2）在细胞内）在细胞内37及近中性的水环境中，及近中性的水环境中，通过酶的催化作用逐步进行；通过酶的催化作用逐步进行；l l（3）物质中的能量逐步释放，）物质中的能量逐步释放，ATP生成率生成率高；高；l l（4）生物氧化中生成的水由物质脱下的氢）生物氧化中生成的水由物质脱下的氢与氧结合产生；二氧化碳由有机酸脱羧产生。与氧结合产生；二氧化碳由有机酸脱羧产生。二、生物氧化的特点39395.5.5.5.生物氧化是一个生物氧化是一个生物氧化是一个生物氧化是一个分步分步分步分步进行的过程。每一步都由进行的过程。每一步都由进行的过程。每一步都由进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率。的条件下释放能量，提高能量利用率。的条件下释放能量，提高能量利用率。的条件下释放能量，提高能量利用率。6.6.6.6.生物氧化释放的能量，通过与生物氧化释放的能量，通过与生物氧化释放的能量，通过与生物氧化释放的能量，通过与ATPATPATPATP合成相偶联，合成相偶联，合成相偶联，合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能转换成生物体能够直接利用的生物能转换成生物体能够直接利用的生物能转换成生物体能够直接利用的生物能ATPATPATPATP。生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步4040生物氧化的一般过程生物氧化的一般过程生物氧化的一般过程4141生物氧化发生部位生物氧化发生部位线线 粒粒 体体生物氧化发生部位线粒体42424343生物氧化的特点：1.物质的氧化方式主要是脱氢；2.在细胞内37及近中性水环境中，通过酶的催化作用逐步进行；3.物质中的能量逐步释放，ATP生成效率高；4.生物氧化中生成的水由物质脱下的氢与氧结合产生；二氧化碳由有机酸脱羧产生。生物氧化的特点：4444(1)概念及位置l l呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链，它是代呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链，它是代呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链，它是代呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链，它是代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧原子，而生列的传递体，最后传递给被激活的氧原子，而生列的传递体，最后传递给被激活的氧原子，而生列的传递体，最后传递给被激活的氧原子，而生成水的全部体系。在真核生物细胞内，它位于线成水的全部体系。在真核生物细胞内，它位于线成水的全部体系。在真核生物细胞内，它位于线成水的全部体系。在真核生物细胞内，它位于线粒体内膜上，原核生物中，它位于细胞膜上。粒体内膜上，原核生物中，它位于细胞膜上。粒体内膜上，原核生物中，它位于细胞膜上。粒体内膜上，原核生物中，它位于细胞膜上。2.2.呼吸链呼吸链respiratory chainrespiratory chain(电子传递链电子传递链 electron transport chain)electron transport chain)(1)概念及位置2.呼吸链respiratorychain4545线粒体呼吸链线粒体呼吸链4646两条主要的呼吸链两条主要的呼吸链两条主要的呼吸链4747组成及其排列顺序组成及其排列顺序 呼吸链由许多个组分组成，参加呼吸链的氧呼吸链由许多个组分组成，参加呼吸链的氧呼吸链由许多个组分组成，参加呼吸链的氧呼吸链由许多个组分组成，参加呼吸链的氧化还原酶有烟酰胺脱氢酶类、黄素脱氢酶类、铁化还原酶有烟酰胺脱氢酶类、黄素脱氢酶类、铁化还原酶有烟酰胺脱氢酶类、黄素脱氢酶类、铁化还原酶有烟酰胺脱氢酶类、黄素脱氢酶类、铁硫蛋白类、细胞色素类、辅酶硫蛋白类、细胞色素类、辅酶硫蛋白类、细胞色素类、辅酶硫蛋白类、细胞色素类、辅酶Q Q Q Q类等。类等。类等。类等。组成及其排列顺序4848物质代谢与运动概述课件4949l l底物水平磷酸化底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生是在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化的过程中，形磷酸化作用。即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使过酶的作用可使ADPADP生成生成ATPATP。l l电子传递体系磷酸化电子传递体系磷酸化是指当电子从是指当电子从NADHNADH或或FADHFADH2 2经过电子传递体系经过电子传递体系(呼吸链呼吸链)传递给氧传递给氧形成水时，同时伴有形成水时，同时伴有ADPADP磷酸化为磷酸化为ATPATP的全的全过程。通常所说的氧化磷酸化是指电子传过程。通常所说的氧化磷酸化是指电子传递体系磷酸化。递体系磷酸化。（三）（三）ATP的合成的合成底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化5050物质代谢与运动概述课件5151三、二氧化碳的生成三、二氧化碳的生成三、二氧化碳的生成5252