蛋白质代谢与运动课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第七章 运动与蛋白质和氨基酸代谢,第一节 运动和恢复期蛋白质代谢,第二节 运动与氨基酸代谢,第七章 运动与蛋白质和氨基酸代谢 第一节 运动和恢复,1,蛋白质是组成人体结构成分和酶等特殊的功能性物质，并在几乎所有生命活动过程中发挥关键性作用。在运动过程中，骨骼肌收缩活动影响蛋白质和氨基酸代谢，这种运动的影响还延续到运动后。,蛋白质是组成人体结构成分和酶等特殊的功能性物质，并在几乎所有,2,第一节 运动和恢复期蛋白质代谢,一、概述,在,正常的情况下机体的蛋白质摄入量与排出量处于动态平衡。短时间激烈运动时蛋白质基本不参与供能；长时间耐力运动时，能量需求的失去平衡，为了补充骨骼肌和大脑正常活动对糖的需求，蛋白质和氨基酸分解代谢增强，氨基酸的糖异生作用加强。长期接受力量性运动训练可以明显促进蛋白质合成代谢，引起运动肌壮大。,第一节 运动和恢复期蛋白质代谢一、概述,3,运动与蛋白质代谢,二、运动时蛋白质代谢,耐力运动时,机体的蛋白质分解速率超过合成速率，存在,净降解,的现象。,安静、运动、运动后人体蛋白质转换（mg/KgBWhr）,合成速率 分解速率,安静 33.0,2.0 26.5,2.1,运动 28.4,1.6（,14%）40.9,2.6（,54%）,运动后 40.3,1.9（,22%）35.4,1.2（,34%）,注：以50%VO2max强度跑台运动3.75小时，n=6,引自伦尼（Rennie），1981,（一）运动时蛋白质净降解,运动与蛋白质代谢二、运动时蛋白质代谢耐力运动时机体的蛋白质分,4,（二）、判断肌肉蛋白质分解代谢的强度指标,评价运动时体内蛋白质分解代谢的常用指标是尿素氮；尿中3-甲基组氨酸。内源性3-甲基组氨酸的来源主要是肌原纤维的肌动蛋白和肌球蛋白，这些肌纤维进行分解代谢时释放出3-甲基组氨酸。,（二）、判断肌肉蛋白质分解代谢的强度指标评价运动时体内蛋白质,5,3-甲基组氨酸既不能用于体内蛋白质合成，也不能被氧化分解，所以，尿3-甲基组氨酸总排泄量可作为人体肌蛋白质分解代谢的强度指标。测定尿3-甲基组氨酸是检测肌蛋白质降解的有效、无损伤技术。在实际应用时，经常用3-甲基组氨酸肌酐比值表示。,3-甲基组氨酸既不能用于体内蛋白质合成，也不能被氧化分解，所,6,运动时、运动后3-甲基组氨酸指标的变化有以下几种情况：第一，人尿中3-甲基组氨酸的排泄量中75由骨骼肌提供，所以，尿3-甲基组氨酸排泄量的变化，基本上反映骨骼肌收缩蛋白分解代谢速率的变化。第二，运动期尿3甲基组氨酸排泄量下降，即运动时骨骼肌收缩蛋白的分解速率下降，而运动后恢复期排泄量上升，表现出双向变化的曲线图谱(图7-1)。,运动时、运动后3-甲基组氨酸指标的变化有以下几种情况：第一，,7,蛋白质代谢与运动课件,8,第三，运动后3-甲基组氨酸排泄量增多，变化幅度与运动强度、持续时间和运动与恢复的相对排泄量变化有关。表7-2揭示，鼠运动后 12-36小时尿3-甲基组氨酸排泄量明显增多。图7-2比较鼠运动后3-甲基组氨酸排泄量，运动强度越大或持续时间越长，则排泄量增加越多。另外，3-甲基组氨酸的变化，还受排汗量、膳食运动方式和训练水平等影响。,第三，运动后3-甲基组氨酸排泄量增多，变化幅度与运动强度、持,9,蛋白质代谢与运动课件,10,蛋白质代谢与运动课件,11,（三）运动使蛋白质分解代谢增强的原因,1.训练状态,运动员在激烈运动训练初期，由于细胞破坏增多，肌细胞和红细胞再生等合成代谢亢进，以及运动应激时激素和神经调节等，使蛋白质净降解。,2.训练的类型、强度及频率,长时间激烈的耐力运动训练，使肌肉中能量物质大量消耗，导致膜的正常功能失调，细胞酶外泄，蛋白质分解代谢加强。,（三）运动使蛋白质分解代谢增强的原因1.训练状态,12,3.激素变化,运动时血胰岛素、睾酮浓度下降，胰高血糖素、儿茶酚胺和皮质醇浓度上升，促进蛋白质分解代谢。,4.酶活性变化,运动引起细胞内组织蛋白酶D、溶酶体酶的活性升高；酶活性增强可以持续到运动后3-5天。,3.激素变化,13,三、运动后蛋白质代谢,（一）运动后蛋白质净合成,运动后骨骼肌内蛋白质代谢改变，大多数研究结果是蛋白质合成代谢增强。,(1)运动后恢复1小时内，骨骼肌内蛋白质合成明显减弱；,(2)运动后第2小时内蛋白质合成速率上升，并在尚未确定的时间内持续上升。,三、运动后蛋白质代谢（一）运动后蛋白质净合成,14,蛋白质代谢与运动课件,15,(二)影响运动后肌肉蛋白质合成的因素,(1)运动时细胞受到牵拉变形或多胺含量增加，促使肌细胞膜通透性增大，进入细胞内的游离氨基酸数量增加，为合成蛋白质提供了基本原料。,(2)在运动后30分钟内肌细胞内ATP、CP迅速恢复到正常水平。,(3)肌浆中Ca2浓度升高，可诱导氧化酶活性升高。,(二)影响运动后肌肉蛋白质合成的因素(1)运动时细胞受到,16,(4)因运动引起的内环境酸化和体温上升，在运动后逐渐恢复正常，使对蛋白质合成过程的阻遏作用解除。,(5)由运动中ATP浓度暂时下降诱导的多胺含量增加，它的作用之一是直接促进氨酰tRNA合成酶和氨酰tRNA转移酶活性，从核糖体水平提高蛋白质合成速率。,(6)激素浓度改变，加速复制转录mRNA。,(4)因运动引起的内环境酸化和体温上升，在运动后逐渐恢复正,17,蛋白质代谢与运动课件,18,(三)运动训练对蛋白质代谢的影响,1耐力训练的作用：耐力训练使骨骼肌线粒体的数目增多，体积增大，线粒体蛋白质量和组成酶活性提高。例如，耐力训练使鼠腓肠肌每千克肌肉内细胞浆中谷丙转氨酶的活性升高50，线粒体中谷丙转氨酶活性升高80；训练后肌肉中氧化支链氨基酸的酶活性提高，代谢利用支链氨基酸的供能能力提高；,(三)运动训练对蛋白质代谢的影响1耐力训练的作用：耐力,19,肌肉内肌红蛋白量提高80，使肌肉转运氧的能力提高。又如，人骨骼肌经耐力训练谷-丙转氨酶活性提高两倍。耐力训练使机体葡萄糖-丙氨酸循环加速，使生成三羧酸循环中间代谢产物的回补作用增强，从而提高有氧代谢供能能力。,肌肉内肌红蛋白量提高80，使肌肉转运氧的能力提高。又如，人,20,2力量训练的作用,力量训练使训练肌的体积增大，肌纤维增粗，力量增强，这种适应性变化出现在快收缩肌纤维。肌肉粗大的原因是肌蛋白数量增多，包括收缩蛋白总量增多。此外，肌纤维周围的结缔组织、肌腱、韧带组织数量和力量增长。,2力量训练的作用力量训练使训练肌的体积增大，肌纤维增粗，力,21,第二节 运动与氨基酸代谢,长时间剧烈运动时，人体对氨基酸的利用加强，某些氨基酸氧化成二氧化碳和水直接参与供能，或者参与糖异生维持运动中血糖水平。,第二节 运动与氨基酸代谢 长时间剧烈运动时，人体对氨基酸,22,（一）游离氨基酸库,人体各组织含有少量游离氨基酸，骨骼肌和肝脏是重要的游离氨基酸库。大约80游离氨基酸存在骨骼肌内，肝脏内约含10，肾脏约含4，血浆游离氨基酸仅占 0.2-6。,运动改变氨基酸、蛋白质代谢时，游离氨基酸的组成、分布和数量相应改变。,一、氨基酸代谢库,（一）游离氨基酸库一、氨基酸代谢库,23,蛋白质代谢与运动课件,24,（二）运动时代谢利用的氨基酸,运动时人体可利用的氨基酸有三方面来源：,(1)血浆和组织内游离氨基酸；,(2)组织蛋白降解时释出的氨基酸；,(3)非氨基酸类物质，主要是糖分解的中间代谢产物转变生成的氨基酸。,组织蛋白质分解释出或生成的氨基酸是运动可利用的主要部分，而游离氨基酸库在运动中的供能作用不大。血液氨基酸浓度的变化可以反映游离氨基酸库动态平衡的改变。,（二）运动时代谢利用的氨基酸 运动时人体可利用的氨基酸有三,25,二、运动与氨基酸供能,参与氧化供能的氨基酸主要是：丙氨酸、谷氨酸、门冬氨酸和支链氨基酸。,二、运动与氨基酸供能参与氧化供能的氨基酸主要是：丙氨酸、谷氨,26,耐力运动时谷丙转氨酶、谷氨酸脱氢酶活性增高，嘌呤核苷酸循环速率加快，表现出长时间运动期间肌内丙氨酸和谷氨酸氧化脱氨基作用加快，含量下降。,（一）丙氨酸、谷氨酸、门冬氨酸代谢,耐力运动时谷丙转氨酶、谷氨酸脱氢酶活性增高，嘌呤核苷酸循环速,27,蛋白质代谢与运动课件,28,蛋白质代谢与运动课件,29,（二）支链氨基酸代谢,支链氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸三种必需氨基酸。肌肉是氧化支链氨基酸的主要组织。每分子亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸完全氧化分别产生42、43、32分子ATP。安静时，人骨骼肌总能量消耗的14由支链氨基酸氧化过程提供，属于非糖的能量来源。,（二）支链氨基酸代谢 支链氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸,30,蛋白质代谢与运动课件,31,（三）影响氨基酸供能的因素,1、耐力训练：能提高运动肌内谷丙转氨酶活性，使转氨基作用增强，丙氨酸生成增多；能使苹果酸脱氢酶活性提高，促进三羧酸循环中间产物转换成丙酮酸的能力，从而提高氨基酸氧化。,2、运动强度：运动强度与支链氨基酸的氧化、葡萄糖丙氨酸循环的速率成正比。肌糖原的利用率下降时，氨基酸氧化增强。,（三）影响氨基酸供能的因素1、耐力训练：能提高运动肌内谷丙,32,3、激素的变化：运动时血浆胰岛素、睾酮浓度下降，胰高血糖素、儿茶酚胺和皮质醇浓度上升，这些激素的变化会促进氨基酸氧化。在长时间耐力运动时，糖皮质激素具有增加肌原纤维蛋白酶的活性、促进骨骼肌合成丙氨酸的作用。,3、激素的变化：运动时血浆胰岛素、睾酮浓度下降，胰高血糖素、,33,三、运动与氨基酸的糖异生作用,耐力运动期间，氨基酸的另一代谢途径是合成葡萄糖。在耐力运动早期(1小时)，肝糖原是血糖的基本来源，但在更长时间的运动中，糖异生代谢逐渐起更重要的作用，其中氨基酸的糖异生作用也在加强。在各种生糖氨基酸中，以丙氨酸为主，约占糖异生生成葡萄糖总量的20-25，占肝脏葡萄糖输出量的58。,三、运动与氨基酸的糖异生作用耐力运动期间，氨基酸的另一代谢途,34,（一）葡萄糖-丙氨酸循环的代谢途径,运动时，骨骼肌丙氨酸释放量增加50500，且与运动强度成正比关系。由肌内葡萄糖、肌糖原分解生成的丙酮酸，它与氨基酸之间经转氨基作用生成丙氨酸，以及丙氨酸在肝内异生为葡萄糖，并回到肌肉中的代谢过程，称为葡萄糖-丙氨酸循环。,（一）葡萄糖-丙氨酸循环的代谢途径运动时，骨骼肌丙氨酸释放量,35,蛋白质代谢与运动课件,36,(二)运动时葡萄糖丙氨酸循环的生物学意义,(1)将运动肌中糖酵解的产物丙酮酸转变成丙氨酸，可以减少乳酸生成量，起着缓解肌肉内环境酸化和保障分解代谢畅通的作用；,(2)肌内氨基酸的-氨基转移给丙酮酸合成丙氨酸，促进氨基酸的氧化代谢；,(3)丙氨酸在肌内生成和转移到肝脏代谢的过程，以无毒的形式转运氨基，避免血氨过度升高；,(4)肝内丙氨酸异生成葡萄糖，有利于维持血糖浓度和供中枢、运动肌吸收利用，对维持运动能力、抗疲劳有重要意义。,(二)运动时葡萄糖丙氨酸循环的生物学意义(1)将运动肌,37,四、运动时氨代谢,(一)血氨,在正常情况下，血氨浓度为635微摩尔升。,1来源,外源性氨：在肠道中细菌作用引起蛋白质腐败,内源性氨：主要来自以下代谢途径：(1)谷氨酰胺脱氨基作用；(2)谷氨酸在谷氨酸脱氢酶催化下，氧化脱氨；(3)嘌呤核苷酸循环中AMP脱氨；(4)其他氨基酸在代谢过程中脱氨；(5)单胺类神经递质，如儿茶酚胺、5羟色胺等，在单胺氧化酶催化下脱氨。,四、运动时氨代谢(一)血氨,38,2去路：,氨的去路有三条：,(1)在肝脏，通过鸟氨酸循环合成尿素，这是氨的主要去路。正常人体内8090的氨以尿素形式排出；,(2)在脑、肝脏和骨骼肌等组织合成谷氨酰胺。合成的谷氨酰胺可透过细胞膜到血液中，所以谷氨酰胺是氨的运输形式，谷氨酰胺生成是解除氨毒的一条重要途径；,(3)合成氨基酸或一些含氮化合物。,2去路：,39,3氨对运动能力的影响,激烈运动和持续、重复性运动均可以引起高血氨。运动时高血氨浓度是中枢产生疲劳的因素之一。较严重的高血氨症明显影响中枢神经系统，使运动的控制能力