运动生物化学第04章运动时的物质代谢和能量代谢.pptVIP

第四章 运动时的物质代谢和能量代谢 物质代谢是生物体内各种化学反应 过程的总称，包括分解代谢和合成代谢， 是实现各种生命活动的基础。 伴随物质代谢过程所发生的能量的 释放、转移、储存和利用，称为能量代谢。 能量代谢的核心是ATP—ADP循环。 第一节 能量代谢概述 一、高能化合物 （一）概念 水解时释放的标准自由能〈用△G0（KJ·mol-1表示〉高于20.92kJ/mol（5.4千卡/mol）的化合物，称为高能化合物。 生物氧化中重要的高能化合物 三磷酸腺苷（ATP） 二磷酸腺苷（ADP） 磷酸肌酸（CP） 磷酸烯醇式丙酮酸 1,3一二磷酸甘油酸 琥珀酰辅酶A  二、人体能量代谢的核心： ATP---ADP 循环 （一） 三磷酸腺苷（ATP）的分 子组成与结构 （二）ATP的供能---水解反应 一般由ATP酶催化ATP末端的高能磷酸键水解释放能量。 ATP+H20--?ADP+Pi+30.6KJ/Mol 生理条件下51.6KJ/Mol 特殊情况下，ADP末端的高能磷酸键也可水解释放能量。 ADP+H20--?AMP+Pi+30.6KJ/Mol 运动时，肌肉ATP利用的部位与作用 （1）肌球蛋白（即肌凝蛋白）ATP酶消耗ATP，引起肌丝相对滑动和肌肉收缩做功； （2）肌质网膜上钙泵(Ca-ATP酶)消耗ATP，转运 Ca2+，调节肌肉松弛； （3）肌膜上钠泵(Na，K-ATP酶)消耗ATP，转运 Na+／K+离子，调节膜电位。 肌丝滑行原理 （三）ATP的再合成--ADP的磷酸化 ATP再合成基本上是ATP水解过程的逆转： ADP + Pi+ 能量 → ATP + H2O 细胞中可提供能量使ATP再合成的途径: 1 ATP—CP的相互作用; 2 糖的无氧分解——糖酵解; 3 糖、三酯酰甘油和蛋白质的 有氧代谢 （四) ATP---ADP循环 第二节 生物氧化 一、生物氧化的概念 营养物质在生物体内氧化成水和二氧化碳并释放能量的过程称为生物氧化。 包括物质的分解和产能两个部分。 二、生物氧化的特点 （一） 生物氧化是细胞内进行的酶促 反应过程。主要在细胞的线粒体完成。 （二） 生物氧化在温和的条件下（370C、 近中性PH含水环境）进行。 （三）生物氧化的方式首先是脱氢，脱下 的氢由载体NAD+或FAD传递给氧并生成水。 （四） 生物氧化中能量逐步释放，并通 过与ADP磷酸化偶联，转换成生物体可直 接利用的生物能ATP。 三 、生物氧化的途径 生物氧化由许多特定的酶促 反应有序衔接的连续化学反应过程。 糖、三酯酰甘油和蛋白质的生物 氧化途径虽有别，但基本可分为 三个阶段 四、生物氧化中二氧化碳的生成 二氧化碳由生物氧化中形成的 中间产物: 丙酮酸、 异柠檬酸、 α-酮戊二酸 等有机酸脱羧反应生成。 五、生物氧化中水的生成 生物氧化中，代谢物在脱氢酶的催化下脱氢氧化，脱下的氢由脱氢辅酶NAD+或FAD携带并在线粒体内膜经有序排列的一系列递氢、递电子体（被称为呼吸链）的传递逐级氧化，最终与被激活的氧结合为水，完成了彻底的氧化过程。 生物氧化中生成水示意图 六、生物氧化中ATP的生成 生物氧化中逐步释放的能量约40%用以合成ATP以有效利用。 ATP的合成方式包括: 底物水平磷酸化 氧化磷酸化。 （一）底物水平磷酸化 生物氧化中由于脱氢或脱水 反应，引起底物分子内部能 量重新排布，可分别形成三 个高能化合物: 1,3—二磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 琥珀酰辅酶A 它们在水解时所释放的自 由能分别是49.4、61.9和 34.2KJ·mol-1。而ATP末端高能 磷酸键的形成仅需要吸收30.55 KJ. mol-1。 所以上述三个高能化合物均 可使ADP磷酸化再合成ATP。 这种直接由代谢物分子的 高能磷酸键（硫酯键）转移 给ADP生成ATP的方式，称为 底物水平磷酸化，简称底物 磷酸化 （二）氧化磷酸化 代谢物脱下的氢，经特定的共 轭氧化-还原对组成的递氢、递电子 体系传递，逐级氧化最后与氧结合 生成水，因氧化-还原电位的变化伴 有能量的释放，使ADP磷酸化生成ATP 的过程称为氧化磷酸化。又叫偶联磷 酸化。 伴随氢原子（或氢质子与电子） 的传递，在氧化