运动生物化学第04章运动时的物质代谢和能量代谢

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1、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

2、（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）

3、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:1ATP—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循环氧化营养物质O2能量CO2.H2OATPADP+Piii能量生物合成神经传递代谢反应肌肉收缩信息传递吸收分泌······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

4、）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表5-2生物氧化途径糖脂肪蛋白质能量O2CO2和H2OADP+Pi热能ATP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

5、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。氧化-还原电位（EO′）-0.32-0.300.10.070.220.250.290.390.82FADH2NADH2→FMN→CoQ→Cyt-b→Cyt-c1→Cyt-c→Cyt-a→Cyt-a3→O2图5-3氧化磷酸化示意图ADPATP氢原子（或氢质子与电子）的传递，是由氧化-还原电位小的一端向氧化-还原电位大的一端进行。因为，氧化-还原电位小的还原能力较强，氧化-还原电位大的氧化能力较强

6、。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30.55KJ.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

7、化，简称底物磷酸化1,3-二磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶3-磷酸甘油酸（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。FADH2氧化呼吸链NADH氧化呼吸链3ATPATPATPATP2ATP伴随氢原子（或氢质子与电子）的传递，在氧化-还原电位的变化大约