运动生物化学教案,庄元杨小强

授课题目第一章生物分子概论教学内容与时间安排：1、导入5分钟2、讲解75分钟第一章生物分子概论75分钟3、结束10分钟教学方法、教学手段：以教师讲解为主结合多媒体演示、提问、讨论的教学方法。基本内容备注第一篇生物分子概论第一章糖类、脂类、蛋白质、核酸的生物化学第一节糖类一、概述(一)定义：糖类是一类含多羟基的醛类或酮类化合物的总称。多羟基醛：葡萄糖多羟基酮：果糖（二）存在和分布碳水化合物是地球上最丰富的生物分子，每年全球植物和藻类光合作用可转换1000亿吨CO2和H2O成为纤维素和其他植物产物。如：•植物体85-90%的干重是糖。细菌、酵母的细胞壁糖结缔组织中的糖：肝素、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等核酸的糖、脂多糖（糖脂）、糖蛋白（蛋白聚糖）中的糖细胞膜及其他细胞结构中的糖血型糖食用糖：蔗糖医疗用糖：葡萄糖及其衍生物，如葡萄糖酸的钠、钾、钙、锌盐等绿色植物的皮、杆等多糖：纤维素粮食及块根、块茎中的多糖：淀粉。动物体内的贮藏多糖：糖元昆虫、蟹、虾等外骨骼糖：几丁质食用菌中的糖：香菇多糖、茯苓多糖、灵芝多糖、昆布多糖等。（三）糖的化学组成•主要由C、H、O三种元素组成，有些还有N、S、P等。•单糖多符合结构通式：（CH2O）n，•符合通式的不一定是糖：CH3COOH（乙酸），CH2O（甲醛），C3H6O3（乳酸）•是糖的不一定都符合通式：如C5H10O4（脱氧核糖），C6H12O5（鼠李糖）。二、糖的分类（一）单糖：凡不能被水解为更小分子糖的糖。丙糖：甘油醛；丁糖：赤藓糖戊糖：木酮糖、核酮糖、核糖等己糖：葡萄糖、果糖、半乳糖等。（二）寡糖（低聚糖）讲解讲解结合演示提问讲解结合演示可以水解为其他糖的糖。一般由2~10个单糖分子缩合形成的糖二糖：蔗糖+水=葡萄糖+果糖；乳糖+水=葡萄糖+半乳糖；麦牙糖+水=葡萄糖+葡萄糖三糖：棉籽糖（三）多糖：可水解为多个其他单糖或其衍生物的糖。淀粉、糖元、纤维素等。三、糖的生物学功能（一）概述•供给能量:有氧氧化和无氧酵解•机体的重要能源：糖代谢中间产物可转化为氨基酸、脂肪酸、核苷•机体结构的重要组分：蛋白聚糖和糖蛋白为结缔组织、软骨和骨的基质的物质基础，糖蛋白和糖脂组成细胞膜•细胞间的信息传递：膜糖蛋白与细胞的免疫、识别作用有关•特殊生理功能的物质：激素、酶、血型物质为糖蛋白•保护与润滑：粘膜与分泌物中含蛋白聚糖（二）运动中糖的生物学功能1.糖可储存和提供机体所需的能量2.糖具有降低蛋白质分解的作用3.糖可调节脂肪代谢第二节脂类一、脂类概述生物脂类是一类范围很广的化合物，化学成分及结构差异极大，脂类定义的特点就是水不溶性(waterinsoluble)（即脂溶性，fat-soluble），因此，多数脂类都易溶于乙醚、氯仿、己烷、苯等有机溶剂，而不溶于水。（一）存在与分布脂类广泛存在于动植物体内。脂肪广泛分布于皮下组织、肠系膜、大网膜以及内脏周围和肌间组织中。类脂是生物膜的组成成分。（二）化学组成主要由碳、氢、氧组成，有些还含有氮和磷。二、脂类分类（一）单纯脂：指由脂肪酸和醇类所形成的酯；包括脂肪、油和蜡。脂肪酸（Fattyacids）：碳链为4-36碳的羧酸，这些碳链在一些脂肪酸中为饱和脂肪酸，而其他的则含有一个或多个双键。必需脂肪酸：维持人体正常生长所需而体内又不能合成的脂肪酸。其中的亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸为人体必需脂肪酸。脂肪和油（FatsandOils）：含不饱和脂肪酸较多的甘油酯室温下为液体，被称为油（oil），多见于植物体，含饱和脂肪酸较多的甘油酯室温下为固体，被称为脂肪（fat），多见于动物体。（二）复合脂类：由脂肪酸、醇类和其它物质组成的脂类物质。包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）和糖脂（脑苷脂和神经节苷脂）和脂蛋白等。磷脂：为一类含磷的复合脂，广泛存在于动物的肝、脑、神经组织和植物的种子里。磷脂是细胞膜的组成成分。糖脂：是糖、脂肪酸、含氮醇的复合脂，常与磷脂共存。是细胞膜及神经髓鞘的组成成分，也是构成血型物质和细胞膜抗原的重要组分。脂蛋白：由蛋白质、脂肪、胆固醇、鳞脂等组成。是血液中脂类物质的讲解、讨论、自学转运形式。（三）类脂：指一些理化性质与脂肪相似，不含结合脂肪酸的脂类物质。包括胆固醇、维生素D、类固醇激素等。胆固醇是动物组织中最主要的固醇，神经组织及肾上腺中丰富，占脑固体物质的17%，人体发现的胆石几乎全是胆固醇，肝、肾、表面组织含量也相当多；植物中发现有类似固醇物豆固醇真菌中有麦角甾醇，细菌中极少含有胆固醇；一些激素和几乎所有的性激素都是固醇衍生物。胆固醇的作用：（1）细胞膜的组成成分（2）特殊生物活性物质的前体:胆汁酸在肠道内作为乳化剂使食物脂肪易于被脂肪酶所作用；各种类固醇激素是通过胆固醇C17侧链的氧化形成的；维生素D由胆固醇转化而来；固醇类物质还有一定的抗炎症作用；固醇的衍生物强心苷有治疗心脏病的作用。（3）维持生物膜的正常透过能力；（4）组成神经髓鞘绝缘物质（5）解毒三、脂类的生物学功能（一）概述1.类脂是机体组织的组成成分生物膜中类脂占30~50%。主要是磷脂、胆固醇和糖脂。2.脂肪是人体能量的主要来源和最大储能库产能量为糖或蛋白质的两倍。储存时所占体积为糖原的1/4。3.防震和隔热保温作用：水上运动。4.脂溶性维生素的载体：控体重时补充维生素。5.甘油三酯贮存能量和保温（二）运动中脂肪的生物学功能1.提供长时间低强度运动（马拉松）机体所需大部分能量。脂肪酸氧化时产生相同能量时耗氧量要比糖高出11%。2.脂肪氧化供能具有降低蛋白质和糖消耗的作用高水平耐力性运动员对脂肪氧化分解的能力也高，运动时机体增大脂肪功能的比例，同样可降低糖的消耗，有效的提高运动成绩。第三节蛋白质、核酸一、蛋白质（一）蛋白质的化学组成碳、氢、氧、氮和少量的硫。氮的平均含量为16%。蛋白质含量=含氮量*6.25(二)蛋白质的基本结构单位：氨基酸必需氨基酸：人体不能自行合成，必需从外界摄取以完成营养需要的氨基酸。（三）蛋白质的分子结构1.蛋白质的一级结构指构成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序和连接方式。肽键：由一个氨基酸的α-氨基与相邻氨基酸的α-羧基脱去1分子水缩合而成的化学键。二、肽键与肽链1.概念:肽键：一个氨基酸的α-羧基与另一氨基酸的α-氨基脱水缩合形成的化学键•肽：氨基酸通过肽键相连而形成的化合物2蛋白质的空间结构蛋白质二级结构：指多肽链本身有规则的绕曲折叠，形成的重复性结构（螺旋折叠）。维持二级结构的化学键为氢键。氢键：是非共价键中键能最弱，但却是数目最多最重要的键。蛋白质三级结构：在二级结构基础上，蛋白质多肽链借助各种次级键（氢键、盐键、疏水键、范德华引力、二硫键）的相互作用，进一步绕曲折叠，形成具有一定立体形状的三级结构。系指一条多肽链内所有原子的空间排布，包括主链、侧链构象内容，即整条多肽链的三维结构。稳定维系三级结构的作用有：氢键、离子键、疏水键、二硫键和配位键。疏水键：非极性基团为避开水相而聚集在一起的作用力。盐键：即离子键，生理情况下，Asp和Lys间可形成盐键。此外,二硫键、配位键也是维持蛋白质空间结构的化学键由于多肽链中的各氨基酸残基的性质和排列顺序不同,天然蛋白质可折叠、盘绕成一定的空间结构。蛋白质的四级结构：两条以上具有独立三级结构的肽链通过非共价键聚合而成，每一条肽链称为一个亚基或亚单位，各亚基在蛋白质分子内的空间排布及相互关系称为蛋白质的四级结构。亚基可相同或不同，其聚合或解聚可有调节活性的作用。蛋白质三维结构•初级结构或一级结构——排列顺序（蛋白和DNA）•二级结构——折叠和盘旋（氢键作用）蛋白质有两种二级结构：alpha螺旋和beta折叠；DNA为双螺旋•三级结构——DNA为超螺旋；蛋白质则是形成3D结构（由侧链决定）——大多数蛋白质或多或少都是球形（四）蛋白质在生命活动中的作用1酶的催化作用2组成有机体的结构成分3运载和储存4激素的调节作用5免役保护作用6作为受体传递信息7调节基因的表达8参与能量代谢运输蛋白不是酶，但有活性位点，大部分在膜上，单细胞生物中，把营养运入，把废物运出；多细胞生物中，携带物质到处跑二、核酸（一）核酸概述1.核酸的分布和含量存在于动植物和微生物细胞内。核酸占细胞干重的5~15%。2.核酸的元素组成除碳、氢、氧、氮外，还有大量的磷。磷平均约为9~10%。可用于测定核酸的含量。3.核酸的基本结构单位一、碱基（base）腺嘌呤(adenine,A)，鸟嘌呤(guanine,G)，胞嘧啶(cytosine,C)，胸腺嘧啶(thymine,T)，尿嘧啶(uracil,U)二、戊糖两类核酸的基本成分（二）核酸在生命活动中的作用1.DNA是遗传信息的载体，在DNA分子上有很多基因，每个基因是决定是决定一个蛋白质或RNA的DNA片段，DNA结构上任一碱基的改变，都会导致蛋白质结构的改变，从而引起生物遗传的变异。所以，一切生物突变和进化都可以说是由于DNA结构改变而引起蛋白质改变的结果。2.RNA小结复习思考题、作业题1.糖的化学本质是什么？分为哪几类？主要生物学功能是什么？2.脂类物质分为哪几类？何谓必需脂肪酸？主要生物学功能是什么？下次课预习要点实施情况及分析授课题目第二章水、无机盐和维生素的生物化学教学内容与时间安排：1、导入5分钟2、讲解75分钟第二章水、无机盐和维生素的生物化学75分钟3、结束10分钟教学方法、教学手段：以教师讲解为主结合多媒体演示、提问、讨论的教学方法。基本内容备注第二章水、无机盐和维生素的生物化学第一节水一、概述水是地球上最丰富的无机化合物，也是生物组织中含量最多的成分。二、水平衡水的摄入(来源)①饮水:1200ml/d②食物:1000ml/d③代谢水:300ml/d（总量:2500ml/d）水的排出⑴呼吸蒸发:350ml/d⑵皮肤蒸发:500ml/d(非显性)⑶粪便排出:150ml/d⑷由肾排出:1500ml/d（总量:2500ml/d）一次大强度、大运动量的训练的排汗量可高达2000~7000毫升，------所以，要特别注意运动员的水平衡问题。三水的生物学功能（一）构成体液体液（体重60%），细胞外液（20%），细胞内液（40%），血浆（5%）组织间液（15%）（含量与性别、胖瘦、年龄有关）（二）维持电解质平衡分布和组成，渗透压，酸碱平衡及电荷平衡。（三）促进体内化学反应良好溶剂，促进电离，营养物质和代谢物的运输。（四）调节和维持体温的恒定比热、蒸发热和流动性（五）润滑作用关节（滑液）、食管和肠道（唾液），眼球（眼房液）。（六）水与运动能力第二节无机盐一、概述无机盐约占体重的5%。常量元素：钙、磷、钾、硫、氯、钠、镁。十分之几克到几克。讲解讲解结合演示提问讲解结合演示微量元素：铬、铜、氟、碘、铁、锰、铝、硒、硅、和锌等14种。微克到毫克。无机盐的主要生物学功能1构成机体组织的重要材料，如牙齿、骨骼；2维持机体的渗透压平衡，维持细胞内外物质交流；3维持体液的酸碱平衡，维护内环境稳定；4维持神经肌肉的兴奋性，保持其正常的应激能力；5调节酶和激素的活性，维持机体正常代谢。二、人体无机盐的分布和组成细胞内外液中无机盐的含量与分布有显著差别(P39.表2-2)，其特点如下：1、细胞内外液中阴阳离子总量相等，呈电中性。2、细胞内外液电解质分布差异大：外液：阳离子：Na+最多，阴离子CI-、HCO3-最多内液：阳离子K+最多，阴离子Pro-、HPO42-最多3、细胞内液电解质总量多于外液，但蛋白质含量高，故细胞内外液渗透压相当。4、细胞外液中，细胞间液与血浆的总离子浓度及电解质含量很接近，差别在于血浆中蛋白含量高于细胞间液。三、酸碱平衡酸碱平衡：机体不断地代谢产生并食入酸性和碱性物质，通过一系列的调节机制将多余的酸性或碱性物质排出体外，使体液pH维持在恒定范围内的过程。血浆pH：7.35-7.45，平均7.4,体液略低。调节有三：1、血液的缓冲作用2、肺呼出CO2的调节3、肾排尿的酸度（一）体内酸、碱性物质的来源1.酸性物质的来源（1）挥发性酸（H2CO3）：体内物质生物氧化产生CO2，经肺排出,