生理学__第一章运动的能量代谢__第一节(生物能量学概要)

第1章运动的能量代谢授课教师：田吉梅•能量代谢(energymetabolism)：在生物体物质代谢过程中伴随的能量的贮存、释放、转移和利用。第一节、肌肉活动的能量来源一、能量的直接来源：ATP（一）ATP的分解放能（二）ATP的再合成－吸能（三）ATP的分解与再合成的关系（一）ATP的分解放能ATP由腺嘌呤核苷酸再加上两个磷酸衍生而来，后面的两个磷酸之间的键称为高能磷酸键，可以贮存或释放能量。ATP的分解放能，实际上是被酶断开末端高能磷酸键，即：ATPADP+Pi+能肌肉收缩就是利用肌细胞内ATP分解释放的能量供肌肉收缩克服阻力来做功，以实现化学能向机械能的转化。ATP酶(二)ATP的合成过程：①机体活动一开始，ATP迅速分解，由于ATP贮量有限，CP便迅速分解补充ATP：CP+ADPC+ATP②CP贮量也有限，三大能源物质的分解供能合成ATP：糖脂肪能量+ADP+Pi+O2CO2+H2O+ATP蛋白质二、能量的间接来源－糖、脂肪和蛋白质（一）糖代谢（二）脂肪代谢（三）蛋白质代谢（四)营养物质的消化与吸收（一）糖代谢1.糖的生物学功能供给能量——机体60%的能量由糖提供;构建细胞的组成成分；糖是机体最主要，来源最经济，供能又快速的能源物质。1克糖在体内彻底氧化可产生17.17千焦(4.1千卡)热能。机体正常情况下有60%的热能由糖来提供。运动时糖供能的比例更大，更重要。2、糖在体内的代谢过程肝糖原组织氧化CO2+H2O肌糖原乳酸CO2+H2O葡萄糖小肠血液葡萄糖80-120mg/100ml乳酸肝肌肉3.糖的分解代谢(1)糖酵解(2)有氧氧化无氧酵解有氧氧化糖的分解代谢(1)糖的有氧分解：葡萄糖或糖原在有氧条件下，最终氧化成CO2和H2O，并生成ATP的过程称为有氧分解。1分子的糖原或葡萄糖可生成39~38分子的ATP。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乙酰辅酶A→三羧酸循环+O2→CO2+H2O+ATP(2)糖的无氧分解：葡萄糖或糖原在不需要氧的情况下分解生成乳酸并释放能量生成ATP的过程称为糖的无氧分解或酵解。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乳酸+ATP1分子的糖原或葡萄糖可产生3-2分子的ATP，可利用的热能不到糖分子结构中总热能的5%，其意义在于满足剧烈运动时快速供能的短时间需要。3.糖的储备与运动能力运动性疲劳或过度性训练的原因之一是体内肌糖原的耗竭，所以在大于1小时的运动适量补充糖，可通过提高血糖水平，增加运动中糖的氧化供能、节约肌糖原的损耗，减少脂肪酸和蛋白质的供能比例，可使运动的耐受时间延长，延缓疲劳发生，提高运动能力。合理膳食与适宜运动训练相结合是提高机体糖原储备的有效途径。（三）脂肪代谢1.脂肪代谢的生物学功能氧化供能——是机体内能量贮存库。构建细胞的组成成分；促进脂溶性维生素的吸收与利用；对内脏和机体起着保护垫和热垫的作用。脂肪→脂肪酸→(β氧化)乙酰辅酶A→三羧酸循环+O2→CO2+H2O+ATP2、脂肪在体内的代谢过程磷酸甘油脂糖异生脂肪小肠血液肝肌肉甘油+脂肪酸β-氧化乙酰辅酶A三羧酸循环ATP脂肪脂肪组织（四）蛋白质代谢1.蛋白质的生物学功能蛋白质是构成细胞结构最主要的原料；调节机体生理功能；氧化供能（参与供能的氨基酸只有6种）。一般情况下不作为主要供能物质。2、蛋白质在体内的代谢过程血液肝肌肉氨基酸相应的酮酸+氨基乙酰辅酶A三羧酸循环ATP组织蛋白质氨基尿素肾尿小肠（五）、糖、脂肪、蛋白质代谢的关系蛋白质氨基酸氨基转移或脱氨基乙酰辅酶A丙酮酸3-磷酸甘油醛6-磷酸葡萄糖葡萄糖脂肪甘油+脂肪酸氧化草酰乙酸柠檬酸—酮戊二酸乳酸糖原ATPATPATPATPATPMargaria计算了体内能源物质最大供能的总容量和输出功率，并比较了它们之间各自特点，把供ATP再合成的能源物质按无氧功能和有氧供能分成了三个系统。即磷酸原系统、乳酸能系统和有氧氧化系统（图1－5）肌肉活动能量供应的三个系统一、磷酸原系统概念：通常是指ATP和磷酸肌酸（CP）组成的系统，由于二者的化学结构都属于高能磷酸化合物，故称为磷酸原系统（ATP—CP系统）。供能特点：供能总量少，持续时间短，功率输出最快，不需要氧，不产生乳酸等类中间产物。磷酸原系统主要供能的运动项目：高功率输出项目，如短跑、投掷、跳跃、举重等运动项目。二、无氧糖酵解（乳酸）系统概念：乳酸能系统是指糖原或葡萄糖在细胞浆内无氧分解生成乳酸过程中（又称酵解），再合成ATP的能量系统。供能特点：供能总量较磷酸原系统多，持续时间较短，功率输出次之，不需要氧，终产物是导致疲劳的物质——乳酸。衡量乳酸能系统供能能力的常用指标：血乳酸。乳酸能系统主要供能的运动项目：1分钟高功率输出项目，如400米跑、100米游泳等。概念：指糖、脂肪和蛋白质在细胞内彻底氧化成H2O和CO2的过程中，再合成ATP的能量系统。供能特点：ATP生成总量很大，但速率很低，持续时间很长，需要氧的参与，终产物是H2O和CO2，不产生乳酸类的副产品。评定有氧工作能力的指标：最大摄氧量和无氧阈等。三、有氧氧化系统能源物质的消化与吸收1、消化与吸收的概念2、营养物质在体内消化过程概述3、物质吸收的主要部位4、主要营养物质的吸收5、肌肉运动对消化吸收功能的影响1、消化与吸收的概念消化digestion)食物进入消化道后由大分子物质分解成能被吸收的小分子物质的过程。物理性消化化学性消化依靠消化管肌肉的收缩依靠各种消化酶的分解消化物理过程生理过程依靠扩散、滤过、渗透等依靠细胞膜上载体的作用吸收吸收(absorption)：食物经消化后形成的小分子物质，以及维生素、无机盐和水通过消化道粘膜上皮细胞进入血液或淋巴液的过程。2、营养物质在体内消化过程概述口腔内消化食物在口腔内主要依靠咀嚼运动被磨碎，并与唾液充分混合形成食团。唾液中含有少量淀粉酶可对淀粉进行初步消化。淀粉麦芽糖唾液淀粉酶胃内消化食物在胃内借胃壁肌肉运动与胃液混合，继续进行机械性消化和化学性消化。胃内起化学性消化作用的是胃液中的盐酸和胃蛋白酶。其中盐酸为胃蛋白酶提供酸性环境并能引起促胰液素的分泌。胃蛋白酶可将蛋白质水解成更小分子多肽。HCl的主要作用A.激活胃蛋白酶，并为其提供适宜的催化环境（pH：2.0）；B.促使蛋白质变性，使之易于消化；C.杀菌；D.HCl进入小肠，引起胰泌素和缩胆囊素的释放，进而促进胰液、胆汁、小肠液的分泌；E.造成小肠上段的酸性环境,与钙、铁形成可溶性盐，促使其吸收。粘液-碳酸氢盐屏障：保护胃粘膜免遭机械、H+和胃蛋白酶的损伤。紧密连接：阻止H+对胃粘膜损伤胃排空1.概念：食糜由胃排入十二指肠的过程。不同成份和性状的食物排空速度不一。糖蛋白质脂肪小肠内消化胰液是所有消化液中消化力最强小肠内的消化消化液分泌量（ml/d）PH值主要消化酶消化作用1.唾液1000-15006.6-7.1唾液淀粉酶淀粉—麦芽糖2.胃液1500-25000.9-1.5胃蛋白酶蛋白质—胨、shi3.小肠液1000-30007.6肠淀粉酶淀粉—麦芽糖肠麦芽糖酶麦芽糖—葡萄糖肠脂肪酶脂肪—甘油、脂肪酸肠肽酶多肽—氨基酸4.胰液1000-15007.8-8.4胰淀粉酶淀粉—麦芽糖—糖胰脂肪酶脂肪—甘油、脂肪酸胰蛋白酶蛋白质—多肽、氨基酸5.胆汁800-10006.8-7.4？乳化脂肪表1各种消化液的分泌量和主要消化作用3、物质吸收的主要部位口腔和食管胃小肠大肠基本不吸收只吸收酒精和少量水分绝大部分营养物质在此吸收，是物质吸收的主要部位吸收盐类和剩余水分小肠内的吸收吸收面积大；消化产物在小肠内停留时间长；肌肉运动对消化吸收功能的影响1.运动骨骼肌血流增加胃肠道血流减少消化腺分泌减弱胃肠运动减弱基础代谢（一）概念基础代谢基础状态（清醒、空腹（进食后12～14h）、静卧、安静、无精神紧张、室温20～25℃）下的能量代谢。基础代谢率：基础状态下，单位时间内的能量代谢。以单位体表面积衡量BMR基础代谢率随性别、年龄等不同而有生理变化。基础代谢率的相对数值BMR=（实测值－正常值）/正常值×100％正常范围：10%~15%BMR－20％或BMR+20％为异常意义：辅助诊断甲状腺疾病GoAhead!Flyhigher!