蛋白質(zhì)代謝與運動.課件

1、第三章 蛋白質(zhì)代謝與運動一、蛋白質(zhì)概述二、運動與蛋白質(zhì)代謝一、蛋白質(zhì)的概述（一）概念 蛋白質(zhì)（protein）是指由氨基酸組成的高分子有機化合物。氨基酸（amino acid, 簡寫AA)： ：是指含有的氨基的羧酸。-NH2-COOH天然蛋白質(zhì)由20種-氨基酸組成蛋白質(zhì)的基本組成單位是AA-氨基酸可變部分不變部分必需氨基酸（8種）“借一兩本淡色書來 諧音: 借(纈氨酸), 一(異亮氨酸),兩(亮氨酸),本(苯丙氨酸),淡(蛋氨酸),色(色氨酸),書(蘇氨酸),來(賴氨酸). 賴氨酸：促進大腦發(fā)育，是肝及膽的組成成分，能促進脂肪代謝，調(diào)節(jié)松果腺、乳腺、黃體及卵巢，防止細胞退化； 色氨酸：促進胃液

2、及胰液的產(chǎn)生； 苯丙氨酸：參與消除腎及膀胱功能的損耗； 蛋氨酸（又叫甲硫氨酸）；參與組成血紅蛋白、組織與血清，有促進脾臟、胰臟及淋巴的功能； 蘇氨酸：有轉(zhuǎn)變某些氨基酸達到平衡的功能； 異亮氨酸：參與胸腺、脾臟及腦下腺的調(diào)節(jié)以及代謝；腦下腺屬總司令部作用于甲狀腺、性腺； 亮氨酸：作用平衡異亮氨酸； 纈氨酸：作用于黃體、乳腺及卵巢。 人體合成的精氨酸、組氨酸不足于滿足自身的需要，需要從食物中攝取一部分，我們稱之為半必需氨基酸。 其余的十種氨基酸人體能夠自己制造，我們稱之為非必需氨基酸。 天然的氨基酸現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的有300多種。 20種-氨基酸的衍生物 如：NH2-CH2-CH2-COO- -丙氨酸N

3、H2-CH2-CH2CH2-COO- -氨基丁酸HS-CH2-CH2CH-COO-H3N+高半胱氨酸H2N-C-NH-(CH2)2-CH-COO-H3N+O=瓜氨酸、 、 、 -氨基酸 因此，氨基酸在人體中的存在，不僅提供了合成蛋白質(zhì)的重要原料，而且對于促進生長，進行正常代謝、維持生命提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。如果人體缺乏或減少其中某一種，人體的正常生命代謝就會受到障礙，甚至導致各種疾病的發(fā)生或生命活動終止。 （二）蛋白質(zhì)的元素組成C H O N標志元素1、所有蛋白質(zhì)均含N，生物體內(nèi)的N主要存在于蛋白質(zhì)里。2、所有蛋白質(zhì)含N量較恒定，一般為了15%17.6%， 平均為16%。NPr16100=樣品蛋白質(zhì)

4、含量=樣品含氮量625凱氏定氮法Kjeldal Method 三聚氰胺毒奶粉的原理三聚氰(qng)胺(n) 俗稱密胺、蛋白精，是白色單斜晶體，幾乎無味，微溶于水（3.1g/L常溫），它的分子式是C3H6N6，含氮量高達66.7% 。 裝飾面板涂料：模塑粉紙張農(nóng)業(yè)化肥三聚氰胺甲醛樹酯與其他原料混配，還可以生產(chǎn)出織物整理劑、皮革鞣潤劑、上光劑和抗水劑、橡膠粘合劑、助燃劑、高效水泥減水劑、鋼材淡化劑等。 蛋白質(zhì)平均含氮量為16三聚氰胺的含氮量為66.7左右。是鮮牛奶的151倍，是奶粉的23倍。常用的蛋白質(zhì)測試方法“凱氏定氮法” 。 樣品蛋白質(zhì)含量= 樣品含氮量625每100g牛奶中添加0.1克三聚氰

5、胺，理論上就能提高0.625%蛋白質(zhì)。 在早期的研究中發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺毒性很小，大鼠半致死量為大于3克/千克，后來國外已經(jīng)有醫(yī)學研究證明長期攝入三聚氰胺會導致生殖、泌尿系統(tǒng)的損害，膀胱、腎結(jié)石，并可進一步誘發(fā)膀胱癌等疾病同。 在治療方面，目前沒有針對三聚氰胺毒性作用的特效解毒劑。 （三）蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)又稱蛋白質(zhì)的初級結(jié)構(gòu)，是指構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序和連接方式。肽鍵（主鍵）二肽、三肽、多肽、蛋白質(zhì)多肽鏈蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，決定蛋白質(zhì)的特定空間結(jié)構(gòu)的形成，進而影響蛋白質(zhì)的生物學功能。H鐮刀型細胞貧血癥

6、 結(jié)晶牛胰島素（crystallized bovine insulin）牛胰島素是牛胰臟中胰島-細胞所分泌的一種調(diào)節(jié)糖代謝的蛋白質(zhì)激素。1955年由英國桑格（S.Sanger）首先確定其一級結(jié)構(gòu)，即牛胰島素中氨基酸的組成和排列順序。17種個氨基酸組成的兩條多肽鏈牛胰島素的全部結(jié)構(gòu)。桑格也因此榮獲1958年諾貝爾化學獎。1965年9月17日中國完成了結(jié)晶牛胰島素的全合成。這是世界上第一個人工合成的有活性的蛋白質(zhì)。 1979年度諾貝爾化學獎 空間結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)：多肽鏈的某些部分氨基酸殘基周期性的空間排列。 三級結(jié)構(gòu)：在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步折疊成緊密的三維形式。 四級結(jié)構(gòu)：由蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)形成的多于一

7、條多肽鏈的蛋白質(zhì)分子的空間排列。 氫鍵、鹽鍵、二硫鍵、疏水鍵、范德華力（副鍵或次級鍵）二級結(jié)構(gòu)多肽鏈的某些部分氨基酸殘基周期性的空間排列-螺旋-折疊氫鍵三級結(jié)構(gòu)在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步折疊成緊密的三維形式。氫鍵鹽鍵二硫鍵疏水鍵范德華力球狀蛋白四級結(jié)構(gòu)由蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)形成的多于一條多肽鏈的蛋白質(zhì)分子的空間排列。血紅蛋白四個亞基4個血紅素輔基只有當?shù)鞍踪|(zhì)以特定的適當空間構(gòu)象存在時才具有生物活性 。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，決定蛋白質(zhì)的特定空間結(jié)構(gòu)的形成，進而影響蛋白質(zhì)的生物學功能?？偨Y(jié)：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（四）蛋白質(zhì)的分類分子形狀分子組成功能球狀蛋白纖維狀蛋白簡單蛋白結(jié)合蛋白衍生蛋白

8、酶類、運輸類、營養(yǎng)和儲存類、收縮或運動類、保護或防御能力類、激素類、結(jié)構(gòu)蛋白類等（五）蛋白質(zhì)的生物學功能機體最主要的結(jié)構(gòu)成分承擔多種重要生理功能機體能源物質(zhì)之一如：生物膜、骨骼肌催化功能運輸儲存功能調(diào)節(jié)功能免疫功能運動功能占人體干重80%1g糖完全氧化產(chǎn)能16.9kj1g脂肪完全氧化產(chǎn)能38.9kj1g蛋白質(zhì)完全氧化產(chǎn)能16.76kj（六）蛋白質(zhì)的代謝 氨基酸的分解蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的分解蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)和AA的分解蛋白質(zhì)水解AAAA的分解脫氨基作用脫羧基作用氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基作用嘌呤核苷酸循環(huán)1氧化脫氨基作用2轉(zhuǎn)氨基作用體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要途徑?？梢允苟嘤嗟陌被崦摮?/p>

9、氨基，得以分解。此過程只有氨基的轉(zhuǎn)移，沒有氨基的脫出。氨基酸1-酮酸谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）：丙氨酸：-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）：天冬氨酸：-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 健康成人各組織中GOT和GPT活性組織名稱GOTGPT單位/每克濕組織單位/每克濕組織 心臟1560007100肝 骼 肌 99000 4800腎臟91000 19000胰腺280002000脾臟140001200肺臟10000700血清20 16臨床以此判斷心臟、肝功能是否正常。3聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用可以滿足20種氨基酸的脫氨基作用。以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用 嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)

10、合脫氨基做用 主要發(fā)生在骨骼肌、心肌、腦等組織4、氨的去路 氨基酸經(jīng)過脫氨基作用產(chǎn)生的氨，可以進入血液形成血氨； 正常人的血氨水平0.1mg/100mL，氨對于機體來說是有毒物質(zhì)，特別是大腦，因此，氨的排泄是生物體維持正常生命活動所必需的。影響中樞神經(jīng)系統(tǒng) 使運動能力下降，思維連貫性差，最后失去意識。對許多生化反應(yīng)起不良作用 降低丙酮酸的利用和減少攝氧量，抑制丙酮酸羧化作用和線粒體的呼吸作用，危及三羧酸循環(huán)。高血氨對運動能力的影響（1）生成尿素（2）生成酰胺（3）重新生成AA或其它含氮物質(zhì)氨的去路（1）生成尿素是人體內(nèi)排除氨毒的主要途徑場所：肝臟鳥氨酸瓜氨酸精氨酸NH3CO2NH3ATP尿素C

11、O(NH2)尿素循環(huán)1932年Krebs尿素循環(huán)的意義A、解氨毒。B、緩解體液酸化。尿素的排泄肝臟血液（血尿素）腎臟尿液體外通過測定血尿素可了解體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝情況?？煞从吵鲞\動員負荷量和強度的狀況，是運動員機能評定的重要生化指標。（2）生成酰胺A解氨毒 B調(diào)節(jié)體內(nèi)酸堿平衡C減輕肝臟負擔（3）重新生成AA或其它含氮物質(zhì)5、-酮酸的去路重新合成AA轉(zhuǎn)變?yōu)樘?、脂肪徹底氧化為二氧化碳和水（是蛋白質(zhì)供能的主要途徑）支鏈氨基酸是亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸三種必需氨基酸的統(tǒng)稱。是長時間持續(xù)運動時參與供能的重要氨基酸。亮氨酸異亮氨酸纈氨酸-酮異已酸-酮甲基戊酸 -酮異戊酸轉(zhuǎn)氨酶相應(yīng)的脂酰輔酶A脫氫酶乙酰輔酶A

12、氧化CO2+H2OTCA42分子ATP43分子ATP32分子ATP+脫羧基作用生物體內(nèi)大部分氨基酸可進行脫羧作用，生成相應(yīng)的一級胺。有些產(chǎn)物具有重要生理功能。如：谷氨酸r-氨基丁酸，是重要的神經(jīng)介質(zhì)。如：組氨酸組胺（又稱組織胺），有降低血壓的作用。如：色氨酸5-羥色胺，作為神經(jīng)遞質(zhì)具有抑制作用；在外圍組織具有收縮血管的功能多胺 某些氨基酸脫羧基可產(chǎn)生多胺類物質(zhì)。如鳥氨酸脫羧基生成腐胺，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)榫吆途?。精脒和精胺屬多胺類，是調(diào)節(jié)細胞生長的重要物質(zhì)。凡生長旺盛的組織及腫瘤組織多胺類含量較多。臨床上利用測定腫瘤病人血、尿中多胺含量作為觀察病情的指標之一 但大多數(shù)胺類對動物有毒，體內(nèi)有胺氧化酶

13、，能將胺氧化為醛和氨。二、運動與蛋白質(zhì)代謝（一）運動中蛋白質(zhì)的供能作用（二）運動和恢復(fù)期蛋白質(zhì)的代謝特點（三）蛋白質(zhì)代謝與運動適應(yīng)（四）運動對AA代謝的影響（一）運動中蛋白質(zhì)的供能作用1短時間劇烈運動 運動持續(xù)時間短，能量供給充足，主要靠肌糖原的糖酵解供能，蛋白質(zhì)基本上不參與供能。2長時間耐力運動 肌糖原大量消耗，脂肪利用加速， 蛋白質(zhì)（AA） 分解增強直接參與供能， AA的糖異生作用加強，調(diào)節(jié)血 糖及間接供能。 在長于30分鐘的運動中供能，最多不超過總能耗的18%（二）運動和恢復(fù)期蛋白質(zhì)的代謝特點氮平衡 人體攝入的食物中的含氮量和排泄物中的含氮量相等的情況稱為氮平衡。正氮平衡 兒童、孕婦、恢

14、復(fù)期病人 運動員負氮平衡 老人、饑餓、消耗性病人 運動員運動時蛋白質(zhì)的凈降解 恢復(fù)期蛋白質(zhì)的凈合成非收縮蛋白分解加快，收縮蛋白分解減慢。運動后1小時內(nèi)，骨骼肌蛋白質(zhì)合成明顯減弱，運動后2小時以后，蛋白質(zhì)合成速率上升。（三）蛋白質(zhì)代謝與運動適應(yīng)耐力訓練力量訓練 可使骨骼肌線粒體數(shù)目增多，體積增大，線粒體內(nèi)蛋白質(zhì)量和酶活性提高?？墒褂柧毤◇w積增大，肌纖維增粗，力量增強。原因：肌蛋白增多， 周圍結(jié)締組織，肌腱韌帶數(shù)量增加（四）運動對AA代謝的影響運動時骨骼肌丙氨酸量增加50%500%1969年 Felig和Wahler葡萄糖-丙氨酸循環(huán)肌肉內(nèi)由葡萄糖分解產(chǎn)生的丙酮酸和蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的AA，經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作

15、用生成的丙氨酸，通過血液循環(huán)運到肝臟，經(jīng)脫氨基作用及糖異生作用生成葡萄糖，葡萄糖經(jīng)血液循環(huán)又回到肌肉中。這樣就構(gòu)成了肝臟與肌肉之間的一個代謝聯(lián)系，稱為葡萄糖-丙氨酸循環(huán)。意義1將肌肉中的氨以無毒的形式運到肝臟，避免血氨濃度過度升高。2防止運動肌丙酮酸濃度升高所導致的乳酸增加，保障糖代謝暢通。3丙氨酸在肝臟異生為糖，有利于維持血糖穩(wěn)定，和葡萄糖的重新利用。4促進了AA的氧化代謝。三大細胞燃料的相互關(guān)系1糖、脂肪、蛋白質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)換糖 脂肪蛋白質(zhì)糖極易轉(zhuǎn)換為脂肪，脂肪中的甘油可轉(zhuǎn)換為糖。糖代謝產(chǎn)生的酮酸可合成氨基酸，某些氨基酸也可異生為糖。氨基酸可轉(zhuǎn)換為脂肪酸，機體幾乎不利用脂肪合成蛋白質(zhì)。2分解

16、代謝的共同途徑是三羧酸循環(huán)3供能糖脂肪蛋白質(zhì)糖酵解 短時大強度運動 糖有氧氧化 儲量較多 運動12h有氧氧化有氧氧化儲量豐富，理念上可供運動時間不受限制。是安靜、中低強度運動時的主要基質(zhì)。在長于30分鐘的激烈運動中參與運動，但最多不超過總能耗18%。磷酸原供能磷酸肌酸（CP） CPADPATPC CK磷酸原 ATP、CP 分子內(nèi)均含高能磷酸鍵，在代謝中均能通過轉(zhuǎn)移磷酸基團釋放能量，所以將ATP、CP合稱磷酸原。由ATP-CP分解反應(yīng)組成的供能系統(tǒng)稱為磷酸原供能系統(tǒng)，或稱ATP-CP供能系統(tǒng)。磷酸原供能系統(tǒng)的特點運動時起動的最早 運動即刻起動輸出功率最大 功率=1.63.0mmolP/每千克干肌

17、.每秒利用的最快 維持最大強度運動10秒左右。主要供能運動項目短時間最大強度或最大用力運動項目，與速度、爆發(fā)力有關(guān)。磷酸原供能系統(tǒng)糖酵解供能系統(tǒng)糖有氧氧化供能脂肪有氧氧化供能蛋白質(zhì)有氧氧化供能無氧代謝有氧代謝有氧氧化供能系統(tǒng)ATP-CP供能系統(tǒng)糖酵解供能系統(tǒng)有氧氧化供能系統(tǒng)能源物質(zhì)ATPCP肌糖原糖脂肪蛋白質(zhì)起動時間運動即刻運動開始數(shù)秒鐘運動開始數(shù)分鐘輸出功率mmol/kg干肌秒1.63.01.00.50.25維持最大強度運動時間與運動能力的關(guān)系68s(10s內(nèi)）3090s（2min）12h不限時間，但受糖代謝影響最大速度最大用力運動速度、速度耐力運動耐力運動不同活動狀態(tài)下供能系統(tǒng)的相互關(guān)系

18、安靜時 骨骼肌基本燃料是脂肪酸。 短時間激烈運動時 10s內(nèi)，肌內(nèi)以ATP、CP供能為主。 超過10s，糖酵解供能的比例增大。 大強度運動 整體上基本依靠有氧代謝供能時，部分骨骼肌內(nèi)由糖酵解合成ATP。 長時間低強度運動時 以糖和脂肪酸有氧代謝供能為主。運動中基本不存在一種能量物質(zhì)單獨供能的情況。 肌肉可以利用所有能量物質(zhì)，只是時間，順序和相對比率隨運動狀況而異，不是同步利用。試分析100米跑的供能情況屬極量運動。以磷酸原供能為主。在數(shù)秒鐘內(nèi)，肌乳酸濃度迅速上升，表明糖酵解已開始供能。肌細胞內(nèi)肌紅蛋白所貯存的氧仍可供肌肉進行有限的糖的有氧氧化。試分析馬拉松跑的供能情況屬于長時間耐力運動，整個運

19、動以有氧代謝供能為主。運動開始，磷酸原首先投入供能。糖酵解供能在起跑、途中加速及終點沖刺中發(fā)揮較大速度起主要作用。各種體育項目的代謝類型代謝類型體育項目磷酸原代謝類型舉重、投擲、跳高、撐竿跳、短距離自行車、高爾夫球、100米跑等磷酸原-糖酵解代謝類型200米跑、50米自由泳、短距離滑冰、籃球、足球、摔跤、柔道、體操等糖酵解代謝類型400米跑、100米游泳、1公里自行車糖酵解-有氧氧化代謝類型800米跑、1500米跑、200米游泳、400米游泳等有氧氧化代謝類型3000米跑、5000米跑、馬拉松跑、1500米游泳、越野滑雪、公路自行車、公路競走等不同時間全力運動時無氧代謝和有氧代謝的供能比例最大用力時間磷酸原糖酵解有氧氧化5s8510510s50351530s1565