第三章人体的有氧代谢供能系统.ppt

第三章第三章 人体的有氧代谢供能系统人体的有氧代谢供能系统教学目标：教学目标：1、掌握糖的有氧代谢基本途径；、掌握糖的有氧代谢基本途径；2、了解脂肪酸、了解脂肪酸-氧化途径；氧化途径；3、了解氨基酸的转氨基、脱氨基方式；、了解氨基酸的转氨基、脱氨基方式；4、掌握糖、脂肪和蛋白质氧化供能的特点、掌握糖、脂肪和蛋白质氧化供能的特点有氧代谢供能系统有氧代谢供能系统概念概念：在：在氧氧的参与下，糖、脂肪和蛋白质氧化生的参与下，糖、脂肪和蛋白质氧化生成二氧化碳和水的过程，称为有氧代谢。有成二氧化碳和水的过程，称为有氧代谢。有氧代谢过程释放能量合成氧代谢过程释放能量合成ATP，构成骨骼肌，构成骨骼肌有氧代谢供能系统。有氧代谢供能系统。第一节第一节 糖有氧氧化糖有氧氧化o糖有氧氧化基本过程糖有氧氧化基本过程底物底物：葡萄糖、糖原：葡萄糖、糖原终产物终产物：二氧化碳、水：二氧化碳、水反应部位反应部位：细胞质、线粒体：细胞质、线粒体两个阶段：两个阶段：第一阶段：葡萄糖第一阶段：葡萄糖 丙酮酸丙酮酸(细胞质细胞质)第二阶段：丙酮酸第二阶段：丙酮酸 二氧化碳和水二氧化碳和水(线粒体线粒体)o细胞质细胞质内反应阶段：内反应阶段：葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸o线粒体线粒体内反应阶段：内反应阶段：丙酮酸丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A 乙酰辅酶乙酰辅酶A 二氧化碳二氧化碳+水水第一阶段：丙酮酸的生成第一阶段：丙酮酸的生成（细胞质内进行）（细胞质内进行）G 2CH3COCOOH NAD+NADHH+H2O+23ATP（22ATP）此阶段，共合成此阶段，共合成10（8）ATP，耗，耗2ATP另，生成两个高能化合物，合成另，生成两个高能化合物，合成4ATP第二阶段第二阶段（线粒体内进行）（线粒体内进行）此过程共合成此过程共合成6ATPH2O+23ATP（1）乙酰辅酶）乙酰辅酶A的生成的生成（2）三羧酸循环）三羧酸循环3ATP3ATP2ATP3ATP1ATP此过程共合成此过程共合成24ATP三羧酸循环的生理意义：三羧酸循环的生理意义：1、是机体获取能量的主要方式；、是机体获取能量的主要方式；2、是糖、脂肪和蛋白质彻底氧化的共同途径；、是糖、脂肪和蛋白质彻底氧化的共同途径；3、是糖、脂肪和蛋白质互相转化的联结机构。、是糖、脂肪和蛋白质互相转化的联结机构。糖有氧氧化中糖有氧氧化中ATP的生成的生成 反应阶段反应阶段 产产ATP 耗耗ATP氧化磷酸化氧化磷酸化底物磷酸化底物磷酸化1、葡萄糖、葡萄糖 丙酮酸丙酮酸2、乙酰辅酶、乙酰辅酶A的生成的生成3、三羧酸循环、三羧酸循环 6(4)ATP6ATP22ATP 4ATP 2ATP2ATP共生成共生成40（38）ATP，消耗，消耗2ATP，净获，净获38（36）ATP 糖酵解、有氧氧化比较糖酵解、有氧氧化比较 糖酵解糖酵解 有氧氧化有氧氧化底物底物肌糖原、葡萄糖肌糖原、葡萄糖肌糖原、葡萄糖肌糖原、葡萄糖产物产物乳酸乳酸二氧化碳和水二氧化碳和水反应部位反应部位细胞质细胞质细胞质、线粒体细胞质、线粒体主要反主要反应阶段应阶段1、G(Gn)丙酮酸丙酮酸2、丙酮酸、丙酮酸 乳酸乳酸1、G(Gn)丙酮酸丙酮酸2、丙酮酸、丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A3、乙酰辅酶、乙酰辅酶A CO2+H2O氧化方式氧化方式脱氢脱氢脱氢脱氢反应条件反应条件不需氧不需氧需氧需氧ATP生成方式生成方式底物磷酸化底物磷酸化底物磷酸化、氧化磷酸化底物磷酸化、氧化磷酸化ATP数量数量3ATP、2ATP38（36）ATP第二节第二节 脂肪有氧氧化脂肪有氧氧化一、脂肪水解（脂肪动员）一、脂肪水解（脂肪动员）二、甘油的分解代谢二、甘油的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢1、脂肪酸活化：、脂肪酸活化：脂肪酸脂肪酸+辅酶辅酶A 脂肪酰辅酶脂肪酰辅酶A+水水 此过程在线粒体外膜发生，是耗能过程。此过程在线粒体外膜发生，是耗能过程。ATPADP2、脂肪酰辅酶、脂肪酰辅酶A进入线粒体进入线粒体3、脂肪酰辅酶、脂肪酰辅酶A的的-氧化氧化o概念：脂肪酰辅酶概念：脂肪酰辅酶A的氧化过程发生在的氧化过程发生在脂肪脂肪酰基酰基的的-碳原子上，最终将碳原子上，最终将-碳原子氧化碳原子氧化成一个新的成一个新的羧基羧基，故称为，故称为-氧化。氧化。o每一次每一次-氧化包括：氧化包括：脱氢脱氢o长链脂酰长链脂酰CoA经一次经一次-氧化，碳链氧化，碳链减少减少2个个碳原子碳原子，生成，生成1分子分子乙酰乙酰CoA，多次重复循，多次重复循环，最后生成多个环，最后生成多个乙酰乙酰CoA。水化水化再脱氢再脱氢硫解硫解o一次一次-氧化的产物氧化的产物o乙酰辅酶乙酰辅酶A的去路的去路一分子乙酰辅酶一分子乙酰辅酶A两次脱氢两次脱氢FADH(2ATP)NADH(3ATP)5ATP少两个少两个C原子的脂酰辅酶原子的脂酰辅酶A-氧化的终氧化的终产物产物进入下一轮进入下一轮-氧化氧化乙酰辅酶乙酰辅酶A三羧酸循环三羧酸循环二氧化碳二氧化碳+水水+ATP4、脂肪酸氧化的、脂肪酸氧化的ATP生成数生成数一次一次-氧化生成的氧化生成的ATP数：数：5ATP一个乙酰辅酶一个乙酰辅酶A进入三羧酸循环生成进入三羧酸循环生成ATP数数:12ATP脂肪酸活化过程消耗脂肪酸活化过程消耗1ATP 设脂肪酸链中含设脂肪酸链中含n个碳原子个碳原子则脂肪酸氧化生成的则脂肪酸氧化生成的ATP数为：数为：(n2-1)5+(n2)12-1-氧化的次数氧化的次数生成的乙酰辅酶生成的乙酰辅酶A数数消耗的消耗的ATP数数o-氧化的意义：氧化的意义：1、-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径。氧化是体内脂肪酸分解的主要途径。2、脂肪酸的、脂肪酸的-氧化也是脂肪酸的改造过程。氧化也是脂肪酸的改造过程。四、酮体四、酮体概念：酮体是指脂肪酸在肝内分解氧化时的特概念：酮体是指脂肪酸在肝内分解氧化时的特有的中间产物，包括有的中间产物，包括乙酰乙酸乙酰乙酸、-羟丁酸羟丁酸和和丙酮丙酮。o正常人血液中酮体含量极少正常人血液中酮体含量极少o在生理（如饥饿、运动）或病理（如糖尿病）在生理（如饥饿、运动）或病理（如糖尿病）情况下，脂肪动员加强，脂肪酸成为人体的情况下，脂肪动员加强，脂肪酸成为人体的主要供能物质，血液中酮体含量增多主要供能物质，血液中酮体含量增多含量含量较多较多含量极少含量极少酮体是肝酮体是肝脏输出的脏输出的优质能源优质能源 o肝内有生成酮体的酶，但缺乏酮体利用的酶肝内有生成酮体的酶，但缺乏酮体利用的酶如果如果酮体合成酮体利用血液中酮体浓度升高，过高可导致酮血症和酮尿症。血液中酮体浓度升高，过高可导致酮血症和酮尿症。酮体在体内大量堆积可引起酸中毒酮体在体内大量堆积可引起酸中毒导致导致第三节第三节 蛋白质有氧氧化蛋白质有氧氧化一、氨基酸代谢库与氨基酸氧化一、氨基酸代谢库与氨基酸氧化蛋白质蛋白质+水水 氨基酸氨基酸由食物消化、吸收的氨基酸（外源性氨基酸）由食物消化、吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内蛋白质降解产生的氨基酸（内源性氨与体内蛋白质降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混合在一起，分布于全身各处，称为基酸）混合在一起，分布于全身各处，称为氨基酸代谢库氨基酸代谢库。蛋白酶蛋白酶氨基酸代谢库氨基酸代谢库骨骼肌骨骼肌游离氨基酸占80%肝脏肝脏10%肾脏肾脏4%血浆血浆0.2%0.6%1、转氨基作用、转氨基作用-氨基酸氨基酸+-酮戊二酸酮戊二酸 -酮酸酮酸+谷氨酸谷氨酸如：如：丙氨酸丙氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸 丙酮酸丙酮酸+谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸+谷氨酸谷氨酸转氨酶转氨酶GPTGOTCNH2COOHCH3CCOOHCH3OCOOHCH2CH2CCOOHCOOHCH2CH2CCOOHOHHNH22、谷氨酸的氧化脱氨基作用、谷氨酸的氧化脱氨基作用联合脱氨基作用联合脱氨基作用o概念：概念：转氨基作用转氨基作用与谷氨酸与谷氨酸氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用联合进行时，使氨基酸脱掉氨基生成相应的联合进行时，使氨基酸脱掉氨基生成相应的-酮酸和氨，即为联合脱氨基作用。酮酸和氨，即为联合脱氨基作用。3、氨与、氨与-酮酸的代谢酮酸的代谢o氨进入血液（称为血氨）氨进入血液（称为血氨）肝脏经鸟氨酸肝脏经鸟氨酸循环合成尿素循环合成尿素 肾脏排出。肾脏排出。血氨对机体有毒，尤其是脑组织对血氨的变化血氨对机体有毒，尤其是脑组织对血氨的变化最为敏感。最为敏感。o-酮酸经不同环节进入三羧酸循环，彻底氧酮酸经不同环节进入三羧酸循环，彻底氧化为二氧化碳和水并合成化为二氧化碳和水并合成ATP。（二）运动时氨基酸供能（二）运动时氨基酸供能o蛋白质在长于蛋白质在长于30分钟的剧烈运动时参与供分钟的剧烈运动时参与供能，但最多不超过总能耗的能，但最多不超过总能耗的18%。o参与氧化供能的氨基酸：参与氧化供能的氨基酸：丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸；丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸；支链氨基酸支链氨基酸亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸1、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸的氧化、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸的氧化oCH3-CH-COOH CH3-C-COOHoHOOC-CH2-CH-COOHoHOOC-CH2-CH2-CH-COOHNH2NH3ONH2NH3HOOC-CH2-C-COOHONH3HOOC-CH2-CH2-C-COOHNH2O2、支链氨基酸氧化、支链氨基酸氧化-酮异己酸酮异己酸-酮酮-甲基戊酸甲基戊酸-酮异戊酸酮异戊酸亮氨酸亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸缬氨酸缬氨酸转氨酶脂酰脂酰CoA乙酰乙酰CoACO2、H2O-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸丙氨酸丙氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺转氨酶转氨酶（氧化脱羧）（氧化脱羧）葡萄糖葡萄糖-氧化氧化三羧酸循环三羧酸循环3、葡萄糖、葡萄糖-丙氨酸循环及其意义丙氨酸循环及其意义o葡萄糖葡萄糖-丙氨酸循环定义：丙氨酸循环定义：骨骼肌内葡萄糖、肌糖原分解生成的丙酮酸与骨骼肌内葡萄糖、肌糖原分解生成的丙酮酸与氨基酸之间，经转氨基作用生成丙氨酸，丙氨基酸之间，经转氨基作用生成丙氨酸，丙氨酸在肝内经糖异生作用生成葡萄糖，并经氨酸在肝内经糖异生作用生成葡萄糖，并经血液循环回到骨骼肌中的代谢过程。血液循环回到骨骼肌中的代谢过程。o葡萄糖葡萄糖-丙氨酸循环的意义：丙氨酸循环的意义：1、丙酮酸变成丙氨酸可减少乳酸生成，缓解、丙酮酸变成丙氨酸可减少乳酸生成，缓解肌肉内环境酸化，保障糖分解畅通；肌肉内环境酸化，保障糖分解畅通；2、丙酮酸接受氨基合成丙氨酸，避免血氨浓、丙酮酸接受氨基合成丙氨酸，避免血氨浓度过高；度过高；3、丙氨酸经糖异生生成葡萄糖，维持血糖浓、丙氨酸经糖异生生成葡萄糖，维持血糖浓度的恒定。度的恒定。4、某些氨基酸代谢与中枢疲劳、某些氨基酸代谢与中枢疲劳o谷氨酸脱羧生成谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸氨基丁酸 -氨基丁酸浓度升高，大脑产生保护性抑制，氨基丁酸浓度升高，大脑产生保护性抑制，兴奋性降低，出现中枢疲劳兴奋性降低，出现中枢疲劳o色氨酸羟化生成色氨酸羟化生成5-羟色胺羟色胺 5-羟色胺浓度升高可降低感知水平，增进睡眠，羟色胺浓度升高可降低感知水平，增进睡眠，出现体力和精神疲劳出现体力和精神疲劳o酪氨酸酪氨酸 多巴胺，多巴胺减少多巴胺，多巴胺减少可导致运动能力下可导致运动能力下降。降。神经递质神经递质性质性质疲劳时的变化疲劳时的变化-氨基丁氨基丁酸酸抑制性抑制性升高5-5-羟色胺羟色胺抑制性抑制性升高多巴胺多巴胺兴奋性兴奋性过度升高乙酰胆碱乙酰胆碱兴奋性兴奋性下降（三）运动时的有氧代谢供能（三）运动时的有氧代谢供能o蛋白质在长于蛋白质在长于30分钟分钟的剧烈运动中参与供能，但最的剧烈运动中参与供能，但最多不超过总耗能的多不超过总耗能的18%o有氧供能系统不能支持高强度、高功率的运动有氧供能系统不能支持高强度、高功率的运动o有氧代谢是机体运动后恢复的基本代谢方有氧代谢是机体运动后恢复的基本代谢方式供能时间：大强度，供能时间：大强度，1-2h肌糖原耗尽肌糖原耗尽输出功率：约为糖酵解的一半输出功率：约为糖酵解的一半供能时间：理论不受限制，但依赖于糖供能时间：理论不受限制，但依赖于糖输出功率：约为糖有氧代谢的一半输出功率：约为糖有氧代谢的一半糖糖脂肪脂肪