第三章 人体的有氧代谢供能系统

第三章人体的有氧代谢供能系统教学目标：1、掌握糖的有氧代谢基本途径；2、了解脂肪酸β-氧化途径；3、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有氧代谢供能系统概念：在氧的参与下，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。有氧代谢过程释放能量合成ATP，构成骨骼肌有氧代谢供能系统。第一节糖有氧氧化糖有氧氧化基本过程底物：葡萄糖、糖原终产物：二氧化碳、水反应部位：细胞质、线粒体两个阶段：第一阶段：葡萄糖丙酮酸(细胞质)第二阶段：丙酮酸二氧化碳和水(线粒体)细胞质内反应阶段：葡萄糖丙酮酸线粒体内反应阶段：丙酮酸乙酰辅酶A乙酰辅酶A二氧化碳+水第一阶段：丙酮酸的生成（细胞质内进行）G2CH3COCOOHNAD+NADH·H+H2O+2×3ATP（2×2ATP）此阶段，共合成10（8）ATP，耗2ATP另，生成两个高能化合物，合成4ATP第二阶段（线粒体内进行）此过程共合成6ATPH2O+2×3ATP（1）乙酰辅酶A的生成（2）三羧酸循环3ATP3ATP2ATP3ATP1ATP此过程共合成24ATP三羧酸循环的生理意义：1、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；3、是糖、脂肪和蛋白质互相转化的联结机构。糖有氧氧化中ATP的生成反应阶段产ATP耗ATP氧化磷酸化底物磷酸化1、葡萄糖丙酮酸2、乙酰辅酶A的生成3、三羧酸循环6(4)ATP6ATP22ATP4ATP2ATP2ATP共生成40（38）ATP，消耗2ATP，净获38（36）ATP糖酵解、有氧氧化比较糖酵解有氧氧化底物肌糖原、葡萄糖肌糖原、葡萄糖产物乳酸二氧化碳和水反应部位细胞质细胞质、线粒体主要反应阶段1、G(Gn)丙酮酸2、丙酮酸乳酸1、G(Gn)丙酮酸2、丙酮酸乙酰辅酶A3、乙酰辅酶ACO2+H2O氧化方式脱氢脱氢反应条件不需氧需氧ATP生成方式底物磷酸化底物磷酸化、氧化磷酸化ATP数量3ATP、2ATP38（36）ATP第二节脂肪有氧氧化一、脂肪水解（脂肪动员）RCCHCH2CH2OCROOCOROHOCHCH2CH2OHOHRCOHOO3+激素敏感脂肪酶H2O3+脂肪甘油脂肪酸二、甘油的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢1、脂肪酸活化：脂肪酸+辅酶A脂肪酰辅酶A+水此过程在线粒体外膜发生，是耗能过程。ATPADP2、脂肪酰辅酶A进入线粒体3、脂肪酰辅酶A的β-氧化概念：脂肪酰辅酶A的氧化过程发生在脂肪酰基的β-碳原子上，最终将β-碳原子氧化成一个新的羧基，故称为β-氧化。每一次β-氧化包括：脱氢长链脂酰CoA经一次β-氧化，碳链减少2个碳原子，生成1分子乙酰CoA，多次重复循环，最后生成多个乙酰CoA。水化再脱氢硫解一次β-氧化的产物乙酰辅酶A的去路一分子乙酰辅酶A两次脱氢FADH(2ATP)NADH(3ATP)5ATP少两个C原子的脂酰辅酶Aβ-氧化的终产物进入下一轮β-氧化乙酰辅酶A三羧酸循环二氧化碳+水+ATP4、脂肪酸氧化的ATP生成数•一次β-氧化生成的ATP数：5ATP•一个乙酰辅酶A进入三羧酸循环生成ATP数:12ATP•脂肪酸活化过程消耗1ATP设脂肪酸链中含n个碳原子则脂肪酸氧化生成的ATP数为：(n÷2-1)×5+(n÷2)×12-1β-氧化的次数生成的乙酰辅酶A数消耗的ATP数β-氧化的意义：1、β-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径。2、脂肪酸的β-氧化也是脂肪酸的改造过程。四、酮体概念：酮体是指脂肪酸在肝内分解氧化时的特有的中间产物，包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮。正常人血液中酮体含量极少在生理（如饥饿、运动）或病理（如糖尿病）情况下，脂肪动员加强，脂肪酸成为人体的主要供能物质，血液中酮体含量增多含量较多含量极少酮体是肝脏输出的优质能源肝内有生成酮体的酶，但缺乏酮体利用的酶如果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导致第三节蛋白质有氧氧化一、氨基酸代谢库与氨基酸氧化蛋白质+水氨基酸由食物消化、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（内源性氨基酸）混合在一起，分布于全身各处，称为氨基酸代谢库。蛋白酶氨基酸代谢库骨骼肌游离氨基酸占80%肝脏10%肾脏4%血浆0.2%~0.6%1、转氨基作用α-氨基酸+α-酮戊二酸α-酮酸+谷氨酸如：丙氨酸+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸转氨酶GPTGOTCNH2COOHCH3CCOOHCH3OCOOHCH2CH2CCOOHCOOHCH2CH2CCOOHOHHNH22、谷氨酸的氧化脱氨基作用联合脱氨基作用概念：转氨基作用与谷氨酸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α-酮酸和氨，即为联合脱氨基作用。3、氨与α-酮酸的代谢氨进入血液（称为血氨）肝脏经鸟氨酸循环合成尿素肾脏排出。血氨对机体有毒，尤其是脑组织对血氨的变化最为敏感。α-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ATP。（二）运动时氨基酸供能蛋白质在长于30分钟的剧烈运动时参与供能，但最多不超过总能耗的18%。参与氧化供能的氨基酸：丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸；支链氨基酸亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸1、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸的氧化CH3-CH-COOHCH3-C-COOHHOOC-CH2-CH-COOHHOOC-CH2-CH2-CH-COOHNH2NH3ONH2NH3HOOC-CH2-C-COOHONH3HOOC-CH2-CH2-C-COOHNH2O2、支链氨基酸氧化α-酮异己酸α-酮-β-甲基戊酸α-酮异戊酸亮氨酸异亮氨酸缬氨酸转氨酶脂酰CoA乙酰CoACO2、H2Oα-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺转氨酶（氧化脱羧）葡萄糖β-氧化三羧酸循环3、葡萄糖-丙氨酸循环及其意义葡萄糖-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，并经血液循环回到骨骼肌中的代谢过程。葡萄糖-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，避免血氨浓度过高；3、丙氨酸经糖异生生成葡萄糖，维持血糖浓度的恒定。4、某些氨基酸代谢与中枢疲劳谷氨酸脱羧生成γ-氨基丁酸γ-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色氨酸羟化生成5-羟色胺5-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酪氨酸多巴胺，多巴胺减少可导致运动能力下降。神经递质性质疲劳时的变化γ-氨基丁酸抑制性升高5-羟色胺抑制性升高多巴胺兴奋性过度升高乙酰胆碱兴奋性下降（三）运动时的有氧代谢供能蛋白质在长于30分钟的剧烈运动中参与供能，但最多不超过总耗能的18%有氧供能系统不能支持高强度、高功率的运动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，1-2h肌糖原耗尽输出功率：约为糖酵解的一半供能时间：理论不受限制，但依赖于糖输出功率：约为糖有氧代谢的一半糖脂肪