第三章脂肪代谢与运动

第三章脂代谢与运动教学目标1）掌握脂质的概念与功能、脂肪酸分解代谢的过程、运动时脂肪利用的特点与规律；2）了解酮体的生成和利用及运动中酮体代谢的意义；3）理解运动、脂代谢与健康的关系，并学会如何应用所学的知识、科学的指导体育锻炼以改善脂代谢，增进健康。体内过度的脂肪积累成为影响健康、导致死亡的重要因素第一节脂质概述一、概念脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质，它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。脂质单纯脂复合脂指由脂肪酸和醇类所形成的酯。指由脂肪酸、醇类和其他物质组成的脂类物质。衍生脂质是由单纯脂与复合脂衍生而来的，具有脂质一般性质的一类物质。二、分类单纯脂中最丰富的一大类——脂肪的通式脂肪酸的结构与分类•大多数是含偶数碳原子的直链一元酸，碳原子数目一般在4～26之间，尤以C16和C18为最多。甘油磷脂glycerophospholipid复合脂复合脂脂蛋白蛋白质（主要成分）甘油三酯胆固醇磷脂糖乳糜微粒02-0580-952-76-91极低密度脂蛋白5-1050-7010-1510-151低密度脂蛋白251045201高密度脂蛋白45-50530301衍生脂胆固醇的化学结构正常值危險邊界值高危險值目標值您最近的數值200200-239240200三、脂质的生物学功能1）脂肪氧化释放能量2）复合脂和衍生脂是构成细胞的成分3）促进脂溶性维生素的吸收4）脂肪防震和隔热保温作用5）对糖和蛋白质的消耗具有节省作用第二节脂肪的分解代谢一、脂肪的动员与水解脂肪的分解代谢二、由于肌肉中缺乏磷酸甘油激酶，故甘油不能直接为肌肉供能。在肝脏，每分子甘油氧化生成乳酸时，释放能量可合成4ATP；如果完全氧化生成CO2和H2O时，则释放出的能量可合成21ATP。1分子甘油完全氧化合成的ATP反应过程消耗或生成ATP甘油→а-磷酸甘油-1а-磷酸甘油→磷酸二羟丙酮+23-磷酸甘油醛→丙酮酸（乳酸）+5（2）丙酮酸→CO2+H2O+15合计+20(4)运动时甘油代谢的生物学意义1.糖异生作用的重要底物2.甘油所吸附的固定水可补充体液，防止运动性缺水3.甘油可作为脂肪分解的强度指标。（一）、脂肪酸氧化的基本过程脂肪酸是长时间运动的基本燃料。在线粒体内一系列酶的催化下，脂肪酸逐步裂解出二碳单位-乙酰辅酶A，在经三羧酸循环和呼吸链氧化。脂肪酸的活化脂肪酰辅酶A进入线粒体脂肪酰辅酶A的β—氧化三羧酸循环三、脂肪酸的分解代谢1、脂肪酸的活化脂肪酸转变为脂酰辅酶A的过程，称为脂肪酸的活化在线粒体外膜，经酰基辅酶A合成酶催化，并由ATP提供2个高能磷酸键（ATPAMP），脂肪酸与辅酶A结合，生成脂酰辅酶A。2、脂酰辅酶A进入线粒体脂酰辅酶A不能直接穿过线粒体内膜，借助内膜上肉碱转运机制被转运至线粒体内。β-氧化步骤：5步反应5种酶（硫激酶、脂酰-CoA脱氢酶、烯脂酰-CoA水合酶、羟脂酰-CoA脱氢酶、β-酮脂酰-CoA硫解酶）脂肪酸氧化每次降解下一个2碳单元，氧化是从羧基端的β-位碳原子开始的，称为β-氧化。反应为：脱氢、水化、再脱氢、硫解。每次β-氧化生成1个乙酰-CoA、1个NADH、1个FADH2。3、β-氧化3、脂肪酸β-氧化反应步骤脂肪酸CoA-SH＋脂酰-CoA反式Δ2烯脂酰-CoAL-3-羟脂酰-CoAβ-酮脂酰-CoA乙酰-CoA脂酰-CoA硫激酶ATPAMPPPi脂肪酸活化脂酰-CoA脱氢酶FADH2烯脂酰-CoA水合酶H2O羟脂酰-CoA脱氢酶NADH硫解酶（脱下了两个碳原子）2、是脂肪酸的改造过程（二）、脂肪酸β-氧化的生理意义1、β-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径四、酮体代谢第三节运动时脂代谢的特点能量骨骼肌胞浆的脂滴血浆脂蛋白脂库中的脂肪一、运动时脂肪代谢二、运动时脂肪酸的利用(一）运动对血浆游离脂肪酸含量的影响(二）运动对血浆游离脂肪酸利用的影响长时间运动中狗脂肪组织血流量、甘油、脂肪动员的变化运动开始后脂解强度迅速提高，在运动中速率进一步加快，这表明，运动中脂肪组织内脂解过程几乎处于持续稳定的激活状态。血流量（ml/100g.Min）游离脂肪酸(ummol/100g.Min)甘油（ummol/100g.Min）脂肪水解产生的脂肪酸只有部分量释放入血（约1/3），动员入血的脂肪酸（为长链脂肪酸的形式，即软脂酸、硬脂酸和油酸等）立即与血浆清蛋白结合，以增加其水溶性，便于运输到各组织器官进一步代谢，而大部分脂肪酸在脂肪细胞内直接参与再酯化过程（2/3）。脂肪水解产生的甘油不能重新为细胞利用，基本上全部释放入血，经过血液循环运输到肝脏等组织进一步代谢。葡萄糖葡萄糖丙酮酸糖酵解-磷酸甘油脂肪细胞血液TGFFA脂酰辅酶AFFA甘油脂肪组织内甘油三酯和脂肪酸循环脂酰辅酶A-磷酸甘油TG甘油FFA脂肪水解儿茶酚胺；胰高血糖素－＋胰岛素血浆甘油三酯分解1、血浆脂蛋白与甘油三酯血浆中的甘油三酯是与磷脂、胆固醇、胆固醇酯和载脂蛋白以不同比例结合而存在，共同构成各种脂蛋白，其中乳糜微粒（CM）和极低密度脂蛋白（VLDL）中含有的甘油三酯较多，低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）中含有较少量的甘油三酯。血浆脂蛋白的化学组成及其相对百分比脂蛋白蛋白质（主要成分）甘油三酯胆固醇磷脂糖乳糜微粒02-0580-952-76-91极低密度脂蛋白5-1050-7010-1510-151低密度脂蛋白251045201高密度脂蛋白45-505303012、血浆脂蛋白中甘油三酯的分解甘油三酯（血浆脂蛋白）LPL脂肪酸+甘油血浆清蛋白游离脂肪酸（FFA）代谢利用（器官组织）LPL（脂蛋白脂酶）广泛存在于人体细胞内，在细胞内粗面内质网中合成后转运出细胞，在毛细管内皮细胞表面与硫酸肝素结合，可以催化血浆脂蛋白中的甘油三酯水解。3、运动对血浆脂蛋白含量的影响运动训练、尤其是耐力性质的运动，可使HDL含量明显增加，而不同程度地减少VLDL和LDL的含量，而且这种变化的程度与运动负荷量成正相关关系。运动提高HDL的机制：运动能加快脂肪组织细胞内LPL的合成速率，释放并附于血管内皮，促进VLDL-TG水解，从而使VLDL裂解为HDL。肌细胞内甘油三酯分解1、肌内甘油三酯含量肌内甘油三酯含量与肌纤维类型、营养和身体活动量有关。以中性脂滴的形式存在，分布于含线粒体丰富的慢肌纤维中，并与线粒体容积成正相关。平均含量为5-15mmol/Kg，比脂肪组织的400-800mmol/Kg含量要少得多。2、肌内甘油三酯分解甘油三酯（骨骼肌）LPL脂肪酸+甘油（氧化利用）LPL肌细胞的核糖体内合成的，负责脂滴的甘油三酯的水解，也是此水解反应的限速酶，它的活性受低浓度肾上腺素、胰高糖素抑制，受高浓度肾上腺素、胰高糖素激活。长时间运动中，LPL的活性提高骨骼肌内（近2倍）比脂肪组织（20%）明显，故耐力训练可提高骨骼肌利用肌内甘油三酯的能力。其利用量与运动强度和持续时间有关。3、运动肌内甘油三酯的利用运动时肌内脂肪在运动初期首先动用，运动时肌内脂肪的利用也与肌纤维类型有关，在有氧代谢能力强的慢肌纤维中甘油三酯的消耗量最为明显。（一）血浆游离脂肪酸浓度及其转运率在安静、空腹状态时，人的血浆FFA浓度为6-16mg%（0.1mmol/L）。运动过程中，血浆FFA浓度升高。1、血浆FFA浓度正常值2、血浆FFA转运率安静状态：血浆FFA半寿期大约为4分钟。中等强度运动：血浆FFA半寿期大约为0.9分钟；低强度运动：血浆FFA半寿期大约为2分钟；低强度和中等强度运动时血浆FFA都能积极地参与各组织器官的氧化供能。（二）骨骼肌利用血浆游离脂肪酸1、血浆FFA在骨骼肌内的供能地位2、影响肌细胞内血浆FFA供能的因素3、不同肌纤维利用血浆FFA供能的差异4、骨骼肌脂肪酸氧化与运动能力的关系5、运动训练对骨骼肌脂肪酸氧化能力的影响1、血浆FFA在骨骼肌内的供能地位安静时，动脉血FFA是骨骼肌的基本燃料。在短时间极量或高强度运动中，血浆FFA供能意义不大。在长时间运动中，血浆FFA在骨骼肌的供能中起着关键作用。2、影响肌细胞内血浆FFA供能的因素（1）运动强度和持续时间运动强度下降到60-70%最大摄氧量、超过20-30分钟的长时间运动中，动脉血FFA持续而缓慢地升高，肌细胞吸收血浆FFA供能比例增大，例如运动40、90、180、240分钟，脂肪酸供能占总能耗的百分数分别为37%、37%、50%、62%。（2）血浆脂肪酸浓度血浆FFA浓度受血浆清蛋白数量及其结合力的影响。在长时间运动时，血浆FFA浓度逐渐升高，运动肌摄取和利用量也相应增多，二者存在正比关系。人体血浆FFA浓度不超过2mmol/L。运动时间090180240（min）游离脂肪酸0.660.781.571.83（mmol/L）高浓度血浆FFA可形成微胶粒溶液，损害细胞膜，增加血小板的粘集，引起血栓形成。（3）饮食低糖膳食使肌糖原储量低下时，或饥饿1-3天，脂肪酸氧化供能量可高达80-90%。吃糖可抑制脂肪组织的脂肪分解，服用咖啡因促进脂肪组织的脂解作用。补充肉碱，也可加快脂肪酸的分解代谢。（4）耐力训练水平高水平耐力运动员呼吸循环系统转运氧的能力高，肌内线粒体氧化脂肪酸的能力强，因而运动时脂肪酸氧化供能的比例相对较高，有利于运动时节省糖储备。（5）环境温度与常温天气下比较，冷天消耗血浆脂肪酸的数量增多。3、肌纤维利用血浆FFA供能的差异不同类型肌纤维氧化FFA的能力差别很大，IIa型肌纤维具有高酵解能力，氧化FFA的能力差；而I肌纤维具有氧化FFA的能力。FFA/清蛋白在安静时为0.2，长时间中等强度运动，脂肪组织大量动员，脂肪酸大量入血，FAA/清蛋白比值增加至3-4，超过清蛋白的运载能力，未结合的游离脂肪酸可刺激脂肪组织的血管收缩，血共减少，从而减少脂肪酸入血，增加再酯化作用。FFA/清蛋白比值增加对脂肪组织的脂肪动用起负反馈调节作用4、骨骼肌脂肪酸氧化与运动能力的关系（1）促进脂肪酸供能与最大耐力任何使血浆FFA浓度提前升高的因素，都能造成运动前期肌内糖利用速率下降，节省糖对提高马拉松跑能力十分有用。（2）抑制脂肪酸供能与大强度耐力在低于30分钟的运动中，减少脂肪酸供能是提高运动能力的重要生化因素。补糖能抑制脂肪组织分解和释放脂肪酸，减少肌肉吸收和氧化脂肪酸。5、运动训练对骨骼肌脂肪酸氧化能力的影响运动训练中以耐力训练对人体骨骼肌脂肪酸代谢的影响最明显。耐力训练可提高骨骼利用脂肪酸供能能力，主要原因是：（1）耐力训练使每分心输出量增大，血红蛋白、肌红蛋白含量增多，骨骼肌毛细管密度增大，其结果对骨骼肌的供氧能力提高。（2）训练肌的细胞内线粒体数目增多和体积增大，位于线粒体内的酶活性升高，其结果提高了骨骼肌代谢利用氧的能力。三、影响脂代谢的因素与运动能力：1）运动员的身体素质2）运动强度和持续时间3）脂肪动员和脂肪转运的能力4）脂肪酸的碳链及其饱和度5）膳食干预四、脂肪分解代谢与运动适应机制:1.耐力训练可促进脂肪供能比例增加；2.耐力训练可引起骨骼肌有利于脂肪酸代谢的变化；3.耐力训练可提高氧供应系统的能力。第四节运动、血脂代谢与健康一、血脂的概念、分类及功能血脂——人体血浆中的脂质血脂包括胆固醇、三酰甘油、磷脂、FFA（游离脂肪酸）二、运动对血脂代谢的影响长期的有规律的耐力锻炼可以使血浆总胆固醇保持较低水平二长时间耐力运动对血脂的影响1血浆甘油三酯清除常数：安静：每分钟为26.5%运动：每分钟为33.8%2血脂清除与运动强度和持续时间有关3一次连续几小时运动：运动后立即血脂无变化，但24h后可见明显下降。4限食加耐力运动，可使血浆甘油三酯明显下降三耐力运动训练对血脂的影响（一）耐力运动训练对血浆胆固醇的影响1耐力运动训练对血浆HDL-C浓度的影响lHDL中含：20%的胆固醇，5%的甘油三酯lHDL-C浓度平均