8运动与蛋白质和氨基酸代谢

转氨基作用
脱氨基作用
氨基酸的联合脱氨基作用
联合脱氨基作用包括转氨基作用和氧化脱 氨基本作用两个阶段。
1、转氨基作用
α-酮戊二酸进行氨基转 转氨基作用是某一氨基酸与 转氨基作用是某一氨基酸与α 移反应，生成相应的 α-酮酸和谷氨酸的过程。 移反应，生成相应的α 催化转氨基作用的酶是转氨酶。骨骼肌、心肌、肝、 肾等组织内部都存在转氨酶。 重要的转氨基作用如： 丙氨酸+α-酮戊二酸
运动时代谢利用血浆游离氨基酸量决取于运动强 度和持续时间。少于一小时的持续运动，血浆氨 基酸总量基本不变；超过二小时的持续运动，血 浆氨基酸总量略有下降。
2、运动时代谢利用的氨基酸
（2）组织蛋白降解时释出的氨基酸 组织蛋白降解时释出的氨基酸是运动可利用的主 要部分，而游离氨基酸库在运动中的供能作用不 大。因为绝大多数氨基酸在运动期不发生堆积， 表明氨基酸从蛋白质净降解的部位产生和释入血 后，随血液转移至其它部位进一步代谢利用。 （3）非氨基酸类物质 主要是糖分解的中间产物转变生成的氨基酸。
注：以 50%VO2max 强度跑台运动 3.75 小时， n=6 引自伦尼（ Rennie）， 1981
运动使蛋白质分解代谢增强的原因
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训练状态 训练的类型、强度及频率 激素变化 酶活性变化
(二) 运动使蛋白质分解代谢增强的原因
1．训练状态 运动员激烈训练初期，由于细胞破坏较多，肌蛋白 和红细胞再生等合成代谢亢进，及运动应激时，激素 和神经调节等，使蛋白质净降解。
细胞内游离氨基酸总量 必需氨基酸 丙氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 牛磺酸 肌肽（β-丙氨酰-组氨酸） 鹅肌肽（β-丙氨酰-甲基组氨酸） 注：以70千克体重含肌肉40%估算
含 量
86 .5g 8.4% 4.4% 13.5% 61.0% 34.6g 1.4g 微量
2、运动时代谢利用的氨基酸 运动时人体可利用的氨基酸有三方面来源： （1）血浆游离氨基酸
人体内的蛋白质的基本作用是执行生理功 能，但在长时间大强度运动时，也存在蛋白质 净降解和氨基酸参与供能的情况。蛋白质分解 代谢首先生成氨基酸后再进一步进行代谢。
一、蛋白质代谢概况 二、氨基酸的脱氨基作用 三、氨的去路 四、α-酮酸的代谢
一、蛋白质代谢概况
蛋白质的代谢体现于体内 氨基酸库的动态变化。 体内氨基酸的来源有： 氨基酸的去向有： (1)合成蛋白质; (1)内源性氨基酸; (2)外源性氨基酸。 (2)合成含氮的功能性物质; (3)分解代谢， 氨基酸的分解代谢主要途径是经脱氨基作 氨基酸库 用生成氨和 α-酮酸。
二、氨基酸的脱氨基作用
氨基酸的脱氨基作用是氨基酸分解代谢的主 要途径，其方式主要有联合脱氨基作用和嘌呤核 苷酸循环等。
（一）联合脱氨基作用 （二）嘌呤核苷酸循环
（一）联合脱氨基作用
在转氨酶系和谷氨酸脱氢酶的联合作用 下，使氨基酸脱下氨基生成相应的 α-酮酸和氨 的过程，称为联合脱氨基作用。 联合脱氨基作用的逆反应也是体内合成非 必需氨基酸的重要途径。
（二） 运动后蛋白质代谢
1、运动后蛋白质净降解 运动后骨骼肌内蛋白质代谢改变，大多研究的结 果是蛋白质合成代谢增强，但起始和终止时间尚 不明确。 2、运动引起肌肉蛋白质合成加强的机制 力量训练的一个突出效果是促进蛋白合成，使肌 肉粗大。
3、运动训练对蛋白质代谢的影响
1、耐力训练的作用： 耐力训练使骨骼肌线粒体的数目增多，体积增大，线粒体 蛋白质量和组成酶活性提高。 2、力量训练的作用： 力量训练使训练肌的体积增大，肌纤维增粗，力量增长， 这种适应性变化出现在快收缩肌纤维。
耐力运动时，氨基酸氧化作用加强，磷酸烯醇式 丙酮酸羧激酶活性迅速上升，催化草酰乙酸转变 成磷酸烯醇式丙酮酸，进而转变成丙酮酸，这是 提高氨基酸氧化能力的重要机制。 耐力运动时谷丙转氨酶、谷氨酸脱氢酶活性增 高，嘌呤核苷酸循环速率加快，表现出长时间运 动期间丙氨酸和谷氨酸氧化脱氨基作用加快，含 量下降。例如，在低强度持续运动数秒钟内谷氨 酸下降约60%。
（二）嘌呤核苷酸循环
天冬氨酸 与次黄嘌呤核苷酸 (IMP) 相作用生成腺苷 天冬氨酸与 次黄嘌呤核苷酸(IMP) (IMP)相作用生成腺苷 酸代琥珀酸，后者在裂解酶作用下分裂成延胡索酸和腺 嘌呤核苷酸。腺嘌呤核苷酸在腺苷酸脱氨酶催化下水解 IMP ）的过程，称为 脱掉氨基，生成次黄嘌呤核苷酸（ 脱掉氨基，生成次黄嘌呤核苷酸（IMP IMP） 嘌呤核苷酸循环。
三、运动后蛋白质代谢
（一） 运动后骨骼肌蛋白质代谢 改变，大致规律是：
(1)运动后恢复1小时内，骨骼肌内蛋白 质合成明显减弱； (2)运动后第2小时内蛋白质合成速率 上升，并在尚未确定的时间内持续 上升。
(二)影响运动后肌肉蛋Hale Waihona Puke Baidu质合成的因素
(1)运动时细胞受到牵拉变形或多胺含量增加 ， 促 使肌细胞膜通透性增大，进入细胞内的游离氨基酸 数量增加，为合成蛋白质提供了基本原料 。 (2)在运动后30分钟内肌细胞内ATP、CP迅速恢复 到正常水平。
支链氨基酸代谢
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支链氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸三 种必需氨基酸。 肌肉是氧化支链氨基酸的主要组织。 每分子亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸完全氧化分 别产生42、43、32分子ATP。 安静时，人骨骼肌总能量消耗的 14％由支链氨 基酸氧化过程提供。
(3)肌浆中Ca2+浓度升高，可诱导氧化酶活 性升高。
(4)因运动引起的内环境酸化和体温上升，在运动 后逐渐恢复正常，使对蛋白质合成过程的阻遏作 用解除。 (5)由运动中ATP浓度暂时下降诱导的多胺含量 增加，它的作用之一是直接促进氨酰 tRNA合成 酶和氨酰tRNA转移酶活性，从核糖体水平提高 蛋白质合成速率。 (6)激素浓度改变，加速复制转录 mRNA。
运动与氨基酸供能
长时间大强度运动时氨基酸氧化增强，参与氧化 供能的氨基酸主要有两类，一类包括丙氨酸、谷 氨酸、门冬氨酸，另一类为支链氨基酸。 丙氨酸、谷氨酸、门冬氨酸代谢 支链氨基酸代谢 运动时氨基酸的糖异生作用
丙氨酸、谷氨酸、门冬氨酸代谢
肝脏和肌肉内含有丰富的转氨酶，丙氨酸、谷氨酸、门 冬氨酸通过相应的转氨酶催化，脱去氨基，直接转变成 丙酮酸、 α-酮戊二酸、草酰乙酸。
四、α四、 酮酸的代谢
氨基酸脱氨基后生成的 α-酮酸有以下三条 代谢途径：
α-酮酸
用 作 转氨 TCA
非必需氨基酸 CO2 + H2O + ATP 糖、
生糖氨基酸
脂 肪
生酮氨基酸
体内多数氨基酸脱去氨基后生成 α-酮酸可 经糖异生途径转变成糖，这些氨基酸称为 生糖 氨基酸。可生成乙酰辅酶A和乙酰乙酸的氨基酸 称生酮氨基酸（如亮氨酸）。
第四章
蛋白质代谢与运动
教学目标
1.掌握蛋白质基本代谢过程，及运动时蛋白质、 氨基酸代谢变化的一般规律； 2.了解运动与蛋白质代谢和氨基酸代谢的适应； 3.学会运用本章所学知识分析运动实践 中有关运动因素与蛋白质代谢变化的关系.
第一节 运动与蛋白质代谢 第二节 运动后与蛋白质代谢 第三节 运动与氨基酸代谢
运动训练 体育锻炼
人体应激 反应
人体变化
一、蛋白质代谢与运动适应
二、外源性蛋白质与蛋白质代谢
运动与蛋白质代谢 （一）运动时蛋白质代谢
1、运动时蛋白质净降解 耐力运动时机体的蛋白质分解速率超过合成速率，存 在净降解的现象。
安静、运动、运动后人体蛋白质转换（ mg/ KgBW ·hr） mg/KgBW KgBW· 合成速率 安静 运动 运动后 33.0±2.0 28.4 ±1.6（ ↓14% ） 40.3 ±1.9（ ↑22% ） 分解速率 26.5±2.1 40.9 ±2.6 （↑54% ） 35.4 ± 1.2（↑34% ）
蛋白质是组成人体结构的主要成分，大多 数的酶、激素等特殊的功能性物质也是蛋白质 。因此，蛋白质几乎在所有的生命活动过程中 发挥关键性作用。
氨基酸是运动时肝脏糖异生的重要底物；氨 基酸对于维持三羧酸循环中间产物的浓度起了重 要的回补作用；氨基酸和代谢产物氨是运动时疲 劳产生的重要机制之一。
第一节 蛋白质的分解代谢
蛋白质生物合成
第三节 运动时氨基酸代谢
蛋白质 蛋白质降解 氨基酸 新蛋白质合成
分解代谢
第二节 运动与氨基酸代谢
长时间剧烈运动时，人体对氨基酸的利用加强，氨
基酸的供能主要表现在： ①氧化成二氧化碳和水直接参与供能； ②补充三羧酸循环的中间代谢产物； ③参与糖异生，维持运动中血糖水平。
一、游离氨基酸库
GPT
丙酮酸 + 谷氨酸 草酰乙酸 +谷氨酸
天冬氨酸 + α-酮戊二酸
GOT
转氨基作用只是将氨基从一个氨基酸转到一个 α 转氨基作用只是将氨基从一个氨基酸转到一个α 酮酸上产生另一个氨基酸，氨基并未脱掉。
GTP是谷氨酸-丙酮酸氨基转移酶，简称谷-丙转氨 酶，在肝细胞内活性最高。 GOT是谷氨酸-草酰乙酸氨基转移酶，简称谷 -草转氨 酶，在心肌细胞内活性最高。 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛，它在转氨基作用中是 氨基酸的传递体。
2NH3+CO2+3ATP+3H2O
肝脏
CO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPi
每次循环有两个氨 基和一个二氧化碳结 合生成尿素。
（二）合成谷氨酰胺
在谷氨酰胺合成酶的催化下，氨和 谷氨酸结 合成无毒的谷氨酰胺。
谷氨酸 + NH3
谷氨酰胺合成酶
Mg2+、ATP
谷氨酰胺+H2O
谷氨酰胺合成酶存在于肝、肾、脑、肌肉 等组织中，因此，谷氨酰胺的生成对肝外组织 清除氨毒，减轻肝脏的负担具有重要意义。
骨骼 肌内 大约 80％
肝脏内 约含 10 ％，
肾脏 约含 4 ％，
血浆 游 离氨 基 酸仅 占 0． 2 ％ -6％。
1、游离氨基酸库
骨骼肌和肝脏是蛋白质、氨基酸代谢旺盛的部位， 而血浆游离氨基酸的变化往往反映肌、肝蛋白质代 谢和氨基酸的变化。
人骨骼肌氨基酸库中的游离氨基酸分布和含量
人骨骼肌氨基酸库分布
天冬氨酸 IMP NH3
嘌呤核苷酸循环是在骨骼肌、心肌普遍存在的脱氨基方式。
三、氨的去路
经脱氨基作用脱下来的氨（ NH3），可在体 内通过鸟氨酸循环生成尿素和合成谷氨酰氨两 条途径迅速分解。
（一）通过鸟氨酸循环生成尿素 （二）合成谷氨酰胺
（一）通过鸟氨酸循环生成尿素
氨的主要代谢去路是在肝脏通过鸟氨酸循环 合成尿素。因为肝细胞中含有将 NH3、CO2合成 尿素的酶。 鸟氨酸循环
2、氧化脱氨基作用
转氨基作用生成的谷氨酸在谷氨酸脱氢酶作用下 α-酮戊二酸的过程，称为 经脱氢、水化反应生成氨和 经脱氢、水化反应生成氨和α 氧化脱氨基作用。
谷氨酸脱氢酶活性强、分布广、特异性高，是最重要 的脱氨基酶。 α-酮酸还可沿转氨基作用的 氨基酸脱氨基后生成的 氨基酸脱氨基后生成的α 逆反应氨基化，重新合成非必需氨基酸，并可转变为 糖和脂肪。
磷酸烯醇式丙酮酸
磷酸烯醇式 丙酮酸羧激酶
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肝脏和肌肉内含有丰富的转氨酶，丙氨酸、谷 氨酸、门冬氨酸通过相应的转氨酶催化，脱去 氨基，分别转变为丙酮酸、α-酮戊二酸、草 酰乙酸。 丙酮酸和α-酮戊二酸直接在三羧酸循环中氧 化。 草酰乙酸在三羧酸循环中不能净氧化，而是转 变成丙酮酸后继续代谢。
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丙氨酸、谷氨酸、门冬氨酸代谢
第二节 运动与蛋白质代谢
一、概述
�蛋白质是体内三大能源物质之一。 �通常运动状态下，蛋白质供能大约占总耗能的 18% 以下。 �长时间大强度运动时，肝脏和运动肌内蛋白质分解 明显加快，但是，蛋白质在任何运动过程中都不会成 为主要的供能物质。
蛋白质代谢
在正常的情况下机体的蛋白质摄入量与排出量处于 动态平衡。 短时间激烈运动时蛋白质基本不参与供能； 长时间耐力运动时，能量需求的失去平衡，为了补 充骨骼肌和大脑正常活动对糖的需求，蛋白质和氨 基酸分解代谢增强，氨基酸的糖异生作用加强。 长期接受力量性运动训练可以明显促进蛋白质合成 代谢，引起运动肌壮大。
2．训练的类型、强度及频率 长时间的耐力训练，使肌肉重的能量物质被大量消耗， 如肌糖原接近耗尽，ATP含量下降等，导致膜正常功能 失调，细胞酶外泄，使蛋白质分解代谢加强。
3．激素变化 运动时血胰岛素、睾酮浓度下降，胰睾血糖、 皮质醇浓度上升，促进蛋白质分解代谢加强。
4．酶活性变化 运动引起细胞内组织蛋白酶D、溶酶体酶 的活性升高，酶活性增强可以 3—5天。