运动生物化学(第二版)课件第三章脂质代谢与运动

脂肪酸是长时间运动的基本燃料。在有充 足氧供给的情况下，脂肪酸在线粒体内一 系列酶的催化下，逐步裂解生成乙酰辅酶A， 再经三羧酸循环完全氧化，生成CO2和H2O， 释放大量能量，因此脂肪酸是机体主要能 量来源之一。
肝和肌肉是进行脂肪酸氧化最活跃的组织， 其最主要的氧化形式是β-氧化。
（一）脂肪酸的-氧化
磷脂广泛存在于动物的脑、肝、神经组织 以及植物的种子里，是细胞膜的组成成分， 对保持细胞结构的完整性具有至关重要的 作用。此外，在血液凝固和组成神经纤维 的髓鞘方面起重要作用。
2．糖脂
糖脂中含有糖基，常与磷脂共存，它是构 成血型物质和细胞膜抗原的组成成分，也 是细胞膜和神经髓鞘的重要组分，与神经 冲动传递以及许多遗传性疾病有关。
供给亚油酸时，可生成维持细胞膜结构和 功能必需的花生四烯酸；
供给亚麻酸时，人体能合成二十碳五烯酸 （EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。
二者具有合成前列腺素、降血脂、抑制血 小板聚集、延缓血栓形成等生物学功能。
（二）类脂
1．磷脂
磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂。
体内含量最多的是甘油磷脂，因与磷酸相 连的取代基因不同又分为卵磷脂、脑磷脂、 心磷脂等。
（1）运动时肌肉吸收血浆脂肪酸增多，但 脂肪组织分解及脂肪酸释放入血的量相对 不足。
（2）由于血液的重新分配，进入脂肪组织 的血流量暂时下降，造成肌肉吸收血浆FFA 的速率与脂肪组织向循环系统释放的速率 之间暂时失去平衡。
（一）运动对血酮体浓度的影响
肝外组织氧化酮体的能力很强，正常情况 下肝内血酮体含量很少，浓度一般低于 0.2mmol/L。尿中酮体小于2.15mmol/24h。
（一）运动对血浆游离脂肪酸含量的影响
• 在运动过程中，血浆FFA的浓度升高。
• 进行长时间中等强度的运动时脂肪被大量 动员，进入血浆的脂肪酸增多，血浆FFA/ 清蛋白的比值可以增加到3～4，大大超过 清蛋白的运载能力。
（二）运动对血浆游离脂肪酸利用的影响
1．安静时血浆游离脂肪酸利用
动脉血FFA是安静肌的基本燃料，大约50% 的血浆FFA在流经肌肉的过程中被吸收利用。
（一） 脂肪氧 化分解 释放能
量
（二） 类脂是 构成生 物膜的 重要成
分
（三） 促进脂 溶性维 生素吸
收
（四） 具有防 震和隔 热保温
作用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（五） 脂肪的 氧化利 用具有 降低蛋 白质和 糖消耗 的作用
一、脂肪的动员与水解
脂肪细胞内储存的脂肪经脂肪酶 催化水解释放出脂肪酸，并进入 血液循环供给全身各组织摄取利 用的过程，称为脂肪动员。
特性：不溶于水而易溶于乙醚、氯仿等非 极性溶剂。
化学组成：C、H、O (N、P、S)
根据化学结构及组成，脂质可分为脂肪和 类脂（lipoid）两大类。
脂肪即甘油三酯（TG），也称三脂酰甘油。
类脂主要包括磷脂（PL）、糖脂和胆固醇 等。
（一）脂肪
脂肪是甘油的三个羟基分别与三个脂肪酸 分子通过酯键连接生成的化合物，又称为 甘油三酯或三酰甘油，是脂类中含量最为 丰富的一大类。
甘油代谢的基本途径
肌肉中缺乏甘油磷酸激酶，故甘油不能直 接为肌肉供能。但肝脏中甘油激酶活性较 高，甘油可转变为α-磷酸甘油进入氧化途 径。
（二）运动时甘油代谢的生物学意义
甘油作为糖异生作用的底物，至少占3/4。
饥饿状态或进行长时间的耐力运动时，体 内糖储备逐渐减少，甘油的利用量增多。
甘油吸附的水称为固定水（1g甘油可吸附 3g水）。当甘油氧化后，固定水将转化为 自由水补充体液，可防止运动性缺水。
1．脂肪酸的活化
2．脂酰辅酶A进入线粒体
3．脂肪酰辅酶A的β-氧化
（1） 脱氢
（2） （3） （4） 水化 再脱氢 硫解
4．脂肪酸完全氧化时ATP的生成
各种脂肪酸分解代谢方式基本相同，均能 氧化产生能量。释放的能量部分以热能形 式释放，其余以合成ATP方式储存，合成 ATP多少依赖于脂肪酸碳链的长度（碳原子 数目）。
3．胆固醇
胆固醇主要存在于动物细胞，参与细胞膜 的组成，它是血中脂蛋白复合体的成分， 也是类固醇激素和胆汁酸的前体。
胆固醇除人体自身合成外，可从膳食中获 取。胆固醇既是生理必需的，但过多时会 引起某些疾病。如冠心病患者血清总胆固 醇含量超出正常值上限，因此需严格控制 膳食中胆固醇量。
胆固醇结构式
耐力训练使运动员体脂百分率减少，脂肪 细胞的体积显著减小。
血浆中脂蛋白脂肪酶活性增高，甘油三酯 转运率加快。
人体内脂肪水解和利用脂肪酸供能能力的 增强是耐力训练的适应性表现。这样有利 于节省体内的糖贮备，达到提高耐力的作 用。
（二）产生适应的机制
1.运动训练可促进脂肪酸供能比例增高。
2.耐力训练能引起骨骼肌中毛细血管密度增加，有利于 脂肪酸的有氧氧化。 3.耐力训练使骨骼肌细胞在运动时能够更加快速、高效 地氧化脂肪酸，释放能量。
安静时骨骼肌的能量来源几乎全部依赖于 FFA的有氧氧化。
2．运动时血浆游离脂肪酸利用
短时间大强度运动时，血浆游离脂肪酸参 与供能的意义不大。
超过20～30min的长时间中等强度（60%～
70% VO2max）运动时，血液中FFA持续而缓
慢地升高，肌细胞摄取血浆FFA供能的比例 增大。
血浆FFA浓度出现暂时下降，然后逐渐升高， 这是因为：
（二）血浆甘油三酯 供能作用很小。
（三）脂肪组织中的甘油三酯
运动开始后30min脂解强度迅速提高，随着 运动的进行脂解速率进一步加快。
甘油三酯-脂肪酸循环。脂肪水解产生的脂 肪酸只有部分量被释放入血，供其它组织 利用；而大部分脂肪酸在脂肪细胞内直接 参与再酯化过程
LPL是甘油三酯水解的限速酶。
在超过1h的长时间运动中，骨骼肌内LPL活 性提高近2倍，脂肪组织中提高约20％。
4.耐力训练可以改善心肺功能。
血脂是指人体血浆中所含的脂质，包括胆 固醇、甘油三酯、磷脂和游离脂肪酸。
研究发现: LDL与心血管疾病的发病率呈正相关； HDL与心血管疾病的发病率呈负相关。
（一）运动对血脂含量的影响
运动对血脂含量的影响主要集中在血浆中 的甘油三酯和总胆固醇上。
一次急性运动对血浆总胆固醇含量的影响 不大。
比例：其中β-羟丁酸约占70%，乙酰乙酸约 占30%，而丙酮含量极微。
酮体的生成途径
酮体的氧化途径
骨骼肌胞 浆的脂滴
脂库中的 脂肪
血浆脂蛋 白
能量
（一）骨骼肌内的甘油三酯
进行25%、65%和85%VO2max强度的运动时，肌
细胞甘油三酯在能量代谢中的贡献率占总 能量消耗的7%、26%和8%。
（二）脂肪酸β-氧化的生理意义
脂肪酸β-氧化可以供应机体所需要的大量 能量。生成的乙酰辅酶A进入三羧酸循环氧 化，也产生大量能量。 脂肪酸β-氧化也是脂肪酸的改造过程，人 体所需要的脂肪酸链的长短不同，通过β氧化可将长链脂肪酸改造成长度适宜的脂 肪酸，供机体代谢所需。
酮体生成：
在某些组织，如肝脏细胞内，脂肪酸氧化不 完全，生成的乙酰CoA有一部分转变成乙酰乙 酸、β-羟丁酸和丙酮，这3种产物统称为酮 体（ketone bodies）。
图脂3-肪2-水1 解脂过肪程水解过程
骨骼肌、心肌等组织含有少量脂肪，水解 生成的游离脂肪酸并不释放至血液，而是 在细胞中氧化供能或再合成脂肪。
（一）甘油的分解代谢
甘油只能在肾、肝等少数组织被氧化利用。 甘油可与ATP发生反应而被激活，生成磷酸 二羟丙酮，进入糖酵解途径生成丙酮酸， 进而氧化成CO2和H2O。
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； 熟悉酮体的生成和利用及其运动中酮体代 谢的意义；理解运动、脂代谢与健康的关 系，并能将所学的知识科学地指导体育锻 炼以改善脂质代谢，增进健康。
一、脂质的概念
脂质是指由脂肪酸（FA）和醇所形成的酯 类及其衍生物，是化学组成和结构不同但 功能和性质相似的一类有机化合物。
例：
16碳的软脂酸彻底氧化时，共进行7次β氧化， 生成7分子FADH2、7分子NADH+H+和8分子乙酰 CoA，共生成106分子的ATP。
活化过程 -2 ATP
7分子FADH2----7*1.5=10.5 ATP 7分子NADH+H+ ----7*2.5=17.5 ATP 8分子乙酰CoA经三羧酸循环----8*10=80 ATP
（二）运动时酮体代谢的生理意义 （1）酮体是体内能源物质运输的一种形式。 （2）酮体参与脑组织和肌肉的能量代谢。 （3）酮体参与脂肪动员的调节。
（一）运动员身体素质水平 （二）运动强度和持续时间 （三）脂肪动员和脂肪酸转运的能力 （四）脂肪酸的碳链及饱和度 （五）膳食因素
（一）耐力训练与脂肪分解代谢的适应
甘油三酯结构
1.饱和与不饱和脂肪酸
自然界中脂肪酸的碳原子数目几乎都是偶数， 碳氢链长一般为12~22个碳原子。 碳氢链中只含单键的脂肪酸称饱和脂肪酸 （saturated FA），如硬脂酸、软脂酸等。 碳氢链中含有双键的为不饱和脂肪酸 （unsaturated FA，UFA），含一个双键的为 单不饱和脂肪酸（monounsaturated FA， MUFA），含2个或2个以上双键的为多不饱和脂 肪酸（polyunsaturated FA，PUFA）。
（1）保持细胞膜的相对流动性，以保证细胞的正常生理功能； （2）使胆固醇酯化，降低血中胆固醇和甘油三酯； （3）是合成人体内前列腺素和凝血因子的前体物质； （4）降低血液粘稠度，改善血液微循环； （5）提高脑细胞的活性，增强记忆力和思维能力。
2.必需脂肪酸
人体内能合成多种脂肪酸，但不能合成亚 油酸和亚麻酸，必须从膳食中补充。因此， 通常把维持人体正常生长所需而体内又不 能合成的脂肪酸，称为必需脂肪酸。
长期有氧运动锻炼可使血浆总胆固醇和甘 油三酯含量显著降低。
（二）运动对血浆脂蛋白含量的影响
长时间耐力运动后，血浆HDL-C可升高12～ 20%，HDL-C/总胆固醇比值也升高。
运动可提高HDL水平主要是由于HDL2的增加或 HDL2/HDL和HDL2/HDL3比值增高，机制：
长期的有氧运动可提高脂蛋白代谢关键酶 脂蛋白脂肪酶（LPL）和卵磷脂-胆固醇酰 基转移酶（LCAT）的活性。