第2章 糖代谢与运动

2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA
反应不可逆
丙酮酸脱氢酶系的组成
酶 丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酸乙酰转移酶 二氢硫辛酸脱氢酶 辅酶（维生素） TPP（Vit B1） HSCoA（泛酸） 硫辛酸
FAD（Vit B2 ） NAD+ （Vit PP）
3. 三羧酸循环（Krebs循环、柠檬酸循环） 三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC) 指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个 羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成 草酰乙酸的重复循环反应的过程。
第二节 糖的分解代谢
二、糖的有氧氧化 （一）有氧氧化过程的3个阶段
第一阶段：葡萄糖→ →丙酮酸（细胞液）
第二阶段：丙酮酸→ →乙酰CoA （线粒体）
第三阶段：乙酰CoA → →CO2 + H2O + ATP（线粒体）
（三羧酸循环）
1. 葡萄糖氧化分解为丙酮酸
Glu 2NADH + 2H+ 呼吸链(respiratory chain) H2O + 2× 3ATP（ 2× 2ATP） 与糖酵解过程相似，反应在细胞液进行 2CH3COCOOH
糖原
人体各种组织中大多含有糖原，但其含量的 差异很大。例如，脑组织中糖原含量甚少，而肝
脏和肌肉中糖原贮存较多。
肌糖原
大强度有氧运动
高强度无氧运动
第一节 糖概述
三、糖的生物学功能 2、运动时糖的生物学功能 1）提供机体所需能量 2) 对脂肪代谢具有调节作用 3）具有节约蛋白质的作用 4）具有促进运动性疲劳恢复的作用
甘油酸-1,3-二磷酸 烯醇丙酮酸磷酸
1分子葡萄糖净生成ATP数
+2
第二节 糖的分解代谢
一、糖的无氧酵解
◐生理意义
是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式 某些组织在有氧时也通过糖酵解供能
第二节 糖的分解代谢
二、糖的有氧氧化
◐ 概念：有氧
葡萄糖（糖原） → CO2 + H2O + ATP ◐ 反应部位：细胞液、线粒体
4、丙酮酸
乳酸
1.葡萄糖
果糖-1，6-二磷酸
己糖激酶 葡萄糖激酶（肝）
反应不可逆
果糖磷酸激酶-1
反应不可逆
2.果糖-1，6-二磷酸
2分子磷酸丙糖
3.甘油醛 -3-磷酸
丙酮酸
糖酵解过程中惟一的脱氢反应
底物水平磷酸化生成 ATP
丙酮酸激酶
反应不可逆
底物水平磷酸化产生 ATP
4. 乳酸的生成
第二节 糖的分解代谢 第二节 糖的分解代谢
代谢底物 糖原
血糖
无氧酵解
有氧氧化
能量
第二节 糖的分解代谢
一、糖的无氧酵解
◐ 概念：无氧，葡萄糖（糖原）→乳酸 ◐ 反应部位：细胞浆 ◐过程：4个阶段
1、葡萄糖 2、果糖-1，6-二磷酸 3、甘油醛-3-磷酸 果糖-1，6的生物学功能 1、人体内糖的存在形式与储量
约 占 人 体 干 重 的 2 %
结合糖
如：糖脂、糖蛋白
游离态：血糖
自由型糖 化合态：肌糖原 肝糖原
血糖
血液中的葡萄糖又称血糖，正常人空腹浓度为4.46.6mmol/l。血糖是包括大脑在内的中枢神经系统的主 要能源。运动员安静状态下的血糖浓度与常人无异。 血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动态平 衡的标志。
2、运动时肝葡萄糖的释放
释放速率随运动强度↑而↑
二、血糖与运动能力 血糖的来源和去路
肝糖原 非糖物质
分解
血糖 3.89～6.11mmol/L
＞8.89mmol/L
合成
糖原 脂肪、 氨基酸、 核糖等
随尿排出
（一）运动时血糖的变化
1-2min的短时间大强度运动——血糖浓度变化不大。
4-10min的全力运动——血糖浓度明显上升。
运动强度 持续时间 肌纤维类型
乳酸
三、乳酸代谢与运动能力
葡萄糖 糖 异 生 乳酸
肝脏
葡萄糖
血液
葡萄糖
糖 酵 解
乳酸
乳酸
骨骼肌
其它组织 氧化
第四节 糖代谢对人体运动能力的影响
三、乳酸代谢与运动能力 3、乳酸的消除
CO2 和 H2O
乳酸
肝、肾
葡萄糖 或 糖原
糖异生作用
排出体外
乳酸阈
人体在渐增负荷运动中，血乳酸浓度随运动负荷的 渐增而增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳 酸浓度急剧上升的开始起点，称为乳酸阈。
1、肌糖原与无氧运动能力
2、肌糖原与有氧运动能力
在长时间(45-200min)大强度运动 中，运动前肌糖原储量决定达到运 动力竭的时间，直接影响耐力训练 和比赛的运动能力。
一、糖原与运动能力 （二）肝糖原
1、运动时肝葡萄糖的生成
肝糖原分解
短时间大强度运动
糖异生
长时间中等强度运动
一、糖原与运动能力 （二）肝糖原
来自甘油醛-3-磷酸脱氢
丙酮酸在无氧条件下还原为乳酸，有氧则进入线粒体氧化。
果糖-1，6-二磷酸
糖酵解小结
1、反应部位在细胞浆
2、不需氧的产能过程（底物水平磷酸化）
1G→2ATP，Gn（G）→3ATP
（糖原）
葡萄糖
丙酮酸
乳酸 + ATP
3. 终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢 分解利用 乳酸循环
组织器官调节 —— 肝脏调节
进食后——肝糖原合成↑
不进食——肝糖原分解↑
饥饿时——糖异生作用↑
组织器官调节 ——肾脏调节
肾糖阈：肾对糖的重吸收能力
血糖＜肾糖阈：尿中不含葡萄糖
血糖＞肾糖阈：出现糖尿
激素调节
肾上腺素
胰高血糖素 糖皮质激素 血糖 水平
胰岛素
生长激素
甲状腺素
神经调节
用电刺激交感神经的 视丘下部腹内侧核或 内脏神经时，肝糖原 分解，血糖升高。
第一阶段：葡萄糖→２丙酮酸 葡萄糖 → 葡萄糖-６-磷酸
辅酶
ATP
-1
果糖-６-磷酸→果糖-1,6-二磷酸
2×甘油醛-3-磷酸→2 ×甘油酸-1,3-二磷酸 2 ×甘油酸-1,3-二磷酸→2 ×甘油酸-3-磷酸 2 ×烯醇式丙酮酸磷酸→2 ×丙酮酸
-1
NAD+ 2 × 3或2 × 2
2 ×1 2 ×1
用电刺激副交感神经 的视丘下部外侧或迷 走神经时，肝糖原合 成，血糖下降。
第四节 糖代谢对人体运动能力的影响
三、乳酸代谢与运动能力 乳酸是糖酵解的必然产物。 1、安静状态乳酸的生成 肌肉
乳酸
糖酵解
视网膜
肾髓质 红细胞
第四节 糖代谢对人体运动能力的影响
三、乳酸代谢与运动能力 2、运动时乳酸的生成
骨骼肌
①
②
糖酵解过程
反应不可逆
2.
果糖 -1,6-二磷酸
果糖-6-磷酸
糖酵解过程
反应不可逆
3.葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖
甘油和乳酸的糖异生途径
葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸 果糖-6-磷酸 葡萄糖-1-磷酸 糖原
乳酸
果糖-1，6-二磷酸 磷酸二羟丙酮 甘油-3-磷酸 甘油 甘油醛-3-磷酸 甘油酸-1，3-二磷酸 甘油酸-3-磷酸 甘油酸-2-磷酸 磷酸烯醇式 丙酮酸 丙酮酸
乳酸阈反映人体的代谢供能方式由有氧代谢为主开 始向无氧代谢为主过渡的临界点。 通常血液乳酸浓度4mmol/L，其变化范围大约在 1.1～7.5mmol/L之间。因此，此时的拐点也称为 “个体乳酸阈”。
个体乳酸阈
最大吸氧量反映人体在运动时所摄取的最大氧 量，而乳酸阈则反映人体在渐增负荷运动中，血 乳酸浓度没有急剧堆积时的最大吸氧量实际所利 用的百分比，即最大吸氧量利用率% （%VO2max）。
第二章 糖质代谢与运动
第一节 糖概述
乳 汁
糖
植 物 的 叶 和 果 实
糖 原
第一节 糖概述
一、糖的概念和化学组成 糖是一类多羟基醛或多羟基酮，或通过 水解可以产生多羟基醛或酮的物质。 化学组成：
第一节 糖概述
二、糖的分类
㈠单糖
单糖是最简单的糖，只含一个多羟基醛或多羟 基酮单位。 如：核糖 脱氧核糖 葡萄糖 果糖
线粒体
丙酮酸 磷酸烯醇式 丙酮酸 草酰乙酸
苹果酸
草酰 乙酸
苹果酸
（二）糖异生的生理意义
1、保证饥饿情况下血糖浓度的相对恒定
2、糖异生作用有利于乳酸的回收利用 3、协助氨基酸的分解代谢 4、有助于维持酸碱平衡
第四节 糖代谢对人体运动能力的影响
糖是运动时唯一能通过无氧代谢和有氧 代谢合成ATP的细胞燃料。具有耗氧量低、 输出功率高的特点，是大强度运动时的主要 能量来源。
5-30min的全力运动——血糖浓度仍高于安静水平。
1-2h 长时间运动至疲劳时——血糖水平处在低限区。
2-3h 长时间运动至疲劳时——低血糖。
运动时血糖浓度的变化与运动强度、持续时间、 营养状态、训练水平、情绪状态、运动前或运动中补 糖情况有关。
（二）血糖的调节
◐组织器官调节 ◐激素调节
◐神经调节
一般含有3-6个碳原子
第一节 糖概述
葡萄糖的环状、链状结构
第一节 糖概述
二、糖的分类 ㈡寡糖
又称低聚糖，是由几个(一般为2～10个)糖单位 通过糖苷键连接形成的短链聚合物。 如：麦芽糖 乳糖 蔗糖
第一节 糖概述
二、糖的分类 ㈢多糖
多糖由10个以上糖单位组成，某些则含成百上 千个糖单位。 如：淀粉 糖原 纤维素
6或8ATP
葡萄糖有氧氧化生成的ATP
第二阶段：
辅酶
NAD+
ATP
2× 3
2×丙酮酸 → 2×乙酰CoA
6 ATP
葡萄糖有氧氧化生成的ATP
第三阶段：三羧酸循环
辅酶
2×异柠檬酸→2× α -酮戊二酸 2× α -酮戊二酸 →2×琥珀酰CoA NAD+ NAD+ FAD
ATP
2× 3 2× 3
2×琥珀酰CoA →2×琥珀酸
2×琥珀酸→2×延胡索酸
2× 1
2× 2
2×苹果酸→2×草酰乙酸
NAD+
2× 3
24ATP
第二节 糖的分解代谢
二、糖的有氧氧化
葡萄糖有氧氧化生成的ATP 总ATP数： 第一阶段——6或8
第二阶段——6
第三阶段——24
36 或 38ATP
第二节 糖的分解代谢
二、糖的有氧氧化 （三） 有氧氧化的生理意义
一、糖原的合成
定义：由葡萄糖合成糖原的过程。
合成部位： 组织定位—— 主要在肝脏、肌肉 细胞定位—— 细胞浆
肌糖原
180～300g 主要供肌肉收缩所需 70～100g 维持血糖水平
肝糖原
第三节 糖原合成和糖异生作用
一、糖原的合成
（一）基本代谢过程
Gn G → G-6-P → G-1-P → UDPG
有氧氧化是机体获得能量的主要方式
三羧酸循环是体内糖、脂肪和蛋白 质三大营养物质分解代谢的最终代谢通 路；是三大物质代谢联系的枢纽。
营养物质氧化分解的共同通路
糖原 Ⅰ 葡萄糖 Ⅱ 脂肪酸 甘油 乙酰辅酶A Ⅲ
1/2O2
脂肪
蛋白质 氨基酸
TAC
2H
ADP ATP Pi H2 O
第三节 糖原合成和糖异生作用
（尿苷二磷酸葡萄糖）
Gn+1
关键酶： 消耗的能量：
糖原合酶 2分子ATP
葡萄糖的供体： UDPG ，需小分子糖原作引物
第三节 糖原合成和糖异生作用
一、糖原的合成
（二）糖原合成在运动中的意义 1）运动补糖的生化基础 2）运动后糖原合成增加的机制
第三节 糖原合成和糖异生作用
二、糖异生
*原料：
丙酮酸、乳酸、甘油、生糖氨基酸等
* 概念
从 非糖物质 转变为葡萄糖或糖原的过程
* 部位
主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体
（一）糖异生的基本过程
基本上是糖酵解的逆过程。
糖酵解途径中有3个由关键酶
催化的不可逆反应。在糖异生时，
须由另外的反应和酶代替。
糖酵解过程
反应不可逆
底物水平磷酸化产生 ATP
1.丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) ----丙酮酸羧化支路
糖酵解小结 4. 有3步不可逆反应： ① G
ATP ADP
己糖激酶 ATP ADP
G-6-P
② F-6-P
磷酸果糖激酶-1 ADP ATP
F-1,6-BP
③ PEP
丙酮酸激酶
丙酮酸
糖酵解的调节
调节代谢途径中关键酶的活性而影响代谢速度
① 己糖激酶 关键酶
② 果糖磷酸激酶-1 (最重要)
③ 丙酮酸激酶
CH3CO~SCOA （C2）
HSCoA
草酰乙酸 （C4）
TAC
柠檬酸 （C6）
α-酮戊二酸 （C5） 所有的反应均在 线粒体 中进行
（1）反应过程:
反应不可逆
反应不可逆
反应不可逆
底物水平磷酸化生成ATP
三羧酸循环的总反应式：
电子传递链
H2O + ATP
三 羧 酸 循 环
葡萄糖有氧氧化生成的ATP
(1)当以90％—95％最大摄氧量以上强度运动时，糖供能占95％ 左右； (2)是中等强度运动的主要燃料； (3)在低强度运动中糖是脂肪酸氧化供能的引物，并在维持血糖 水平中起关键作用； (4)任何运动开始、加力或强攻时，都需要由糖代谢提供能量。
一、糖原与运动能力 （一）肌糖原
肌糖原储量过低，可抑 制乳酸的生成，从而降 低无氧代谢能力。
AMP ADP 果糖-2,6-二磷酸 果糖-1,6-二磷酸
激活
果糖磷酸激酶-1
抑制
ATP（高浓度） 柠檬酸 长链脂肪酸
果糖-1,6-二磷酸
激活
丙酮酸激酶
抑制
ATP 丙氨酸
抑制 己糖激酶
G-6-P 长链脂酰CoA
ATP的生成数量
反应 G F-6-P G-6-P F-1,6-BP 甘油酸-3-磷酸 丙酮酸 ATP -1 -1 +1×2 +1×2