第八章能量代谢
合集下载
NADH氧化呼吸链与琥珀酸氧化呼吸链的组成
①磷酸甘油穿梭系统(glycerol-3-phosphate shuttle)
胞质中的 - 磷酸甘油脱氢酶先将 NADH 中的 H 转 移至磷酸二羟丙酮形成-磷酸甘油； - 磷酸甘油扩散至线粒体外膜与内膜之间，然后 在内膜结合的 - 磷酸甘油脱氢酶的作用下，将 H 转移到内膜中的FAD上；
代谢物在体内的氧化可以分为3个阶段：
糖、脂肪和蛋白质分解 →乙酰辅酶A中的乙酰基;
乙酰辅酶A进入三羧酸循环脱氢脱羧，生成CO2并 使NAD和FAD还原成NADH、FADH2; NADH和FADH2中的氢→呼吸链→ +氧生成水，氧 化过程中释放出来的能量用于ATP合成。
狭义地说只有第3个阶段才是生物氧化，这是体内 能量生成的主要阶段，即代谢物脱下的氢是如何交 给氧生成水，细胞如何将氧化过程中释放的能量转 变成ATP分子中的高能键。
1. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)
氧化磷酸化是需氧生物合成ATP的主要途径。 指代谢物在脱氢（氧化）时所释放的能量用于 ATP的生成。 电子从NADH或FADH2经电子传递链传递到分子 氧形成水，同时偶联ADP磷酸化生成ATP。
氧化磷酸化与电子传递的偶联：
三、线粒体外的氧化磷酸化 生物氧化和氧化磷酸化主要在线粒体内进行， 在胞液内生成的 NADH 不能自由地透过线粒 体内膜。 必须借助某些能自由通过线粒体内膜的物质 才能被转入线粒体，这就是所谓穿梭机制。 线粒体穿梭系统：胞浆中 NADH 由膜外到膜 内的转移。 已知动物细胞内有两个穿梭系统。
F1是它的球形头部， 伸入到线粒体基质中， 由五种亚基组成 (33)，是合成 ATP的催化部分。 F0横贯线粒体内膜， 主要构成质子通道， 由十多种亚基组成。
第8章 生物氧化与能量代谢4
CoQ~Cyt c 0.21V
Cyt aa3~O2 0.53V
自由能变化
能否生成ATP
⊿Gº′=-nF⊿Eº′ (⊿Gº′是否大于30.5KJ)
69.5KJ/mol
能
40.5KJ/mol
能
102.3KJ/mol
能
氧化磷酸化偶联部位
琥珀酸
NADH
FAD (Fe-S)
FMN CoQ Cyt b→Cyt c→Cyt c (Fe-S)
氧化脱羧酶系的催化下，在脱羧的同时，也发 生氧化（脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧 生成丙酮酸。
生物氧化的特点
1、生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应条 件温和（水溶液，pH7和常温）。氧化-还原反应偶联
2、CO2是有机酸脱羧，H2O是由代谢物脱下的氢与O2结合 生成，氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由各 种载体，如NADH等传递到氧并生成水。
1、NADH氧化呼吸链 NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅳ→O2
2、琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸 →复合体Ⅱ →Q →复合体Ⅲ→Cyt c → 复合体Ⅳ→O2
NADH氧化呼吸链
琥珀酸
FADH2氧化呼吸链
NADH
FAD (Fe-S)
FMN CoQ Cyt b→Cyt c→Cyt c (Fe-S)
第八章
生物氧化与能量代谢
Biological Oxidation and energy metabolism
沈青
第一节
生物氧化 Biological oxidation
维持生命活动的能量主要有两个来源
光能（太阳能）：植物和某些藻类，通过光合 作用将光能转变成生物能。
第八章 能量代谢与体温 选择题★
当环境温度等于或超过体温时，机体的主要散热方式是所选答案：发汗蒸发正确答案：发汗蒸发反馈：当环境温度等于或超过体温时，机体的主要散热方式是发汗蒸发（可感蒸发），例如在夏天出汗。
问题2得1 分，满分1 分临床用简便方法测定能量代谢，必须取得的数据是所选答案：一定时间内的耗氧量正确答案：一定时间内的耗氧量反馈：临床用简便方法测定能量代谢，必须取得的数据是一定时间内的耗氧量。
计算公式：BMR = 20.20 ×耗氧量/ 体表面积。
问题3得1 分，满分1 分糖在体内转化为脂肪时，其呼吸商将所选答案：变大，可超过1正确答案：变大，可超过1问题4得1 分，满分1 分体温调节中枢内具有整合功能的部位是所选答案：视前区下丘脑前部正确答案：视前区下丘脑前部问题5得1 分，满分1 分循环系统对体温的调节主要通过改变下列哪一因素而实现所选答案：皮肤血流量正确答案：皮肤血流量问题6得0 分，满分1 分人体通过辐射散热最重要的体表部位是所选答案：手掌正确答案：四肢人体腋下温度正常值是所选答案：36.0℃～37.4℃正确答案：36.0℃～37.4℃反馈：人体腋下温度正常值是36.0℃～37.4℃。
口腔温度正常值为36.7℃～37.7℃，直肠温度正常值为C.36.9℃～37.9℃。
这些正常值应当熟悉。
问题8得1 分，满分1 分下列内脏器官中，温度最高的是所选答案：肝正确答案：肝问题9得1 分，满分1 分人体感受外界环境温度降低刺激的主要感受器是所选答案：皮肤冷感受器正确答案：皮肤冷感受器问题10得1 分，满分1 分患下列哪种疾病时，基础代谢率明显升高？所选答案：甲状腺功能亢进正确答案：甲状腺功能亢进反馈：对基础代谢率影响最大的激素是甲状腺素，因此选甲状腺功能亢进。
阿狄森病主要是由于肾上腺皮质激素问题引起，糖尿病主要与胰岛素有关，红细胞增多症主要与促红细胞生成素有关。
这三种激素对基础代谢率影响较小。
问题11得1 分，满分1 分人体在劳动状态下的主要产热器官是所选答案：骨骼肌正确答案：骨骼肌问题12得1 分，满分1 分影响能量代谢最重要的因素是所选答案：肌肉活动反馈：这四个因素都会影响基础代谢率，但是其中作用最明显的就是肌肉活动。
能量代谢
糖 脂肪 蛋白质
17.2 39.8 23.4
17.2 39.8 18.0
0.83 2.03 0.95
0.83 1.43 0.76
1.00 0.71 0.80
21.1 19.6 18.9
(二)能量代谢的测定原理和方法
*测定原理：能量守恒
消耗的能量＝散发的热量＋外功
*测定方法
1.直接测热法:复杂繁琐；利用不同类型的测热 装置，直接搜集机体在一定时间内散发出的总热 量
卵泡期低，0.3-0.6
较
低
最
低
较
高
(三)皮肤温度和平均体温
(三)皮肤温度和平均体温
皮肤温度：
(1) 体表各部皮肤温度差别较大; (2) 受环境温度影响； (3) 与局部血流量有密切关系。 1.平均皮肤温度； 2.平均温度： Tmbt＝α×Tcore＋(1－α)×Tmst
二、机体的产热与散热 (一)产热过程 1.主要产热器官 安静状态，内脏（肝）和脑;70% 运动和劳动时骨骼肌。占体重40%， 40倍
(三)食物的特殊动力效应: 进食后(1-8h)，食物能 使机体产生额外热量的效应，蛋白质 30%
(四)环境温度: 在20-30℃的环境中能量代谢最稳定。
四、基础代谢
基础代谢:机体处于基础状态下的能量代谢。
基础状态：清醒，空腹(12h-14h)，静卧，安静，
环境温度20～25℃，精神放松。最低代谢水平
第八章 能量代谢和体温调节
第一节 能量代谢 第二节 体温及其调节
生命的基本 特征之一
物 质 代 谢
合成代谢：吸能反应（储能）
分解代谢：放能反应（放能） 能量释放
新 陈 代 谢
能 量 代 谢
能量代谢
动物营养学——田科雄
23
2．饲养水平与饲料性质影响可燃性气 体能损失
CH4能占GE的3～10%之间变化，它与动物 的饲养水平和饲料性质密切相关。
一般粗料型饲粮比精料型饲粮Eg比例高。 另外细粉碎也提高Eg产量。而就饲养水平 来看，饲养水平较高时，其Eg比例低
2019/6/4
动物营养学——田科雄
2019/6/4
动物营养学——田科雄
39
§7.3 饲料的能量效率
2019/6/4
动物营养学——田科雄
40
一、饲料能量利用效率
1．能量利用的总效率（gross efficiency）
指产出产品中所含有的能量与进食饲料 有效能（消化能或代谢能）之比。
产品能
总效率（%）=
×100
进食有效能
2019/6/4
§7 能量代谢
2019/6/4
动物营养学——田科雄
1
§7.1 能量的基本概念及其衡量
一、基本概念
能量的定义 在力学中，能量被定义为做功的
能力。但是，只有储存于饲料营 养物质分子化学键中的化学能才 有可能为动物利用以维持其生命 活动和进行生产。
2019/6/4
动物营养学——田科雄
3
化学能（Chemical energy） 指物质在化学反应中吸收或释
净能用于维持生命活动的部分称维持净 能（NEm）
NEm
a.基础代谢，如维持血液循环、内分泌 功能、神经肌肉正常兴奋性等
b.随意活动 c.恒温动物维持体温恒定
2019/6/4
动物营养学——田科雄
28
净能用于产品生产或作功时,则称 生产净能（NEp）
a.以化学能的形式贮存于动物组
第八章能量代谢ppt课件
用呼吸商计算其能量代谢
第三节 人体能量代谢的测定
第三节 人体能量代谢的测定
（三）产热量的计算方法与步骤 ①准确测定吸入气和呼出气中的O2和CO2浓
度，计算出耗氧量和CO2的排出量； ②求出呼吸商（RQ）； ③查非蛋白呼吸商所对应的氧热价表 用该氧热价乘以一定时间内的总耗氧量，即
得出单位时间内的产热量。
第三节 人体能量代谢的测定
二．影响能量代谢的因素及基础代谢 率
（一）影响能量代谢的因素 1、肌肉活动的影响 肌肉活动可提高机体代谢率，并与运动的 剧烈程度相关。 2、精神活动的影响 精神处于紧张状态时，如烦恼，恐惧或强
第三节 人体能量代谢的测定
3、食物的特殊动力作用 人在进食后的一段时间内（从食后1小时
第八章 能量代谢
能量代谢(Energy Metabolism)是指 在物质代谢中伴随着的能量释放、 转移和利用的过程 。
第一节 人体内能量的来源与去路
一、人体内能量的来源
（一）ATP直接能量来源
ATP酶
ATP
ADP＋Pi ＋能
能源物质：其分解过程中能产生ATP的 物质（糖、脂肪、蛋白质）
第一节 人体内能量的来源与去路
第三节 人体能量代谢的测定
②用梅脱来划分 梅脱（MET），即代谢当量比值，是指运
动时的耗氧量（能耗量）与安静时的耗氧 量（能耗量）的比值。 1MET：相当于安静时的能耗量或代谢率。 或1MET相当于250ml/min的吸氧量。
第三节 人体能量代谢的测定
2、计算机械人体能量代谢的测定
2、氧热价(Thermal Equivalent of Oxygen) 每消耗1升氧所产生的热量称为该物质的氧
热价。 糖：20.93kJ（5.0kcal） 脂肪：19.67kJ（4.7kcal） 蛋白质：18.84kJ（4.5kcal）
第三节 人体能量代谢的测定
第三节 人体能量代谢的测定
（三）产热量的计算方法与步骤 ①准确测定吸入气和呼出气中的O2和CO2浓
度，计算出耗氧量和CO2的排出量； ②求出呼吸商（RQ）； ③查非蛋白呼吸商所对应的氧热价表 用该氧热价乘以一定时间内的总耗氧量，即
得出单位时间内的产热量。
第三节 人体能量代谢的测定
二．影响能量代谢的因素及基础代谢 率
（一）影响能量代谢的因素 1、肌肉活动的影响 肌肉活动可提高机体代谢率，并与运动的 剧烈程度相关。 2、精神活动的影响 精神处于紧张状态时，如烦恼，恐惧或强
第三节 人体能量代谢的测定
3、食物的特殊动力作用 人在进食后的一段时间内（从食后1小时
第八章 能量代谢
能量代谢(Energy Metabolism)是指 在物质代谢中伴随着的能量释放、 转移和利用的过程 。
第一节 人体内能量的来源与去路
一、人体内能量的来源
（一）ATP直接能量来源
ATP酶
ATP
ADP＋Pi ＋能
能源物质：其分解过程中能产生ATP的 物质（糖、脂肪、蛋白质）
第一节 人体内能量的来源与去路
第三节 人体能量代谢的测定
②用梅脱来划分 梅脱（MET），即代谢当量比值，是指运
动时的耗氧量（能耗量）与安静时的耗氧 量（能耗量）的比值。 1MET：相当于安静时的能耗量或代谢率。 或1MET相当于250ml/min的吸氧量。
第三节 人体能量代谢的测定
2、计算机械人体能量代谢的测定
2、氧热价(Thermal Equivalent of Oxygen) 每消耗1升氧所产生的热量称为该物质的氧
热价。 糖：20.93kJ（5.0kcal） 脂肪：19.67kJ（4.7kcal） 蛋白质：18.84kJ（4.5kcal）
生理学能量代谢
• 方法:
(一) 直接测热法 测定整个机体在单位时间内向外界环境发 散的总热量。极少应用。 缺点：设备复杂、操作繁琐、使用不便。
• (二) 间接测热法 • 基本原理：定比定律
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H
• 需解决的问题：
1、每种营养物质氧化分解时产生的热量 是多少 食物的热价 2、分清三种营养物质合被氧化了多少。
21.关于三大营养物质在体内的代谢，下述哪项是错误的( ) A.只有将能量转移至ATP，才能为组织活动所利用 B.人体在不作外功的情况下，所消耗能量全部转化为热能 C.蛋白质在体内氧化和体外燃烧时所产生的能量相等 D.人体所需总能量的70％以上来自糖的分解
糖： RQ＝6molCO2/6molO2=1.00 脂肪 ：C57H104O6+80O2=57CO2+52H2O RQ=57/80=0.71 蛋白质: 间接算出 RQ=0.80
腋窝温度：36.2~37.2℃, 密闭, 10 min, 易受
环境温度、出汗和测量姿势的影响
•
•
食管温度：其中部温度与右心温度基本相等，
实验研究中常用；
鼓膜温度：常作脑组织温度的指标。
• 体温的正常变动
• 1、昼夜变化：清晨2～6时最低，午后1～6时最高，幅 度一般不超过1，与地球的自转有关，昼夜节律或日周期， 新生儿无昼夜节律。 2、性别：女性平均高于男性0.3℃, 女性排卵后体温升 高持续至下次月经开始, 与性激素(孕激素)分泌有关。 3、年龄：儿童较高，新生儿和老年人较低，应加强对 新生儿和早产儿的护理； 4、肌肉活动：测体温时应保持安静，防止小儿哭闹。 4.8km的长跑,体温可升至40~41℃; 5、其它：情绪激动、精神紧张、进食、环境温度等的 变化均可影响体温。
《人体内能量代谢》课件
代谢组学技术： 通过代谢组学技 术，研究代谢产 物对能量代谢的 影响
人工智能技术： 通过人工智能技 术，预测能量代 谢的变化趋势和 疾病风险
未来能量代谢相关领域的研究重点和方向
研究能量代谢的调控机制，探索新的能量代谢途径 研究能量代谢与疾病的关系，寻找新的治疗方法 研究能量代谢与衰老的关系，寻找延缓衰老的方法 研究能量代谢与环境因素的关系，寻找适应环境的方法
体内储存的糖原 和脂肪
蛋白质分解产生 的氨基酸
体 内 合 成 的 AT P 和磷酸肌酸
能量代谢的途径
糖代谢：通过 糖酵解、糖原 合成与分解、 糖异生等途径
进行
脂肪代谢：通 过脂肪酸氧化、 酮体生成与利 用、脂肪合成 与分解等途径
进行
蛋白质代谢： 通过氨基酸分 解、脱氨基、 转氨基、联合 脱氨基等途径
运动对能量代谢的影响
运动可以提高基础代谢率， 增强身体对能量的利用效率
运动可以改善胰岛素敏感性， 降低糖尿病等代谢性疾病的 风险
运动可以增加能量消耗，促 堆积，改善体型
饮食对能量代谢的影响
碳水化合物：提 供能量，维持血
糖稳定
蛋白质：修复组 织，促进肌肉生
蛋白质的消化和吸收：蛋白 质在消化道中被分解成氨基 酸，然后被吸收进入血液
蛋白质的合成和分解：蛋白 质在细胞内合成和分解，维
持体内蛋白质的平衡
蛋白质的排泄：多余的蛋白 质通过尿液和粪便排出体外
维生素和矿物质在能量代谢中的作用
维生素B1：参与糖代谢，促进能量生成
矿物质钙：参与骨骼发育，维持能量代 谢平衡
未来能量代谢相关领域的研究方法和手段的创新 和突破
基因编辑技术：CRISPR-Cas9等 基因编辑技术在能量代谢研究中的 应用
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
反应部位：细胞浆内
2、ATP的有氧生成（氧化磷酸化） ：
糖（糖原）
脂肪
ATP+CO2+H2O
氨基酸
反应部位：线粒体内
二、人体内能量的去路
（一）变成热能散发（50%） （二）变成机械能——供肌肉利用 （三）变成贮存能 （四）转化成其它的生物能量，供细胞
活动利用
CK（肌酸激酶）
ADP + CP
ATP + C（肌酸）
MK（肌激酶）
2ADP
ATP + AMP
AMP脱氨酶 AMP
IMP + NH3
短时极量强 度运动时
(二)三个能源系统的特征
1.磷酸原系统 ATP → ADP+Pi+E
CP+ADP → C+ATP 特点：无氧代谢；供能速度极快；
能源：CP； ATP生成很少； 肌中贮量少，最大强度运动持续供能时 间6-8秒； 用于短跑或任何高功率、短时间活动
2.酵解能系统
肌糖元+ADP+ Pi →乳酸+ ATP
特点：无氧代谢；供能速度快； 能源：肌糖元； ATP生成有限； 终产物乳酸可导致肌肉疲劳； 用于2-3’的最大强度运动
糖酵解系统——乳酸生成和供能
运动时，骨骼肌糖原或葡萄糖可在无氧 条件下酵解，生成乳酸并释放出能量供 肌肉运动，这个过程的简式为：
人体的组织细胞也不能直接利用食物中的能量， 而需要一个中间环节——ATP。
能源物质在体内氧化时所释放的能量约50%直接转化 为热能，用于维持体温。其余的50%是可被机体利用的自 由能，它以化学能的形式储存在ATP的高能磷酸键内。
一、人体内能量的来源
一、人体内能量的来源
（一）ATP直接能量来源 ATP ATP酶 ADP＋Pi ＋能
第五章 能量代谢
第一节 人体内能量的来源与去路 第二节 人体运动的能量供应 第三节 人体能量代谢的测定
第一节 人体内能量的来源与去路
一、人体内能量的来源 二、人体内能量的去路
人体要维持体温和新陈代谢的不断进行，生命活 动的每时每刻都需要能量。
人体所需的能量只能从食物中的糖、脂肪、蛋白 质提取。因为机体不能直接利用太阳能，也不能利用 外部供给的能量。这些能源物质分子结构中隐藏着化 学能，通过氧化可释放出来。
二、人体的三个供能系统
（一）磷酸原系统
CP+ADP
ATP
（二）乳酸能系统（糖酵解供能系统）
糖
乳酸+ATP
（三）有氧氧化系统
糖、脂肪+O2
CO2+H2O+ATP
磷酸原系统——能量的直接 来源及最快补充
磷酸原系统供能代谢包括下面的过程：
ATP酶 ATP
ADP + 肌酸 +
能量（作功）
动练习手段。
第三节 人体能量代谢的测定
一、测定人体能量代谢的原理与方法 二、影响能量代谢的因素及基础代谢率 三、运动时能耗量的计算及其意义
一、测定人体能量代谢的原理与 方法
1.基本原理：能量守恒定律和定比定律。 2.与测定有关的几个重要概念：
（1）食物热价 （2） 氧热价 （3）呼吸商
三、运动时能源物质动用的影响 因素
1.运动强度的大小 2.运动持续的时间长短 3.运动训练水平的高低
四、能量连续统一体的理论及其 应用
一、能量连续统一体的概念 二、能量连续统一体的四区 三、能量连续统一体的理论在体育中的应用—
—能量专门化原则 1.首先明白某项运动所需的主要供能系统。 2.训练中重点发展这项运动所需的供能系统。 3.要注意选择与运动项目能量供应相一致的运
C6H12O6
2C3H6O3 + 3ATP
从肌糖原开始进行酵解，1分子肌糖原可净生 成3ATP（消耗1ATP，生成4ATP）；从葡萄糖 开始进行酵解可净生成2ATP（消耗2ATP，生 成4ATP）。
3.氧化能系统
糖 脂肪 蛋白质
+ADP+Pi+O2 →CO2+H2O +ATP
特点：有氧代谢；供能速度慢； 能源：糖、脂肪、蛋白质； 没有导致疲劳的副产品； 用于耐力或长时间的活动
2.运动中能源物质的动员
运动开始时机体首先分解肌糖原，持续运动 5-10分钟后，血糖开始参与供能。
脂肪在安静时即为主要供能物质，在运动达 30分钟左右时，其输出功率达最大。
蛋白质在运动中作为能源供能时，通常发生 在持续30分钟以上的耐力项目。随着运动员 耐力水平的提高，可以产生肌糖原及蛋白质 的节省化现象。
能源物质：其分解过程中能产生ATP的 物质（糖、脂肪、蛋白质）
一、人体内能量的来源
（二）ATP再生成的途径
1、 ATP的无氧生成（底物水平磷酸化）：
（1） CP + ADP
ATP + C
CP贮量约为ATP的3～5倍
供能特点：快速、直接
（2）糖的无氧酵解
葡萄糖（糖原）缺氧2ATP+乳酸
3.基本方法：通常用间接测定法。先收集呼出 气体，然后进行气体分析，测出消耗的氧气量 和产生的二氧化碳量，求出呼吸商，再根据呼 吸商查表得出氧热价，用所耗氧气量乘以氧热 价即为所产生的总能量。
食物热价
把1克食物完全氧化分解时所产生的热量称 为食物热价。
糖的热价为17.1KJ（4.1Kcal）; 脂肪的热价为 38。94KJ（9.3Kcal）； 蛋白质的生物热价（体内分解）为17.17KJ
（4.1Kcal）
氧热价
通常把不同营养物质在体内氧化分解过 程中，每消耗1升氧气所产生的热量称为 该物质的氧热价。
糖的氧热价为20.93KJ（5.0Kcal）； 脂肪的氧热价为19.68KJ（4.7Kcal）； 蛋白质的氧热价为18.84KJ（4.5K呼出的CO2与消耗的O2 容积比，称为呼吸商。即：
第二节 人体运动的能量供应
一、运动练习的分类 二、人体的三个供能系统 三、运动时能源物质动用的影响因素
一、运动练习的分类
（一）周期性运动 1.无氧练习：又可分为极量强度运动、近
极量强度运动、亚极量强度运动。 2.有氧练习：可分为五个强度等级。我们
把中、小强度的运动称为真正的“有氧 运动”。 （二）非周期性运动 分为爆发性的练习、有定规变化的练习 和无定规变化的练习。