6物质与能量代谢概述
6物质与能量代谢概述
6物质与能量代谢概述物质与能量代谢是生物体内进行生命活动所必须的过程。
它包括物质的吸收、消化、吸收、运输、利用与排泄等一系列过程，以及能量在这些过程中的转化与利用。
物质代谢是指生物体对外界物质的吸收、消化、吸收与利用的过程。
生物体通过摄取食物等外界物质来获得所需的营养物质。
食物进入消化道后，通过消化酶的作用，被分解为小分子物质，如葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等。
这些小分子物质被肠道吸收到血液中，然后通过血液循环被输送到各个细胞，供给细胞进行生命活动所需的物质和能量。
细胞内的物质代谢包括合成新的有机物质、维持细胞结构和功能所需的物质、降解有机物质以供能量释放等。
物质与能量代谢密切相关，相互依赖。
物质代谢提供了细胞进行能量代谢所需的底物，在物质代谢过程中生成的小分子物质，如葡萄糖、脂肪酸等，可以进一步通过能量代谢途径转化为ATP，为细胞提供能量。
同时，能量代谢所需的酶、酶促反应也需要物质代谢提供的辅酶、辅酶A和辅酶B等。
物质与能量代谢的过程中也会产生代谢废物，包括二氧化碳、尿素和其他有毒代谢产物等。
这些废物需要经过排泄系统进行排泄，保持内环境的稳定。
二氧化碳通过呼吸系统中的肺部呼出体外，尿素通过肾脏经尿液排出，其他无法通过肾脏排泄的有毒物质，则经过肝脏的二次代谢转化为无毒物质或胆汁排出。
总结来说，物质与能量代谢是生物体进行生命活动所必需的过程。
物质代谢使生物体能够从外界获得所需的营养物质，并通过合成、吸收、降解和排泄等过程保持相对稳定的内外环境；能量代谢将食物中的化学能转化为细胞内的三磷酸腺苷(ATP)，供给生物体各种生命活动所需能量。
物质代谢与能量代谢相互依赖、相互促进，维持生物体的正常生命活动。
高中生物 细胞代谢包括物质代谢和能量代谢
第十六章细胞代谢和基因表达的调控细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。
细胞代谢是一个完整统一的网络，并且存在复杂的调节机制，这些调节机制都是在基因表达产物（蛋白质或RNA）的作用下进行的。
重点：物质代谢途径的相互联系，酶活性的调节。
第一节物质代谢途径的相互联系细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数种类的反应转化种类繁多的分子。
不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中三个关键的中间物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。
一、糖代谢与脂代谢的联系1、糖转变成脂图糖经过酵解，生成磷酸二羟丙酮及丙酮酸。
磷酸二羟丙酮还原为甘油，丙酮酸氧化脱羧转变成乙酰CoA，合成脂肪酸。
2、脂转变成糖图甘油经磷酸化为3-磷酸甘油，转变为磷酸二羟丙酮，异生为糖。
在植物、细菌中，脂肪酸转化成乙酰CoA，后者经乙醛酸循环生成琥珀酸，进入TCA，由草酰乙酸脱羧生成丙酮酸，生糖。
动物体内，无乙醛酸循环，乙酰CoA进入TCA氧化，生成CO2和H2O。
脂肪酸在动物体内也可以转变成糖，但此时必需要有其他来源的物质补充TCA中消耗的有机酸（草酰乙酸）。
糖利用受阻，依靠脂类物质供能量，脂肪动员，在肝中产生大量酮体（丙酮、乙酰乙酸、β-羟基丁酸）。
二、糖代谢与氨基酸代谢的关系1、糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架图糖→丙酮酸→α-酮戊二酸+ 草酰乙酸这三种酮酸，经过转氨作用分别生成Ala、Glu和Asp。
2、生糖氨基酸的碳架可以转变成糖凡是能生成丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的a.a，称为生糖a.a。
Phe、Tyr、Ilr、L ys、Trp等可生成乙酰乙酰CoA，从而生成酮体。
Phe、Tyr等生糖及生酮。
三、氨基酸代谢与脂代谢的关系氨基酸的碳架都可以最终转变成乙酰CoA，可以用于脂肪酸和胆甾醇的合成。
生糖a.a的碳架可以转变成甘油。
Ser可以转变成胆胺和胆碱，合成脑磷脂和卵磷脂。
动物体内脂肪酸的降解产物乙酰CoA，不能为a.a合成提供净碳架。
运动生理学课件能量代谢
能量平衡与慢性疾病预防
慢性疾病
如心血管疾病、糖尿病和某些癌 症等慢性疾病，与能量平衡密切
相关。
风险因素
长期能量摄入过多或过少，都可能 导致慢性疾病的发生。保持能量平 衡有助于降低这些风险。
预防措施
通过维持能量平衡，结合其他健康 生活方式，如合理饮食、规律运动 等，可以有效预防慢性疾病的发生 。
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能量就越多。
意义
活动代谢是人体能量消耗的重要 组成部分，适量的活动可以促进 能量消耗，有助于控制体重和预
防肥胖。
食物特殊动力作用
定义
食物特殊动力作用是指摄食过程中对食物进行消化、吸收 、代谢转化过程而消耗的热量。
影响因素
食物特殊动力作用的消耗与摄食量、食物种类和个体差异 有关。一般来说，摄食量越大、食物中蛋白质含量越高， 食物特殊动力作用所消耗的能量就越多。
脂肪
脂肪是运动中主要的慢速能源 ，能够提供大量的能量，帮助 运动员在长时间内维持运动。
脂肪的能量密度高，每克脂肪 可以提供9千卡的能量，比碳水 化合物和蛋白质都高。
在长时间、低强度的运动中， 脂肪的供能比例较高，而在高 强度运动中，脂肪供能比例较 低。
蛋白质
蛋白质在运动中主要起修复和构 建肌肉的作用，但在某些情况下
在动物体内，呼吸作用是主要的能量来源，通过氧化有机物来释放能量 。
能量代谢的生理意义
能量代谢是维持生物体正常生理功能的基础，为各种生理活动提供所需的能量。
通过能量代谢，生物体能够适应环境变化，维持内环境的稳态，保证正常的生理功 能。
能量代谢与生长发育、应激反应等生理过程密切相关，对生物体的生存和繁衍具有 重要意义。
运动生物化学(第二版)第01章物质代谢与运动概述
。
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运动对蛋白质代谢的影响
总结词
运动能够促进蛋白质的合成与分解，同时还能调节氨基酸代 谢和氮平衡。
详细描述
运动能够刺激肌肉蛋白质的合成与分解，促进肌肉生长和修 复。同时，运动还能够调节氨基酸代谢，促进必需氨基酸的 合成和利用。此外，运动还能够提高机体对氮的利用效率， 维持氮平衡。
03
运动与能量代谢
能量代谢的定义
运动过程中，人体还会产生大量的热 量，需要通过散热机制来维持体温的 恒定。散热机制的效率也影响到能量 的消耗和利用效率。
随着运动强度的增加，能量消耗也逐 渐增加。在长时间、高强度的运动中， 人体需要通过提高氧化供能的比例来 满足能量的需求。
04
运动与生物化学指标
生化指标在运动中的作用
评估运动效果
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运输是指营养物质在血液中运输到各个组 织器官的过程。
利用是指组织器官利用营养物质进行合成 代谢和分解代谢的过程。
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排泄是指代谢废物和多余的营养物质通过 排泄系统排出体外的过程。
02
运动对物质代谢的影响
运动对糖代谢的影响
总结词
运动对糖代谢的影响是多方面的，包括血糖的调节、糖原的合成与分解以及糖 酵解等过程。
分解代谢是指生物体内复杂的大分子物质被分解 成简单的小分子物质的代谢过程；合成代谢是指 生物体把从外界吸收来的简单物质转变成复杂的 大分子物质的代谢过程。
物质代谢的分类
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根据生物体的基本组成成分， 物质代谢可分为糖代谢、脂代
谢和蛋白质代谢。
身体内的能量代谢与能量消耗
能量代谢与能量消耗前面我们知道了甘油三酯是被储藏起来的热量源，而肥胖是甘油三酯积聚过多而导致。
那么在体内，营养的吸收、代谢和消耗都是怎样进行的呢？1.身体的消化器官身体有一个消化系统，主要包括口腔、咽、食管、胃、小肠和大肠等部位。
还有大消化腺，包括唾液腺、肝脏和胰脏。
需要说明，消化系统与中医上主化生的脾脏，没有什么关系，脾脏是身体最大的免疫淋巴器官，是过滤和储存血液的，认为脾脏与消化相关，这是古人认识低下的误传。
我们吃进食物，经过牙齿和胃的研磨粉碎，这是机械性消化，小肠才是最重要的消化吸收的场所。
食物中的维生素、水和无机盐可以被直接吸收利用，蛋白质、脂肪和糖类这三大营养物质都不能被机体直接吸收利用，需在小肠内被分解为结构简单的小分子物质，比如，糖类分解为葡萄糖，蛋白质分解为氨基酸，脂类分解为甘油及脂肪酸，然后这些分解后的营养物质，主要被小肠的空肠所吸收，进入血液和淋巴液。
这种在消化腺帮助下的消化过程叫化学性消化。
2.糖、蛋白质、脂肪的用途我们吃进去的营养物质被吸收以后，主要有四个方面的用途：⑴被用来合成身体器官组织的原料；⑵维持基础代谢和身体恒定的温度；⑶为身体运动和代谢提供能量；⑷转化为甘油三酯、糖原等作为能源储存起来。
大家一定在想，既然肥胖没有度的限制，我们吃进去的营养物质是不是全被吸收了？当然也不是，一方面身体的提炼程度还达不到把食物中所有营养物质全部100％消化吸收的能力，另一方面，吸收的多少，还要看小肠的吸收功能和肝脏的代谢功能。
3.糖、蛋白质、脂肪被吸收后的去路大家知道，身体的肥胖只与三大营养物质，也就是糖、蛋白质、脂肪有关。
糖的主要来源是我们吃的主食，如淀粉大米之类，还有水果之类，主要成分是双糖或多糖，如果食物中摄入过量的糖分，吸收后，它的主要去路如下：⑴为组织中氧化分解提供能量，这是血糖的主要去路；⑵在肝脏、肌肉等组织进行糖原合成；⑶转变为其他糖及其衍生物，比如核糖、氨基糖等；⑷转变为非糖物质，比如脂肪、非必需氨基酸等，这是与肥胖非常有关系的；⑸血糖浓度过高时，过多的糖将从尿液排出，因此，血糖高的人尿糖也高，就是这个原因。
运动生理学---第五章_物质与能量代谢
营养物质在消化道内各部位的消化
口腔：主要是咀嚼和少量唾液淀粉酶消化糖 类，分解成麦芽糖； 胃：机械和化学消化，胃液含盐酸，呈酸性， Ph值在0.9-1.5，胃蛋白酶。食物在胃中的 排空速度，糖类>蛋白质>脂肪。 小肠：主要消化部位，机械和化学消化。含 多种蛋白酶。 大肠：没有重要的消化功能，主要是储存粪 便。
运动过程中能源物质的动员
糖利用速率最快 安静时主要利用脂肪 运动过程中，只有供氧充足的情况下才能利 用脂肪 蛋白质较少用于供能，只有持续30分钟以上 的耐力项目方才利用
健身运动能量供应
低于50%VmaxO2时，以脂肪供能为主 强度在50-70%VmaxO2
运动时间一般大于30分钟
不同运动项目的能量供应
本部分内容在运动生物化学与营养学中有更 为详细地阐述。
（二）主要营养物质的消化与吸收
两个概念 消化（digestion）：食物在消化道内被分 解为小分子的过程称为消化； 吸收（absorption）:经过消化的食物，透 过消化道粘膜，进入血液和淋巴循环的过程。
1、消化
消化系统
消化方式 物理消化：主要通过机械挤压、磨碎等方式， 如咀嚼、胃肠蠕动等
三大物质代谢的关系 详见运动生物化学
第二节 能量代谢
基础代谢 人体运动时的能量供应与消耗
一、基础代谢(basal metabolism)
几个概念：
基础代谢：人体处于清醒、安静、空腹、室温在 20-25摄氏度的条件下的能量代谢。 基础代谢率（basal metabolism rate BMR）： 在基础状态下，单位时间内的能量代谢，单位为 KJ/m2·h，男子约为170，女子约为155 食物热价（thermal equivalent)：1克食物完全 氧化所放出的热量，分为生物热价和物力热价，糖 和脂肪生物热价与物力热价相等，蛋白质热价生物 热价低于物理热价（尿素带出部分能量），糖热价 为17.17KJ，脂肪为38.94KJ，蛋白质为17.99KJ 和 23.43KJ。 氧热价（thermal equivalent of oxygen）:每消 耗一升氧所产生的热量，糖、脂肪和蛋白质分别为 21KJ、19.7KJ和 18.8KJ
物质代谢与能量代谢
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能量代谢
能量代谢和体温
能量的来源，利用及能量代谢的测定 影响能量代谢的因素及基础代谢 机体的产热与散热 体温的正常变动及调节
一、能量的来源
根本来源：食物（糖、脂肪、蛋白质） 直接来源：ATP
三大营养物质的能量转化： 三大营养物质的能量转化： 1.糖——提供50%~70% 有氧 二氧化碳+水+38mol ATP 葡萄糖 无氧 乳酸+2mol ATP 氧债： 氧债：
4.肌肉活动影响
代谢增强，产热率增加，体温上升
5.情绪激动，精神紧张，进食等
（三）体温调节
①自主性体温调节（生理性调节）： 人体和恒温动物的体温在下丘脑体温 调节中枢的控制下通过增减皮肤血流量、 发汗、寒战等生理调节反应而经常维持于 一个稳定的水平。 ②行为性体温调节： 机体在不同温度环境中采取不同的姿 势、行为、保温、降温等措施称为行为性 体温调节。
1影响能量代谢的主要因素
1)肌肉活动
肌肉 活动 需要 能量 能量代谢率 营养物质的氧 化分解 氧耗量
机体氧耗量与肌肉活动强度呈正变关系
2）精神活动 肌紧张 精神 （+ ） 交感神经 紧张 肾上腺分泌
产热量
能量代 谢率
3）食物的特殊动力效应：
人进食约1小时后，机体产生明显的额外的能 量消耗，产热量明显增多的效应。
通过气体的流动来散失的 体热。 ①风速 ②散热面积
影响对流散热的主要因素：
（四）蒸发散热：
通过身体体表的水分由液体状态转变为气体 状态而散失体热。
蒸发散热的两种形式： ①不感蒸发（不显汗）
体液的水分直接透出皮肤 和呼吸道,在未聚集成明显 水滴前就蒸发掉的一种散 热形式，与汗腺无关。 例：狗的热喘呼吸
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(2)血糖
▪ 血液中的葡萄糖又称血糖，正常人空腹浓度为80120mg%。
▪ 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。
第六章 物质与能量代谢
第一节 物质代谢 第二节 能量代谢 第三节 体 温
概述 ▪ 物质代谢：人体与其周围环境之间
不断进行的物质交换过程。
▪ 能量代谢：机体内物质代谢过程中 所伴随的能量释放、转移和利用。
第一节 物质代谢 一、人体主要营养物质的消化与吸收 (一)主要营养物质的生理功用 1.三大能源物质的生理功用 2.水及无机盐的生理功用 3.维生素的生理功用
▪ 因此可以减少运动时肌糖原的消耗。
▪ 应当注意的是，在比赛前一小时左右不要补糖，以 免因胰岛素效应反而使血糖降低。
D.大肠内消化
▪大肠的主要功能在于为消 化后的食物残渣提供暂时 贮存场所。大肠液中的黏 液蛋白对肠黏膜具有保护 作用，并具有润滑粪便的 作用。食物残渣进入大肠 后，通过大肠的机械运动 被向肛门方向推送，最终 通过排便反射将粪便排出 体外。
2.吸收
(1)吸收的部位 ▪ 口腔及食道内不吸收。 ▪ 胃只吸收酒精和少量水分。 ▪ 小肠吸收的主要部位，糖类、脂肪和蛋白质的消
性 质：无色，pH 0.9～1.5 分泌量：1.5～2.5L/日 成 分：盐酸、胃蛋白酶原、 粘液、和HCO3- 等无机物。
胃排空：食物由胃进入十二指肠的过程 ▪ 食物的排空速度与食物的物理性状及化学组
成有关。
▪ 通常稀薄、流体食物比粘稠、固体食物排空 快，颗粒小的食物比大块食物排空快。
▪ 糖类排空速度最快，蛋白质次之，脂肪类最 慢。混合食物完全排空通常需要4-6小时。
▪ 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。
▪ 饥饿及长时间运动时，血糖水平下降，运动员会出 现工作能力下降及疲劳的征象。肝糖原可以迅速分 解入血以补充血糖，维持血糖的动态平衡。
2.糖在体内的分解代谢
(1) 糖 酵 解
▪糖酵解与乳酸生成
乳酸的清除（引自： A.W.S.Watson,1995）
(2) 消 化 液 的 作 用
消化液的主要功能为：
①稀释食物，使之与血浆的渗透压相等，以利于吸收； ②改变消化道内的pH，使之适应于消化酶活性的需
要； ③水解复杂的食物成分，使之便于吸收； ④通过分泌粘液、抗体和大量液体，保护消化道粘膜。
例如，胃的粘液具有较高的粘滞性和形成凝胶的特 性。
(3)营养物质在消化道各部位消化
▪ 运动应激亦可致胃肠道机械运动减弱，使消化 能力受到抑制。
▪ 为了解决运动与消化机能的矛盾，一定 要注意运动与进餐之间的间隔时间。
▪ 饱餐后，不可立即运动； ▪ 剧烈运动结束后，亦应经过适当休息再
进餐。
二、主要营养物质在体内的代谢
(一)糖代谢
1．人体的糖贮备及其供能形式
▪ 单糖被吸收进入血液后，一部分合成肝糖原； 一部分随血液运输到肌肉合成肌糖原贮存起来； 一部分被组织直接氧化利用；另一部分维持血 液中葡萄糖的浓度。
化产物大部分在十二指肠和空肠吸收，回肠能够 吸收胆盐和维生素B12。 ▪ 大肠主要吸收水分和盐类，结肠可吸收其肠腔内 80%的水和90%的Na+及Cl-。
(2)小肠吸收的特点
(3) 小肠 内主 要营 养物 质的 吸收
(三)肌肉运动对消化和吸收机能的影响
▪ 肌肉运动可以产生骨骼肌血管扩张、血流量增 加，内脏血管收缩、血流量减少的效应，导致 胃肠道血流量明显减少(约较安静时减少2/3左 右)，消化腺分泌消化液量下降；
(2) 有 氧 氧 化
▪糖的有氧氧化途径
3.运动与补糖
(1)补糖时间与补糖量
▪ 目前一般认为，运动前3-4小时补糖可以增加运动 开始时肌糖原的贮量。
▪ 运动前5分钟内或运动开始时补糖效果较理想。① 糖吸收入血刺激胰岛素释放，需要一定的时间；② 运动引起肾上腺素的迅速释放，抑制胰岛素分泌， 使血糖水平升高。
(二)主要营养物质的消化与吸收
▪ 消化：食物在消化道
猛击
内被分解为小分子的
过程。
▪ 吸收：经过消化的食 物，透过消化道粘膜， 进入血液和淋巴循环 的过程。
1. 消 化 ： 机 械 性 消
化或物理性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化和 化学性消化
(1)消化道平滑肌的一般特性
▪ 消化道平滑肌特性：兴奋性（比骨骼肌低）、 自律性（在体外也可保持）、传导性和收缩 性（保持一定的紧张性）（伸展性大）（对 牵张、温度和化学刺激特别敏感）。
小肠内消化
A.胰液 胰液为碱性液体 渗透压≈血浆 胰液呈间歇性分
泌,约为1～2L/每日。 (1)水和碳酸氢盐 (2)碳水化合物水解酶：胰淀粉酶 (3)脂类水解酶：胰脂肪酶 (4)蛋白质水解酶：主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶
B.胆汁 肝细胞分泌，内含：(1)胆盐；(2)胆固醇；
(3)胆色素。
C.小肠液 弱碱性液体，pH≈7.6。渗透压与血浆相等。 分泌量大(1～3L/日) 特点 酶种类多；持续分泌 小肠液的成分和作用: (1)中和胃酸,保护十二指肠粘膜免遭胃酸侵蚀。 (2)稀释肠腔内容物，利于吸收。 (3)肠激酶能激活胰蛋白酶原变为胰蛋白酶。 (4)肠淀粉酶能水解淀粉成为麦芽糖。 (5)多种消化酶进一步消化水解食糜。
▪ 口腔内消化 ▪ 胃内消化 ▪ 小肠内消化 ▪ 大肠内消化
口 腔 内 消 化
口腔内消化：
唾液的性质和成分 pH: 6.6～7.1(无色无味近于中性的液体)。 成分：水(占99%)，有机物(唾液淀粉酶、粘蛋白、
球蛋白、溶菌酶等)，无机物(Na+、k+、HCO3-、 Cl-等)。
胃内消化
胃液的性质、成分和作用
▪ 因而，人体的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形 式存在，并以血糖为中心，使之处于一种动态 平衡。葡萄糖是人体内糖类的运输形式，而糖 原是糖类的贮存形式。
(1)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 肌肉中以糖原方式贮存的糖类约有350-400克， 运动员糖原储量可达400-550克。