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《运动生物化学》

第七章 运动与蛋白质和氨基酸代谢

第一节 运动和恢复期蛋白质代谢第二节 运动与氨基酸代谢

第一节 运动和恢复期蛋白质代谢

一、概述二、运动时蛋白质代谢三、运动后蛋白质代谢

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一、概述• 氮平衡• 运动时蛋白质代谢加强 短时间运动 长时间运动

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二、运动时蛋白质代谢（一）运动时蛋白质净降解（二）判断肌肉蛋白质分解代谢的强度指标（三）运动使蛋白质分解代谢增强的原因

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（一）运动时蛋白质净降解• 主要是长时间耐

力运动• 来源：组织蛋白

释放或转换提供-- 肝、肌内非收缩

蛋白

（二）判断肌肉蛋白质分解代谢的强度指标

• 常用指标：（血液）尿素氮（尿） 3- 甲基组氨酸

（尿） 3- 甲基组氨酸• 代谢特点 来源：肌原纤维的肌动蛋白和肌球蛋白分

解。 3- 甲基组氨酸既不能用体内蛋白质合成，

也不能被氧化分解。• 作为人体肌蛋白分解代 谢的强度指标。常

用 3- 甲基组氨酸 / 肌酐比值表示（校正肌肉质量差异和肾脏廓清速率的影响）

运动时、运动后尿 3- 甲基组氨酸指标的变化

• 第一，尿 3- 甲基组氨酸 75% 由骨骼肌产生。

• 第二，运动中尿 3- 甲基组氨酸排泄量下降。

• 第三，运动后排泄量上升。

尿 3- 甲基组氨酸排泄的影响因素

• 运动强度• 运动持续时间• 排汗量• 膳食• 运动方式• 训练水平

相同时间，不同强度

相同强度，不同时间

（三）运动使蛋白质分解代谢增强的原因

1、训练状态2、训练的类型、强度及频率3、激素变化4、酶活性变化

1 、训练状态• 训练初期或训练负荷增大时，红细胞破坏

增多，及运动时激素和神经调节，使蛋白质净降解

2 、训练的类型、强度及频率• 长时间激烈的耐力训练，由于肌肉中能源

物大量消耗，蛋白质供能。• 运动使细胞膜透性增加，细胞酶外泄，蛋

白质代谢加强

3 、激素变化• 运动时血胰岛素、睾酮浓度下降；胰高血

糖素、儿茶酚胺和皮质醇浓度升高，促进蛋白质分解

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。

三、运动后蛋白质净合成（一）运动后蛋白质净合成（二）影响运动后肌肉蛋白质合成的因素（三）运动训练对蛋白质代谢的影响

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（一）运动后蛋白质净合成

(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）影响运动后肌肉蛋白质合成的因素

(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。

(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 。

（三）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。（谷—丙转氨酶 ，葡萄糖 -

丙氨酸循环 ） 2 ．力量训练的作用：快肌中收缩蛋白增多

第二节 运动与氨基酸代谢一、氨基酸代谢库二、运动与氨基酸供能三、运动与氨基酸的糖异生作用四、运动时氨代谢

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一、氨基酸代谢库（一）游离氨基酸库（二）运动时代谢利用的氨基酸

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（一）游离氨基酸库• 骨骼肌（ 80% ）和肝脏（ 10% ）是重要

的游离氨基酸库。• 运动改变氨基酸、蛋白质代谢时，游离氨

基酸的组成、分布和数量相应改变。

（二）运动时代谢利用的氨基酸(1) 血浆和组织内游离氨基酸；(2) 组织蛋白降解时释出的氨基酸；(3) 非氨基酸类物质，主要是糖分解的中间代

谢产物转变生成的氨基酸。• 组织蛋白质分解释出或生成的氨基酸是运

动可利用的主要部分

二、运动与氨基酸供能（一）丙氨酸、谷氨酸、门冬氨酸代谢（二）支链氨基酸代谢（三）影响氨基酸供能的因素

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（一）丙氨酸、谷氨酸、门冬氨酸代谢

• 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

（二）支链氨基酸代谢

• 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。

（三）影响氨基酸供能的因素1 、耐力训练：能提高运动肌内谷 -丙转氨酶

活性，使转氨基作用增强，丙氨酸生成增多；能使苹果酸脱氢酶活性提高，促进三羧酸循环中间产物转换成丙酮酸的能力，从而提高氨基酸氧化。

2 、运动强度：运动强度与支链氨基酸的氧化、葡萄糖—丙氨酸循环的速率成正比。肌糖原的利用率下降时，氨基酸氧化增强。

3 、激素的变化：运动时血浆胰岛素、睾酮浓度下降，胰高血

糖素、儿茶酚胺和皮质醇浓度上升，这些激素的变化会促进氨基酸氧化。

在长时间耐力运动时，糖皮质激素具有增加肌原纤维蛋白酶的活性、促进骨骼肌合成丙氨酸的作用。

三、运动与氨基酸的糖异生作用（一）葡萄糖 -丙氨酸循环的代谢途径（二）运动时葡萄糖—丙氨酸循环的生物学意义

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（一）葡萄糖 -丙氨酸循环的代谢途径

• 葡萄糖 -丙氨酸循环：由肌内葡萄糖、肌糖原分解生成的丙酮酸，它与氨基酸之间经转氨基作用生成丙氨酸，以及丙氨酸在肝内异生为葡萄糖，并回到肌肉中的代谢过程。

（二）运动时葡萄糖—丙氨酸循环的生物学意义

(1)将运动肌中糖酵解的产物丙酮酸转变成丙氨酸，可以减少乳酸生成量，起着缓解肌肉内环境酸化和保障分解代谢畅通的作用；

(2) 肌内氨基酸的 α- 氨基转移给丙酮酸合成丙氨酸，促进氨基酸的氧化代谢；

(3)丙氨酸在肌内生成和转移到肝脏代谢的过程，以无毒的形式转运氨基，避免血氨过度升高；

(4) 肝内丙氨酸异生成葡萄糖，有利于维持血糖浓度和供中枢、运动肌吸收利用，对维持运动能力、抗疲劳有重要意义。

四、运动时氨代谢( 一 ) 血氨( 二 ) 血尿素

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( 一 ) 血氨• 在正常情况下，血氨浓度为 6—35微摩尔／升。

1 、来源 2 、去路3 、氨对运动能力的影响

1 、来源• 外源性氨：在肠道中细菌作用引起蛋白质腐败• 内源性氨：主要来自以下代谢途径：(1) 谷氨酰胺脱氨基作用； (2) 谷氨酸在谷氨酸脱氢酶催化下，氧化脱氨；(3)嘌呤核苷酸循环中 AMP脱氨； (4)其他氨基酸在代谢过程中脱氨；(5)单胺类神经递质，如儿茶酚胺、 5—羟色胺等，

在单胺氧化酶催化下脱氨。

2 、去路(1) 在肝脏，通过鸟氨酸循环合成尿素，这是

氨的主要去路。正常人体内 80％— 90％的氨以尿素形式排出；

(2) 在脑、肝脏和骨骼肌等组织合成谷氨酰胺。合成的谷氨酰胺可透过细胞膜到血液中，所以谷氨酰胺是氨的运输形式，谷氨酰胺生成是解除氨毒的一条重要途径；

(3) 合成氨基酸或一些含氮化合物。

3 、氨对运动能力的影响• 运动时高血氨浓度是中枢产生疲劳的因素

之一。较严重的高血氨症明显影响中枢神经系统，使运动的控制能力下降，思维连贯性差，最后失去意识。

• 氨对许多生化反应起不良作用。降低丙酮酸的利用、减少摄氧量；抑制丙酮酸的羧化作用和线粒体的呼吸作用，从而危及三羧酸循环。

( 二 ) 血尿素1 、安静正常值为 3 ． 2-7 ． 0毫摩尔／升。

2 、在长时间较大强度运动时，血尿素的变

化范围明显。3 、尿素的生成途径4 、运动引起血尿素浓度升高的机理

3 、尿素的生成途径

4 、运动引起血尿素浓度升高的机理

(1)丙氨酸—葡萄糖循环加强。转运进肝脏的丙氨酸增多，使尿素生成增多；

(2) 运动加速肌肉中酶老化，其分解代谢的最终产物尿素也增多；

(3) 长时间激烈运动时，当肌肉能量平衡遭到破坏、 ATP 不能迅速合成时，生成的 AMP 在肌肉中脱氨基也会转变为尿素，使血尿素增加；

(4) 运动使肾脏缺血时，血尿素廓清速度减慢，使血尿素潴留。

复习思考题1 ．简述运动时和运动后蛋白质代谢的基本特点。2 ．何谓 3— 甲基组氨酸 ?检测尿 3— 甲基组氨酸有何实际意义 ?

3 ．说明蛋白质、氨基酸在长时间运动中的作用。4 ．影响力量训练后肌肉蛋白质合成的主要因素是什么 ?

5 ．说明葡萄糖 -丙氨酸循环的过程及其生物学意义。6 ．高血氨浓度对运动能力有什么影响 ?7 ．运动中血尿素生成增多的原因有哪些 ?

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