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醣類蛋白質與脂肪的能量代謝

醣類蛋白質與脂肪的能量代謝. 人體所有能量的產生都發生在細胞內，也就是我們所吃的食物 ( 蛋白質 、 脂 肪 、 醣 類 ) 經消化後經血液循環進入到細胞才被製造成能量。 所有的細胞都需要能量。 為了讓我們能從事跑 、 跳 、 游 泳等運動肌肉細胞必須能持續的從食物中獲得能量。. 新陳代謝. 發生在人體內的所有化學反應 同化作用 分子的合成 ( 包括能量 ATP 的合成 ) 異化作用 分子的分解 ( 包括跑、跳等能量的使用 ) 生物能量學 將食物 (fats, proteins, carbohydrates) 轉化成能量. 細胞構造. 細胞膜

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醣類蛋白質與脂肪的能量代謝

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  1. 醣類蛋白質與脂肪的能量代謝

  2. 人體所有能量的產生都發生在細胞內，也就是我們所吃的食物(蛋白質、脂肪、醣類)經消化後經血液循環進入到細胞才被製造成能量。人體所有能量的產生都發生在細胞內，也就是我們所吃的食物(蛋白質、脂肪、醣類)經消化後經血液循環進入到細胞才被製造成能量。 • 所有的細胞都需要能量。 • 為了讓我們能從事跑、跳 、游泳等運動肌肉細胞必須能持續的從食物中獲得能量。

  3. 新陳代謝 • 發生在人體內的所有化學反應 • 同化作用 • 分子的合成(包括能量ATP的合成) • 異化作用 • 分子的分解(包括跑、跳等能量的使用) • 生物能量學 • 將食物(fats, proteins, carbohydrates)轉化成能量

  4. 細胞構造 • 細胞膜 • Protective barrier between interior of cell and extracellular fluid • 細胞核 • 包含調節蛋白質合成的基因 • 細胞質液 • 細胞液體部分 • 包含胞器 (粒線體)

  5. 生物能量的轉換 • 能量以不同的形式存在﹙如電能、機械能、化學能等等…﹚且所有形式的能量能夠互相轉換。例如，肌纖維將所攝取醣類、脂肪，或蛋白質中的化學能轉換成完成動作的機械能。

  6. 酵素 • Catalysts that regulate the speed of reactions • Lower the energy of activation • Factors that regulate enzyme activity • Temperature • pH • Interact with specific substrates • Lock and key model

  7. 改變酶活性的因素 • 溫度 • ph值 • 人體極度酸化是各種劇烈運動的重要限制因素

  8. 運動燃料 • 碳水化合物 • 碳水化合物由碳、氫，和氧三種原子所組成 1:2:1 一克的醣約產生4卡的能量 碳水化合物以三種形式存在： ﹙1﹚單糖，monosaccharides ﹙2﹚雙糖，disaccharides ﹙3﹚多糖，polysaccharides

  9. 肝醣是用來指儲存在動物組織的多糖。在細胞內將葡萄糖分子聚集而合成。

  10. 脂肪 • 一克的脂肪含有約9大卡的熱量 • 一般而言，脂肪可分為四大類：（1）脂肪酸，（2）三酸甘油酯，（3）磷脂，和（4）類固醇 • Primarily fatty acids • Stored as triglycerides

  11. 蛋白質 • Not a primary energy source during exercise • 蛋白質由許多稱為胺基酸（amino acid）的小單位所組成。身體內至少需要20種不同型態的胺基酸來形成不同的組織、酵素、血蛋白等等

  12. 九種胺基酸被稱為必須胺基酸，無法被人體合成，因此必須由食物中攝取 • 每公克蛋白質約含4大卡熱量

  13. 高能量磷酸 • 肌肉收縮的直接能量來源是高能磷酸化合物-腺苷三磷酸（adenosine triphosphate, ATP） • 化學能 • 高能鍵 ~

  14. ATP可做下列幾項用途 • 一、肌肉收縮與其他細胞的運動 • 二、主動運輸 • 三、訊息傳遞過程 • 四、生合成反應

  15. ATP ADP + Pi+ Energy ATPase • Adenosine triphosphate (ATP) • ATP的結構主要包含三個部分：（1）腺甘（adenine），（2）核糖(ribose)，和（3）三個磷酸結合 • 合成 • 分解 ADP + Pi ATP

  16. 生物能量 • 細胞可藉由三種代謝路徑的其中一種或綜合來製造ATP • 這三種路徑包含：（1）藉由分解磷酸肌酸（phosphocreatine，PC）形成ATP，（2）經由葡萄糖或肝醣分解形成ATP，稱為糖解作用（glycolysis），（3）氧化形成ATP 。

  17. ATP的形成 • （1）藉由分解磷酸肌酸（phosphocreatine，PC）形成ATP • （2）經由葡萄糖或肝醣分解形成ATP，稱為糖酵解作用（glycolysis） • （3）氧化形成ATP

  18. 無氧路徑 • Do not involve O2 • PC breakdown and glycolysis • Cytoplasm 有氧路徑 • Require O2 • Mitochondria • Oxidative phosphorylation

  19. PC + ADP ATP + C Creatine kinase Anaerobic ATP Production • ATP-PC system • Immediate source of ATP • ATP與PC是兩種能量 • PC用來合成ATP

  20. Glycolysis • Energy investment phase • Requires 2 ATP • Energy generation phase • Produces ATP, NADH (carrier molecule), and pyruvate or lactate

  21. 肌酸增補能否改善運動表現？ • 磷酸肌酸（phosphocreatine, PC）的耗盡可能限制短時間、高強度運動（100至200衝刺）的運動表現，由於PC的耗盡造成ATP-PC系統製造ATP的速率下降。 • 有研究指出連續服用大量肌酸水合物（creatine monohydrate）(20克/天)超過5天，會造成儲存在肌肉中的PC增加。

  22. 肌酸增補 • 肌酸增補可使在肌肉內的肌酸增加20﹪ • 延遲疲勞 • 延遲乳酸的產生

  23. 肌酸增補潛在的負作用 • Water vs. muscle weight gain • Muscle cramping • Nausea • Dehydration • Kidney abnormalities • Long term effects are unknown

  24. 負荷期 20-25 grams for 5-6 days, divided doses 維持期 2 grams/day Comments Take in combination with a high-carbohydrate food Not intended for endurance athletes 肌酸增補推 荐量劑

  25. 糖酵解 • 只能使用Clucose • 作用在Cytoplasma • 產生少量的ATP (net 2 ATP)

  26. 葡萄糖是一6碳分子，而丙酮酸或乳酸為一3碳分子。這解釋了為何一分子的葡萄糖會產生兩分子丙酮酸和乳酸

  27. 菸鹼酸:水溶性維生素一種輔酶，NAD(受氫體) • 核黃素:水溶性維生素一種輔酶，FAD(受氫體)

  28. 氧化-還原 反應 • 氧化 • Molecule accepts electrons (along with H+) • 還原 • Molecule donates electrons • Nicotinomide adenine dinucleotide (NAD) • Flavin adenine dinucleotide (FAD) NAD + 2H+ NADH + H+ FAD + 2H+ FADH2

  29. 乳酸的產生 • Normally, O2 is available in the mitochondria to accept H+ (and electrons) from NADH produced in glycolysis • In anaerobic pathways, O2 is not available • H+ and electrons from NADH are accepted by pyruvic acid to form lactic acid

  30. 有氧代謝 • 蛋白質、脂肪、醣類 • 粒線體 • 產生大量的ATP (38 ATP)

  31. 有氧ATP的產生 • 有氧製造ATP發生在粒腺體內且牽涉到兩種代謝路徑 ：克勞伯環 、電子傳遞鏈

  32. 克勞伯環 Krebs cycle • H離子(H+)移除形成 NADH and FADH進入電子傳遞鏈 電子傳遞鏈 • Oxidative phosphorylation • Electrons removed from NADH and FADH are passed along a series of carriers to produce ATP • H+ from NADH and FADH are accepted by O2 to form water

  33. 克勞伯環所牽涉到的化合物、酶，和反應。注意到每一次循環會形成3分子的NADH和一分子的FADH • 除了製造NADH和FADH，克勞伯環直接產生含能化合物鳥飄呤核甘三磷酸(guanosine triphosphate, GTP)的直接產生。GTP是一種高能化合物可以轉移期末端的磷團給ADP形成ATP

  34. 脂肪代謝 • β氧化作用發生在粒腺體內且是將脂肪酸(fatty acid)變成乙醯輔酶A(acetyl-CoA)的過程

  35. 蛋白質代謝 • 蛋白質不被認為是運動中主要的能量來源，由於它只佔了運動中所利用能源的2﹪至15﹪

  36. 蛋白質٠脂肪和碳水化合物的代謝關係

  37. 在電子傳遞鏈形成ATP

  38. ATP 形成的化學滲透說 • Electron transport chain results in pumping of H+ ions across inner mitochondrial membrane • Results in H+ gradient across membrane • Energy released to form ATP as H+ diffuse back across the membrane

  39. 一分子葡萄醣分解所製造的ATP

  40. 氧化磷酸化的效率 • Aerobic metabolism of one molecule of glucose • Yields 38 ATP • Aerobic metabolism of one molecule of glycogen • Yields 39 ATP • Overall efficiency of aerobic respiration is 40% • 60% of energy released as heat

  41. 當分解一莫爾﹙一莫爾為一公克的分子量﹚ATP時產生7.3大卡。一莫爾的葡萄糖氧化所放出的電位能為686大卡 • 呼吸效率= ×100=40% • 因此有氧呼吸的效率約為40%，其餘的60%的葡萄糖自由能以熱的形式釋放出來 38莫爾ATP/1莫爾葡萄糖×7.3佧/莫爾ATP 686佧/莫爾葡萄糖

  42. 強調經由有氧與無氧路徑製造ATP的交互作用對於運動是很重要的。雖然經常聽到某些人說有氧或無氧運動，實際上，大部分的運動是結合有氧和無氧兩種能量來源

  43. 了解運動所需的有氧及無氧能量供應，對於教練及訓練者在設計運動員的訓練計劃時是很有幫助的

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