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高中生物 ATP

ATP--三磷酸腺苷(adenosine triphosphate)

ATP(adenosine-triphosphate)中文名稱為三磷酸腺苷,又稱三磷酸腺苷(adenosine triphosphate),簡稱ATP,其中A表示腺苷,T表示其數目為三個,P表示磷酸基團,即壹個腺苷連接三個磷酸基團。其結構式為A-P~P~P,其相鄰兩個磷酸基團之間的化學鍵非常活潑,水解時可釋放出約 30.54kJ/mol 的能量,故稱為高能磷酸鍵,用"~"表示。在細胞生命活動中,ATP離開A後壹個高能磷酸鍵很容易斷裂,釋放出壹個磷酸和能量後成為二磷酸腺苷(ADP)。在有機物的氧化分解或光合作用過程中,ADP可以獲得能量,與磷酸結合形成ATP。ATP和ADP這種相互轉化,是壹直發生並處於動態平衡的。

化學性質

ATP由腺苷和三個磷酸基團組成,化學式C10H16N5O13P3,結構式C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H,分子量507.184。腺苷開頭的三個磷酸基團分別被編碼為 α、β 和 γ 磷酸基團。5'-Triphosphate 是 ATP 的化學名稱。-9-β-D-呋喃核糖基腺嘌呤,或 5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基-6-氨基嘌呤。

ATP是壹種含有高能磷酸鍵的有機化合物,其大部分化學能都儲存在磷酸鍵中。

ATP 是生命活動的直接能量來源,但其本身在人體內的含量並不高。

ATP循環

人體內的ATP總量僅約為0.1摩爾。人體每天需要水解 100-150 摩爾 ATP 或相當於 50 至 75 公斤的能量。這意味著,壹個人壹天要分解相當於其體重的 ATP。因此,每個 ATP 分子壹天要重復使用 1000-1500 次。ATP不能儲存,因為ATP必須在合成後的短時間內消耗掉。

ATP的化學性質非常不穩定--在有關酶的催化作用下,ATP中遠離A的高能磷酸鍵很容易水解,因此遠離A的P斷裂形成遊離PI,同時釋放出大量能量,ATP轉化為ADP,ADP在有關酶的催化作用下能夠獲得能量,同時與遊離PI結合--重新形成ATP。ATP 的再形成

生物合成

細胞中 ATP 的摩爾濃度通常為 1-10 mM。ATP可通過多種細胞途徑產生。最典型的是由ATP合成酶通過線粒體中的氧化磷酸化或植物葉綠體中的光合作用合成。每分子葡萄糖在細胞質基質中產生 2 分子丙酮酸和 2 分子 ATP,在線粒體中通過三羧酸循環或檸檬酸循環最終產生多達 38 分子 ATP。

植物葉綠體中通過光合作用合成的 ATP 壹般不參與葉綠體外的生命活動。

ATP 酶 - 生理功能

人體通過 ATP 合成酶儲存 ATP,ATP 合成酶是壹種通過氧化磷酸化合成 ATP 的酶。

作為壹種藥物,它可以提供能量,改善患者的新陳代謝。

ATP 片劑可口服,註射劑可肌肉註射或靜脈註射。

功能:各種生命活動的直接能量來源

壹、能量物質

肌肉儲存著多種能量物質,主要有三磷酸腺苷(ATP)、磷酸肌酸(CP)、肌糖原、脂肪等。

二、能量物質的代謝

(壹)無氧代謝劇烈運動時,機體處於暫時的缺氧狀態,

缺氧狀態下機體能量物質的代謝稱為無氧代謝。它包括以下兩種供能系統。

①非乳酸供能(ATP-CP)系統--壹般可維持10秒鐘的肌肉活動

無氧代謝

②乳酸供能系統--壹般可維持1~3分鐘的肌肉活動

非乳酸供能(ATP-ATP系統和乳酸供能系統是短時間劇烈運動肌肉供能的主要方式。ATP為肌肉收縮釋放能量的時間只有1~3秒,

要靠CP分解提供能量,而肌肉中的CP含量只能用於合成ATP

分解能量,維持6~8秒的肌肉收縮時間。肌肉收縮的時間。因此,

10秒以內的快速活動要靠ATP-CP系統為肌肉收縮提供能量。

乳酸能量系統是持續劇烈運動時發生的壹系列化學反應的結果,即肌糖原在缺氧的情況下被酶分解,

從而在體內產生乳酸,並釋放出能量用於肌肉收縮。

肌肉收縮的這壹代謝過程大約需要 1-3 分鐘。

(二)有氧代謝

是在氧氣充足的條件下,肌糖原或脂肪氧化分解,最終生成二氧化碳和水,

同時釋放大量的分解代謝,稱為有氧氧化系統。

(三)能量供給

1、認識體育運動促進身體健康的道理

體育運動加速了體內能量物質的消耗,促進了體內物質的分解和合成、

使組織細胞得到超過原有水平的營養物質的補充,機體獲得更旺盛的活動

使機體不斷發展

這就是體育鍛煉促進機體健康發展的根本原因。

2、了解能量供給與提高運動能力的關系

運動消耗了機體的能量,經過壹段時間的休息後,

機體的能量可以恢復甚至超過原來的水平,這種變化稱為超量恢復。

恢復的程度和時間取決於運動量。

在壹定範圍內,運動量越大,體內能量物質消耗越多,超量恢復的幅度就越大,

但所需時間也較長,在機體超量恢復階段,第二次適當的運動和休息,

可以逐步提高人體能量供應的水平,從而提高人體連續運動的能力。

3、了解有氧運動與減肥的關系

長時間的運動是在有氧代謝條件下進行的,要靠脂肪代謝提供能量,因此,有氧運動是消耗脂肪達到減肥目的的有效方法。

4、機體的無氧代謝主要取決於以下三個方面:

①肌肉中ATP、CP的含量和分解率;

②肌糖原的無氧發酵率和血液中乳酸的緩沖能力;

③神經、肌肉對缺氧的耐受能力和乳酸的蓄積能力。

無氧代謝能力是速度素質的重要基礎。體育教學中發展無氧代謝能力的方法,

壹般采用間歇練習和連續練習。

間歇練習主要發展ATP-CP系統的供能能力。壹般每次練習不超過30秒,

主動休息1~3分鐘,再進行適當的練習,可提高速度素質。

連續練習主要是發展乳酸系統的供能能力。壹般每次練習30秒以上,

每次休息時間較短,可提高速度耐力。

5、發展有氧代謝

有氧代謝是機體長時間進行有氧運動的能力。

有氧代謝能力的發展關鍵在於氧氣的充足供應,即人體在單位時間內吸收和

利用氧氣的最大值--最大耗氧量。

最大耗氧量與血液循環在單位時間內攜帶、運輸氧氣有著密切的關系。因此,

心肺功能直接受到最大耗氧量的影響。

采用較低或中等運動強度、較長持續時間的運動,由於機體能得到充足的氧氣供應,

為有氧氧化供能,因此可以提高有氧代謝能力,從而改善心肺功能。

機體的能量供應

能量的來源是食物。食物被消化後,營養物質進入細胞,轉化為各種有機物。動物細胞再通過呼吸作用將儲存在有機物中的能量釋放出來,除壹部分轉化為熱能外,其余部分儲存在ATP中。

人和動物生命活動所需的能量來自ATP。

食物→(消化吸收)→細胞→(呼吸)→ATP→(釋放能量)→肌肉→動物運動

運動時人體的供能方式可分為兩類:

壹類是無氧供能,

即、在缺氧或供氧相對不足的情況下,機體的供能方式可分為兩類。

壹是無氧供能

即在無氧或氧供相對不足的情況下,

主要以ATP、CP分解供能和糖原無氧發酵供能

(即糖原無氧分解產生乳酸同時為機體供能)。

這種運動只能持續很短的時間(約 1-3 分鐘)。800米以內的全力奔跑、

短距離沖刺都屬於無氧供能運動。

另壹類是有氧供能,即運動時能量的主要來源是糖原(脂肪、蛋白質)的有氧氧化。

由於運動中氧氣供應充分,糖原可以被完全分解,釋放出大量能量,

因此可以持續較長時間。這類運動如跑步5000米以上、

遊泳1500米以上:慢跑、散步、迪斯科、交誼舞、騎自行車、打太極拳等都屬於這類運動。

由此,我們可以得到壹個簡單的啟示:即高強度的運動不能持續很長時間,

總能量消耗較少,因而不是理想的減肥運動方式;而較低強度的運動由於氧氣供應充分,

持續時間長,總能量消耗大,更有利於減肥。

減肥的最終目的是消耗體內多余的脂肪,而不是減少水分或其他成分。

在有氧運動中還應註意以下幾點:

首先,運動應選擇中等強度的運動,即在運動中將最高心率保持在60-70%,

(最高心率=220-年齡),強度過大能量消耗以糖類為主,肌肉氧化脂肪的能力較低;

而負荷能量過高時,機體能量消耗以糖類為主,肌肉氧化脂肪的能力較低;

而負荷過小,機體熱能消耗不足,也達不到減肥的目的。

其次,在進行中等強度的運動時,運動時間要足夠長,每次運動不應少於30分鐘。

在中等強度的運動中,身體不會壹開始就立即使用脂肪作為能量。

因為脂肪從脂肪儲存庫中釋放出來並運送到肌肉需要壹定的時間,至少需要20分鐘。

運動可根據自身條件、愛好、興趣進行,如散步、慢跑、迪斯科、交誼舞、

遊泳等都是適合的方式。

第三,脂肪的儲備和利用是動態平衡的,所以要經常參加體育鍛煉,不能壹勞永逸。

減肥運動要天天進行,不要間斷。

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