运动生物化学（第（第0707章章 运动与适应的分子调控）运动与适应的分子调控）第05章第07章 运动与适应的分子调控第一节 分子生物学基础第二节 急性运动的分子事件第三节 慢性运动的分子事件第四节 运动适应的分子调控第一节第07章 运动与适应的分子调控第一节 分子生物学基础第二节 急性运动的分子事件第三节 慢性运动的分子事件第四节 运动适应的分子调控1 1、核酸、核酸2 2、基因与基因组、基因与基因组3 3、真核生物基因表达和调控、真核生物基因表达和调控核酸的构成核酸的构成P171P171）dNMPdNMP种类：种类：dAMPdAMP脱氧腺苷酸）、脱氧腺苷酸）、dTMPdTMP脱氧胸苷酸）、脱氧胸苷酸）、dGMPdGMP脱氧鸟苷酸）、脱氧鸟苷酸）、dCMPdCMP脱氧胞苷酸）。脱氧胞苷酸）。NMPNMP种类：种类：AMPAMP腺苷酸）、腺苷酸）、UMPUMP尿苷酸）、尿苷酸）、GMPGMP鸟苷酸）鸟苷酸）、CMPCMP胞苷酸）。胞苷酸）。101DNADNA的一级结构的一级结构是指由是指由dAMPdAMP、dTMPdTMP、dGMPdGMP、dCMPdCMP四种核苷酸，经过四种核苷酸，经过 3,5- 3,5-磷酸二酯键连磷酸二酯键连接起来的多核苷酸聚合体。接起来的多核苷酸聚合体。 没侧链，有极性。没侧链，有极性。 一端是游离的一端是游离的 5- 5-磷酸基，称磷酸基，称 5- 5-端；端；另一端是游离的另一端是游离的 3- 3-羟基，称羟基，称 3- 3-端。端。102DNADNA的二级结构的二级结构P172P172） 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕。中心轴相互缠绕。 碱基位于双螺旋内侧，磷酸与核糖在碱基位于双螺旋内侧，磷酸与核糖在外侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环的平外侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环的平面与纵轴平行。面与纵轴平行。 习惯上以习惯上以 C5C3 C5C3为正向。为正向。 两条链均为右手螺旋。两条链均为右手螺旋。 双螺旋上有大、小沟双螺旋上有大、小沟 相间排列。相间排列。 双螺旋的平均直径为双螺旋的平均直径为 2nm 2nm，相邻碱基，相邻碱基间距离间距离 0.34nm 0.34nm、夹角、夹角 36 36。 两条核苷酸链依靠彼此碱基间形成的两条核苷酸链依靠彼此碱基间形成的氢键相连结合在一起。氢键相连结合在一起。 碱基配对原则：碱基配对原则：A-TA-T配对，形成两个配对，形成两个氢键；氢键；G-CG-C配对，形成三个氢键。配对，形成三个氢键。103DNADNA的二级结构的二级结构P172P172） 两条反向平行的多核苷酸链围绕同一两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕。中心轴相互缠绕。 碱基位于双螺旋内侧，磷酸与核糖在碱基位于双螺旋内侧，磷酸与核糖在外侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环的平外侧。碱基平面与纵轴垂直，糖环的平面与纵轴平行。面与纵轴平行。 习惯上以习惯上以 C5C3 C5C3为正向。为正向。 两条链均为右手螺旋。两条链均为右手螺旋。 双螺旋上有大、小沟双螺旋上有大、小沟 相间排列。相间排列。 双螺旋的平均直径为双螺旋的平均直径为 2nm 2nm，相邻碱基，相邻碱基间距离间距离 0.34nm 0.34nm、夹角、夹角 36 36。 两条核苷酸链依靠彼此碱基间形成的两条核苷酸链依靠彼此碱基间形成的氢键相连结合在一起。氢键相连结合在一起。 碱基配对原则：碱基配对原则：A-TA-T配对，形成两个配对，形成两个氢键；氢键；G-CG-C配对，形成三个氢键。配对，形成三个氢键。104染色体染色体DNADNA是指参与构成真核细胞染色是指参与构成真核细胞染色体的体的DNADNA，是真核生物主要，是真核生物主要的遗传物质。的遗传物质。核小体由组蛋白、核小体由组蛋白、DNADNA构成，是构成，是染色体的基本结构单位。染色体的基本结构单位。105染色体染色体DNADNA中的非编码序中的非编码序列称内含子，编码序列称列称内含子，编码序列称外显子外显子P172P172）。）。106线粒体线粒体DNADNA双链环状。双链环状。能自我复制。能自我复制。不与组蛋白结合。不与组蛋白结合。非编码序列内含子不多。非编码序列内含子不多。某些密码子与通用密码子不同，而某些密码子与通用密码子不同，而与原核密码子相似。与原核密码子相似。某些碱基同时参与构成相邻基因。某些碱基同时参与构成相邻基因。不易变异。不易变异。 存活时间较长。存活时间较长。只通过母系一脉传递。只通过母系一脉传递。107DNADNA的合成的合成P172P172）108DNADNA的损伤与突变的损伤与突变P173P173）1 1、DNADNA损伤：损伤：DNADNA分子结构的异常改变。分子结构的异常改变。 2 2、基因突变：、基因突变：DNADNA分子的碱基对发生增添、缺失或改变。分子的碱基对发生增添、缺失或改变。3 3、突变原因：自发性因素、环境因素。、突变原因：自发性因素、环境因素。4 4、突变类型：转换、颠换、移码、重排、形成二聚体或共价联结。、突变类型：转换、颠换、移码、重排、形成二聚体或共价联结。转换：一种嘌呤变为另一种嘌呤，或一种嘧啶变为另一种嘧啶。转换：一种嘌呤变为另一种嘌呤，或一种嘧啶变为另一种嘧啶。颠换：嘌呤变为嘧啶，或反之。颠换：嘌呤变为嘧啶，或反之。移码：因插入或丢失若干个核苷酸而使下游移码：因插入或丢失若干个核苷酸而使下游DNADNA编码序列发生改变。编码序列发生改变。重排：重排：DNADNA分子内发生较大片段的交换。分子内发生较大片段的交换。109DNADNA的修复的修复P173P173）光修复：可见光激活光修复酶，分解紫外线照射形成的嘧啶二聚体。光修复：可见光激活光修复酶，分解紫外线照射形成的嘧啶二聚体。切除修复：切除切除修复：切除DNADNA单链的损伤部位，再以互补链为模板，合成新的单链的损伤部位，再以互补链为模板，合成新的DNADNA编码序列弥补被切除部位形成的缺口。编码序列弥补被切除部位形成的缺口。重组修复：损伤的重组修复：损伤的DNADNA单链先参与复制，子链的缺口由互补母链的相单链先参与复制，子链的缺口由互补母链的相应片段弥补，互补母链的缺口由其子链重新配对合成。应片段弥补，互补母链的缺口由其子链重新配对合成。 SOS SOS修复：修复：DNADNA严重损伤，无法通过复制修复时，可应急产生不具校严重损伤，无法通过复制修复时，可应急产生不具校对功能的对功能的DNADNA聚合酶，使聚合酶，使DNADNA合成得以延续，但编码错误率激增。合成得以延续，但编码错误率激增。110“ “重组修复示意图重组修复示意图RNARNA的生物合成的生物合成P174P174）111mRNAmRNA：蛋白质生物合成的直接模板。：蛋白质生物合成的直接模板。112tRNAtRNA：氨基酸载体。：氨基酸载体。已知有四十多种已知有四十多种均由均由70-9070-90个核苷酸构成个核苷酸构成113真核生物有四种真核生物有四种真核生物有四种真核生物有四种rRNArRNA：5srRNA5srRNA、5.8srRNA5.8srRNA、18srRNA18srRNA、28srRNA28srRNA。分别由分别由分别由分别由120120、160160、19001900和和和和47004700个核苷酸构成。个核苷酸构成。个核苷酸构成。个核苷酸构成。rRNArRNA：参与构成核糖体。核糖体是蛋白质生物：参与构成核糖体。核糖体是蛋白质生物合成的场所。合成的场所。114基因：是核酸分子中储存遗传信息的遗传单基因：是核酸分子中储存遗传信息的遗传单位，是含有生物信息的位，是含有生物信息的DNADNA片段，是储存片段，是储存RNARNA序列信息及表达这些信息所必需的全部序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列核苷酸序列P175P175）。）。结构基因上游和下游控制转录的结构基因上游和下游控制转录的结构基因上游和下游控制转录的结构基因上游和下游控制转录的序列是基因的调控序列如启动序列是基因的调控序列如启动序列是基因的调控序列如启动序列是基因的调控序列如启动子、终止密码子等）。子、终止密码子等）。子、终止密码子等）。子、终止密码子等）。201结构基因结构基因结构基因结构基因= =外显子外显子外显子外显子调控序列调控序列调控序列调控序列= =内含子内含子内含子内含子基因基因基因基因= =外显子外显子外显子外显子+ +内含子内含子内含子内含子基因组：细胞或生物体的全套遗传物质基因组：细胞或生物体的全套遗传物质P176P176）。）。基因组的大小通常以一个基因组中的基因组的大小通常以一个基因组中的DNADNA含量来表示，称为生物体的含量来表示，称为生物体的C C值。值。人类基因组计划人类基因组计划P177P177）旨在阐明人类基因组旨在阐明人类基因组3030亿个碱基对的序列，发亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类能在分子水平破译人类全部遗传信息，使人类能在分子水平上全面地认识自我。该计划由美国牵头，中、上全面地认识自我。该计划由美国牵头，中、英、法、德、日等国参加，历经英、法、德、日等国参加，历经1313年，于年，于20192019年完成。年完成。202真核生物的基因表达真核生物的基因表达P177P177）301一般过程：一般过程：一般过程：一般过程：转录起始转录起始转录起始转录起始RNARNA延伸延伸延伸延伸转录终止转录终止转录终止转录终止转录产物加工转录产物加工转录产物加工转录产物加工RNARNA跨膜运输跨膜运输跨膜运输跨膜运输翻翻翻翻译译译译翻译后加工。翻译后加工。翻译后加工。翻译后加工。真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控P177-179P177-179） 基因表达的时间特异基因表达的时间特异性与空间特异性性与空间特异性 转录水平的调控转录水平的调控 DNA DNA调控序列：调控序列：启动子、上游启动子、增启动子、上游启动子、增强子、加尾信号等。强子、加尾信号等。 调控蛋白：调控蛋白：通用转录因子通用转录因子GTFGTF特异性转录因子特异性转录因子GSTFGSTF 翻译水平的调控翻译水平的调控302第二节第07章 运动与适应的分子调控第一节 分子生物学基础第二节 急性运动的分子事件第三节 慢性运动的分子事件第四节 运动适应的分子调控 急性运动是指一次性运动。急性运动是指一次性运动。 分子事件是指分子水平的生化事件。分子事件是指分子水平的生化事件。 急性运动的分子事件是指一次性运动急性运动的分子事件是指一次性运动引起的机体分子水平的反应。引起的机体分子水平的反应。1 1、非力竭急性运动的分子事件、非力竭急性运动的分子事件（1 1应激激素儿茶酚胺、胰岛素等）应激激素儿茶酚胺、胰岛素等）cAMPcAMP蛋白激酶蛋白激酶引物酶引物酶RNARNA聚合酶）聚合酶）DNADNA合成速率合成速率 。（2 2即刻早期反应基因即刻早期反应基因IEGIEG，P180P180表达表达转录因子转录调控蛋白）转录因子转录调控蛋白）mRNAmRNA合成速率合成速率 。（3 3细胞因子细胞因子靶细胞代谢或基因表达变化。靶细胞代谢或基因表达变化。2 2、力竭急性运动的分子事件、力竭急性运动的分子事件（1 1氧化氧化- -还原应激还原应激DNADNA损伤损伤免疫抑制、细胞免疫抑制、细胞凋亡。凋亡。（2 2特定特定DNA DNA 特定特定mRNAmRNA特定抗氧化酶特定抗氧化酶受损受损DNADNA修复修复 。（3 3细胞因子细胞因子 靶细胞代谢或基因表达变化。靶细胞代谢或基因表达变化。1-2第三节第07章 运动与适应的分子调控第一节 分子生物学基础第二节 急性运动的分子事件第三节 慢性运动的分子事件第四节 运动适应的分子调控 慢性运动是指延续几周或几月反复慢性运动是指延续几周或几月反复进行的运动。进行的运动。 慢性运动的分子事件是指规律性运慢性运动的分子事件是指规律性运动引起的机体分子水平的适应。动引起的机体分子水平的适应。1 1、遗传物质的变化、遗传物质的变化P183-185P183-185）：）：（1 1mtDNAmtDNA调控序列变异调控序列变异ATPATP再生能力再生能力有氧耐力有氧耐力 。（2 2ACEACEP183P183）血管紧张素活性血管紧张素活性有有氧耐力氧耐力 。（3 3基因表达改变基因表达改变 慢肌纤维慢肌纤维有氧耐力有氧耐力 。2 2、代谢物质的变化、代谢物质的变化P185-186P185-186）：）：（1 1力量训练：力量训练：CPCP、GnGn、CKCK、MKMK、PFKPFK、骨骼肌无机盐骨骼肌无机盐 。（2 2速度训练：速度训练：ATPATP合成与分解速率、糖酵解合成与分解速率、糖酵解酶活性、快肌纤维表达、肌肉酸缓冲能力、肌酶活性、快肌纤维表达、肌肉酸缓冲能力、肌糖原贮备糖原贮备 。（3 3耐力训练：慢肌纤维表达、有氧代谢酶活耐力训练：慢肌纤维表达、有氧代谢酶活性、血红蛋白及肌红蛋白含量、肌性、血红蛋白及肌红蛋白含量、肌GnGn和肝和肝GnGn贮贮备、糖异生速率备、糖异生速率 。1-2第四节第07章 运动与适应的分子调控第一节 分子生物学基础第二节 急性运动的分子事件第三节 慢性运动的分子事件第四节 运动适应的分子调控一、细胞信号转导一、细胞信号转导二、运动信息转导通路二、运动信息转导通路细胞信号转导细胞信号转导P190-191P190-191）1 1、概念：指细胞对外源信号的应激过程。、概念：指细胞对外源信号的应激过程。（1 1广义的细胞信号转导：是指细胞间的信息传广义的细胞信号转导：是指细胞间的信息传递。信息的载体可以是物理因子如声、光、电、递。信息的载体可以是物理因子如声、光、电、磁、热、力等），也可以是化学因子如神经递磁、热、力等），也可以是化学因子如神经递质、内分泌激素、细胞因子等）。质、内分泌激素、细胞因子等）。（2 2狭义的细胞信号转导：仅指由化学因子介导狭义的细胞信号转导：仅指由化学因子介导的信息传递过程。具体说，是指细胞通过膜或的信息传递过程。具体说，是指细胞通过膜或膜内受体感受胞外信息分子刺激，经胞内信息膜内受体感受胞外信息分子刺激，经胞内信息转导系统转换，进而影响细胞生物学功能的过程。转导系统转换，进而影响细胞生物学功能的过程。2 2、一般过程：特定分泌细胞释放信息物质、一般过程：特定分泌细胞释放信息物质信息信息物质经扩散或血液循环到达靶细胞物质经扩散或血液循环到达靶细胞信息物质与信息物质与靶细胞的受体特异性结合靶细胞的受体特异性结合启动细胞内信使转导启动细胞内信使转导系统系统靶细胞产生生物学效应。靶细胞产生生物学效应。一、1-2细胞信号转导细胞信号转导P190-191P190-191）3 3、胞外信息物质：又称、胞外信息物质：又称“ “第一信使第一信使” ”，指由细胞，指由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质。如神经分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质。如神经递质、激素、细胞因子等。递质、激素、细胞因子等。4 4、受体：指位于细胞膜上或细胞内，能特异性识、受体：指位于细胞膜上或细胞内，能特异性识别胞外信息物质并与之结合，进而引起胞内生物别胞外信息物质并与之结合，进而引起胞内生物学效应的特殊蛋白质。膜受体多为糖蛋白，有离学效应的特殊蛋白质。膜受体多为糖蛋白，有离子通道型、子通道型、GG蛋白耦联型、酶耦联型三类。胞内蛋白耦联型、酶耦联型三类。胞内受体均为受体均为DNADNA结合蛋白，与信息物结合后可调节结合蛋白，与信息物结合后可调节DNADNA的转录过程。的转录过程。5 5、胞内信息物质：（、胞内信息物质：（1 1第二信使：指在胞浆中第二信使：指在胞浆中传递细胞调控信号的起始化学物质。如传递细胞调控信号的起始化学物质。如Ca2+Ca2+、cAMPcAMP等。（等。（2 2第三信使：指在胞浆与胞核之间第三信使：指在胞浆与胞核之间进行信息传递的蛋白质，可与靶基因特定序列结进行信息传递的蛋白质，可与靶基因特定序列结合，又称合，又称“DNA“DNA结合蛋白结合蛋白” ”，起着转录因子或转录，起着转录因子或转录调节因子的作用调节因子的作用 。 一、3-5运动信息转导通路运动信息转导通路P191-193P191-193）1 1、细胞丝裂原活化蛋白激酶、细胞丝裂原活化蛋白激酶MAPKMAPK信号转信号转导通路：导通路：配体胰岛素、表皮生长因子等与酶型受体配体胰岛素、表皮生长因子等与酶型受体酪氨酸蛋白激酶，酪氨酸蛋白激酶，RTPKRTPK结合结合激活激活RTPK RTPK 激活激活MAPKMAPK系统系统MAPKKK MAPKK MAPKKK MAPKK MAPK MAPK ）激活相关代谢限速酶和特定转录因激活相关代谢限速酶和特定转录因子子促进细胞增殖、分化、适应或凋亡。促进细胞增殖、分化、适应或凋亡。 2 2、腺苷酸活化蛋白激酶、腺苷酸活化蛋白激酶AMPKAMPK信号传导通信号传导通路：路：ATP/AMPATP/AMP比值下降比值下降激活激活AMPKAMPKAMPAMP活化活化蛋白激酶）蛋白激酶）激活相关代谢限速酶和特定转录因激活相关代谢限速酶和特定转录因子子促进细胞促进细胞ATPATP产出。产出。3 3、磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇3 3激酶激酶PI3-KPI3-K信号转录通路：信号转录通路：配体与非酶型受体结合配体与非酶型受体结合 激活激活PI3-K PI3-K 磷酸肌醇磷酸肌醇二磷酸二磷酸PI2PPI2P转变为磷酸肌醇三磷酸转变为磷酸肌醇三磷酸PI3PPI3P） 激活激活PKBPKB又称又称AktAkt蛋白）蛋白）激活相关代谢限激活相关代谢限速酶和特定转录因子速酶和特定转录因子促进细胞生存、抗凋亡。促进细胞生存、抗凋亡。二终了第07章 运动与适应的分子调控第一节 分子生物学基础第二节 急性运动的分子事件第三节 慢性运动的分子事件第四节 运动适应的分子调控“ “第第0707章内容至此结束，谢谢！章内容至此结束，谢谢！