【基础理论】—三磷酸腺苷与ATP-CP供能系统
“三磷酸腺苷
ATP-CP供能系统 ”
代谢是机体维持生命的所有化学反应之和。产能反应引起能量的释放，而吸能反应引起能量的储存。生物能学涉及机体内的能量转化，它主要涉及从碳水化合物、脂肪和蛋白质中提取能量。虽然碳水化合物（carbohydrates ，CHOs)、脂肪和蛋白质是食物中的能源物质来源，但这些生物大分子必须要经过生化反应来转化为骨骼肌蛋白所能利用的化学能量。能量使我们能完成各种生理功能，也使机体完成各种生理功能的能力有所不同。虽然几种类型的能量对机体功能非常重要，但化学能是一些代谢过程所必需的。正如第一热力学定律所说的，能量既不能被创造也不能凭空消失，只是一种形式向另一种形式的转化。理解机体能量代谢系统，对于制定最佳的有氧和无氧训练方案来说非常重要。
生命的维持和运动均需要持续的化学能供应。大量储存的或来自于食物中的潜在能量可被转化为肌肉利用的能源。这种高能化合物即为三磷酸腺苷（ATP），图1中即为ATP，其由腺嘌呤、核糖（腺苷）与三个磷酸分子所构成。外侧的两个磷酸键可在水解后断裂，并释放出化学能。ATP通过ATP酶的水解反应可生成7.3 kcal的自由能，以及二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）和无机磷酸(Pi)。
这个能量可转化为其他的分子，也能使机体完成生理功能。能量可通过有氧代谢和无氧代谢的方式所释放。两种主要的无氧代谢系统为ATP-CP系统和糖酵解系统，以及一种有氧氧化系统。
图1.三磷酸腺苷（ATP）的构成
ATP-CP系统
化学能可迅速被利用的方式有三种。
第一种是直接使用骨骼肌中储存的ATP。机体所储存的ATP非常有限，大约80～100克，能维持机体数秒种的运动。细胞必须持续再合成ATP，这主要通过供能代谢系统来完成。
第二种是通过磷酸肌酸（phosphocreatine，PC ）。磷酸肌酸是一种高能磷酸化合物，能持续机体极限强度运动5～10s。磷酸肌酸在小强度运动的开始也参与供能。它在骨骼肌中的浓度大约是ATP的4～5倍，快肌比慢肌更多（即使耐力训练使慢肌中的PC含量变多）。磷酸肌酸供能的最大速度为7～9 mmol/kg/s干质量，极限利用的时间为10秒内。它是爆发力、无氧训练如冲刺、跳跃、抗阻训练的主要能源物质。当PC耗竭时，肌力将降低。由于PC含量有限，ATP-CP系统供能时间不超过10秒。（注：有译为ATP-PC系统，有译为ATP-CP系统）
第三种是通过二磷酸腺苷（ADP）缩合而成。腺苷酸激酶（或在骨骼肌中称肌激酶）催这个反应：
两个分子的ADP水解生成ATP和一磷酸腺苷（adenosine monophosphate，AMP）。腺苷酸激酶进行的这个反应可增强肌肉对能量的高速需求，同时所生成的AMP是诱发糖酵解反应的重要刺激物。
能量代谢过程也遵循物质守恒定律，这些化学反应是在溶液中进行。当有较多的底物时则向右侧进行；反之，则向左侧进行。酶促的产物生成速度也在较大程度上受到反应物量的影响。例如，剧烈运动时生成大量的ADP，这与CK和腺苷酸激酶所参与的反应速率增强有关。这种情况一直持续到运动终止，或运动强度降低，由其他的能量供能系统为主来参与供能。拥有大量的高能磷酸化合物储备，可以为剧烈运动提供更多的ATP。这就是补充肌酸营养补剂的科学原理。在任何时间，所有的能量代谢系统均参与供能。但是运动强度、持续时间和氧气供应决定可能只有一种能量代谢系统居于主导地位。
！肌酸补充与运动能力
肌酸是上世纪90年代早期最为普遍使用的营养补剂。
肌酸补充的机理主要有两个：
(a）无氧代谢供能系统；
(b）作为增强细胞渗透压的分子物质。当补充的肌酸在肌肉内储存时，将同时伴有大量水分的吸收（渗透现象），引起体重和肌肉蛋白合成的增加。
肌酸可从食物中直接获取，也能通过精氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸为底物合成而来。虽然有些其他组织也可吸收肌酸，但95%的肌酸被骨骼肌所吸收。在肌细胞膜上有一种特殊的肌酸转运蛋白，来帮助将肌酸至细胞内。肌酸补充可使肌肉内的肌酸水平明显增加11%～22%。在肌酸补充开始几天时间里可使肌酸含量迅速增加，尤其在肌酸负荷期。而后用小剂量的持续补充可维持这种高水平含量。有的人补充后增加不明显，而有的人会大幅增加。市场上有很多种肌酸，其中一水肌酸粉末最为常用。肌酸补充能使体重增加0.6～5.2kg，并提高肌肉力量、耐力、爆发力、纵跳高度、冲刺速度、灵敏性和专项运动能力。肌酸是运动项目的强力物质。
ACSM strength and conditioning training.
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今日搜狐热点猪胚胎骨骼肌中基因间长非编码RNA的鉴定、特征及功能的初步分析--《中国农业科学院》2013年博士论文
猪胚胎骨骼肌中基因间长非编码RNA的鉴定、特征及功能的初步分析
【摘要】：猪胚胎骨骼肌的发育对肌肉的生长速度和肉质都具有重要的作用。现阶段对猪的胚胎骨骼肌的研究主要集中在蛋白编码基因和小非编码RNA上，而对长非编码RNA的研究较少。此前的研究表明长非编码RNA对肌肉的发育和分化也具有重要作用。本文利用RNA测序技术首次系统的在猪的胚胎骨骼肌中鉴定了基因间长非编码RNA并对其分子特征进行了分析。此外对一个物种间保守的基因间长非编码RNA的功能进行了分析，主要研究结果如下：
1RNA测序得到的reads经过tophat比对基因组和cufflinks组装后一共得到54550条转录本，经过我们的过滤流程最终得到570条lincRNA，其对应于476个基因座。这些lincRNA的平均长度为1043bp，平均外显子数为2.5个，其中只有两个外显子的lincRNA的比例达到了65.7%。lincRNA的平均FPKM值为12，其中低于15的占到了总数的91.2%。除了Y染色体，lincRNA在不同的染色体上都有分布。经过BLASTN比对后，有28条猪lincRNA能在人lincRNA找到orthologs，有6条能在小鼠lincRNA找到orthologs (E value 10-5)，分别只占到了其总数的5%和1.05%。猪lincRNA中无重复元件的数量占到了总数的35%，其中重复序列含量在80%以上的lincRNA占到了总数的1.76%。对lincRNA两侧蛋白编码基因的GO分析发现它们在涉及到在肌肉发育、转录调控等方面占有重要的比例。在随机挑选检测的10个lincRNA，有两个lincRNA在胚胎期的表达与成年期差异较大，要显著高于成年期的表达。这些结果表明猪的lincRNA转录本显现出一定比例的选择性剪接、较短的长度、较少的外显子、较低的表达量以及物种间的低保守性。大部分lincRNA并不是由重复序列所产生的，一定数量比例的lincRNA在肌肉发育和转录调控等方面可能具有重要的调节作用。
2通过BLASTN比对，发现一个未知的lincRNA在猪、小鼠和人上都比较保守。猪上的这个保守lincRNA基因的两个转录本在猪胚胎期和成年期表达差异较大。小鼠上这个保守的lincRNA在ensemble数据库中有7个转录本，其中iso1、iso3、iso4这三个转录本在C2C12细胞的分化前后能检测到而且它们的表达差异也较大。通过3’RACE和RT-PCR发现iso1和iso4分别另有6个和2个转录本，这些转录本主要差别存在于它们的3’末端。Iso1和iso4的转录本小鼠胚胎期和成年期存在表达差异其中iso1-1的差异较大。对iso1和iso4的RNA干扰试验发现，iso1和iso4的小幅度下降导致了分化标记基因myog和MHC的表达下降了2.5倍左右，达到差异极显著（P 0.01），说明iso1和iso4的表达对C2C12细胞的分化有促进作用。Iso1和iso4主要表达于细胞核中，并且相对于IgG抗体能极显著的结合PRC2蛋白复合体（P 0.01）。
3Iso1和iso4转录上游的启动子中存在3个CpG岛，其中CpG1-1、CpG2和CpG3岛在分化0天和5天都不存在甲基化位点，也没有甲基化差异。使用5-Aza-dc去甲基化试剂来处理分化0天的细胞后，iso1和iso4的表达量相对于阴性对照都极显著上升（P 0.01），表明DNA甲基化可能对iso1和iso4的表达具有调节作用。此外，iso1在低剂量（2uM）的5-Aza-dc就能显著上升，而iso4在高剂量（5uM）的5-Aza-dc才显著上升，说明iso1相对于iso4对5-Aza-dc的反应更为敏感，同时也暗示CpG1岛的甲基化程度对iso1和iso4的表达水平的影响程度也可能不一样。
【学位授予单位】：中国农业科学院【学位级别】：博士【学位授予年份】：2013【分类号】：S828
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