物质代谢的联系与调节

1、第十一章第十一章 物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节v第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点v第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系v第三节第三节 某些组织器官的代谢特点某些组织器官的代谢特点v第四节第四节 代谢调节代谢调节新者陈，陈乃谢，新陈恒代谢新者陈，陈乃谢，新陈恒代谢生则化，化者生，生化即化生生则化，化者生，生化即化生v 新陈代谢：生物活体与外界不断进行的物质交换和能量交新陈代谢：生物活体与外界不断进行的物质交换和能量交换过程。换过程。u合成代谢的一般过程：原料准备阶段；单分子合成阶段；合成代谢的一般过程：原料准备阶段；单分子合成阶段；生物大分子合成阶段。生物大分

2、子合成阶段。u分解代谢的一般过程：生物大分子的降解阶段；单体分子分解代谢的一般过程：生物大分子的降解阶段；单体分子初步分解阶段；乙酰基完全分解阶段；氢的燃烧阶段。初步分解阶段；乙酰基完全分解阶段；氢的燃烧阶段。第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点一、整体性一、整体性糖类、脂类、蛋白质、核酸、水、无机盐、维生素，各种物糖类、脂类、蛋白质、核酸、水、无机盐、维生素，各种物质代谢之间互相联系，相互依存。质代谢之间互相联系，相互依存。二、代谢调节二、代谢调节机体有精细的调节机制，调机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度节代谢的强度、方向和速度内外环境不断变化内外环境不断变化影响机体代谢

3、影响机体代谢适应环境的变化适应环境的变化三、各组织器官物质代谢各具特色三、各组织器官物质代谢各具特色四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池，例如：四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池，例如：结构不同结构不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖五、五、ATP是机体能量利用的共同形式是机体能量利用的共同形式六、六、NADPH是合成代谢所需的还原当量，例如：是合成代谢所需的还原当量，例如：营养物营养物分分 解解释放释放能量能量ADP+PiA

4、TP直直接接供供能能乙酰乙酰CoANADPH + H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系v 糖、脂、蛋白质均可氧化供能，在供能方面，糖、脂、蛋糖、脂、蛋白质均可氧化供能，在供能方面，糖、脂、蛋白质可以互相替代，互相制约。白质可以互相替代，互相制约。v 一般情况，机体供能以糖、脂为主，尽量节约蛋白质的消一般情况，机体供能以糖、脂为主，尽量节约蛋白质的消耗。耗。 短期饥饿，蛋白质分解加强，短期饥饿，蛋白质分解加强， 长期饥饿，蛋白质分解明显降低长期饥饿，蛋白质分解明显降低二、糖、脂类

5、、蛋白质和核苷酸代谢的联系二、糖、脂类、蛋白质和核苷酸代谢的联系1、糖代谢与脂代谢的相互联系、糖代谢与脂代谢的相互联系v 摄入的糖量超过能量消耗时，可转变成脂类摄入的糖量超过能量消耗时，可转变成脂类v 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪的甘油部分能在体内转变为糖葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪（脂肪组织）合成脂肪（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）脂酸脂酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠3- 3-磷酸磷酸- -甘油甘油葡萄糖葡萄糖v 脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响例如：饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍

6、时例如：饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化氧化受阻受阻2、糖与氨基酸代谢的相互联系糖与氨基酸代谢的相互联系v 大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，可转变为糖酮酸，可转变为糖。例如：。例如：v 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱脱氨基氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸- -酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷

7、氨酸3、脂类与氨基酸代谢的相互联系脂类与氨基酸代谢的相互联系v 蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪v 氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂v 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸，但不能说脂类可脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸，但不能说脂类可转变为氨基酸。转变为氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸4、核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系v 氨基酸是体

8、内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料v 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶第三节第三节 某些组织器官的代谢特点某些组织器官的代谢特点一、一、肝肝v 是机体物质代谢的枢纽。是机体物质代谢的枢纽。v 在糖、脂、蛋白质、核酸、水、无机盐及维生素代谢中均在糖、脂、蛋白质、核酸、水、无机盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。具有独特而重要的作用。合成、储存糖原合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖异生的主要器官是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作

9、用肝在糖代谢中的作用例如例如二、二、心脏：以有氧氧化供能为主。心脏：以有氧氧化供能为主。酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖三、三、脑脑v 耗能大，耗氧多。耗能大，耗氧多。v 葡萄糖为主要能源。葡萄糖为主要能源。v 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足不能利用脂酸，葡萄糖供应不足 时，利用酮体。时，利用酮体。四、四、肌肉肌肉v 合成、储存糖原；合成、储存糖原；v 通常以脂酸氧化为主要供能方式；通常以脂酸氧化为主要供能方式；v 剧烈运动时，以糖酵解为主。剧烈运动时，以糖酵解为主。五、红细胞五、红细胞 能量主要来自糖酵解。能量主要来自糖酵解。六、脂肪组织六、脂肪组织v 合成及储存脂肪的重要组织；

10、合成及储存脂肪的重要组织；v 将脂肪分解成脂酸、甘油，将脂肪分解成脂酸、甘油， 供机体其他组织利用。供机体其他组织利用。七、七、肾脏肾脏v 可进行糖异生和生成酮体；可进行糖异生和生成酮体；v 肾髓质主要由糖酵解供能；肾肾髓质主要由糖酵解供能；肾 皮质主要由脂酸、酮体有氧氧皮质主要由脂酸、酮体有氧氧 化供能。化供能。第四节第四节 代谢调节代谢调节一、细胞水平的代谢调节：通过细胞内代谢物浓度的变化，一、细胞水平的代谢调节：通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节对酶的活性及含量进行调节1、细胞内酶的隔离分布：、细胞内酶的隔离分布：使有关代谢途径分别在细胞不同使有关代谢途径分别在细胞不同

11、区域进行，各种代谢途径不致互相干扰。区域进行，各种代谢途径不致互相干扰。多酶体系多酶体系 分布分布 多酶体系多酶体系 分布分布糖酵解糖酵解 胞液胞液 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 胞液胞液糖异生糖异生 胞液胞液 糖原合成糖原合成 胞液胞液三羧酸循环三羧酸循环 线粒体线粒体 氧化磷酸化氧化磷酸化 线粒体线粒体脂酸合成脂酸合成 胞液胞液 脂酸脂酸-氧化氧化 线粒体线粒体胆固醇合成胆固醇合成 内质网，胞液内质网，胞液 磷脂合成磷脂合成 内质网内质网尿素合成尿素合成 胞液，线粒体胞液，线粒体 多种水解酶多种水解酶 溶酶体溶酶体DNADNA及及RNARNA合成合成 细胞核细胞核 蛋白质合成蛋白质合成 内质网

12、，胞液内质网，胞液2、对关键酶的调节、对关键酶的调节v 关键酶（限速酶、调节酶）：决定某一代谢途径的速度和关键酶（限速酶、调节酶）：决定某一代谢途径的速度和方向的一个或少数几个具调节作用的酶。方向的一个或少数几个具调节作用的酶。具以下几个特点：具以下几个特点：u催化的反应速度最慢催化的反应速度最慢 酶活性决定整个代谢途径总速度酶活性决定整个代谢途径总速度u催化的反应为单向反应或非平衡反应催化的反应为单向反应或非平衡反应 酶活性决定整个代谢途径方向酶活性决定整个代谢途径方向u酶活性除受底物浓度调节外，还受多种代谢物或效应物调酶活性除受底物浓度调节外，还受多种代谢物或效应物调节节v 某些重要代谢途

13、径的关键酶某些重要代谢途径的关键酶代谢途径代谢途径 关键酶关键酶 代谢途径代谢途径 关键酶关键酶糖原合成糖原合成 磷酸化酶磷酸化酶 糖原分解糖原分解 糖原合成酶糖原合成酶脂酸合成脂酸合成 乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶 脂肪酸分解脂肪酸分解 肉毒碱酰基转移酶肉毒碱酰基转移酶酮体生成酮体生成 HMG-HMG-CoACoA合成酶合成酶 胆固醇合成胆固醇合成 HMGCoAHMGCoA还原酶还原酶丙酮酸氧化丙酮酸氧化 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 脂肪动员脂肪动员 甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶糖酵解糖酵解 已糖激酶、磷酸果糖激酶已糖激酶、磷酸果糖激酶-1-1、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶TAC TAC 柠

14、檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、 - -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系糖异生糖异生 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1、葡萄糖、葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 葡萄糖葡萄糖6 6磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶嘌呤合成嘌呤合成 谷氨酰胺谷氨酰胺PRPPPRPP酰胺转移酶酰胺转移酶v 关键酶活性的调节：关键酶活性的调节：快速调节：数秒、数分钟；变构调节，化学修饰调节快速调节：数秒、数分钟；变构调节，化学修饰调节迟缓调节：数小时、几天；酶量的调节迟缓调节：数小时、几天；酶量的调节u变构

15、调节：变构调节：1）概念：小分子化合物与酶蛋白分子活性中心以外的某一）概念：小分子化合物与酶蛋白分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性。活性。变构效应剂（变构激活剂、变构抑制剂）：终产物或其它小变构效应剂（变构激活剂、变构抑制剂）：终产物或其它小分子代谢物分子代谢物2）变构调节的机制：）变构调节的机制：变构酶：催化亚基，调节亚基变构酶：催化亚基，调节亚基变构效应剂变构效应剂 + + 酶的调节亚基（非共价键）酶的调节亚基（非共价键）酶的构象改变酶的构象改变酶的活性改变酶的活性改变（激活或抑制（激活或抑制 ）疏

16、松疏松亚基聚合亚基聚合紧密紧密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化3）变构调节的生理意义：）变构调节的生理意义：反馈抑制：代谢终产物常抑制反应途径中的酶，使代谢物不反馈抑制：代谢终产物常抑制反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。致生成过多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+ +6-磷酸

17、果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成一些代谢途径中的变构酶及其效应剂一些代谢途径中的变构酶及其效应剂代谢途径代谢途径 变构酶变构酶 变构激活剂变构激活剂 变构抑制剂变构抑制剂糖酵解糖酵解 已糖激酶已糖激酶 AMP,ADP,Pi G-6-P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP 柠檬酸柠檬酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 FDP ATP,乙酰乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 AMP ATP,长链脂酰长链脂酰CoA 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 AMP,ADP ATP 糖异生糖异生 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 乙

18、酰乙酰CoA,ATP AMP糖原分解糖原分解 磷酸化酶磷酸化酶b AMP,G1P,Pi ATP,G6P脂酸合成脂酸合成 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 柠檬酸，异柠檬酸柠檬酸，异柠檬酸 长链脂酰长链脂酰CoA氨基酸代谢氨基酸代谢 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 ADP,亮，蛋亮，蛋 GTP,ATP,NADHv 化学修饰调节化学修饰调节u概念：酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共概念：酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变。价修饰，从而引起酶活性改变。u化学修饰的主要方式：化学修饰的主要方式：磷酸化与脱磷酸磷酸化与脱磷酸，乙酰化与脱乙酰，乙酰化与脱乙酰，甲基化与脱甲

19、基，腺苷化与脱腺苷，甲基化与脱甲基，腺苷化与脱腺苷，SH与与-S-S-互变等互变等。-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白磷酸化的酶蛋白u化学修饰的特点化学修饰的特点酶蛋白的共价修饰是不可逆的酶促反应，在不同酶的作用下酶蛋白的共价修饰是不可逆的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。具有放大效应，效率比变构调节高。具有放大效应，效率比变构调节高。

20、磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。酶酶 化学修饰类型化学修饰类型 酶活性改变酶活性改变 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 激活激活/抑制抑制 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 激活激活/抑制抑制 糖原合成酶糖原合成酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 抑制抑制/激活激活磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 抑制抑制/激活激活丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 抑制抑制/激活激活HMGCoA还原酶还

21、原酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 抑制抑制/激活激活乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 抑制抑制/激活激活甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化 激活激活/抑制抑制v 酶量的调节酶量的调节u酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏 底物对酶合成的诱导和阻遏底物对酶合成的诱导和阻遏 产物对酶合成的阻遏产物对酶合成的阻遏 激素对酶合成的诱导激素对酶合成的诱导 药物对酶合成的诱导药物对酶合成的诱导u酶蛋白的降解酶蛋白的降解 溶酶体：释放蛋白水解酶，降解蛋白质溶酶体：释放蛋白水解酶，降解蛋白质 胞液中的蛋白酶体：泛素识别、结合蛋白质，蛋白水解酶胞液

22、中的蛋白酶体：泛素识别、结合蛋白质，蛋白水解酶降解蛋白质降解蛋白质二、激素水平代谢调节：二、激素水平代谢调节：激素与靶细胞受体特异结合，将激激素与靶细胞受体特异结合，将激素信号转化为细胞内一系列化学反应，最终表现出激素的素信号转化为细胞内一系列化学反应，最终表现出激素的生物学效应。生物学效应。内、外环境改变内、外环境改变机体相关组织分泌机体相关组织分泌激素激素激素与靶细胞上的受体结合激素与靶细胞上的受体结合靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变激素分类：按激素受体在细胞的部位不同，分为膜受体激素激素分类：按激素受体在细胞的部位不同，分为膜受体激素，胞内受体

23、激素，胞内受体激素三、三、整体水平代谢调节：在中枢神经系统的控制下，或通过整体水平代谢调节：在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。1、短期饥饿（、短期饥饿（13天）天）糖原消耗糖原消耗血糖趋于降低血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少胰高血糖素胰高血糖素分泌增加分泌增加 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化v 蛋白质代谢变化蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖分解加强，氨基酸异生成糖v糖代谢变化糖代谢变化 糖异生加强，肝、肾皮质糖异生加强，肝、肾皮质原料为：氨基酸、乳酸、甘油原料为：氨基酸、乳酸、甘油v脂代谢变化脂代谢变化 脂肪动员加强，酮体生成增多脂肪动员加强，酮体生成增多v组织对葡萄糖的利用降低组织对葡萄糖的利用降低 心肌、骨骼肌、肾皮质：脂酸、酮体心肌、骨骼肌、肾皮质：脂酸、酮体脑：以葡萄