物质代谢的联系与调节ppt课件

1、第10章 物质代谢的联络与调理 Metabolic Interrelationships and Regulation第一节 物质代谢的特点第二节 物质代谢的相互联络第三节 某些组织、器官的代谢特点第四节 代谢调理第一节 物质代谢的特点the Specialty of Metabolismq整体性q物质代谢与能量代谢偶联q代谢途径的多样性q代谢调理q各组织、器官物质代谢各具特征q各种代谢物均具有各自共同的代谢池qATP是机体能量利用的共同方式qNADPH是合成代谢所需的复原当量一整体性一整体性 体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政，而是同时进展的，而且

2、彼此相互联络，或相互转变，或相互依存，构成一致的整体。二物质代谢与能量代谢偶联二物质代谢与能量代谢偶联 同化作用同化作用: :获取营养物质；储存能量获取营养物质；储存能量 异化作用：分解本身物质；释放能量异化作用：分解本身物质；释放能量三代谢途径的多样性三代谢途径的多样性 直线反响：核苷酸合成直线反响：核苷酸合成 分支反响：丙酮酸代谢分支反响：丙酮酸代谢 循环反响：三羧酸循环循环反响：三羧酸循环 四代谢调理四代谢调理 在正常情况下，机体各种物质代谢在正常情况下，机体各种物质代谢能顺应内外环境不断的变化，有条不紊能顺应内外环境不断的变化，有条不紊地进展，是由于机体存在精细的调理机地进展，是由于机

3、体存在精细的调理机制，不断调理各种物质代谢的强度、方制，不断调理各种物质代谢的强度、方向和速度以顺应内外环境的变化。向和速度以顺应内外环境的变化。五各组织、器官物质代谢各具特征五各组织、器官物质代谢各具特征 由于各组织器官的构造不同，所含有酶系的种类和含量各不一样，因此代谢途径及功能各异，各具特征。六各种代谢物均具有各自共同的代谢池 无论是体外摄入的营养物或体内各组织细胞的代谢物，只需是同一化学构造的物质在进展中间代谢时，不分彼此，参与到共同的代谢池中参与代谢。七七ATP是机体能量利用的共同方式是机体能量利用的共同方式 ATP是生命活动所涉及的蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的合成、肌收缩、神经

4、激动的传导、细胞浸透压及形状的维持的直接利用能量。八八NADPH是合成代谢所需的复原当量是合成代谢所需的复原当量 参与复原合成代谢的复原酶多以参与复原合成代谢的复原酶多以NADPH为辅酶，提供复原当量。为辅酶，提供复原当量。第二节 物质代谢的相互联络Metabolic Interrelationships一、在能量代谢上的相互联络二、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联络在能量代谢上的相互联络v 乙酰辅酶A是三大营养物共同的中间代谢物，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同代谢途径，释放出的能量均以ATP方式储存。v 从能量供应的角度看，这三大营养物可以相互替代、并相互制约。普通情况下，供能以糖、

5、脂为主，并尽量节约蛋白质的耗费。疾病或饥饿时，糖异生加强，蛋白质分解加强。脂肪分解加强脂肪分解加强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑被抑制制糖分解代谢限速酶之一糖分解代谢限速酶之一饥饿时饥饿时肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解，肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生 ，蛋白质分解，蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能为主以脂酸、酮体分解供能为主, ,蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联络糖代谢、脂代谢之间的相互联络 乙酰辅酶A和三羧酸循环是中间枢纽。糖代谢、氨基酸代谢之间的相互联

6、络 氨基酸的脱氨基作用和糖异生是中间枢纽。脂代谢、氨基酸代谢之间的相互联络 生糖氨基酸其它14种 生酮氨基酸Leu、Lys 生酮兼生糖氨基酸Ile、Phe、Trp、Tyr、Thr核酸与氨基酸代谢之间的相互联络 磷酸戊糖途径和一碳单位代谢是重要的。1. 1. 摄入的糖量超越能量耗费时摄入的糖量超越能量耗费时 葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪脂肪组织脂肪组织合成糖原储存肝、肌肉合成糖原储存肝、肌肉2. 2. 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脂酸脂酸乙酰乙酰CoACoA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、肠磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄

7、糖糖3. 3. 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饥饿、糖供应缺乏或糖代谢妨碍时饥饿、糖供应缺乏或糖代谢妨碍时高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对缺乏相对缺乏糖缺乏糖缺乏脂肪大量发动脂肪大量发动酮体生成添加酮体生成添加氧化受阻氧化受阻丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基糖异生葡萄糖葡萄糖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，可转酮酸，可转变为糖。变为糖。糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA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氨酸2. 2. 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

8、可氨基化生成某些非必需氨基酸 琥珀酰琥珀酰CoA 胡延索酸胡延索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoAIleLeuTrpAsp AsnPhe TyrIle Met Ser Thr Val酮体酮体Leu Lys Try Trp Phe CO2CO2T A CAlaCysSerThrTrpGluArg Gln His Val氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoACoA脂肪脂肪1. 1. 蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪2. 2. 氨基酸可作为

9、合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料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 但不能说，脂类可转变为氨基酸。但不能说，脂类可转变为氨基酸。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3. 3. 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸一碳单位谷氨酰胺甘氨酸天冬氨酸 R P磷酸核糖 磷酸戊糖途径葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪Leu、Lys草酰乙酸草酰乙酸- 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal, Il

10、e,Met, ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸3-P-甘油醛甘油醛丙氨酸磷酸戊糖途径葡萄糖有氧氧化乙酰CoA 脂肪合成G-6-P G-1-P 糖原酵解 乳酸CO2、H2O甘油胆固醇胆固醇酮体酮体脂肪酸脂肪酸乙酰CoA葡萄糖葡萄糖三羧酸循环三羧酸循环 - -酮戊二酸酮戊二酸生酮氨基酸生酮氨基酸第三节 某些组织、器官的代谢特点1、肝脏：是机体物质代谢的枢纽，是人体的中心生化、肝脏：是机体物质代谢的枢纽，是人体的中心生化工厂。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均工厂。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均有独特而重

11、要的作用。有独特而重要的作用。2、心脏：依次以酮体、乳酸、自在脂酸及葡萄糖为耗、心脏：依次以酮体、乳酸、自在脂酸及葡萄糖为耗能物质并以有氧氧化途径为主。能物质并以有氧氧化途径为主。3、脑：是机体耗能大的主要器官，耗、脑：是机体耗能大的主要器官，耗O2量占全身耗量占全身耗O2的的20%-25%，几乎以葡萄糖为独一供能物质。，几乎以葡萄糖为独一供能物质。4、肌肉组织：通常以氧化脂酸为主，无氧时以糖酵解、肌肉组织：通常以氧化脂酸为主，无氧时以糖酵解为主。为主。5、红细胞：能量主要来自葡萄糖的酵解途径。、红细胞：能量主要来自葡萄糖的酵解途径。6、脂肪组织：是合成及储存脂肪的重要组织。、脂肪组织：是合成

12、及储存脂肪的重要组织。7、肾：可进展糖异生和生成酮体，它是除肝脏以外独、肾：可进展糖异生和生成酮体，它是除肝脏以外独一可进展此两种代谢的器官。一可进展此两种代谢的器官。1 1、耗能大，耗氧多、耗能大，耗氧多2 2、葡萄糖为主要能源、葡萄糖为主要能源3 3、不能利用脂酸，葡萄糖供应、不能利用脂酸，葡萄糖供应 缺乏时，利用酮体。缺乏时，利用酮体。 脑脑酮体酮体乳酸乳酸 游离游离脂酸脂酸葡萄糖葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能为主。以葡萄糖有氧氧化供能为主。心心 脏脏也可进展糖异生和生成酮体；也可进展糖异生和生成酮体；肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化

13、供能。脂酸、酮体有氧氧化供能。肾肾 脏脏第四节 代谢调理 The Regulation of Metabolism一、细胞程度的代谢调理：主要经过细胞内代谢一、细胞程度的代谢调理：主要经过细胞内代谢物浓度的变化对酶的活性及含量进展调理。物浓度的变化对酶的活性及含量进展调理。二、激素程度的代谢调理：器官及细胞分泌的激二、激素程度的代谢调理：器官及细胞分泌的激素可对其它细胞发扬代谢调理作用。素可对其它细胞发扬代谢调理作用。三、整体程度的代谢调理：在中枢神经系统的控三、整体程度的代谢调理：在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或

14、经过某些激素的分泌来调理某接发生影响，或经过某些激素的分泌来调理某些细胞的代谢及功能，并经过各种激素的相互些细胞的代谢及功能，并经过各种激素的相互协调而对机体代谢进展综合调理。协调而对机体代谢进展综合调理。机体生物学功能的变化细胞代谢的变化代谢过程中关键酶的活性变化激素调控神经调控一、细胞程度的代谢调理一细胞内酶的隔离分布二关键酶的变构调理-三酶的化学修饰调理-四酶量的调理-快速调理缓慢调理二、激素程度的代谢调理、膜受体激素、胞内受体激素 种 类 信息物质 受体 细胞内的变化神经递质 乙酰胆碱、Glu、GABA 质膜受体 影响离子通道开闭生长因子 EGF、IGF-1、 PDGF、 质膜受体 引

15、起酶蛋白和功能 FGF 蛋白的磷酸化和去 磷酸化，改动细胞 的代谢和基因表达 激 素 蛋白质、多肽、氨基酸衍 质膜受体 同 上 生物类激素 类固醇激素、 胞内受体 影响转录 甲状腺素 三、整体调理一饥饿 、短期饥饿 、长期饥饿二应激调理酶关键酶的特点v 它催化的反响速度最慢，它的活性决议整 个代谢途径的总速度。v 这类酶催化单向反响，或非平衡反响，它的活性决议整个代谢途径的方向。v 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调理。 代谢途径代谢途径 关关 键键 酶酶 糖原降解糖原降解 磷酸化酶磷酸化酶 糖原合成糖原合成 糖原合糖原合成酶成酶 糖酵解糖酵解 己糖激己糖激酶酶 磷酸果磷酸果

16、糖激酶糖激酶 丙酮酸丙酮酸激酶激酶 糖有氧氧化糖有氧氧化 丙酮酸丙酮酸脱氢酶系脱氢酶系 柠檬酸柠檬酸合酶合酶 异柠檬异柠檬酸脱氢酶酸脱氢酶 糖异生糖异生 丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶 磷酸烯磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶醇式丙酮酸羧激酶 果糖果糖1 1，6 6二磷酸酶二磷酸酶 脂肪酸合成脂肪酸合成 乙酰辅乙酰辅酶酶A A羧化酶羧化酶 胆固醇合成胆固醇合成 HMGHMG辅酶辅酶A A复复原酶原酶 关键酶的变构调理 概念(allosteric regulation)：小分子化合物与酶蛋白分子活化中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改动酶的活性。 机制：变构酶分子包括催化亚基和调理亚基。 变

17、构效应剂可以是酶的底物，也可以是酶体系的终产物或其它小分子代谢物。 变构效应剂是经过非共价键与调理亚基结合，引起酶的构象改动，从而影响酶与底物的结合，使酶的活性遭到抑制或激活。 生理意义：1、常见的快速调理 2、常见于反响抑制 3、有效利用能量 4、可使不同代谢途径相互协调。变构效应剂变构效应剂 (allosteric effector)(allosteric effector)变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂变构调理变构调理 (allosteric regulation)(allosteric regulation)变构酶变构酶 (allosteric enzyme)(alloste

18、ric enzyme)变构部位变构部位 (allosteric site)(allosteric site)一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改动，从而改动酶的催化活性，可逆地结合，使酶构象改动，从而改动酶的催化活性，此种调理方式称变构调理。此种调理方式称变构调理。变构调理的生理意义变构调理的生理意义 代谢终产物反响抑制代谢终产物反响抑制 (feedback inhibition) 反响途径中的酶，使代谢物不致生成过多。反响途径中的酶，使代谢物不致生成过多。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

19、长链脂酰CoA 变构调理使能量得以有效利用，不变构调理使能量得以有效利用，不致浪费。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理使不同的代谢途径相互协调。变构调理使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+ +6-磷酸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 A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成 维持代谢物的动态程度维持代谢物的动态程度ATP+ +6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1抑制糖的氧化抑制糖的氧化丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶果糖果糖1,61,6二磷酸酶二磷酸酶促进糖异生促进糖异生维持血糖

20、程度维持血糖程度酶的化学修饰调理概念概念(chemical modification)： 酶蛋白肽链上某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些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰(covalent modification)，从而引起酶活性，从而引起酶活性改动。改动。类型：磷酸化与脱磷酸类型：磷酸化与脱磷酸 乙酰化与脱乙酰乙酰化与脱乙酰 甲基化与去甲基甲基化与去甲基 腺苷化与脱腺苷腺苷化与脱腺苷 SH与与SS互变互变酶促化学修饰的特点绝大多数属于这类调理方式的酶都具有无活性或底活性和有活性或高活性两种方式。它们之间在两种不同酶的催化下发生共价修饰，可以相互转变。催化互变反响的酶在体

21、内受调理要素的控制。和变构调理不同，化学修饰是由酶催化引起的共价键的变化，因起是酶促反响，故有放大效应。催化效率常较变构调理高。磷酸化与脱磷酸是最常见的酶促化学修饰反响。糖原磷酸化酶的激活与失活糖原磷酸化酶的激活与失活v 变构调理与化学修饰调理只是调理酶活性的两种不同方式而对某一详细酶而言，它可同时受这两种方式的调理。v 变构调理是细胞的一种根本调理基制，对维持细胞代谢物及能量平衡具有重要作用，然而当效应剂浓度过底，缺乏以与酶分子全部调理亚基或部位结合时，就不能使一切酶发扬作用，故难以应急。当在应急情况下，少量激素的释放，即可经过一系列级联酶促化学修饰反响，迅速引起关键酶活性的级联放大及生理效

22、应，以顺应应激的需求。酶量的调理 酶量调理属缓慢调理酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白的降解 溶酶体 蛋白酶体主要是泛素酶蛋白合成的诱导与阻遏底物对酶合成的诱导和阻遏 普遍存在于生物界，如lac。产物对酶合成的和阻遏 产物不仅可变构抑制或反响抑制关键酶或催化起始反响酶的活性，而且还可以阻遏这些酶的合成。激素对酶合成的诱导药物对酶合成的诱导 体内蛋白质的降解 降解机制：蛋白酶、肽酶 降解途径： 1溶酶体途径：不依赖ATP，降解细胞外来源的蛋白质、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 2泛素蛋白酶体途径：依赖ATP和泛素，降解异常蛋白和短寿命的蛋白质膜受体激素：膜受体激素： 这类激素包括胰岛素、生这类激素包括胰岛

23、素、生长激素、促性腺激素、促甲状腺激长激素、促性腺激素、促甲状腺激素、甲状旁腺激素、生长因子、肾素、甲状旁腺激素、生长因子、肾上腺素等。上腺素等。胞内受体激素：类固醇激素胞内受体激素：类固醇激素 前列腺素前列腺素 甲状腺素甲状腺素 1、25OH-vitD3 视黄酸等。视黄酸等。1. 1. 膜受体激素的作用方式膜受体激素的作用方式2 2、胞内受体激素的作用方式、胞内受体激素的作用方式一饥饿一饥饿 1、短期饥饿、短期饥饿 1肌肉蛋白质分解加强肌肉蛋白质分解加强 2糖异生作用加强糖异生作用加强 3脂肪发动加强、酮体生成增多脂肪发动加强、酮体生成增多 4组织对葡萄糖的利用降底组织对葡萄糖的利用降底 2

24、、长期饥饿、长期饥饿 1脂肪发动进一步加强、肝生成大量酮体脑组脂肪发动进一步加强、肝生成大量酮体脑组织利用酮体添加。织利用酮体添加。 2肌肉以脂酸为主要能源。肌肉以脂酸为主要能源。 3肌肉蛋白质分解减少，乳酸和丙酮酸成为肝肌肉蛋白质分解减少，乳酸和丙酮酸成为肝糖异生的主要来源。糖异生的主要来源。 4肾糖异生作用明显加强肾糖异生作用明显加强 5因肌肉蛋白分解减少，负氮平衡有所改善。因肌肉蛋白分解减少，负氮平衡有所改善。二应激 应激是人体遭到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、缺氧、中毒、感染等所作出的一系列反响的“紧张形状。 1、血糖升高 2、脂肪发动加强，血浆游离脂酸升高 3、蛋白质分解加强，呈

25、负氮平衡第一节 物质代谢的特点q整体性q代谢调理q各组织、器官物质代谢各具特征q各种代谢物均具有各自共同的代谢池qATP是机体能量利用的共同方式qNADPH是合成代谢所需的复原当量第二节 物质代谢的相互联络一、在能量代谢上的相互联络二、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联络第三节第三节 组织、器官的代谢特点及联络组织、器官的代谢特点及联络1 1、肝脏：是机体物质代谢的枢纽，是人体的中心生化、肝脏：是机体物质代谢的枢纽，是人体的中心生化工厂。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均工厂。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均有独特而重要的作用。有独特而重要的作用。2 2、心脏：依次以酮体、乳酸、自在

26、脂酸及葡萄糖为耗、心脏：依次以酮体、乳酸、自在脂酸及葡萄糖为耗能物质并以有氧氧化途径为主。能物质并以有氧氧化途径为主。3 3、脑：是机体耗能大的主要器官，耗、脑：是机体耗能大的主要器官，耗O2O2量占全身耗量占全身耗O2O2的的20%-25%20%-25%，几乎以葡萄糖为独一供能物质。，几乎以葡萄糖为独一供能物质。4 4、肌肉组织：通常以氧化脂酸为主，无氧时以糖酵解、肌肉组织：通常以氧化脂酸为主，无氧时以糖酵解为主。为主。5 5、红细胞：能量主要来自葡萄糖的酵解途径。、红细胞：能量主要来自葡萄糖的酵解途径。6 6、脂肪组织：是合成及储存脂肪的重要组织。、脂肪组织：是合成及储存脂肪的重要组织。7

27、 7、肾：可进展糖异生和生成酮体，它是除肝脏以外独、肾：可进展糖异生和生成酮体，它是除肝脏以外独一可进展此两种代谢的器官。一可进展此两种代谢的器官。第四节 代谢调理一、细胞程度的代谢调理：主要经过细胞内代谢一、细胞程度的代谢调理：主要经过细胞内代谢物浓度的变化对酶的活性及含量进展调理。物浓度的变化对酶的活性及含量进展调理。二、激素程度的代谢调理：器官及细胞分泌的激二、激素程度的代谢调理：器官及细胞分泌的激素可对其它细胞发扬代谢调理作用。素可对其它细胞发扬代谢调理作用。三、整体程度的代谢调理：在中枢神经系统的控三、整体程度的代谢调理：在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激素的分泌来调理某接发生影响，或经过