物质代谢的联系与调节

1、 糖类 脂类蛋白质水 无机盐维生素 各种物质代谢(dixi)之间互有联系，相互依存。 消化吸收中间代谢废物排泄共五十一页机体有精细(jngx)的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度内外环境不断(bdun)变化影响机体代谢适应环境的变化代谢调节的三个层次：细胞水平调节激素水平调节整体水平调节共五十一页第十二章代 谢 调 节共五十一页第一节 物质代谢的相互(xingh)联系共五十一页食物(shw)：糖、脂、蛋白质CO2、NH3、核糖、-酮戊二酸氨基酸、核苷酸、单糖(dn tn)、脂肪酸蛋白质、核酸、多糖、脂类ATP一、能量代谢的相互协作关系共五十一页三大(sn d)营养素可在体内氧化供能。共同中间

2、产物共同最终代谢通路70%25%5%共五十一页器官组织特有的酶功能主要代谢途径主要供能物质代谢和输出的产物肝葡萄糖激酶，葡萄糖-6-磷酸酶，甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶代谢枢纽糖异生，脂酸-氧化，糖有氧氧化，糖原代谢，酮体生成等葡萄糖，脂酸，乳酸，甘油，氨基酸葡萄糖，VLDL， HDL，酮体等脑神经中枢糖有氧氧化，糖酵解，氨基酸代谢葡萄糖，酮体，氨基酸等乳酸，CO2, H2O心脂蛋白脂酶，呼吸链丰富泵出血液有氧氧化酮体，脂酸，葡萄糖，VLDLCO2，H2O脂肪组织脂蛋白脂酶，激素敏感脂肪酶储存及动员脂肪酯化脂酸，脂解VLDL，CM游离脂酸，甘油骨骼肌脂蛋白脂酶，呼吸链丰富收缩有氧氧化，糖酵

3、解 脂酸，葡萄糖，酮体乳酸，CO2，H2O肾甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶排泄尿液糖异生，糖酵解，酮体生成脂酸，葡萄糖，乳酸，甘油葡萄糖红细胞无线粒体运输氧糖酵解葡萄糖乳酸重要器官(qgun)及组织氧化供能的特点 共五十一页二、糖与脂类的相互转化 体内糖可转变脂肪(zhfng),但(偶数)脂肪(zhfng)酸不能转变成糖 摄入的糖量超过(chogu)能量消耗时： 葡萄糖乙酰CoANADPH合成脂肪（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）共五十一页脂肪的甘油(n yu)部分能在体内转变为糖脂肪脂酸 (偶数)乙酰CoA葡萄糖丙酮酸甘油甘油激酶肝、肾、肠磷酸-甘油葡萄糖少量糖脂肪(zhfng)为主，脂

4、肪(zhfng)糖极少共五十一页三、糖与氨基酸的转化 体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以相互(xingh)转变1. 大部分氨基酸脱氨基后，生成(shn chn)相应的-酮酸，可转变为糖例如：丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡萄糖生糖氨基酸共五十一页2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些(mu xi)非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸共五十一页氨基酸乙酰CoA脂肪 氨基酸可以转变为脂肪和胆固醇 氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂四、氨基酸与脂类的转化(zhunhu) 氨基酸能转变成脂肪，但脂类不能转变成氨基酸共五十一页 但不能说，脂类可

5、转变(zhunbin)为氨基酸。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途径丙酮酸 其他-酮酸某些非必需氨基酸 脂肪的甘油部分(b fen)可转变为非必需氨基酸共五十一页五、糖类、脂类和氨基酸与核酸代谢(dixi)的联系 氨基酸是体内合成核酸的重要(zhngyo)原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳单位合成嘌呤合成嘧啶磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供共五十一页共五十一页第二节 细胞(xbo)水平的代谢调节 将各代谢途径限定在特定区域。 各条代谢途径存在关键酶(key enzyme) 。 代谢调节主要(zhyo)是通过对关键酶活性的调节而实现的。共五十一页一、代谢(dixi)途径的区域化分布 代谢途径有关(yugun)酶类

6、常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域 。细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化内质网:蛋白质合成;磷脂合成细胞核:核酸合成共五十一页多酶体系分布多酶体系分布DNA及RNA合成细胞核糖酵解胞液蛋白质合成内质网，胞液戊糖磷酸途径胞液糖原合成胞液糖异生胞液脂酸合成胞液脂酸氧化线粒体胆固醇合成内质网，胞液多种水解酶溶酶体磷脂合成内质网三羧酸循环线粒体血红素合成胞液，线粒体氧化磷酸化线粒体尿素合成胞液，线粒体呼吸链线粒体主要(zhyo)代谢途径多酶体系在细胞内的分布 共五十一页 酶隔离分布(fnb)的意义:提高同一代谢途径酶促

7、反应速率。使各种代谢途径互不干扰(gnro)，彼此协调，有利于调节物对各途径的特异调节。共五十一页催化反应在整个(zhngg)途径中最慢。 催化的反应位于代谢途径(tjng)上游或者分支处。活性受到调节。 关键酶催化的反应具有以下特点：二、代谢途径的关键酶ADCBE1E2E3催化单向反应不可逆或非平衡反应。共五十一页代谢途径关键酶糖原降解磷酸化酶糖原合成糖原合酶糖酵解己糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶糖有氧氧化丙酮酸脱氢酶系柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶糖异生丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖双磷酸酶-1脂酸合成乙酰辅酶A羧化酶胆固醇合成HMG辅酶A还原酶某些重要代谢途径(tjng)的关键酶 共

8、五十一页结构(jigu)调节 数量(shling)调节数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几天，亦称迟缓调节通过改变酶的含量 变构调节 (allosteric regulation)化学修饰调节 (chemical modification) 关键酶的调节共五十一页（一）变构调节(tioji) 小分子化合物与酶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(cng r)改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。三、酶的结构调节变构激活剂变构抑制剂变构效应剂底物、终产物其他小分子代谢物 快速调节 共五十一页代谢途径变构酶变构激活剂变构抑制剂糖酵解己糖激酶AMP、ADP、

9、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶-1FDP、ADP、AMP柠檬酸丙酮酸激酶ATP，乙酰CoA三羧酸循环柠檬酸合酶AMPATP，长链脂酰CoA异柠檬酸脱氢酶AMP，ADPATP糖异生丙酮酸羧化酶乙酰CoA，ATPAMP糖原分解磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸合成乙酰辅酶A羧化酶柠檬酸，异柠檬酸长链脂酰CoA氨基酸代谢谷氨酸脱氢酶ADP，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌呤合成谷氨酰胺PRPP酰胺转移酶AMP，GMP嘧啶合成天冬氨酸转甲酰酶CTP，UTP核酸合成脱氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些(yxi)代谢途径中的变构酶及其变构效应剂 共五十一页2. 变构

10、调节的生理(shngl)意义 防止(fngzh)产物积累。乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA长链脂酰CoA共五十一页 变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促进糖的储存共五十一页二、化学修饰调节(tioji)1化学修饰的调节(tioji)方式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(covalent modification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。化学修饰的主要方式：磷酸化 - - - 去磷酸乙酰化 - - - 脱乙酰甲基化 - - - 去甲基腺苷化 - - - 脱腺苷 SH与 SS互变 快速调节 共五十一页

11、 酶的磷酸化与脱磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白共五十一页酶化学修饰类型酶活性改变糖原磷酸化酶磷酸化/脱磷酸激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化/脱磷酸激活/抑制糖原合酶磷酸化/脱磷酸抑制/激活丙酮酸脱羧酶磷酸化/脱磷酸抑制/激活磷酸果糖激酶磷酸化/脱磷酸抑制/激活丙酮酸脱氢酶磷酸化/脱磷酸抑制/激活HMG-CoA还原酶磷酸化/脱磷酸抑制/激活HMG-CoA还原酶激酶磷酸化/脱磷酸激活/抑制乙酰CoA羧化酶磷酸化/脱磷酸抑制/激活脂肪细胞甘油三酯脂肪酶磷酸化/脱磷酸激活/抑制黄嘌呤氧化脱氢酶SH / -S-S-

12、脱氢酶/氧化酶酶促化学修饰对酶活性的调节(tioji) 共五十一页2化学修饰的特点(tdin) ： 酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，酶蛋白的活性状态可互相(h xing)转变。共价修饰受激素等的调控。 具有放大效应，耗能少，效率较变构调节高-级联效应。 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。 糖原分解：磷酸化酶b磷酸化酶a磷酸化酶bAMPATP及6-磷酸葡萄糖磷酸化酶b激酶共五十一页四、酶的数量(shling)调节1调节酶蛋白含量可通过(tnggu)诱导或阻遏酶蛋白基因的表达加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为阻遏剂(rep

13、ressor) 迟缓调节共五十一页调节方式调节物质酶分子变化特点生理意义变构调节变构激活剂抑制剂：底物、产物酶分子构象变化防止产物堆积防止能源浪费作用快化学修饰激素酶分子共价键变化耗能少作用快有放大效应酶数量调节诱导剂阻遏剂:激素、药物、底物、产物酶数量增加或减少耗能多效应慢但持久几种酶活性调节方式(fngsh)的比较共五十一页内、外环境(hunjng)改变机体相关组织分泌激素激素与靶细胞上的受体结合靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变激素作用(zuyng)机制：第三节 激素水平的代谢调节一、激素是一种信号物质共五十一页激素(j s)分类： 膜受体激素(j s) 胞内受体激素按激素受体在细胞

14、的部位不同，分为：共五十一页二、激素(j s)通过膜受体的调节作用1膜受体激素信号通过跨膜受体传递调节细胞代谢2激素-胞内受体复合物可影响基因(jyn)转录调节细胞代谢 共五十一页（一）cAMP-蛋白激酶A途径(tjng)信息(xnx)分子受 体+G蛋白腺苷酸环化酶AC+cAMP蛋白激酶A效应蛋白细胞膜共五十一页腺苷环化酶（无活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体ATPcAMP PKA(无活性) 磷酸化酶b激酶(jmi)糖原(tn yun)合酶 糖原合酶-P PKA(有活性) 糖原磷酸化酶b糖原磷酸化酶a-P磷酸化酶b激酶-P共五十一页（二）Ca2+依赖性蛋白激酶C途

15、径(tjng)组成(z chn) 胞外信息分子，G蛋白 蛋白激酶C(protein kinase C, PKC) 磷脂酶C(phospholipase C, PLC) 甘油二脂(diacylglycerol, DAG) 三磷酸肌醇( inositol 1, 4, 5 triphosphate, IP3 )（三）cGMP蛋白激酶G途径 以心钠素、NO等作为信息分子 共五十一页mRNA蛋白质合成代谢应答激素受体复合物激素胞浆细胞核质膜三、激素(j s)通过胞内受体的调节作用共五十一页CRH刺激下丘脑腺垂体内分泌腺(肾上腺皮质)长反馈短反馈ACTH第四节 整体(zhngt)调节代谢整体调节 机体在神

16、经系统的主导下，通过神经-体液途径(tjng)直接在细胞水平和激素水平调控，使各组织器官代谢相互协调和整合，以维护机体正常生理功能。CRH：促肾上腺皮质激素释放激素ACTH：促肾上腺皮质激素共五十一页糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态(zhungti)有不同改变糖原消耗血糖趋于 胰岛素分泌 胰高血糖素分泌 引起一系列的代谢变化1.短期饥饿(不进食(jnsh)1-3天)时脂肪动员增加而减少糖的利用 饥饿及应激状态下物质代谢的整体调节 目的: 减少次要组织器官对葡萄糖的消耗,以维持中枢神经 系统、红细胞等对血糖的需求。 共五十一页 （1）脂代谢(dixi)变化激素促进脂肪动员加强，酮体生成心肌、骨骼

17、肌和脑等组织(zzh)对酮体的利用增加。（2）糖代谢变化 糖异生加强，各组织对葡萄糖利用（3）蛋白质代谢变化肌蛋白质分解加强，氨基酸异生成糖共五十一页2.长期饥饿(3天以上(yshng)时各组织的代谢改变与短期饥饿不同：（3）蛋白质代谢变化 蛋白质分解减少（2）糖代谢变化肝肾糖异生增强肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸（1）脂代谢(dixi)变化脂肪动员进一步加强脑组织利用酮体增加超过葡萄糖节约蛋白质共五十一页应激增加糖、脂和蛋白质分解(fnji)的能源供应， 限制能源存积概念(ginin)：应激(stress)指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所

18、作出一系列反应的“ 紧张状态 ”。共五十一页机体(jt)整体反应：交感神经兴奋肾上腺髓质及皮质激素分泌(fnm)增多胰高血糖素、生长激素增加，胰岛素分泌减少 增强糖、脂和蛋白质分解代谢，增加能源供应; 限制能源存积共五十一页代谢(dixi)改变：1. 血糖(xutng)升高促进糖异生,限制外周组织利用血糖，保证大脑、红细胞的供能。 2. 脂肪动员增强脂酸成为心肌、骨骼肌及肾等组织主要能源。 3. 蛋白质分解加强肌释出丙氨酸等氨基酸增加。 共五十一页内分泌腺或组织代谢改变血中含量胰腺-细胞、-细胞胰高血糖素分泌增加、胰岛素分泌抑制胰高血糖素胰岛素肾上腺髓质、皮质去甲肾上腺素及肾上腺素分泌增加、皮质醇分泌增加肾上腺素皮质醇肝糖原分解增加、糖原合成减少、糖异生增强、脂酸氧化增加、酮体生成增加葡萄糖酮体肌糖原分解