第十一章 物质代谢的联系与调节(教学)

第一节物质代谢的特点第二节物质代谢的相互联系第三节某些组织、器官的代谢特点第四节代谢调节第11章物质代谢的联系与调节1科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件第一节物质代谢的特点一、整体性消化吸收中间代谢废物排泄糖类脂类蛋白质核酸维生素无机盐2科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件1.各种物质代谢同时进行，并互有联系，相互转变，相互依存，相互制约，构成统一整体。2.各类物质的代谢必须机体整体的需要。3科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件二、物质代谢偶联能量代谢新陈代谢同化作用异化作用物质合成吸收能量物质分解释放能量物质代谢能量代谢物质代谢总是伴随有能量代谢4科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件三、代谢途径的多样性代谢途径有以下几种基本类型：○分支途径○直线途径：从起始物到终产物的整个反应过程无代谢分支。5科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件○循环途径ABCDE鸟氨酸精氨酸瓜氨酸尿素NH3NH3、

CO26科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件葡萄糖丙酮酸G-6-P3-磷酸甘油磷酸烯醇式丙酮酸乙酰CoA琥珀酸延胡索酸磷酸二羟丙酮α-酮戊二酸草酰乙酸脂酸甘油脂肪磷酸二羟丙酮乙酰CoA7科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件机体代谢途经多种多样，并通过共同的中间物相互联系形成复杂的、网络状结构。8科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件四、代谢调节内外环境不断变化酶活性/含量的变化机体调节代谢的强度、速度和方向适应环境变化9科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件1.机体内外环境总是在不断变化的，机体代谢只有发生相应变化才能适应内外环境的变化，机体才能健康。所以，代谢需要调节。2.机体代谢调节是通过酶的调节实现。10科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件五、物质代谢的组织特异性不同的组织、器官结构不同酶系的种类、含量不同代谢途径不同，功能各异11科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件六、各种代谢物均具有共同的代谢池氨基酸代谢库

食物蛋白质组织蛋白质体内合成氨基酸（非必须）各种组织12科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件无论是机体外摄入的营养物或体内各组织细胞的代谢物，只要是同一化学结构的物质在进行中间代谢时，不分彼此，进入到共同的代谢池中参与代谢。13科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件八、NADPH为某些物质合成提供还原当量七、ATP是机体能量储存与利用的共同形式14第二节物质代谢的相互联系一、在能量上的相互联系二、在物质代谢上的联系15科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件糖脂肪蛋白质葡萄糖甘油、脂肪酸氨基酸乙酰辅酶ACO2三羧酸循环CoASH2HO2H2O氧化磷酸化ADP+PiATP第一阶段（放能1%）第二阶段（放能1/3）第三阶段（放能2/3）一、在能量上的相互联系16（一）能量代谢途经的特点：1.糖、脂、蛋白分解代谢都生成乙酰辅酶A2.糖、脂、蛋白分解代谢有共同的最后途经（三羧酸循环）和氧化磷酸化17科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件（二）人体能量代谢的基本特点：从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。18科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。脂肪分解增强ATP增多ATP/ADP比值增高糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代谢限速酶之一）例如：19科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件饥饿时1~2天3~4周肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖异生，蛋白质分解以脂酸、酮体分解供能为主蛋白质分解明显降低（三）从饱食到饥饿人体供能的变化20科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件（一）糖代谢与脂代谢之间的相互联系1、糖与脂肪的相互转变乙酰CoA脂肪酸α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮糖脂肪二、糖、脂、蛋白质及核苷酸代谢之间的相互联系丙酮酸212.糖可以转变为胆固醇甘油乙酰CoA、NADPH＋H+胆固醇糖磷脂3.也可能为磷脂合成提供原料糖脂酸氨基酸22糖代谢与脂代谢之间的相互联系糖可转变为脂肪糖可转变为胆固醇也可能为磷脂合成提供原料脂类中的甘油部分可转变为糖234.糖代谢的正常进行是脂肪分解代谢顺利进行的前提胰岛素缺乏引起酮体酸中毒？（1）胰岛素是维持己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶、丙酮酸脱氢酶活性的重要激素。（2）胰岛素缺乏时，人体主要以脂供能。24科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件丙酮酸草酰乙酸ATPADP+PiCO2丙酮酸羧化酶草酰乙酸

天冬氨酸

α-酮戊二酸

谷氨酸

柠檬酸

脂肪酸

琥珀酰CoA

卟啉

糖代谢障碍会使三羧酸循环受阻25科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件糖尿症乙酰CoA（肝外）三羧酸循环糖代谢障碍酮体（肝）脂肪血酮受阻（3）酮体酸中毒是乙酰CoA不能顺利进入三羧酸循环，酮体利用发生障碍，导致酮体过高。26科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件（二）糖代谢与氨基酸代谢的相互联系1、糖与氨基酸转变乙酰CoA柠檬酸α-酮戊二酸糖丙酮酸草酰乙酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸27科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件2.糖可以转变为非必须氨基酸大部分氨基酸，（除Leu，Lys外），脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖。生酮氨基酸：Leu，Lys.生糖兼生酮氨基酸：Ile，Phe，Tyr，Thr，Trp生糖氨基酸:28糖代谢与氨基酸代谢的相互联系1.糖可为非必须氨基酸2.糖可以转变为非必须氨基酸大部分氨基酸，（除Leu，Lys外），脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖。生酮氨基酸：Leu，Lys.生糖兼生酮氨基酸：Ile，Phe，Tyr，Thr，Trp生糖氨基酸:29科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件（三）脂类代谢与氨基酸代谢的相互联系1.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途径丙酮酸其他α-酮酸某些非必需氨基酸——但不能说，脂类可转变为氨基酸。30科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件2.除亮氨酸和赖氨酸外，其他18种氨基酸可以转变为脂肪。3.所有氨基酸的分解代谢可提供乙酰CoA参与胆固醇合成。4.丝氨酸等是合成磷脂的原料丝氨酸胆胺胆碱卵磷脂脑磷脂丝氨酸磷脂31科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件脂类代谢与氨基酸代谢的相互联系氨基酸可转变成脂肪、胆固醇及磷脂脂类中的甘油部分可转变为非必需氨基酸32科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件（四）核苷酸与其他物质代谢的相互关系

1.氨基酸是体内合成核苷酸的重要原料甘氨酸一碳单位合成嘌呤合成嘧啶2.磷酸核糖、NADH+H+由磷酸戊糖途径提供。谷氨酰胺天冬氨酸33科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件3、核苷酸与糖、脂肪、蛋白质代谢的相互联系ATP是能量和磷酸基团转移的重要物质UTP参与单糖的转变和多糖的合成CTP参与卵磷脂的合成GTP供给合成蛋白质时需要的能量34科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件葡萄糖丙酮酸G-6-P3-磷酸甘油磷酸烯醇式丙酮酸乙酰CoA琥珀酸延胡索酸G-1-P糖原UDPGPi磷酸二羟丙酮6-磷酸葡萄糖酸3-磷酸甘油胆固醇、酮体脂酸甘油脂肪Ala、Trp、SerGly、Thr、CysLeu、LysTyrPheAspGluArgHisProα-酮戊二酸草酰乙酸35枢纽性中间产物沟通不同的代谢途经1、糖酵解、糖异生、有氧氧化、磷酸戊糖途经、糖原代谢的交汇点：6磷酸葡萄糖（6C）。2、糖、核苷酸代谢的交汇点：5磷酸核糖（5C）。3、糖、甘油代谢的交汇点：磷酸二羟丙酮（3C）。4、糖、脂、氨基酸分解代谢的交汇点：乙酰辅酶A。5、氨基酸、核苷酸代谢的交汇点：一碳单位（1C）。6、3个重要氨基酸与糖代谢的交汇点：Asp－草酰乙酸（4C）、Glu－酮戊二酸（5C）Ala－丙酮酸（3C）36肝人体最大的代谢器官，被称为人体的“中心生化工厂”。在糖、脂、蛋白质、水、无机盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。肝第三节某些组织、器官的代谢特点如肝在糖代谢中的作用－对维持血糖恒定起重要作用合成、储存糖原。分解糖原生成葡萄糖，释放入血液。是糖异生的主要器官。37心第三节某些组织、器官的代谢特点酮体乳酸游离脂酸葡萄糖心—主要以有氧氧化途径氧化供能38科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件第三节某些组织、器官的代谢特点脑耗能大，耗氧多(20～25%)。葡萄糖为主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。39科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件合成、储存糖原；通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运动时，以糖酵解为主。第三节某些组织、器官的代谢特点肌肉40科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件第三节某些组织、器官的代谢特点红细胞能量主要来自糖酵解（葡萄糖）41科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件第三节某些组织、器官的代谢特点脂肪合成及储存脂肪的重要组织；将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用，但脂肪不能利用甘油。缺乏甘油激酶脂库42科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件第三节某些组织、器官的代谢特点肾也可进行糖异生和生成酮体；肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。43科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件第四节代谢调节代谢调节普遍存在于生物界，是生物进化过程中逐步形成的一种适应能力。生物进化程度愈高其代谢调节愈精细、愈复杂。单细胞生物主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性和/或含量进行调节，这种调节称为原始（基础）调节或细胞水平代谢调节。44科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件高等动物三级水平代谢调节代谢调节细胞水平激素水平整体水平酶活性调节（酶结构改变）酶含量调节变构调节化学修饰调节快速调节酶蛋白合成酶蛋白降解迟缓调节45科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件一、细胞水平的代谢调节（一）酶的分布：细胞内酶的隔离分布（二）酶的结构调节。（三）酶的含量调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的代谢调节46科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件丙酮酸氧化;三羧酸循环

-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;核酸合成蛋白质合成磷脂合成（一）酶定位的区域化47酶隔离分布的意义:1.使同一代谢途径酶促反应高效进行。2.使各种代谢途径互不干扰，彼此协调。3.有利于调节物对各途径的特异调节。48科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件某些代谢途径（酶体系）在细胞内的分布代谢途径酶分布代谢途径酶分布糖酵解胞液脂酸活化与β氧化胞液和线粒体有氧氧化胞液和线粒体酮体生成与利用线粒体磷酸戊糖途径胞液胆固醇合成胞液和内质网糖原合成胞液磷脂合成内质网糖原分解胞液尿素合成线粒体和胞液糖异生线粒体和胞液血红素合成线粒体和胞液三羧酸循环线粒体核酸合成细胞核氧化磷酸化线粒体蛋白质合成内质网、胞液49（二）酶结构的调节酶结构的调节：通过酶结构的改变，使其活性发生变化。调节特点是效应快，时效短。关键酶（keyenzyme）：能改变代谢的速度或方向的酶。

50科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件关键酶或调节酶具有如下特点：催化反应速度慢，活性大小决定整个代谢途径的总速度，故又称为限速酶酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。通常处于代谢途径的起始部位或分支处。催化单向反应或非平衡反应，活性决定整个代谢途径的方向。51科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件代谢途径关键酶（调节酶、限速酶）糖酵解己糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶糖有氧氧化己糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸脱氢酶复合体柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体磷酸戊糖途径6-磷酸葡萄糖脱氢酶糖原合成糖原合酶糖原分解糖原磷酸化酶糖异生丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖1，6-二磷酸酶-1葡萄糖-6-磷酸酶或糖原合酶某些代谢途径的关键酶52某些代谢途径的关键酶代谢途径关键酶（调节酶、限速酶）脂肪动员激素敏感性甘油三酯脂肪酶脂酸β-氧化肉碱脂酰转移酶I脂酸合成乙酰CoA羧化酶胆固醇合成HMG-CoA还原酶胆汁酸生成7α-羟化酶血红素合成δ-氨基-γ-酮基戊酸（δ-aminolevulinicacid,ALA）合酶53科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件1、变构调节（1）变构调节的概念小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异的非共价键的结合，引起酶分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。54科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件•变构激活剂•

变构抑制剂变构酶或别构酶(allostericenzyme)

受变构调节的酶，其特点是具有变构部位。变构效应剂

使酶发生变构效应的物质。有底物、终产物其他小分子代谢物55科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件（2）变构调节的机制变构效应剂+酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变（激活或抑制）

疏松亚基聚合

紧密亚基解聚酶分子多聚体56科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件（3）变构调节的生理意义①代谢终产物反馈抑制反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多，避免原材料的浪费。乙酰CoA乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA长链脂酰CoA抑制57科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件②通过变构调节，使能量得以有效储存G-6-P抑制激活糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促进糖的储存58科学出版社案例式教材《生物化学》课件《生物化学》课件③变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸抑制激活6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰CoA羧化酶