物质代谢联系与调节

关于物质代谢联系与调节物质代谢的特点TheSpecialtyofMetabolism第一节第2页,共95页，2024年2月25日，星期天一、整体性

糖类

脂类蛋白质水

无机盐维生素各种物质代谢之间互有联系，相互依存。

消化吸收中间代谢废物排泄第3页,共95页，2024年2月25日，星期天

生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调节机制，才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要。调节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及生命。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。二、代谢调节第4页,共95页，2024年2月25日，星期天机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度内外环境不断变化影响机体代谢适应环境的变化第5页,共95页，2024年2月25日，星期天三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同酶系的种类、含量不同不同的组织、器官代谢途径不同、功能各异第6页,共95页，2024年2月25日，星期天四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池例如各种组织

消化吸收的糖

肝糖原分解糖异生血糖第7页,共95页，2024年2月25日，星期天五、ATP是机体能量利用的共同形式营养物分解释放能量ADP+PiATP直接供能第8页,共95页，2024年2月25日，星期天六、NADPH是合成代谢所需的还原当量例如乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径第9页,共95页，2024年2月25日，星期天物质代谢的相互联系MetabolicInterrelationships第二节第10页,共95页，2024年2月25日，星期天一、在能量代谢上的相互联系三大营养素共同中间产物共同最终代谢通路糖脂肪蛋白质乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大营养素可在体内氧化供能。第11页,共95页，2024年2月25日，星期天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。第12页,共95页，2024年2月25日，星期天脂肪分解增强ATP增多ATP/ADP比值增高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。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）例如第13页,共95页，2024年2月25日，星期天饥饿时

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1~2天3~4周第14页,共95页，2024年2月25日，星期天（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.摄入的糖量超过能量消耗时

二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）第15页,共95页，2024年2月25日，星期天2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、肾、肠磷酸-甘油葡萄糖第16页,共95页，2024年2月25日，星期天3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症草酰乙酸相对不足糖不足脂肪大量动员酮体生成增加氧化受阻第17页,共95页，2024年2月25日，星期天琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸

谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TAC第18页,共95页，2024年2月25日，星期天（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡萄糖1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖。第19页,共95页，2024年2月25日，星期天2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸第20页,共95页，2024年2月25日，星期天琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸

谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TAC第21页,共95页，2024年2月25日，星期天氨基酸乙酰CoA脂肪

1.蛋白质可以转变为脂肪

2.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（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系第22页,共95页，2024年2月25日，星期天——但不能说，脂类可转变为氨基酸。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3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸第23页,共95页，2024年2月25日，星期天（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系

1.氨基酸是体内合成核酸的重要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2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供第24页,共95页，2024年2月25日，星期天

核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系

核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。

核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子。

各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。第25页,共95页，2024年2月25日，星期天第26页,共95页，2024年2月25日，星期天思考？思考？第27页,共95页，2024年2月25日，星期天1.简述糖代谢与脂肪代谢的联系。

在能量供应方面有互补性。从整体看，体内约70%的能量由糖分解提供，但当糖供应不足或糖代谢障碍时，脂肪分解加强，可弥补能量的不足。在物质互相转化方面，糖供应较多时，可转化成脂肪，包括甘油、脂肪酸及所需ATP、NADPH均可由糖提供。而脂肪分子中只有甘油可经糖异生转化为糖，脂肪酸则不能。第28页,共95页，2024年2月25日，星期天2.乙酰CoA的来源、去路有哪些？来源：糖分解，脂肪酸分解，氨基酸分解；酮体分解去路：合成脂肪酸、胆固醇，进入三羧酸循环，合成酮体。第29页,共95页，2024年2月25日，星期天3.试述葡萄糖转化成天冬氨酸的过程。

葡萄糖经糖酵解途径，在细胞浆内生成丙酮酸进入线粒体，在羧化酶的催化下生成草酰乙酸，后者再转运到细胞浆，经转氨酶催化生成天冬氨酸。第30页,共95页，2024年2月25日，星期天

谷氨酸脱氨基生成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸经三羧酸循环转化为草酰乙酸，后者经糖异生途径生成磷酸二羟丙酮，再还原为3-磷酸甘油。α-酮戊二酸还可以在转化为草酰乙酸后进一步脱羧转化为丙酮酸，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA，再经脂肪酸合成酶系作用生成脂肪酸。3-磷酸甘油和脂肪酸可以合成脂肪。

4.试述谷氨酸转化成脂肪的过程。第31页,共95页，2024年2月25日，星期天5.丙酮酸在动物体内可转化成哪些物质？指出相关代谢途径名称。代谢途径或反应产物进一步代谢产物转氨基丙氨酸无氧酵解乳酸羧化草酰乙酸糖异生葡萄糖酵解逆行磷酸二羟丙酮→甘油氧化脱羧乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O脂肪酸合成脂肪酸酮体合成酮体胆固醇合成胆固醇第32页,共95页，2024年2月25日，星期天组织、器官的代谢特点及联系MetabolicSpecialtyandInterrelationshipsofTissuesandApparatus第三节第33页,共95页，2024年2月25日，星期天是机体物质代谢的枢纽。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。肝合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用如——肝在维持血糖稳定中起重要作用。第34页,共95页，2024年2月25日，星期天酮体乳酸

游离脂酸葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能为主。心脏第35页,共95页，2024年2月25日，星期天耗能大，耗氧多。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。

脑第36页,共95页，2024年2月25日，星期天合成、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。肌肉第37页,共95页，2024年2月25日，星期天能量主要来自糖酵解。红细胞第38页,共95页，2024年2月25日，星期天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。

脂肪组织第39页,共95页，2024年2月25日，星期天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。肾脏第40页,共95页，2024年2月25日，星期天代谢调节TheRegulationofMetabolism第四节第41页,共95页，2024年2月25日，星期天代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要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，这种调节称为原始调节或细胞水平代谢调节。单细胞生物第42页,共95页，2024年2月25日，星期天高等生物——三级水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。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。第43页,共95页，2024年2月25日，星期天

一、细胞水平的代谢调节•细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。•细胞内酶呈隔离分布。•代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(keyenzyme)的活性决定。•代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。第44页,共95页，2024年2月25日，星期天线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;

-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化细胞质:糖酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;氨基酸合成；核苷酸合成；蛋白质合成细胞核:核酸合成内质网:蛋白质加工;磷脂合成（一）细胞内酶的隔离分布第45页,共95页，2024年2月25日，星期天第46页,共95页，2024年2月25日，星期天细胞膜结构对代谢的调节和控制作用

控制跨膜离子浓度梯度和电位梯度

控制细胞和细胞器的物质运输

内膜系统对代谢途径的分隔作用

膜与酶的可逆结合

酶的隔离分布的意义

——避免了各种代谢途径互相干扰。第47页,共95页，2024年2月25日，星期天多酶体系在细胞内的分布第48页,共95页，2024年2月25日，星期天第49页,共95页，2024年2月25日，星期天

酶的隔离分布的意义

——避免了各种代谢途径互相干扰。第50页,共95页，2024年2月25日，星期天①速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。③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节。关键酶催化的反应具有以下特点：代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定。第51页,共95页，2024年2月25日，星期天例：糖代谢的关键酶第52页,共95页，2024年2月25日，星期天

快速代谢

迟缓代谢数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几天通过改变酶的含量

变构调节(allostericregulation)化学修饰调节(chemicalmodification)•代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。第53页,共95页，2024年2月25日，星期天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结合，引起酶蛋白分子构象变化，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。（二）关键酶的变构调节第54页,共95页，2024年2月25日，星期天被调节的酶称为变构酶或别构酶(allostericenzyme)使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂(allostericeffector)

•变构激活剂

allostericeffector

——引起酶活性增加的变构效应剂。•变构抑制剂

allostericeffector

——引起酶活性降低的变构效应剂。第55页,共95页，2024年2月25日，星期天2.变构调节的机制变构酶催化亚基调节亚基变构效应剂：底物、终产物其他小分子代谢物调节亚基催化亚基第56页,共95页，2024年2月25日，星期天变构效应剂+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化第57页,共95页，2024年2月25日，星期天3.变构调节的生理意义①

代谢终产物反馈抑制(feedbackinhibition)反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA长链脂酰CoA第58页,共95页，2024年2月25日，星期天

②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第59页,共95页，2024年2月25日，星期天③变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰辅酶A

羧化酶

促进脂酸的合成第60页,共95页，2024年2月25日，星期天（三）酶的化学修饰调节1.化学修饰的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，这种调节称为酶的化学修饰。第61页,共95页，2024年2月25日，星期天2.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–S—S–互变第62页,共95页，2024年2月25日，星期天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-磷酸化的酶蛋白第63页,共95页，2024年2月25日，星期天酶级联系统调控示意图意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（无活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（无活性）磷酸化酶a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液肾上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖ATPADPATPADP456第64页,共95页，2024年2月25日，星期天3.化学修饰的特点①酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。②具有放大效应，效率较变构调节高。消耗能量少。③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。第65页,共95页，2024年2月25日，星期天思考？思考？第66页,共95页，2024年2月25日，星期天试比较酶变构调节与化学修饰调节的异同？相同点：均为细胞水平的调节，属于快速调节，受调节的酶为关键酶。

不同点：①调节物质不同：变构剂是化合物；化学修饰调节的调节物是一个酶。②酶结构变化不同：变构调节是非共价结合变构剂而改变酶蛋白构象；化学修饰调节是共价结合某一基团而改变酶蛋白结构。③作用特点及生理意义不同：变构调节无放大效应，仅使底物有效利用；化学修饰调节有放大效应，可以应激。第67页,共95页，2024年2月25日，星期天（四）酶量的调节1.酶蛋白合成的诱导与阻遏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(repressor)第68页,共95页，2024年2月25日，星期天

常见的诱导或阻遏方式Ⅰ底物对酶合成的诱导和阻遏Ⅱ产物对酶合成的阻遏Ⅲ激素对酶合成的诱导Ⅳ药物对酶合成的诱导第69页,共95页，2024年2月25日，星期天2.酶蛋白降解溶酶体蛋白酶体——释放蛋白水解酶，降解蛋白质——泛素识别、结合蛋白质；蛋白水解酶降解蛋白质通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。第70页,共95页，2024年2月25日，星期天1.物质代谢的调节可分为____、____、____等3个层次。2.酶活性的调节可通过____和____2种方式。3.酶的结构调节有____和____2种方式。4.代谢途径中活性最低的酶称为____，它常受变构剂调节，变构剂以____键结合于酶的____，改变酶的构象和活性。5.酶蛋白的磷酸化修饰受____催化，磷酸基团由____提供，脱磷酸受____催化。6.变构调节与化学修饰调节作用时间快，称为____，而酶合成的诱导或阻遏则称为____。7.化学修饰调节最常见的方式是____和____。第71页,共95页，2024年2月25日，星期天内、外环境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机制二、激素水平的代谢调节第72页,共95页，2024年2月25日，星期天激素作用特点量小作用大有特异性作用迅速第73页,共95页，2024年2月25日，星期天激素的受体（receptor）化学本质存在部位蛋白质靶细胞质膜靶细胞内靶细胞质膜和靶细胞内第74页,共95页，2024年2月25日，星期天激素分类Ι膜受体激素Ⅱ胞内受体激素按激素受体在细胞的部位不同，分为：第75页,共95页，2024年2月25日，星期天1.膜受体激素的作用方式激素作用方式胰岛素生长激素促性腺激素促甲状腺激素甲状旁腺素生长因子肾上腺素第76页,共95页，2024年2月25日，星期天2.胞内受体激素的作用方式类固醇激素甲状腺激素活性维生素D3视黄酸第77页,共95页，2024年2月25日，星期天（一）饥饿糖原消耗血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰高血糖素分泌增加

引起一系列的代谢变化1.短期饥饿（1～3天）三、整体水平的代谢调节第78页,共95页，2024年2月25日，星期天

（1）蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖（2）糖代谢变化糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低（3）脂代谢变化脂肪动员加强，酮体生成增多第79页,共95页，2024年2月25日，星期天2.长期饥饿（1）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（3）脂代谢变化脂肪动员进一步加强脑组织利用酮体增加第80页,共95页，2024年2月25日，星期天（二）应激1.概念应激(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作出一系列反应的“紧张状态”。第81页,共95页，2024年2月25日，星期天2.机体整体反应交感神经兴奋肾上腺髓质及皮质激素分泌增多胰高血糖素、生长激素增加。

引起一系列的代谢变化第82页,共95页，2024年2月25日，星期天3.代谢改变（1）血糖升高（2）脂肪动员增强（3）蛋白质分解加强第83页,共95页，2024年2月25日，星期天细胞水平调节激素水平调节神经水平调节酶水平调节最主要的调节方式最高水平的调节第84页,共95页，2024年2月25日，星期天附录第85页,共95页，2024年2月25日，星期天目录第86页,共95页，2024年2月25日，星期天下列关于关键酶的描述中,错误的是()A.酶催化的反应速度最慢B.关键酶常催化非平衡反应C.关键酶受底物控制D.关键酶一般不受化学修饰调节E.常通过变构效应来调节关键酶的活性

变构激活剂与酶的结合部位是()A.活性中心的结合基团B.活性中心催化基团

C.酶分子上的咪唑基D.酶分子的任意部位

E.酶蛋白质中的调节部位第87页,共95页，2024年2月25日，星期天

脂酸氧化、糖异生、酮体生成都可发生的组织是（）

A．肝脏B.肠粘膜细胞C.肌肉

D.胰腺E.脑下列哪种代谢途径只在线粒体进行()A.糖酵解B.酮体生成

C.糖的有氧氧化D.脂酸合成

E.尿素合成第88页,共95页，2024年2月25日，星期天

下列哪种代谢途径在胞液和线粒体共同完成()A.糖异生B.磷脂合成

C.胆固醇合成D.三羧酸循环

E.糖酵解途径突然受惊吓时,机体会出现()A.脂肪动员减少B.血糖升高

C.血糖降低D.糖异生减少

E.蛋白质分解减少第8