物质代谢的整合与调节

1、第12章，物质代谢的整合和调节，本章的主要内容，物质代谢的特点，物质代谢的相互关系，肝脏在物质代谢中的作用，重要肝外组织和器官的代谢特点以及调节物质代谢的主要途径，物质代谢的特点，代谢的特殊性，第1节，1。人体内各种物质的代谢过程相互关联，形成一个整体，各种物质的代谢是相互关联、相互依存的。第二，身体的物质代谢不断得到精细调节，身体有一个精细的调节机制来调节新陈代谢的强度、方向和速度。内外环境不断变化，影响身体的新陈代谢，适应环境的变化。第三，每个组织和器官都有自己的特点，不同的结构，不同类型和内容的酶系统，不同的组织和器官，不同的代谢途径和不同的功能。三磷酸腺苷是一种常见的能量储存和消耗形式

2、。养分被分解，钠钾三磷酸腺苷三磷酸腺苷酶被使用。NADPH提供合成代谢所需的还原当量，如乙酰辅酶a、NADPH H、脂肪酸、胆固醇、戊糖磷酸途径、氧化反应、还原反应和物质的代谢相互关系。各种能量物质的代谢是相互关联和受限制的。这三种主要营养素有自己的代谢途径、共同的中间产物和共同的代谢途径，它们可以通过体内氧化提供能量。从能量供应的角度来看，这三种营养素可以互相替代，互相制约。一般来说，糖原(50-70%)、脂肪(10-40%)和蛋白质是优先使用的燃料。能量供应主要是糖和脂肪，蛋白质的消耗尽可能节省。任何供能物质的新陈代谢都是占主导地位的，这往往可以抑制和挽救其他物质的降解。例如：糖酵解增强、

3、三磷酸腺苷、异柠檬酸脱氢酶(三羧酸循环的关键酶)的抑制、柠檬酸积累、线粒体的出现、乙酰辅酶a羧化酶(脂肪酸合成的关键酶)的激活、饥饿、肝糖原分解、肌糖原分解、肝脏糖异生、蛋白质分解、主要由脂肪酸驱动的蛋白质分解和酮体分解在1-2天内明显减少。第二，糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物相互关联。糖、脂类、蛋白质和核酸通过共同的中间代谢物、柠檬酸循环和生物氧化相互关联和转化。一种物质的代谢紊乱会导致其他物质的代谢紊乱。糖代谢可以概括如下：(1)葡萄糖可以转化为脂肪酸；(1)当糖的摄入超过能量消耗时，脂代谢可概括为：(2)甘油部分脂肪在体内可转化为糖，以及糖代谢与脂代谢、脂肪、甘油、磷酸二羟丙酮、糖代谢

4、、脂肪酸、乙酰辅酶a、糖、糖等的关系。苹果酸、草酰乙酸、甘油3-磷酸、甘油、乙酰CoA、甘油三酯、脂肪酸、植物或微生物，3。脂肪的分解代谢受糖代谢的影响，氨基酸的代谢可以概括如下：(2)葡萄糖和大多数氨基酸可以相互改变，如丙氨酸和丙酮酸。1.脱氨后，大多数氨基酸产生相应的酮酸，酮酸可以转化为糖；2.糖代谢的中间产物可以胺化产生一些不必要的氨基酸，如糖、丙酮酸、草酰乙酸、乙酰辅酶a、柠檬酸、酮戊二酸；1.蛋白质可以转化成脂肪；2.氨基酸可以用作合成磷脂的原料；(3)脂肪中的甘油部分可以转化为非必需氨基酸；(4)一些氨基酸和磷酸戊糖是合成核苷酸的原料；(1)氨基酸是体内合成核酸的重要原料；(2)磷

5、酸核糖由磷酸戊糖途径提供；(3)糖尿病和高脂血症的形成，胰岛素的相对缺乏，蛋白质代谢的改变，胰岛素的相对缺乏，糖尿病和高血压，胰岛素抵抗，饮食，运动，药物，监测。肝脏在物质代谢中的作用，第3节，肝脏是人体物质代谢最重要的中枢和枢纽，具有肝动脉和门静脉的双重血液供应。肝脏可以通过肝动脉获得足够的氧气，保证肝脏中各种生化反应的正常进行；消化道吸收的营养物质通过门静脉进入肝脏并被转化和利用，而有害物质可以被转化和解毒。它在糖、脂肪、蛋白质、水、盐和维生素的代谢中起着独特而重要的作用。功能：首先，肝脏是保持血糖水平相对稳定的重要器官，确保全身所有组织的能量供应，尤其是大脑和红细胞。(1)肝脏中产生的葡

6、萄糖-6-磷酸是糖代谢的中枢；(2)肝脏是糖异生的主要场所。在不同的营养条件下，肝脏如何进行糖代谢？在饱食状态下，肝糖原合成的多糖转化为脂肪，脂肪以极低密度脂蛋白的形式输出，肝糖原被分解。主要由糖异生诱导的脂肪动员酮体合成以保存葡萄糖。饥饿状态，禁食状态，第二，肝脏在脂质代谢中起核心作用，并在脂质消化、吸收、合成、分解和运输中起重要作用。(1)肝脏在脂质消化和吸收中起重要作用，肝细胞合成和分泌的胆汁酸是脂质消化和吸收的必需物质。厌倦了油腻，脂肪腹泻等。肝功能下降，胆道梗阻，而甘油三酯、胆固醇和磷脂在饱食后被合成，并以极低密度脂蛋白的形式分泌到血液中供其他组织和器官吸收和利用；饥饿时，从肝脏脂肪

7、酸中产生大量乙酰辅酶a有两种途径氧化，一是完全氧化并提供能量，二是产生酮体。合成和分泌的载脂蛋白是毛细血管内皮细胞中的LPL激活因子。(2)肝脏是甘油三酯和脂肪酸代谢的中枢器官；(3)肝脏是维持胆固醇平衡的主要器官，是胆固醇合成最活跃的器官，也是血浆胆固醇的主要来源；胆汁酸的产生是肝脏降解胆固醇的最重要途径。肝脏也是体内胆固醇的主要排泄器官；肝脏在胆固醇的酯化中也起着重要的作用。(4)肝脏是血浆磷脂的主要来源。身体的大多数组织都能合成磷脂，但肝脏是最活跃的。肝脏可以利用糖和一些氨基酸合成磷脂，磷脂是血液中磷脂的主要来源。第三，肝脏在蛋白质合成和分解代谢中非常活跃。(1)肝脏合成大多数血浆蛋白。

8、肝细胞的一个重要功能是合成和分泌血浆蛋白；肝脏也是去除血浆蛋白(白蛋白除外)的重要器官。(2)肝脏氨基酸代谢非常活跃，催化氨基酸转氨基、脱氨基、转乙基和脱羧的酶非常丰富。氨基酸被分解，非必需氨基酸被合成。一些氨基酸被用来合成各种含氮化合物，如嘌呤衍生物、嘧啶衍生物、肌酸、乙醇胺和胆碱。(3)肝脏是机体解除氨中毒的主要器官，尿素合成：氨甲酰磷酸合成酶和鸟氨酸氨甲酰转移酶只存在于肝细胞的线粒体中。为了合成谷氨酰胺，肝脏参与多种维生素和辅酶的代谢。(1)肝脏在脂溶性维生素的吸收和血液运输中起重要作用。胆汁酸脂溶性维生素A、D、E和K吸收视黄醇结合蛋白并转运视黄醇维生素D结合蛋白和转运维生素D。(2)

9、肝脏储存多种维生素和维生素A、E、K和B12，富含维生素B1、B2、B6、泛酸和叶酸(3)肝脏参与大多数维生素、胡萝卜素、维生素A、维生素PPNAD和NADP、泛酸、辅酶a、维生素B1、硫胺素焦磷酸、维生素D325-羟基维生素D3的转化；5)肝脏参与各种激素的失活，以及激素的失活3360肝脏中的激素转化、降解或失活的过程称为激素失活。主要途径：生物转化。当肝脏疾病中雌激素、醛固酮和抗利尿激素水平升高时，可能会出现男性乳房发育、肝掌、蜘蛛痣以及水和钠潴留。重要肝外组织和器官的物质代谢特征及其与肝外组织/器官代谢特征和相互联系的关系。第四节，脂肪酸在正常条件下优选作为燃料。依次消耗脂肪酸、葡萄糖、

10、酮体和其他能量物质。首先，心肌利用脂肪酸氧化分解提供能量；(1)心肌可以利用各种营养物质及其代谢中间体作为能量；(2)心肌细胞分解营养素的能量供应方式主要是有氧氧化；(2)大脑主要利用葡萄糖提供能量，消耗大量氧气；(1)葡萄糖和酮体是大脑的主要能量物质；(2)大脑耗氧量高达全身总耗氧量的四分之一；(3)大脑是特定的，不能使用脂肪酸，当葡萄糖供应不足时可以使用酮体。合成和储存肌糖原和磷酸肌酸；脂肪酸氧化通常被用作主要的能量供应方式；在剧烈运动中，糖酵解是主要方法。第三，骨骼肌主要氧化脂肪酸，剧烈运动产生大量乳酸。(1)不同类型的骨骼肌有不同的生产方式。直接能量：三磷酸腺苷磷酸肌酸：能快速转移能量

11、并产生三磷酸腺苷。静止状态：肌糖原、脂肪酸和酮体的有氧氧化。剧烈运动：糖的无氧糖酵解能大大增加乳酸循环：糖异生和肌肉糖酵解途径的整合，红色肌肉：能量消耗较多，富含肌红蛋白和细胞色素系统，白色肌肉：能量消耗较少，主要依靠糖酵解提供能量。(2)骨骼肌适应不同的能量消耗状态，选择不同的能量来源；(4)糖酵解是成熟红细胞提供能量的主要途径，成熟红细胞没有线粒体，不能进行营养物质的有氧氧化，不能利用脂肪酸等非糖类物质作为能量来源。葡萄糖酵解是主要的能量来源。脂肪组织是储存和释放能量的重要场所。(1)从饮食中吸收的能量主要储存在脂肪组织中，饮食脂肪以肌钙蛋白的形式运输到脂肪组织中储存。膳食糖：主要转运至肝

12、脏并转化为脂肪，然后以VLDL的形式转运至脂肪组织储存。一部分脂肪细胞转化为脂肪储存。(2)饥饿时，主要依靠脂肪组织中储存的脂肪分解供能。饥饿、脂肪分解激素、热休克蛋白、脂肪动员、脂肪酸甘油、酮体、肝脏、氧化能量供应、肾髓质没有线粒体，主要由糖酵解提供能量。肾皮质主要由脂肪酸和酮体的有氧氧化提供动力。一般来说，肾脏糖异生仅为肝脏糖异生葡萄糖的10%。长期饥饿(56周)后，肾脏中的糖异生量可达每天40克，几乎相当于肝脏中的糖异生量。6.肾脏可以进行糖异生和酮体形成，调节代谢的主要途径是调节代谢的主要途径。第五节：代谢调节在生物世界中无处不在，这是生物学的一个重要特征。酶的活性和含量主要由细胞内代

13、谢物浓度的变化来调节，这种变化被称为初级调节或细胞水平的代谢调节。单细胞生物和高等生物代谢调控的三个层次，以及细胞层次的代谢调控。首先，细胞水平代谢调节主要调节关键酶活性，而细胞水平代谢调节主要调节酶水平。胞内酶被分离。代谢途径的速度和方向由关键酶的活性决定。代谢调节主要通过调节关键酶的活性来实现。(1)细胞内各种代谢酶的分布是亚细胞结构的基础多酶系统的主要代谢途径在细胞中的分布，酶：的分离分布的意义，提高了同一代谢途径的酶反应速率。从而使各种代谢途径不相互干扰，相互协调，有利于调节因子对各种途径的特异性调节。(2)关键酶的活性决定整个代谢途径的速度和方向，以及关键酶催化反应的特点：它们通常催

14、化代谢途径的第一个反应或分支点的反应，速度最慢，它们的活性可以决定整个代谢途径的总速度。它通常催化单向或非平衡反应，其活性可以决定整个代谢途径的方向。酶的活性不仅受底物的控制，还受许多代谢物或效应物的调节。关键酶在代谢过程中具有调节作用。一些重要代谢途径的关键酶、快速调节(改变酶的分子结构)、慢速调节(改变酶的含量)和关键酶活性的调节(改变酶的分子结构或改变酶的含量)是细胞水平代谢调节的基本途径，也是激素水平和整体代谢调节的重要环节。(3)变构调节通过变构效应改变关键酶的活性。变构调节是生物学中普遍存在的代谢调节模式。一些小分子化合物可以特异性结合酶蛋白分子活性中心以外的特定部位，改变酶蛋白分

15、子的构象，从而改变酶的活性。这种调节被称为酶的变构调节。被调节的酶被称为变构酶或变构酶。引起酶变构效应的物质称为变构效应物。变构效应子，一种变构激活剂，是一种导致酶活性增加的变构效应子。变构效应子是导致酶活性降低的变构效应子。变构酶和变构效应子在一些代谢途径中，2代谢途径的起始物或产物通过变构调节、变构酶、催化亚单位(其可与底物结合并发挥催化作用)、调节亚单位(其可与变构效应子结合以发挥调节作用)、变构效应子、底物、其它小分子代谢物的终产物、变构效应酶的调节亚单位来影响代谢途径。变构效应有两种机制：(1)调节亚单位包含“假底物”序列，其可防止催化亚单位结合效应子和调控亚基的结合导致“假底物”序

16、列的构象变化，释放催化亚基，使其发挥催化作用。例如，cAMP激活蛋白激酶。(2)变构效应剂和调节亚基的组合可导致酶分子的三级和/或四级结构在“T”构象(紧密态、无活性和低活性)和“R”构象(松弛态、活性和高活性)之间变化，从而影响酶活性。例如氧调节Hb。变构调节使物质的代谢与相应的代谢需要和相关物质相协调，调节相应代谢的强度和方向以协调相关代谢并满足相应的代谢需要，变构效应剂(底物、终产物和其它小分子代谢物)，细胞内浓度的变化(反映相关代谢途径和相应代谢需要的强度)，关键酶构象的变化，并影响酶活性。代谢终产物的反馈。变构调节可以有效利用能量而不浪费。变构调节使不同的代谢途径相互协调。(4)化学修饰通过酶共价修饰来调节酶的活性。1.酶共价修饰有多种形式，酶蛋白肽链上的一些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的变化。这种调节被称为酶的化学修饰。化学修饰的主要方式有：磷酸化-脱磷、乙酰化-脱乙酰、甲基化-脱甲基、腺苷化-去腺苷化、巯基和巯基的相互转化、酶促化学修饰对酶活性的调节、磷酸化酶的化学修饰是一种具有很强特异性和放大效