第11章物质代谢的联系与调节1022.ppt

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1、第第11 11章章 物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节Metabolic Interrelationships and Regulation第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第三节第三节 组织、器官的代谢特点组织、器官的代谢特点第四节第四节 代谢调节（重点）代谢调节（重点）本章内容本章内容第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点 体内各种物质（糖、脂、蛋白质、水、体内各种物质（糖、脂、蛋白质、水、无机盐和维生素等）的代谢构成一个统一的无机盐和维生素等）的代谢构成一个统一的整体整体（一）整体性（一）整体性 消化吸收消化吸收中间代谢

2、中间代谢废物排泄废物排泄彼此相互联系彼此相互联系彼此相互转化彼此相互转化彼此相互依存彼此相互依存 同化作用同化作用异化作用异化作用（二）物质代谢偶联能量代谢（二）物质代谢偶联能量代谢 （三）代谢途径的多样性（三）代谢途径的多样性直线途径直线途径循环途径循环途径分支途径分支途径 机体存在精细的调节机制，使各种机体存在精细的调节机制，使各种物质代谢能适应内外环境的变化。物质代谢能适应内外环境的变化。调节各种物质代谢的调节各种物质代谢的强度强度调节各种物质代谢的调节各种物质代谢的方向方向调节各种物质代谢的调节各种物质代谢的速度速度（四）代谢调节（四）代谢调节（五）各组织、器官物质代谢各具特色（五）各

3、组织、器官物质代谢各具特色不同的组不同的组织、器官织、器官结构不同结构不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同代谢途径不代谢途径不同、功能各异同、功能各异v肝脏含糖、脂、蛋白质代谢的各种酶系，是物质代肝脏含糖、脂、蛋白质代谢的各种酶系，是物质代谢的总枢纽谢的总枢纽v脂肪含激素敏感脂肪酶，能进行脂肪储存与动员脂肪含激素敏感脂肪酶，能进行脂肪储存与动员v脑组织、红细胞有糖代谢酶系，能利用糖氧化供能脑组织、红细胞有糖代谢酶系，能利用糖氧化供能 同一种代谢物共同参加到同一代谢同一种代谢物共同参加到同一代谢池中代谢（如各种来源的血糖均通过池中代谢（如各种来源的血糖均通过血糖代谢池参与各种组织的代谢）

4、。血糖代谢池参与各种组织的代谢）。（六）各种代谢物均具有共同的代谢池（六）各种代谢物均具有共同的代谢池（七）（七）ATP是机体储存能量及消耗能量的共同形式是机体储存能量及消耗能量的共同形式 生物大分子的合成、肌肉收缩、生物大分子的合成、肌肉收缩、神经冲动的传导、细胞渗透压及形态神经冲动的传导、细胞渗透压及形态的维持等均需要消耗的维持等均需要消耗ATP营养物营养物分解分解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能（八）（八）NADPH是合成代谢所需的还原当量是合成代谢所需的还原当量脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇乙酰乙酰CoA磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径NADPH+H+第二节第二节 物质代谢的相互联

5、系物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships一、在能量代谢上的相互联系相互制约一、在能量代谢上的相互联系相互制约三大营养素三大营养素糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质共同中共同中间产物间产物乙酰乙酰CoACoA2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2共同最终共同最终代谢通路代谢通路TAC三大营养素可在体内氧化供能三大营养素可在体内氧化供能从能量供应角度看，三大营养素可以相互代从能量供应角度看，三大营养素可以相互代替，并相互制约。替，并相互制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。约蛋白质的消耗。任一供能物质的

6、代谢占优势，常能抑制和节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。约其他物质的降解。一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系二、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系二、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系糖变脂糖变脂摄糖过多摄糖过多变构变构+乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶羧化酶合成合成脂酸脂酸储脂储脂 肥胖肥胖及血及血TG 柠檬酸柠檬酸ATP合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）乙酰辅酶乙酰辅酶A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，但但脂酸不能转变为糖脂酸不能转变为糖脂肪脂肪脂酸脂酸

7、动员动员甘油甘油糖糖（少）（少）-磷酸甘油磷酸甘油（少）（少）乙酰乙酰CoA（多）（多）脂肪分解代谢脂肪分解代谢有赖于糖代谢有赖于糖代谢正常进行正常进行糖代谢糖代谢 草酰乙酸草酰乙酸 三羧酸三羧酸循环循环糖异生糖异生高酮血症高酮血症 除除生酮生酮aa（Leu和和Lys）外，其余）外，其余aa均可均可生成生成-酮酸酮酸，并循糖异生途径转变为糖，并循糖异生途径转变为糖糖代谢中间产物可氨基化转变为糖代谢中间产物可氨基化转变为非必需非必需aa（但（但不能不能转变成转变成8种必需种必需aa）食物中蛋白质食物中蛋白质能能代替糖、脂供能代替糖、脂供能但食物中糖、脂但食物中糖、脂不能不能代替蛋白质代替蛋白质（

8、二）糖代谢与氨基酸代谢的相互联系（二）糖代谢与氨基酸代谢的相互联系 所有所有aa均分解能生成乙酰均分解能生成乙酰CoA，用于脂，用于脂 肪、胆固醇合成肪、胆固醇合成aa（如如Ser）亦可作为磷脂合成原料）亦可作为磷脂合成原料仅脂肪动员的仅脂肪动员的甘油甘油可进入糖酵解途径可进入糖酵解途径并转变为并转变为非必需非必需aa（但不能转变成（但不能转变成8种必需种必需aa）（三）脂代谢与氨基酸代谢的相互联系（三）脂代谢与氨基酸代谢的相互联系Gly、Asp、Gln及一碳单位是合成及一碳单位是合成嘌呤的原料嘌呤的原料Asp、Gln及一碳单位是合成嘧啶及一碳单位是合成嘧啶的原料的原料（四）核苷酸与氨基酸代谢

9、的相互关系（四）核苷酸与氨基酸代谢的相互关系脂肪脂肪Leu、LysTyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA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6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖糖、脂脂、氨氨基基酸酸代代谢谢途途径径的的相相互互联联系系第三节第三节 组织器官的代谢特点及联系组织器官的代谢特点及联系1.肝肝 机体物质代谢的总枢纽机体物质代谢的总枢纽,是人体的是人体的“中心中心 生化工厂生化工厂”2.心脏心脏 依次以酮体、

10、乳酸、依次以酮体、乳酸、FFA和糖氧和糖氧化供能（有氧氧化为主）化供能（有氧氧化为主）（了解，自学）（了解，自学）3.脑脑 机体耗能的主要器官（耗氧机体耗能的主要器官（耗氧20%25%）；几乎以血糖来源的）；几乎以血糖来源的葡萄糖为唯葡萄糖为唯一能源一能源（每天（每天100g）；长期饥饿时亦可）；长期饥饿时亦可氧化酮体供能。氧化酮体供能。5.红细胞红细胞 糖酵解供能，每天耗糖酵解供能，每天耗30g葡萄糖，葡萄糖，不能利用脂酸酮体氧化供能不能利用脂酸酮体氧化供能(无无线粒体线粒体)6.脂肪组织脂肪组织 储存脂肪；脂肪动员储存脂肪；脂肪动员7.肾肾 能进行糖异生（与肝相当），并能能进行糖异生（与肝

11、相当），并能储存糖原；亦能利用酮体氧化供能；储存糖原；亦能利用酮体氧化供能；肾髓质无线粒体，只能通过糖酵解供能。肾髓质无线粒体，只能通过糖酵解供能。4.肌肉组织肌肉组织 以氧化脂酸为主；剧烈运动以氧化脂酸为主；剧烈运动时进行无氧酵解生成乳酸时进行无氧酵解生成乳酸；肌糖原对血；肌糖原对血糖糖无无贡献（贡献（无无葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶活性磷酸酶活性）。）。第四节第四节 代谢调节（重点与难点）代谢调节（重点与难点）代谢调节作用的代谢调节作用的三三个水平：个水平：细胞水平细胞水平的代谢调节（酶活性和酶量，代谢的代谢调节（酶活性和酶量，代谢物浓度，区室化）物浓度，区室化）-本章重点本章重点 激素水平激

12、素水平的代谢调节（内分泌细胞的代谢调节（内分泌细胞激素激素细细胞内代谢）胞内代谢）整体水平整体水平的代谢调节（中枢神经的代谢调节（中枢神经神经递质神经递质效应器效应器激素分泌激素分泌细胞内代谢）细胞内代谢）（一）细胞内酶的隔离分布（区室化）（一）细胞内酶的隔离分布（区室化）各代谢途径的有关酶类，常组成各代谢途径的有关酶类，常组成酶体系酶体系，分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中，使不分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中，使不同的代谢途径在细胞不同区域内进行。同的代谢途径在细胞不同区域内进行。胞液：胞液：糖酵解、糖原合成糖酵解、糖原合成与分解、糖异生、磷酸戊与分解、糖异生、磷酸戊糖途径、脂酸合成糖途

13、径、脂酸合成酶系酶系一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节胞核：胞核：核酸合成核酸合成酶系酶系线粒体线粒体：三羧酸循环、氧三羧酸循环、氧化磷酸化、呼吸链、脂酸化磷酸化、呼吸链、脂酸氧化氧化酶系酶系调节酶（关键酶、限速酶）的概念调节酶（关键酶、限速酶）的概念 一个代谢途径的速度和方向，常一个代谢途径的速度和方向，常由一个或几个具有调节作用的关键酶由一个或几个具有调节作用的关键酶的活性所决定。这些调节代谢的酶称的活性所决定。这些调节代谢的酶称调节酶调节酶（regulatory enzymes）或）或关键关键酶酶（key enzymes）1.所催化的反应所催化的反应速度最慢速度最慢，故又称，故

14、又称限速酶限速酶；关键酶的特点关键酶的特点2.催化催化单向单向反应或反应或非平衡非平衡反应，故能决定反应，故能决定 整个代谢途径的整个代谢途径的方向方向；3.酶活性除受酶活性除受底物底物影响外，还受多种影响外，还受多种代代 谢物谢物或或效应剂效应剂的调节。的调节。糖原分解糖原分解 磷酸化酶磷酸化酶糖原合成糖原合成 糖原糖原合合酶酶糖酵解糖酵解 己糖激酶，己糖激酶，PFK-1，丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化 丙酮酸脱氢酶系，柠檬酸合酶，丙酮酸脱氢酶系，柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶,酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系糖异生糖异生 丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激丙酮酸羧化酶，

15、磷酸烯醇式丙酮酸羧激 酶酶,果糖果糖1,6-二磷酸酶二磷酸酶,葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶脂酸合成脂酸合成 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶胆固醇合成胆固醇合成 HMGCoA还原酶还原酶某些重要代谢途径的关键酶某些重要代谢途径的关键酶代谢途径代谢途径 关键酶关键酶变构调节变构调节共价共价(化学化学)修饰调节修饰调节代谢调节代谢调节主要主要通过对关键通过对关键酶活性酶活性的调节实现的调节实现快速调节快速调节(数秒数秒数分数分)迟缓调节迟缓调节(数小时数小时数天数天)酶的代谢调节酶的代谢调节酶量酶量的调节的调节酶蛋白酶蛋白的的合成合成酶蛋白酶蛋白的的降解降解酶活性酶活性调节调节(二二)小分子代谢物改变

16、关键酶构小分子代谢物改变关键酶构象对酶活性变构调节象对酶活性变构调节1.变构调节变构调节(别构调节别构调节)allosteric regulation 小分子小分子化合物化合物与与酶酶蛋白分子活性蛋白分子活性中心以外的部位中心以外的部位非共价键非共价键结合，使结合，使酶酶蛋白构象蛋白构象发生变化，从而增强或减弱发生变化，从而增强或减弱酶的酶的活性活性。这种调节方式称。这种调节方式称变构调节变构调节 变构部位变构部位(别构部位别构部位)allosteric site 与变构效应剂结合的部位与变构效应剂结合的部位变构酶变构酶(别构酶别构酶)allosteric enzyme 被变构调节的酶被变构调节的酶变构效应剂变构效应剂 allosteric effector 使酶发生变构效应的物质使酶发生变构效应的物质2.变构调节的机制变构调节的机制变构酶变构酶(寡聚酶寡聚酶)催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基与底物结合与底物结合起催化作用起催化作用与变构效应剂与变构效应剂非共价非共价结合起调节作用结合起调节作用变构效应剂的种类：变构效应剂的种类：底物，代谢终产物，代谢中间产物，底物，代谢终产物，代谢中