物质代谢的联系与调节

第9章,物质代谢的联系与调节Metabolic Interrelationships & Regulation,物质代谢的特点The Speciality of Metabolism,第一节,一、物质代谢互相联系,二、物质代谢受到精细调节,三、各器官物质代谢各具特色,四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池,例如：,消化吸收的糖,肝糖原分解,糖异生,血糖,五、ATP是能量的直接提供者,六、NADPH为合成代谢提供还原力,物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships,第二节,一、物质代谢相互制约,三大营养素,共同中间产物,共同最终代谢通路,三大营养素可在体内氧化供能。,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，机体优先利用燃料的次序是糖原、脂肪和蛋白质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。,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。,例如：,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,（一）体内糖可转变脂肪，但（偶数）脂肪酸不能转变成糖,二、物质代谢相互联系,（二）体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以相互转变,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-酮酸，可转变为糖,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,-酮戊二酸,（三）脂类不能转变成氨基酸，但氨基酸能转变成脂肪,（四）某些氨基酸是核苷酸/核酸合成的前体,1. 氨基酸是体内合成核酸的重要原料,2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供,体内重要组织、器官的代谢特点及联系,Metabolic Speciality & Interrelationships of Important Tissues & Apparatus in the Body,第三节,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,一、肝是人体最重要的物质代谢中心和枢纽,肝在脂代谢中的作用。生成酮体，脂肪和胆固醇,肝在氨基酸代谢中的作用。合成和分解蛋白质，合成尿素,肝是生物转化的主要场所,正常优先以脂酸为燃料产生ATP。能量可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供。,二、心可利用多种能源物质，以有氧氧化为主,耗能大，耗氧多。葡萄糖为主要能源，每天消耗约100g。 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。,三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大,合成、储存肌糖原；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。,四、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈运动产生大量乳酸,五、糖酵解是为成熟红细胞提供能量的主要途径,红细胞没有线粒体。,六、脂肪组织是合成、储存脂肪的重要组织,七、肾是可进行糖异生和生成酮体两种代谢的器官,物质代谢的调节方式The Way for Regulation of Metabolism,第四节,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,高等生物 三级水平代谢调节,细胞水平代谢调节,一、细胞水平的代谢调节主要调节关键酶活性,（一）细胞酶系有特定细胞和亚细胞区域的隔离分布,提高速率, 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(limiting velocity enzymes)。, 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。, 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 。,某些重要代谢途径的关键酶,（二）小分子代谢物通过变构调节改变关键酶活性,代谢途径的起始物或产物通过变构调节影响代谢途径,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,变构调节的生理意义, 代谢终产物反馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。,变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。,变构调节使不同的代谢途径相互协调。,（三）关键酶活性可由酶的化学修饰调节,酶促化学修饰的特点 ：,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。具有放大效应，效率较变构调节高。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。,（四）改变细胞内酶的含量可调节酶的活性,1调节酶蛋白含量可通过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(repressor),常见的诱导或阻遏方式:,底物对酶合成的诱导和阻遏,产物对酶合成的阻遏,激素对酶合成的诱导,药物对酶合成的诱导,2调节细胞酶含量也可通过改变酶蛋白降解速度,通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。,内、外环境改变,激素作用机制：,二、激素通过作用特异受体调节代谢过程,（一）糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态有不同改变,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.短期饥饿时脂肪动员增加而减少糖的利用,三、机体通过神经系统及神经-体液途径整体调节体内物质代谢,（1）脂代谢变化,脂肪动员加强，酮体生成增多,（2）糖代谢变化,糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低,（3）蛋白质代谢变化,肌蛋白质分解加强，氨基酸异生成糖,2长期饥饿时各组织发生与短期饥饿不同的代谢改变 ：,（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,（二）应激增加糖、脂和蛋白质分解的能源供应，限制能源存积,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 ”。,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，胰岛素分泌减少,代谢改变：,1. 血糖升高,2. 脂肪动员增强,3. 蛋白质分解加强,这对保证大脑、红细胞的供能有重要意义。,为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。,肌释出丙氨酸等氨基酸增加。,应激时机体的代谢改变,代谢综合征(Metabolic Syndrome, MS) ：以肥胖、高血压、糖代谢及血脂异常等为主要临床表现的症候群 。表现为心脑血管病的多种代谢危险因素在同一个体内集结的状态。而超重和肥胖在MS发生、发展中起着决定性的作用。,（三）肥胖是多种因素引起的进食行为和能量代谢调节的紊乱,体质性肥胖 ：青少年期多见的肥胖，主要由于脂肪细胞数量增加所致。获得性肥胖：成人因营养过剩引起的肥胖，主要由于脂肪细胞体积增加，也有数量增加。,1肥胖者增加脂肪储存有不同类型,单纯性肥胖,继发性肥胖症,某些神经、内分泌疾病引起。,肥胖诊断常用标准是体重指数（body mass index, BMI, BMI=体重 (kg)/身高2 (m2)。如体重超过标准体重的20%，或体重指数30即为肥胖。,2正常食欲、进食和能量消耗的平衡受到神经、内分泌系统复杂调节,短期进食调节激素主要包括生长激素释放肽(ghrelin)