第12章 物质代谢调节

第十二章,物质代谢的联系与调节InterrelationshipsandRegulationofMetabolism,物质代谢的特点CharacteristicsofMetabolism,第一节,1.整体性,2.调节性,物质代谢的特点,3.特色性,4.代谢池,5.能量形式,6.还原当量,ATP,NADPH,各组织、器官结构不同，酶系的种类、含量不同,-代谢途径及功能各不相同。,体内各种物质代谢均受控于机体的精细调节，代谢的强度、速度、方向不断的适应内外环境的变化。,1,物质代谢的相互联系InterrelationshipsamongMetabolicPathwaysofCarbohydrates,Lipids,andProteins,第二节,一、在能量代谢上的相互联系,共同中间代谢物：乙酰辅酶A共同最后分解途径：三羧酸循环共同能量形式：ATP,乙酰CoA,ATP,TAC,糖脂肪蛋白,呼吸链,互相代替，互相制约。一种供能物质代谢占优势，抑制或节约其它。,供能,二、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系,糖,脂,氨基酸,核酸,碱基,核糖,（一）糖代谢与脂代谢,（二）糖代谢与氨基酸代谢,（三）脂代谢与氨基酸代谢,（四）核酸与糖、氨基酸代谢,脂：仅甘油能糖异生,糖：不能生成必需氨基酸氨基酸：可异生成糖（除亮、赖）,乙酰CoA,糖原,蛋白质,脂肪,乙酰CoA的来源和去路,第三节肝在物质代谢中的作用,FunctionofLiverinMaterialMetabolism,肝脏的结构、化学组成特点,双重血液供应,门静脉（养分）,肝动脉（O2）,肝静脉,体循环,肾,尿,胆道系统,肠,粪,肝脏的功能,是体内最重要的代谢器官物质代谢分泌、排泄生物转化有机体的“物质代谢枢纽”、“综合性化工厂”,一.肝在糖代谢中的作用糖原合成维持血糖浓度的恒定糖原分解糖异生肝功能受损：饥饿时易发生低血糖。,1.消化、吸收:胆固醇胆汁酸肝功能受损：“脂肪泻”2.合成、运输：（1）合成：TG、ChE/Ch、PL、LCAT、酮体（2）运输：VLDL、HDL肝功能受损：PL“脂肪肝”LCAT血ChE/Ch,二、肝在脂类代谢中的作用,3.分解：TG、FA（部分生成酮体）4.利用：甘油,1.蛋白质的合成：合成：自身蛋白血浆蛋白清蛋白凝血因子肝功能受损：清蛋白水肿、A/G凝血因子凝血障碍,三、肝在蛋白质代谢中的代谢,2.氨基酸分解代谢：转氨基、脱氨基、转甲基、脱羧基（1）支链氨基酸/芳香族氨基酸比值：支：肝外代谢芳：肝内代谢肝功能受损：血中支/芳（2）肝细胞内转氨酶含量高：急性肝炎：ALT,（3）解除氨毒：氨尿素肾排肝功能受损：血氨支/芳胺类（假神经递质）,肝性脑病,（1）吸收：胆汁酸-脂溶性维生素（2）贮存：维生素A、E、K、B12（3）转化：辅酶合成维生素A原维生素A维生素D325-OH-D3水溶性维生素辅酶的组成成分胆道阻塞：Vk出血倾向肝功能受损:肝性佝偻病,四、肝在维生素代谢中的作用,五、肝在激素代谢中的作用,激素的灭活(inactivationofhormone)激素主要在肝中转化、降解或失去活性的过程称为激素的灭活。,*主要方式：生物转化,第四节,肝外重要组织器官的物质代谢特点及联系CharacteristicandInterconnectionofMetabolisminExtra-hepaticTissue/Organ,一、心优先利用酮体、脂酸并以有氧氧化为主,二、脑耗氧量大并以葡萄糖为供能物质,脑是机体耗能大的主要器官，耗O2量占全身耗O2的20%25%。正常时几乎以葡萄糖为唯一供能物质。血糖供应不足时，主要利用由肝生成的酮体作为能源。,三、肌肉通常以氧化脂酸为主且在剧烈运动时产生乳酸,肌肉组织通常以氧化脂酸为主，在剧烈运动时则以糖的无氧酵解产生乳酸为主。由于肌肉缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，因此肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。,四、红细胞代谢以糖酵解为主,红细胞能量主要来自葡萄糖的无氧酵解，磷酸戊糖途径比较旺盛。由于红细胞没有线粒体，因此不能进行有氧氧化。,五、脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织,脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织。脂肪细胞还含有动员脂肪的激素敏感甘油三酯脂肪酶。,六、肾也可进行糖异生和生成酮体,肾可进行糖异生、生成酮体，它是除肝外唯一可进行此两种代谢的器官。肾髓质因无线粒体，主要由糖酵解供能，而肾皮质则主要由脂酸及酮体的有氧氧化供能。,代谢调节RegulationsofMetabolism,第五节,代谢调节,底物,E,各代谢途径,产物,单细胞微生物,高等生物,细胞水平,细胞水平,激素水平,整体水平,（CNS）,三级水平,-内环境相对恒定，动态平衡,代谢物浓度,（内分泌）,关键酶,高等生物三级水平代谢调节,细胞水平调节(酶调节),最基础、最重要,（一）细胞内酶的隔离分布,代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域。,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,细胞液:糖酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;核苷酸合成,细胞核:DNA、RNA合成,内质网:蛋白质、磷脂、胆固醇合成,一、细胞水平的调节主要是对酶活性的调节,酶隔离分布的意义：可以避免各种代谢途径间的相互干扰,乙酰CoA,FA合成酶系,FA,无意义循环,例：,ATP,脂酰CoA,-O,乙酰CoA,线粒体,胞液,有氧氧化,糖不足,糖充足,它催化的反应速度最慢，因此称为限速酶，它的活性决定整个代谢途径的速度；这类酶催化单向反应，或非平衡反应，因此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。,调节酶或关键酶所催化的反应具有下述特点：,关键酶,例：糖代谢的关键酶,葡萄糖-6-磷酸酶,细胞水平的调节,小分子化合物与酶蛋白分子活性中心以外的某些部位非共价结合，引起酶蛋白分子构象变化、从而改变酶的活性。,概念,变构调节,变构效应剂（变构激活剂,变构抑制剂）,变构酶,（三）小分子代谢物通过改变关键酶的构象变构调节酶活性,变构部位,C,C,机制,酶构象改变,2.亚基：,催化亚基（部位）-与底物结合调节亚基（部位）-与效应剂非共价结合,影响酶活性,效应剂,反馈抑制多为变构抑制,代谢物产生不致过多,脂酰CoA,乙酰CoA羧化酶,能量有效利用,乙酰CoA,（长链脂酰CoA）,(),ATP,磷酸果糖激酶丙酮酸激酶柠檬酸合酶,(),代谢途径互相协调,柠檬酸,G,6-磷酸果糖激酶-1,(),（）,生理意义,feedbackinhibition,糖分解酶类,（四）酶促化学修饰调节,酶蛋白肽链上某些残基在其它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调节。,概念,主要的化学修饰形式,磷酸化-脱磷酸,乙酰化-脱乙酰甲基化-去甲基腺苷化-脱腺苷-SH-S-S-,（最为多见）,E,TheSerTyr,E,磷蛋白磷酸酶,H2O,Pi,ATP,ADP,蛋白激酶,Mg2+,修饰位点：,酶级联放大效应示意图,磷酸化修饰对一些酶活性的影响,酶磷酸化脱磷酸化,糖原磷酸化酶激活抑制磷酸化酶b激酶激活抑制柠檬酸裂解酶激活抑制HMGCoA还原酶激酶激活抑制甘油三脂脂肪酶激活抑制乙酰CoA羧化酶抑制激活糖原合成酶抑制激活丙酮酸脱氢酶抑制激活HMGCoA还原酶抑制激活磷酸果糖激酶抑制激活,变构调节与化学修饰调节协同,一种酶可同时,变构调节：要求效应剂达一定浓度（难以应急）,即受变构调节又受化学修饰调节,化学修饰：（应激时）激素（+）酶促化学修饰（迅速，适应应激需要）,底物,产物(多),激素,药物,蛋白酶体,蛋白水解酶,（五）酶量的调节（慢调节）,酶,降解,识别待降解蛋白,降解,Pr,(泛素化）,泛素-,9,细胞水平的调节,内、外环境改变,激素作用机制,二、激素通过特异受体和信号通路调节代谢,组织特异性和效应特异性,激素水平的代谢调节,特异性激素受体,特点,（一）膜受体激素,（二）胞内受体激素,膜受体,蛋白质类、肽类、儿茶酚胺类,亲水,难以越过脂质双层-与膜受体结合,通过第二信使发挥作用,细胞表面脂膜上的跨膜糖蛋白,类固醇类、甲状腺素、视黄酸等,疏水,可越过脂质双层-与胞内受体结合,激素-受体复合物-DNA激素反应元件(HRE),共价修饰调节,膜受体激素,胞内受体激素,第二信使,E,酶含量调节,激素受体示意图,细胞膜,细胞核,膜受体,11,HRE,三、整体调节,内外环境变化,神经体液调节,适应环境,维持内环境相对恒定,NS,物质代谢,（激素）,主要矛盾:血糖增加来源：糖异生肝糖原分解减少去路：葡萄糖利用其他能源利用主要调节激素：胰岛素、胰高血糖素,12,（三）饥饿,（四）应激,应激意义：在于为机体应付“紧急情况”提供足够的能量。在严重创伤或大手术后，给予患者输入一定比例的胰岛素-葡萄糖-氯化钾溶液，可减少体内蛋白质的分解，防止负氮平衡。,代谢综合征(MetabolicSyndrome,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（bodymassindex,BMI,BMI=体重(kg)/身高2(m2),2正常食欲、进食和能