第章物质代谢的联系与调节PPT学习教案

1、会计学1第章物质代谢的联系与调节第章物质代谢的联系与调节物质代谢的特点物质代谢的特点Characteristics of Metabolism第一节第一节第1页/共96页第2页/共96页 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄第3页/共96页机体有精细的调节机体有精细的调节机制，调节代谢的机制，调节代谢的强度、方向和速度强度、方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境适应环境的变化的变化第4页/共96页三、各组织、器官物质代谢各具特色三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同结构不同酶系的种类

2、、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异第5页/共96页四、各种物质代谢的代谢物均具有四、各种物质代谢的代谢物均具有共同的代谢池共同的代谢池例如：例如：各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖代代谢谢池池第6页/共96页五、五、ATP是机体储存能量及消耗能量是机体储存能量及消耗能量的共同形式的共同形式营养物营养物分分 解解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能第7页/共96页六、六、NADPH是是合成代谢所需的还原当量合成代谢所需的还原当量例如例如：乙酰乙酰CoANADPH

3、 + H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第8页/共96页物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Interrelationships among Metabolic Pathways of Carbohydrates, Lipids, and Proteins第二节第二节第9页/共96页一、在能量代谢上相互联系相互制约一、在能量代谢上相互联系相互制约三三大营养素大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoATAC2H氧化磷酸化氧化磷酸化ATP+H2OCO2糖、脂及蛋白质可在体内氧化供能。虽然它们在体糖、脂及蛋白质可在体内氧化

4、供能。虽然它们在体内分解氧化的代谢途径各不相同，但有共同规律。内分解氧化的代谢途径各不相同，但有共同规律。第10页/共96页乙酰辅酶乙酰辅酶A是三大营养物共同的中间代谢物是三大营养物共同的中间代谢物，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同代谢途径，释出的能量均以共同代谢途径，释出的能量均以ATP形式储形式储存。存。 从能量供应的角度看，三大营养素可以互相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。代替，并互相制约。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。第11页/共96页脂肪

5、分解脂肪分解增强增强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约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。其他物质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制（糖分解代谢限速酶之一）（糖分解代谢限速酶之一）例如：例如：第12页/共96页 饥饿时饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生 ，蛋白质分解蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主为主,蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周第13页/共96页n种物质代谢障碍时可引起其它物质代谢的紊

6、乱。第14页/共96页葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）第15页/共96页脂酸脂酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄糖糖n脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。第16页/共96页 饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时:高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化氧化受阻受阻第17页/共96页例如：例如：丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸

7、脱脱氨基氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖第18页/共96页糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸- -酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸例如：例如：第19页/共96页氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪第20页/共96页丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂第21页/共96页脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸第22页/共96页甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰谷氨酰胺胺一碳单一碳单位位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶 合成核苷酸所需的磷

8、酸核糖由磷酸戊糖途径提供。合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。第23页/共96页琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨

9、酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T A C目目 录录第24页/共96页组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系Characteristics and Interrelationships of Metabolism of Special Tissues and Organs第三节第三节第25页/共96页n虽然肝储存糖原、糖异生途径活跃，可是肝能量供应通常以氧化脂酸为主。第26页/共96页 合成、储存糖原合成、储存糖原 分解糖原生成葡萄糖，释放入血分

10、解糖原生成葡萄糖，释放入血 是糖异生的主要器官是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用：肝在糖代谢中的作用：例例：肝在维持血糖稳定中起重要作用。肝在维持血糖稳定中起重要作用。第27页/共96页酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖第28页/共96页 第29页/共96页第30页/共96页第31页/共96页 第32页/共96页而肾皮质则主要由脂酸及酮体的有氧氧化供能。第33页/共96页重要器官及组织氧化供能的特点重要器官及组织氧化供能的特点 目目 录录第34页/共96页代谢调节代谢调节Regulations of Metabolism第四节第四节第35页/共96页主要通过细胞内代谢物浓度的变化

11、，对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，这种调节称为酶的活性及含量进行调节，这种调节称为原始原始调节调节或或细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节。单细胞生物单细胞生物第36页/共96页高等生物高等生物 三级水平代谢调节三级水平代谢调节 细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节 激素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的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其它细胞发挥代谢调节作用。它细胞发挥代谢调节作用。 整体水平代谢调节整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过

12、神经纤维及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。激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。第37页/共96页第38页/共96页 （一）细胞酶系在细胞和亚细胞区域分布（一）细胞酶系在细胞和亚细胞区域分布有利于酶活性调节有利于酶活性调节第39页/共96页主要代谢途径（多酶体系）在细胞内的分布主要代谢途径（多酶体系）在细胞内的分布第40页/共96页第41页/共96页n调节某些关键酶或调节

13、酶的活性是细胞代谢调节的一种重要方式。第42页/共96页向； 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：调节酶或关键酶所催化的反应具有下述特点： 第43页/共96页某些重要代谢途径的关键酶某些重要代谢途径的关键酶糖原合酶糖原合酶第44页/共96页 快速代谢快速代谢 迟缓代谢迟缓代谢 在数秒、数分钟内发生；在数秒、数分钟内发生； 通过改变酶的分子结构，从而改变其活性；通过改变酶的分子结构，从而改变其活性； 分为别构调节及化学修饰调节两种。分为别构调节及化学修饰调节两种。n代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活

14、性的调节实现的。 一般需数小时或数天才能实现；一般需数小时或数天才能实现； 通过对酶蛋白分子的合成或降解以改变细胞通过对酶蛋白分子的合成或降解以改变细胞内酶的含量调节。内酶的含量调节。 第45页/共96页1 1、代谢途径中的关键酶大多是别位酶、代谢途径中的关键酶大多是别位酶 第46页/共96页小分子化合物与酶分子活性中心以外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，这种调节称为酶变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的别构调节。的别构调节。 酶的别构调节酶的别构调节 被调节的酶称为别构酶。被调节的酶称为别

15、构酶。 使酶发生变构效应的物质，称为别构效应剂。使酶发生变构效应的物质，称为别构效应剂。第47页/共96页第48页/共96页的供需平衡。第49页/共96页别构效应剂别构效应剂 + + 酶的调节亚基酶的调节亚基酶的构象改变酶的构象改变酶的活性改变酶的活性改变（激活或抑制（激活或抑制 ）疏松疏松亚基聚合亚基聚合紧密紧密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化第50页/共96页多。第51页/共96页乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA例如：例如：第52页/共96页G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促进糖的储存

16、促进糖的储存第53页/共96页柠檬酸柠檬酸+ +6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成第54页/共96页。1 1很多代谢途径的调节酶通过化学修饰调节酶活性很多代谢途径的调节酶通过化学修饰调节酶活性第55页/共96页磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 - - - - - - 脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - - - - 脱腺苷脱腺苷 SH 与与 S S 互变互变第56页/共96页第57页/共96页phosphatase) 催化完成。第

17、58页/共96页酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化磷酸化的酶蛋的酶蛋白白第59页/共96页第60页/共96页第61页/共96页第62页/共96页1 1诱导或阻遏酶蛋白基因表达可改变酶含量诱导或阻遏酶蛋白基因表达可改变酶含量加速酶合成的化合物称为诱导剂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减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)n诱导剂或阻遏剂是在酶蛋白生物合成的转录或翻诱导剂或阻遏剂是在酶蛋白生物合成的转

18、录或翻译过程中发挥作用，但影响转录较常见。译过程中发挥作用，但影响转录较常见。 第63页/共96页 常见的诱导或阻遏方式：常见的诱导或阻遏方式：底物对酶合成的诱导和阻遏作用普遍存在于生底物对酶合成的诱导和阻遏作用普遍存在于生物界；物界；代谢反应的产物不仅可别构抑制或反馈抑制关代谢反应的产物不仅可别构抑制或反馈抑制关键酶或催化起始反应酶的活性，而且还可阻遏键酶或催化起始反应酶的活性，而且还可阻遏这些酶的基因表达；这些酶的基因表达； 激素对酶表达的诱导很常见；激素对酶表达的诱导很常见； 很多药物和毒物对酶表达的影响；很多药物和毒物对酶表达的影响；第64页/共96页2 2改变酶蛋白分子降解速度也能调

19、节细胞酶含量改变酶蛋白分子降解速度也能调节细胞酶含量存在于溶酶体（存在于溶酶体（lysosome）的）的ATP-非依赖途径；非依赖途径；存在于蛋白酶体（存在于蛋白酶体（proteosome）的依赖）的依赖ATP的泛素途径的泛素途径n凡能改变或影响这两种蛋白质降解机制的因素，凡能改变或影响这两种蛋白质降解机制的因素，都可间接影响酶蛋白的降解速度，进而影响代都可间接影响酶蛋白的降解速度，进而影响代谢途径。谢途径。 第65页/共96页用，是由于该组织或细胞存在有能特异识别和结合相应激素的受体（receptor）。第66页/共96页 膜受体激素膜受体激素 胞内受体激素胞内受体激素第67页/共96页相应

20、的靶细胞膜受体结合后，通过跨膜传递将所携带的信息传递到细胞内。然后通过第二信使将信号逐级放大，产生显著代谢效应。第68页/共96页第69页/共96页（hormone response element, HRE）结合，促进（或抑制）相邻的基因转录，进而促进（或阻遏）蛋白质或酶的合成，调节细胞内酶的含量。第70页/共96页第71页/共96页第72页/共96页1 1短期饥饿糖利用减少而脂动员加强短期饥饿糖利用减少而脂动员加强饥饿饥饿1 1 3 3天天糖原消耗，血糖趋于降低糖原消耗，血糖趋于降低胰岛素分泌减少，胰高血糖素胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增分泌增加加第73页/共96页（1 1）各种组织对葡

21、萄糖的利用普遍降低）各种组织对葡萄糖的利用普遍降低 （2 2）糖异生作用增强）糖异生作用增强 速度：速度：肝脏糖异生速度约为肝脏糖异生速度约为150克葡萄糖克葡萄糖/天；天；原料：原料：30%来自乳酸，来自乳酸，10%来自甘油，其余来自甘油，其余40%来自来自氨基酸。氨基酸。场所：场所：肝脏是饥饿初期糖异生的主要场所，约占肝脏是饥饿初期糖异生的主要场所，约占80%，小部份（约，小部份（约20%）则在肾皮质中进行。）则在肾皮质中进行。 第74页/共96页（3 3）脂肪动员加强且酮体生成增多）脂肪动员加强且酮体生成增多 血浆甘油和游离脂酸含量升高，脂肪组织血浆甘油和游离脂酸含量升高，脂肪组织动员出

22、的脂酸约动员出的脂酸约25%在肝脏生成酮体。在肝脏生成酮体。脂酸和酮体成为心肌、骨骼肌和肾皮质的脂酸和酮体成为心肌、骨骼肌和肾皮质的重要燃料，一部分酮体可被大脑利用。重要燃料，一部分酮体可被大脑利用。 第75页/共96页（4 4）肌肉蛋白质分解加强：）肌肉蛋白质分解加强： 蛋白质分解增强出现略迟。蛋白质分解增强出现略迟。蛋白质分解加强时，释放入血的氨基酸蛋白质分解加强时，释放入血的氨基酸量增加。量增加。肌肉蛋白质分解的氨基酸大部份转变为肌肉蛋白质分解的氨基酸大部份转变为丙氨酸和谷氨酰胺释放入血循环。丙氨酸和谷氨酰胺释放入血循环。 第76页/共96页2 2长期饥饿时代谢改变与短期饥饿不同长期饥饿

23、时代谢改变与短期饥饿不同第77页/共96页素水平增加，而胰岛素分泌减少。第78页/共96页n肾上腺皮质激素及生长素使周围组织对糖的利用降低。第79页/共96页3 3蛋白质分解增强蛋白质分解增强 n肌肉释出丙氨酸等氨基酸增加，同时尿肌肉释出丙氨酸等氨基酸增加，同时尿素生成及尿氮排出增加，呈负氮平衡素生成及尿氮排出增加，呈负氮平衡 。第80页/共96页 应激时机体的代谢改变应激时机体的代谢改变第81页/共96页第82页/共96页1 1几种激素参与正常食欲、进食的调节几种激素参与正常食欲、进食的调节（1 1）某些激素引起饱感而终止进食）某些激素引起饱感而终止进食食物消化后的分解产物如葡萄糖、肽、氨基

24、酸、食物消化后的分解产物如葡萄糖、肽、氨基酸、脂酸等可通过肝及消化道的化感受器的刺激产生脂酸等可通过肝及消化道的化感受器的刺激产生某些激素，影响机体的食欲。某些激素，影响机体的食欲。 第83页/共96页 这两种激素是反映体内脂肪储存量的主这两种激素是反映体内脂肪储存量的主要信息分子。要信息分子。 第84页/共96页第85页/共96页抑制食欲；抑制食欲；抑制脂肪的合成，刺激脂酸的抑制脂肪的合成，刺激脂酸的-氧化，增加能量消耗氧化，增加能量消耗，以减少储脂，使体重下降；，以减少储脂，使体重下降；瘦蛋白还能增加线粒体瘦蛋白还能增加线粒体解偶联蛋白解偶联蛋白(UCP)表达，使氧表达，使氧化磷酸化解偶联

25、而增加热能的释放，最终使体重下降化磷酸化解偶联而增加热能的释放，最终使体重下降；降低降低T3的生成，降低基础代谢；的生成，降低基础代谢；降低性激素的生成减少性器官生长发育及生殖；降低性激素的生成减少性器官生长发育及生殖；增加糖皮质激素的生成，减少脂肪的动员。增加糖皮质激素的生成，减少脂肪的动员。 有利于动物在严重营养缺乏时的体重的保持及有利于动物在严重营养缺乏时的体重的保持及维持存活。维持存活。 第86页/共96页第87页/共96页一方面使弓状核增食欲神经元抑制一方面使弓状核增食欲神经元抑制NPY的分泌；的分泌；另一方面又使抑制食欲神经元分泌另一方面又使抑制食欲神经元分泌-MSH， 抑制食欲，减少进食，增加热量的消耗，抑制食欲，减少进食，增加热量的消耗，维持体重及热量平衡维持体重及热量平衡 。 第88页/共96页增加肌细胞对增加肌细胞对FFA的摄取，促进的摄取，促进FFA的的-氧化，抑制氧化，抑制脂酸的合成；脂酸的合成；在肝增加葡萄糖的摄取，促进糖酵解，抑制糖异生在肝增加葡萄糖的摄取，促进糖酵解，抑制糖异生。 第89页/共96页作用于脑垂体促进生长激素的分泌；作用于脑垂体促进生长激素的分泌；作用于下丘脑增食欲神经元，刺激食欲。作用于下丘脑增食欲神经元，刺激