第09章-物质代谢的联系与调节(2010)

1、MetabolicInterrelationships相互联系;相互转变，相互依存，构成统一的整体。注意：相互联系的枢纽性物质主要的来源和去路,丙酮酸,乙酰CoA,-KG等,物质代谢的区域化,代谢途径,亚细胞区域,糖酵解三羧酸循环磷酸戊糖途径糖原合成与分解糖异生途径FA合成FA氧化胆固醇生物合成酮体生成尿素合成血红素合成磷脂合成呼吸链,胞液线粒体胞液胞液胞液胞液，内质网、线粒体线粒体胞液及内质网胞液及线粒体线粒体及胞浆胞液及线粒体内质网线粒体,2.代谢途径不同,反应链：见Glc氧化分解途径小结,反应环：,注意:每条途径的,底物、条件,酶,能量,辅助因子,地点,产物和意义等均不同,包括,TCAC

2、,鸟氨酸循环,嘌呤核苷酸循环,Cori循环,柠檬酸-丙酮酸循环,丙氨酸-葡萄糖循环,SAM循环等,葡萄糖氧化分解途径小结,3.酶促反应下使代谢处于动态平衡,代谢池：来源重要代谢途径的限速酶（见下表）,去路,重要代谢途径的限速酶（P227表93）,代谢途径限速酶,糖原合成糖原分解糖酵解三羧酸循环糖异生脂肪酸合成脂肪分解酮体合成胆固醇合成尿素合成胆汁酸合成血红素合成,糖原合酶磷酸化酶己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶柠檬酸合酶、异柠酸脱氢酶、-KG脱氢酶系丙酮酸羧化酶、PEP羧激酶、果糖二磷酸酶-1、G-6-P酶乙酰CoA羧化酶TG脂酶HMG-CoA合酶HMG-CoA还原酶精氨酸代琥珀酸合

3、成酶、CPS-(氨基甲酰磷酸合成酶-)7-羟化酶-氨基-酮基戊酸合酶（ALA合酶）,4、组织、器官代谢各具特色,(1)肝脏物质代谢的中枢（综合性化工厂见P224）(2)心脏以酮体、乳酸、FFA和Glc为能源，有氧氧化供能为主.(3)大脑Glc为唯一能源，日耗100g。长期饥饿者以酮体为主要能源（日耗50100g)。(4)肌肉缺乏G-6-P酶，不能将肌糖原分解成葡萄糖补充血糖。(5)RBC无线粒体，能量全部来自糖酵解（30g/日）。(6)脂肪组织合成和储存TG。肝脏也能合成TG，但不能储存TG，需VLDL运至肝外。(7)肾脏糖异生生成G的量与饥饿时间呈正比。皮质能量来自FA和酮体的氧化；髓质主要

4、靠糖酵解供能。(见P224表9-1),在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。,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,例如：,肝在维持血糖稳定中起重要作用。,(1)肝是人体最重要的物质代谢中心和枢纽,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。,(2)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。,(3)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

5、解为主。,(4)肌肉主要氧化脂肪酸，剧烈运动产生大量乳酸,（5）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，每天消耗1520g葡萄糖。,合成及储存脂肪的重要组织；将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。,（6）脂肪组织是合成、储存脂肪的重要组织,肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。,（7）肾是可进行糖异生和生成酮体两种代谢的器官,重要器官及组织氧化供能的特点,5.ATP是生物体能量的载体,ATP的产生、利用和储存,6.NADPH是合成代谢所需的还原当量,来源,物质代谢的相互联系MetabolicInterrelationships,第二节,一、各种能量

6、物质的代谢相互联系相互制约,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,12天,34周,（一）体内糖可转变脂肪，但（偶数）脂肪酸不能转变成糖,1.摄入的糖量超过能量消耗时：,二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系,2.脂肪的甘油部分能在体内

7、转变为糖,3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响,饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时：,（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,1.蛋白质可以转变为脂肪,2.氨基酸可作为合成磷脂的原料,（三）脂类不能转变成氨基酸，但氨基酸能转变成脂肪,但不能说，脂类可转变为氨基酸。,3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸,（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

8、核糖由磷酸戊糖途径提供,葡萄糖、糖原,丙酮酸,乙酰CoA,脂肪,草酰乙酸,-酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,代谢调节方式TheWayforRegulationofMetabolism,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,概述：,细胞水平调节激素水平调节整体水平调节,E,酶结构改变,酶合成,诱导剂,E,酶结构改变,酶合成,阻遏剂,化学修饰,抑制变构（剂）,化学修饰,激活变构（剂）,快速调节：影响酶的结构，快，但短暂，（几秒几分）

9、,迟缓调节：影响酶量，慢而持久（几小时）,一、细胞水平的代谢调节,细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(keyenzyme)的活性决定。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。,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(limitingvelocityenzymes)。,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。,快速代谢,迟缓代谢,代谢调节主要是通过对关键

10、酶活性的调节而实现的。,1.变构调节的概念,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变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。,（二）关键酶的变构调节,2.变构调节的机制,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,变构效应剂+酶的调节亚基,（三）酶的化学修饰调节,1.化学修饰的概念,酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰(covalentmodification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。,2.化学修饰的主要方式,磷酸化-去磷酸,乙酰化-脱乙酰,甲基化-去甲基,腺苷化-脱腺苷,SH与

11、SS互变,酶的磷酸化与脱磷酸化,3.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）酶量的调节,1.酶蛋白合成的诱导与阻遏,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),2.酶蛋白降解,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、激素水平的代谢调节,激素分类,膜受体激素胞内受体激素,按激素受体在细胞的部位不同，分为：,1.膜受体激素的作用方式,激素作用方式,2.胞内受体激素的作用方式,（一）饥饿,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（13天）,三、整体水平的代谢调节,（1）蛋白质代谢变化,分解加强，氨基酸异生成糖,（2）糖代谢变化,糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低,（3）脂代谢变化,脂肪动员加强，酮体生成增多,2.长期饥饿,（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