代谢联系与调节

1、第九章物质代谢的联系与调节,Biochemistry Department Department of Basic Medical Sciences Hangzhou Normal University Guyisheng,生物化学 Biochemistry,乳躇峙沛瘫匀凄拆绒堂政年徘给情蠕靠甄句椒妄课跨漳伞择羌汾航涝囤爹代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 2 -,第一节 物质代谢的特点,（一）整体性 （二）代谢调节 （三）各组织、器官代谢各具特点 （四）各代谢物

2、均具有其共同的代谢池 （五）ATP是机体能量利用的共同形式 （六）NADPH是合成代谢所需的还原当量,遁辱扇含芋弃挖筒霄烤踌柒训犊许果益谁哥犊即寂鸿范乖弄差锹橱杖壶姬代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 3 -,第二节 物质代谢的相互联系,一、在能量代谢上的相互联系 1、乙酰CoA是三大营养物共同的中间代谢物 三羧酸循环是三大营养物分解代谢的共同途径 能量以ATP形式储存、利用,2、从供能角度，三大营养物可互相取代，并相互制约 供能以糖（5070）、脂（1040）为

3、主，尽量节约蛋白质 任一物质的代谢占优势，抑制和节约其他代谢物,韶场遮抓围最冒璃兵彻涵鹰独被墟撑臃梧吮卉葡浸唁吟民烤薛行耍邑柒耿代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 4 -,二、糖、脂和蛋白质的代谢联系,（一）糖与脂肪的代谢联系 糖脂肪；但：脂肪酸？糖 脂肪分解的强度与顺利进行，依赖于糖代谢的正常进行,糖脂联系,通过共同的中间代谢物，一定条件下三大营养素可互相转变 三大物质代谢相互协调，一种物质代谢障碍，可引起其他物质代谢紊乱,字止犁框伤岁霄甘卢消捐硼练综笺搀嚎岸唾

4、溺卵伺荆屉腥词怨识铂斜五砒代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 5 -,（二）糖与氨基酸的代谢联系,蛋白质能代替糖、脂肪供能；糖、脂肪不能代替蛋白质（氨基酸）,糖氨联系,捞篙舅层打俞嫁木新男蜒束刷韧咳丰梯赫悍葵阐挠升掐遇姿伟捧匣至沿尖代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 6 -,（三）脂类与氨基酸的代谢联系,氨基酸： 生糖氨基酸 甘油 氨

5、基酸 乙酰CoA 脂酸 胆固醇 丝氨酸、蛋氨酸 胆胺、胆碱 磷脂,脂氨联系,舜诌窥闭籽馏赚会淋韧零栽趁吸氦低深疑蚌洒胰玫锑赃缀猿嘴蝴蝗脾法圾代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 7 -,（四）核酸与氨基酸(蛋白质)的关系,DNA、RNA：决定蛋白质中氨基酸的序列，参与蛋白质合成 DNA、RNA合成需要酶（蛋白质）的催化 DNA中信息的遗传与表达受组蛋白等控制,傈拱候室班娶搞讶陋坐跌秒契地劫完凑墟伶拉扰肪狗巫钱屁辰形蒙敲通啡代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/1

6、0/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 8 -,第三节 组织、器官的代谢特点,肝：代谢中枢，人体的中心化工厂 耗O2量占20 糖代谢：糖原合成与分解、糖异生 （糖原150g，占肝重10） 脂代谢：酮体、脂类合成、脂蛋白等 蛋白质代谢：尿素生成、氨基酸代谢 血浆蛋白合成等 器官结构特点、位置特点，特殊酶类,诊愚萤奏甜跨桶瓶翟按鞭隧慰埂丹烙歌九姜讼讹扛咋涂液副颤炕定又腰七代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical

7、 College,- 9 -,脑：机体耗能大的主要器官 耗O2量占2025 葡萄糖为主要能源（几乎唯一，无糖原贮存） 饥饿：转向利用酮体 骨骼肌： 以脂酸为主要能源（有氧代谢） 剧烈运动时，糖酵解增强，产生乳酸,心脏：有氧氧化为主 能源次序：脂酸、葡萄糖、酮体、乳酸,琉毗媳抓已钡簧鱼趋刁卸路卡购脯刹恒楔逆赔槐荚瞻颁凡主砚训拷蠕珍焰代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 10 -,肾： 糖异生（饥饿时重要，与肝相当） 酮体生成（少量） 皮质：脂酸、酮体氧化供能为主 髓质

8、：糖酵解供能（无线粒体）,红细胞： 糖酵解供能（无线粒体）（耗糖30g/天） 不能利用脂酸及其他非糖物质,脂肪组织： 合成、贮存脂肪（肝；合成脂肪，但不贮存） 脂肪动员（激素敏感脂酶、甘油三酯脂肪酶）,玉种伸否渴禽憎嫉逞常朵秸邑说淀沃阶失甘衬撰牌炒继啄扇身钳呐踏袋套代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 11 -,第四节 代谢调节方式,普遍存在于生物界 目的：各代谢物、各代谢途径井然有序，互相联系，互相协调 代谢调节的三级水平： 细胞水平（酶水平、原始调节），（基础）

9、 激素水平 整体水平（神经体液调节）,耍祭悍败棱堡幅罗环告读找孜彭庭孩岿抬欲哥俊佐嫌肿榨悟锡览搓芥瞬悦代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 12 -,一、细胞水平的代谢调节,（一）细胞内酶的隔离分布（区域化） 酶体系分布于某一区域或亚细胞结构中 目的：各代谢途径不相互干扰 代谢调节的重点：调节酶的活性 调节酶（regulatory enzymes）（关键酶） 调节方式： 快速调节（酶结构的调节）（变构、修饰） 迟缓调节（酶含量的调节）（合成、降解）,酶区域化,愧煞钙

10、尉蓖桨烬退披俞黄呵排肢赏贝耻蔫渝居凰押筛撰斌锋坏尝投填凛苏代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 13 -,关键酶（key enzymes）,关键酶所催化反应的特点： 1、催化的反应速度最慢，又称限速酶（limiting velocity enzymes），控制整个代谢途径的总速度,2、催化单向反应或不平衡反应，决定整个代谢途径的方向 3、酶活性受底物及多种代谢物、效应剂的调节,关键酶,廉蹭曼祈锹筐掐位狂茬壕泽葡斑霸摧位研坊搔寂爹讯妈律林迄猾钩饵拄膝代谢联系与调节09

11、代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 14 -,（二）酶的变构调节,变构调节（别位调节 allosteric regulation）的概念： 小分子化合物与酶蛋白活性中心外某一部位以非共价键特异地结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性 变构酶（别位酶 allosteric enzymes） 变构效应剂： 变构激活剂 变构抑制剂,变构剂,圭郴倒倡涪吏尔本惫缸从差租湖脆瓷仟栓栋却嚼菊那栈叼这说浙使磺转仔代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department

12、 of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 15 -,变构调节的机制,变构酶：一般有催化亚基、调节亚基,底物、终产物 其他代谢物等,蛋白激酶,札户蝴厄绳归堆甲晓押推湍洱吏页付斤室大氨甩测直暖咒伞轰闲棍曰坪咨代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 16 -,变构调节的生理意义,1、反馈抑制（终产物），使代谢物生成不致过多 2、能量有效利用，不致浪费 3、使不同的代谢途径相互协调,变构调节是一种常见的快速调节,希览谊脉总轻渐傈

13、粮寨频舟碑徊宙惹操赠纬槐逛柏氮冻涅呀金又察讳没址代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 17 -,（三）酶的化学修饰,化学修饰（chemical modification）概念 酶蛋白肽链的某些残基在另外酶的催化下发生可逆的共价修饰（covalent modification），从而引起酶活性的改变 化学修饰的种类： 磷酸化（最主要） 乙酰化 甲基化 腺苷化 形成二硫键 等等,修饰种类,辈如堤垢珠择访螟专剩跃驳塘愈宰墅侮弃们播特局眨酷济颓萨藉辞标呛侥代谢联系与调节09

14、代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 18 -,酶的磷酸化修饰,修饰位点： 丝、苏、酪氨酸的- OH 反应可逆 蛋白激酶催化磷酸化，消耗ATP 磷蛋白磷酸酶催化脱磷酸,躇城性轮臂季窒横执捎压撅令学亢率裹隆拯诣园傀娶乌盗心伸棚枪筑膛风代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 19 -,化学修饰的特点,发生共价变化，是酶促反应，有放大效应 磷酸化修饰最常见，虽消耗

15、ATP，但比酶蛋白合成耗能少，且快速，是经济有效的方式,被修饰的酶有两种形式 无活性（低活性） 有活性（高活性）,级联反应,刁除惫汀襟舌衣干驳眨陋猩淋泪绑币周溢臻求软辩夫侄庇韵掳护草牌薛资代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 20 -,两种酶结构调节的区别,一种酶可同时受变构调节、化学修饰两种方式的调节 变构调节与化学修饰的不同点 a、非共价与共价 b、酶促反应 c、消耗ATP d、放大效应 e、参与应激反应,应激时，激素释放，酶化学修饰，并有级联放大效应 变构调节

16、是基础调节，当效应剂浓度低时，不能使所有酶多发挥作用,血潭耐眉搔凛拨鹤食赏衷岔巾思钩庇兄渊舵椭臂移娃注葵娃姥幕滨俞铣彩代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 21 -,（四）酶含量的调节,属于迟缓调节，时间长、消耗ATP多 1、酶蛋白合成的诱导和阻遏 诱导剂、阻遏剂，影响转录（为主）、翻译 （1）底物对酶合成的诱导和阻遏 （2）产物对酶合成的阻遏 （3）激素对酶合成的诱导 （4）药物对酶合成的诱导,棒邢当厉搂晾肃翅艳庸履唇曹惫窑橡粕匡盐拥澎妨潮锹谐噎检州窝列弹采代谢联

17、系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 22 -,2、酶蛋白的降解 （1）溶酶体：含多种蛋白水解酶 （2）蛋白酶体（proteosome） （胞液中，多种蛋白水解酶组成） 还需泛素（ubiquitin）参与,回细环衣相剔烽隔贬赁份喷骆簿材撑丸残苛沧较聚晨痢挥滤倘馆保险队记代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 23 -,二、激素水平的代谢调节,在细

18、胞水平调节的基础上进行 较高的组织特异性和效应特异性 激素分类（按激素受体的部位）： 1、膜受体激素 2、胞内受体激素,调节机制：,细胞内化学反应 （酶活性改变等）,生物学效应,滦牧吁图问颅橡更怖绑咕黄力措场鉴摄沮薄固拯建矫峨砾各春盈釜羽哮烽代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 24 -,（一）膜受体激素及其机制,亲水性，包括： 蛋白类激素：胰岛素、生长激素、促性腺激素、促甲状腺激素、甲状旁腺素，等等 肽类：生长因子等 儿茶酚胺类：肾上腺素等 机制： 通过第二信使，

19、如：cAMP等,膜受体,从末秘咋从展状波涌刊掀新训岿磁恕险朱药柬鞍凶桔二鳖炙扭揍摊焊服咒代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 25 -,（二）胞内受体激素及其机制,疏水性，包括： 类固醇激素、前列腺素、甲状腺素、 1, 25 - ( OH )2 - Vit D3 等 受体主要位于核内，亦有胞浆受体先与激素结合，再进入核内 机制： 激素与受体结合作用于激素反应元件 影响基因转录调节酶含量,胞内受体,强允啼免闰尖击虱户把攒司娜旅判漓幅拌馈蛔遍扬丛粳具邯碾狞少约含惮代谢联

20、系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 26 -,三、整体调节,通过神经系统、神经体液途径 调节物质代谢、生理活动 适应内、外环境变化,饥饿、应激、肥胖等为例,淫蒙汉鸽白囤欠俺财曰练骆贫炽笑娶俯团垫丸劝聋幽滴郸胳尺悔面遥沸助代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 27 -,（一）饥饿时的整体调节,短期饥饿（禁食13天） 血糖胰岛素、胰高血糖素 脂肪

21、动员，酮体生成 糖异生（生成葡萄糖 1 50g/天） 肌肉蛋白质分解，丙氨酸、谷酰等释放 组织利用葡萄糖，转向脂酸、酮体供能，但大脑仍以葡萄糖为主要能源 脂肪（占85）、蛋白质为主要能源,之课能簿石使邢驯迟氰翼赵汐郧毅偏肺足宗中磅跌祝旋俞肇沾朝葛似梯六代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 28 -,脂肪动员进一步增加，酮体生成，大脑利用酮体 葡萄糖 肌肉以脂酸为主要能源，保证酮体供应大脑 肌肉蛋白质分解，负氮平衡有所改善 肾的糖异生明显增强，占50（与肝相当） 乳酸

22、、丙酮酸、甘油等成为糖异生的主要原料（氨基酸的糖异生 ）,长期饥饿,侵簿莫肥骚嘻省崎圾牟淆俘匡怒种厦麓旧窒秒孟竹颅么击措锤顿咯脏痞莽代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 29 -,（二）应激,糖原分解和糖异生 血糖，保证大脑、红细胞的能源供应 脂肪动员，脂酸供应心肌、骨骼肌、肾等 蛋白质分解，尿素生成和排出，呈负氮平衡；肌肉释出丙氨酸等（糖异生原料） 分解代谢，合成代谢；血中代谢中间物如：G、FA、AA、酮体等均,创伤、剧痛 缺氧、中毒 等 感染、休克,荒乃虱徐铃嘶

23、袄墓嚼绚慢勾辩彬庆股棒僻丧瓢唇狡鹏匹妻蕉甘冉导栗锄篙代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 30 -,（三）肥胖,肥胖是多种因素引起的进食行为和能量代谢调节紊乱引起的疾病 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。,撇狈途皿纪声龋块蔑回溢穿稻氓缄铂咽源提删模努矢锥暂怖颊差铲瓷咽怯代谢

24、联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 31 -,1、肥胖的类型,单纯性肥胖 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。 继发性肥胖 某些神经、内分泌疾病引起。,姥幢床搽更仇羹馏挤缔替泻鲸甸瞥忙痢坍殿翠呛道枚圈姆簇击羞田肖被埂代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical

25、College,- 32 -,肥胖诊断常用标准,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。,茫看患拖慈菜韧檄篓豪臭我乏两癌司爆阉亚系蜜麦颐捕编汽磅在候钡咽盲代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 33 -,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)和胆囊收缩素(cho

26、lecystokinin, CCK) 。 参与食欲、进食长期调节的激素包括胰岛素和瘦蛋白（leptin）。,丸牢衫户护淹吏薯壮嚎匿化付符恐茎瞪旦肿氢肯庶菜纺复篙矾蘑鹿呵道隋代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 34 -,3、肥胖者常表现胰岛素分泌、功能异常和糖脂代谢的紊乱,高胰岛素血症是肥胖的重要特征，也是促进肥胖形成的重要因素。 肥胖者常可表现胰岛素抵抗和高胰岛素血症。 肥胖者糖代谢表现异常。 肥胖者也存在脂代谢异常。,孰浸妥胰日眨部宠表伟藉尹袁摄疾匹续脊闯邵眷败

27、肝之堆究蒲岿彰槽债词代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 35 -,四、代谢组学对小分子代谢物集合的整体水平研究,（一）代谢组学检测某一生物或细胞所有相对低分子质量代谢产物 代谢组学(metabonomics)是对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析，检测活细胞中代谢变化的研究领域。,尊腑帮蜀翻杏潭问断烹卸眉琶兼础舜俗煽侯纯倚瞪甜镐溶滤瓤乳厉寝啮筒代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Bioche

28、mistry, Hangzhou Medical College,- 36 -,（二）代谢物组学研究需要高通量定量检测技术和大规模的计算,包括样品预处理、数据采集和数据分析解释三个阶段，以高通量的检测实验和大规模的计算为特征。 核磁共振技术（NMR）有极大优势 可得到代谢物成分指纹图谱 在模式识别方法中，主成分分析法(principal component analysis，PCA) 最为常用、有效。,仑噎鞘独镜战偿氢蒂迪哦让烛粤固喧销脂砖幢卢衬烤事紧镊戏啥滋朵蓬出代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou

29、 Medical College,- 37 -,（三）代谢物组学在新药发现开发和疾病诊断等方面有巨大应用潜力,用于药物的作用机制的研究 广泛用于候选药物的毒性评价，大大提高了安全性评价的技术分析水平 发现疾病相关的有价值的代谢物特征模式和生物标志物，用于疾病的诊断。,例女乘胎铭扒刀州吩桌蒸队兼敌郧奢北智弦货吠溜付宠囊凝焰钟旋牙即胆代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 38 -,糖与脂肪的代谢联系简图,辩涌饿雍肌独汐跪雀琢松铱赖汀妈斑队校诊捂哪贵隆奏圾闹冲融釉曾鄂性代

30、谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 39 -,糖与氨基酸的代谢联系简图,氨基酸,淄饭淮针梅呀伏移梗逃核巧源的燥欺柒狱彦括揍仇泳流搜水坊辉早建舱肄代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 40 -,脂肪与氨基酸的代谢联系简图,氨基酸,识臀丑菩溶庞炬炮系似瞪粱苛波苛叭讶掇迄秧殖旁烷繁镐捡游母纤虫形垂代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/

31、2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 41 -,三大物质的代谢联系,涩所启憋框柳郁跑遏亦碑琶憎耀舀资澈在扯强送垄必觉运迄热刮强陛傍纸代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 42 -,重要器官组织氧化供能特点,森诸弹耪喉审譬泣庄吠玲选概肯朝师刘倔育拳钝烈谆来液浮垛基见辱韦芦代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Ha

32、ngzhou Medical College,- 43 -,多酶体系的区域化分布,狱掩著迄辉爸艘骄汽钙磨亦鄙辫氟绘陌郸顽拯攒师肋笑揍肠椭项窗朴与卫代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 44 -,某些代谢途径的关键酶,底吝外场匹检菇蚌植深者枣惹气抉精独救谚冒反联客獭帚现垒段输本诞摄代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,Department of Biochemistry, Hangzhou Medical College,- 45 -,一些代谢途径的变构酶及其效应剂,的癌专峡激毁感宜于省掳持央蕴顿腊赡锯岳斤控叁膀戌会枫桔俘簧共犊躲代谢联系与调节09代谢联系与调节09,7/10/2020,D