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1、,1,第 九 章,物质代谢的联系与调节 Metabolic Interrelationships and Regulation,2,物质代谢的特点 The Specialty of Metabolism,第 一 节,3,一、整体性,各种物质代谢之间互有联系，相互依存。,4,二、代谢调节,机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度,内外环境不断变化,影响机体代谢,适应环境的变化,5,三、各组织、器官物质代谢各具特色,结构不同,酶系的种类、含量不同,不同的组织、器官,代谢途径不同、功能各异,6,四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池,例如,7,五、ATP是机体能量利用的共同形式,营养物分 解,
2、8,六、NADPH是合成代谢所需的还原当量,例如,乙酰CoA,NADPH + H+,脂酸、胆固醇,磷酸戊糖途径,9,物质代谢的相互联系 Metabolic Interrelationships,第 二 节,10,一、在能量代谢上的相互联系,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。,11,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，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。,12,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,13,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
3、分解明显降低,1 2 天,3 4 周,14,（一）糖代谢与脂代谢的相互联系,1. 摄入的糖量超过能量消耗时,二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系,15,2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖,16,3. 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,17,（二）糖与氨基酸代谢的相互联系,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。,18,2. 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,19,1. 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）脂类与氨
4、基酸代谢的相互联系,20, 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,21,（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系,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,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,目 录,23,组织、器官的代谢特点及联系,Metabolic Specialty and Interrelationships of Tissues and Apparatus,第 三 节,24,是机体物质代谢的枢纽。 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。,肝,肝在维持血糖
5、稳定中起重要作用。,25,以葡萄糖有氧氧化供能为主。,心脏,26,耗能大，耗氧多。 葡萄糖为主要能源。 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。,脑,27,合成、储存糖原； 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。,肌 肉,28,能量主要来自糖酵解。,红细胞,29,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。,脂肪组织,30,也可进行糖异生和生成酮体； 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。,肾脏,31,代 谢 调 节 The Regulation of Metabolism,第 四 节,32,代谢调节普遍存在于生物界，是生
6、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,33,高等生物 三级水平代谢调节,细胞水平代谢调节,34,一、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。 细胞内酶呈隔离分布。 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key enzyme)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。,35,（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 。,36,多酶体系在细胞内的分布,37,38,酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰。,39, 速度最慢，它的
7、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 。,40,例：糖代谢的关键酶,41,快速代谢,迟缓代谢, 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。,42,1. 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）
8、关键酶的变构调节,43,被调节的酶称为变构酶或别构酶 (allosteric enzyme) 使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂 (allosteric effector), 变构激活剂allosteric effector 引起酶活性增加的变构效应剂。 变构抑制剂allosteric effector 引起酶活性降低的变构效应剂。,44,2. 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,45,变构效应剂 + 酶的调节亚基,46,3. 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
9、不致生成过多。,47,变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。,48,变构调节使不同的代谢途径相互协调。,49,（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(covalent modification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。,50,2. 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 S S 互变,51,酶的磷酸化与脱磷酸化,52,3. 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
10、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。,53,（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),54,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,55,2. 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。,56,内、外环境改变,激素作用机制,二、激素水平的代谢调节,57,激素分类, 膜受体
11、激素 胞内受体激素,按激素受体在细胞的部位不同，分为：,58,1. 膜受体激素的作用方式,激素作用方式,59,2. 胞内受体激素的作用方式,60,（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,61,（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,62,2. 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）脂代谢变化,脂肪动员进一步加强 脑组织利用酮体增加,63,（二）应 激,1. 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 ”。,64,2. 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,65,3. 代谢改变,（1） 血糖升高,（2） 脂肪动员增强,（3）蛋白质分解加强,66,附 录,目 录,