物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)(0001)課件

第10章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)MetabolicInterrelationshipsandRegulation第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)TheSpecialtyofMetabolism物質(zhì)代謝的特點(diǎn)一、開放性二、有序性三、整體性四、統(tǒng)一性五、合理性六、酶催化七、可調(diào)性八、ATP是能量載體九、NADPH是還原當(dāng)量的主要載體十、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行一、開放性物質(zhì)與能量均可與環(huán)境進(jìn)行交換。二、有序性直線型分支型環(huán)型A1B1C1S1趨散型趨同型三、整體性

糖類

脂類蛋白質(zhì)水

無機(jī)鹽維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄五、合理性細(xì)胞代謝的原則和策略：通過少數(shù)反應(yīng)將各類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成種類繁多的分子，結(jié)合多樣靈活調(diào)節(jié)，以盡量少的投入得到更多的產(chǎn)出。以糖代謝為中心，協(xié)調(diào)各種物質(zhì)代謝的相互轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)機(jī)體整體環(huán)境的變化。產(chǎn)生的毒副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化后以適當(dāng)方式排出。六、酶催化酶促反應(yīng)具有反應(yīng)條件溫和、高效和高度專一、無副產(chǎn)物的特點(diǎn)。有酶存在時(shí)，代謝反應(yīng)的速度可提高103～1020倍。酶活性具有可調(diào)節(jié)性：機(jī)體通過調(diào)節(jié)酶活性，控制機(jī)體內(nèi)各種代謝反應(yīng)。酶的含量和酶的活性是關(guān)系到物質(zhì)代謝能否進(jìn)行和代謝速度的關(guān)鍵。七、可調(diào)性機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境不斷變化影響機(jī)體代謝適應(yīng)環(huán)境的變化八、ATP是能量載體營養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能ATP是機(jī)體能量利用的共同形式九、NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量例如乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑十、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行生物體內(nèi)各代謝途徑間互相聯(lián)系，構(gòu)成錯(cuò)綜復(fù)雜的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)以糖代謝為“中心網(wǎng)站和主干信息高速公路”，其它每個(gè)代謝為“外圍網(wǎng)站”并形成一個(gè)獨(dú)立的“局域網(wǎng)”。不同代謝所含的共同代謝中間產(chǎn)物構(gòu)成信息和物質(zhì)交換節(jié)點(diǎn)，將各個(gè)代謝終端（途徑）關(guān)聯(lián)起來。iro第二節(jié)組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系MetabolicCharactersandInterrelationshipsofTissuesandApparatus各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色結(jié)構(gòu)不同酶系的種類、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同功能各異各組織、器官的代謝并非孤立地進(jìn)行，而是通過血液循環(huán)及神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)成統(tǒng)一整體

一、幾個(gè)重要組織器官的代謝特點(diǎn)（一）肝肝是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐，調(diào)節(jié)和聯(lián)系全身器官代謝的中心。肝糖原合成與分解；糖異生；合成尿素；合成酮體；合成血漿蛋白和多種凝血因子；合成VLDL、HDL、和apo及脂蛋白代謝的酶。合成膽汁酸。耗能大，耗氧多,20%-25%；葡萄糖為主要能源，無糖原儲(chǔ)存；每天利用血糖100g

；不能利用脂肪酸，葡萄糖不足時(shí)，能利用酮體。

（二）腦合成、儲(chǔ)存糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式,劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵解為主；肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖；

在禁食和長期饑餓下，肝臟糖異生(丙氨酸－葡萄糖循環(huán))維持血糖水平。（三）肌肉也可進(jìn)行糖異生和生成酮體（肝外唯一）；腎髓質(zhì)無線粒體，故主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。谷氨酰胺生成（運(yùn)氨儲(chǔ)氨，調(diào)節(jié)酸堿平衡）（四）腎臟腎臟在代謝中的作用僅次于肝臟酮體乳酸游離脂酸葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能為主。（五）心臟能量主要來自糖酵解。（六）紅細(xì)胞無亞細(xì)胞器合成及儲(chǔ)存脂肪；脂肪分解成脂酸、甘油，供機(jī)體其他組織利用。（七）脂肪組織二、主要器官間的代謝聯(lián)系（一）肝-肌肉：糖原合成與分解、糖異生。（二）肝-腦：酮體。（三）肝臟-脂肪：脂蛋白(VLDL、LDL、HDL)。（五）肝臟-腸道：CM、糖原合成、膽汁酸。三、各種代謝物均具有各自共同的代謝池各種組織

消化吸收的糖

肝糖原分解糖異生血糖如：血糖第三節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系

MetabolicInterrelationships一、在能量代謝上的相互聯(lián)系三大營養(yǎng)素共同中間產(chǎn)物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質(zhì)乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。脂肪分解增強(qiáng)ATP增多ATP/ADP比值增高從能量供應(yīng)，三者可互相代替，互相制約。一般供能以糖、脂為主，節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代謝限速酶之一）例如饑餓肝糖原分解，肌糖原分解

肝糖異生，蛋白質(zhì)分解

以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低1~2天3~4周（一）糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系二、糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)系乙酰CoA、磷酸甘油、NADPH（二）糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)系葡萄糖、各種酮酸（三）脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)系乙酰CoA、磷脂X基團(tuán)葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸目錄（四）核酸與糖、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系

1.氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位合成嘌呤合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供第四節(jié)代謝調(diào)節(jié)TheRegulationofMetabolism代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細(xì)胞生物:高等生物——三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)進(jìn)化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對(duì)其他細(xì)胞發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用。整體水平代謝調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)分泌

激素細(xì)胞代謝一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)--酶水平的調(diào)節(jié)。?細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布（區(qū)域性分布）。?代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(keyenzyme)的活性決定。?代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。（一）細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域。多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布

酶的隔離分布的意義

——避免了各種代謝途徑互相干擾。①速度最慢，它的速度決定整個(gè)代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化單向反應(yīng)不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決定整個(gè)代謝途徑的方向。③這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)具有以下特點(diǎn)：代謝途徑是一系列酶促反應(yīng)組成的，其速度及方向由其中的關(guān)鍵酶決定?？焖俅x

遲緩代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘通過改變酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天通過改變酶的含量變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemicalmodification)代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的?；虮磉_(dá)與酶蛋白合成變構(gòu)調(diào)節(jié)allostericregulation小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。（二）關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allostericenzyme)使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑(allostericeffecter)

?變構(gòu)激活劑

allostericactivater

——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑

allostericinhibiter

——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。酶的共價(jià)修飾酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變。磷酸化---去磷酸乙酰化---脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH---–S—S–酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白酶量的調(diào)節(jié)1.酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)

常見的誘導(dǎo)或阻遏方式：底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏產(chǎn)物對(duì)酶合成的阻遏激素對(duì)酶合成的誘導(dǎo)藥物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)或阻遏2.酶蛋白降解溶酶體蛋白酶體——釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)——泛素識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。內(nèi)、外環(huán)境改變機(jī)體相關(guān)組織分泌激素激素與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變激素作用機(jī)制二、激素水平的代謝調(diào)節(jié)激素分類

膜受體激素

胞內(nèi)受體激素按激素受體在細(xì)胞的部位不同，分為：1.膜受體激素的作用方式激素作用方式2.胞內(nèi)受體激素的作用方式（一）饑餓糖原消耗血糖趨于降低胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加引起一系列的代謝變化1.短期饑餓（1～3天）三、整體水平的代謝調(diào)節(jié)（1）蛋白質(zhì)代謝變化分解加強(qiáng)，氨基酸異生成糖（2）糖代謝變化糖異生加強(qiáng)，組織對(duì)葡萄糖利用降低（3）脂代謝變化脂肪動(dòng)員加強(qiáng)，酮體生成增多2.長期饑餓（1）蛋白質(zhì)代謝變化蛋白質(zhì)分解減少（