生物化学：第十三章 物质代谢调节与细胞信号转导.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十三章,物质代谢调节与细胞信号转导,一、物质代谢调节,（一）物质代谢的特点,（二）肝在物质代谢中的作用,二、细胞信号转导,-,基本概念,（三）物质代谢的调节,第一节 物质代谢调节,The,Regulation,of Metabolism,一、物质代谢的特点,The Specialty of Metabolism,一、体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体,糖类,脂类,蛋白质,水,无机盐,维生素,各种物质代谢之间互有联系，相互依存。,消化吸收,中间代谢,废物排泄,沟通不同代谢途径的中间代谢物,1.6-P-G:,在肝细胞中,可以使糖代谢的各条途径得以沟通,2.3-P-,甘油醛,:,3.,丙酮酸,:,是糖酵解,有氧氧化和生糖,AA,氧化分解的共同中间物,4.,乙酰,CoA:,是联系糖,脂和氨基酸代谢的重要物质,5.,草酰乙酸,/,-,酮戊二酸,/,琥珀酰辅酶,A,等,是糖酵解,有氧氧化,磷酸戊糖途径和糖异生的共同代谢产物,可由,TG,分解的甘油转变而来,生糖,AA,经脱氨基后得到,通过共同的中间代谢物,使不同代谢途径间相互沟通,4.,乙酰,CoA,:,是联系糖,脂和氨基酸代谢的重要物质,乙酰,CoA,TCAC,CO,2,+H,2,O+,ATP,糖类,脂类,蛋白质,胆固醇,酮体,氧化磷酸化,二、机体物质代谢不断受到精细调节,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,三、各组织、器官物质代谢各具特色,细胞分化结构不同,酶系的组成、含量不同,不同的组织、器官,代谢途径不同、功能各异,四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池,例如：,各种组织,消化吸收的糖,肝糖原分解,糖异生,血 糖,五、,ATP,是机体储存能量和消耗能量的共同形式,营养物分解,释放能量,ADP+Pi,ATP,直接供能,底物水平磷酸化,氧化磷酸化,六、,NADPH,提供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,分解代谢,:,氧化性的,以,NAD,+,/NADP,+,/FAD,为受氢体,合成代谢,:,还原性的,NADPH,作为还原剂提供生物还原能力,氧化反应,还原反应,问题：,哪些物质可以作为偶联分解代谢与合成代谢的特殊功能分子？,ATP/NADPH/,葡萄糖,-6-,磷酸,/3-,磷酸甘油醛,/,磷,酸二羟丙酮,/,丙酮酸,/,乙酰辅酶,A/,草酰乙酸,/,-,酮戊二,酸,/,琥珀酰辅酶,A/,一碳单位,/NH,3,/CO,2,二、物质代谢调节的主要方式,The main way for Regulation of Metabolism,细胞水平：即细胞内酶水平的调节，,是基础。,激素水平：协调细胞、组织及器官间的代谢。,整体水平：由细胞内酶、激素及神经系统共同构成的,综合调节网络。,三级水平代谢调节：,高等生物,三级水平代谢调节,1,、细胞内酶呈隔离分布,2,、关键酶活性的调节,3,、关键酶含量的调节,（一）细胞水平的代谢调节主要调节关键酶活性,代谢途径的速度、方向由其中的,关键酶,(key enzyme),的活性决定,（一）,各种代谢酶在细胞内区隔分布是物质代谢及其调节的亚细胞结构基础,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。,多酶体系,分布,多酶体系,分布,DNA,及,RNA,合成,细胞核,糖酵解,胞液,蛋白质合成,内质网，胞液,戊糖磷酸途径,胞液,糖原合成,胞液,糖异生,线粒体胞液,脂肪酸合成,胞液,脂肪酸,氧化,线粒体,胆固醇合成,内质网，胞液,多种水解酶,溶酶体,磷脂合成,内质网,柠檬酸循环,线粒体,血红素合成,胞液，线粒体,氧化磷酸化,线粒体,尿素合成,胞液，线粒体,主要代谢途径,(,多酶体系,),在细胞内的分布,1.,使各种代谢途径互不干扰，彼此协调，有利于调节物对各途径的特异调节。,。,例：,胞液：,乙酰,CoA FA,Mit,：,FA,乙酰,CoA,2.,为细胞或酶水平代谢调节创造了有利条件，使某些调节因素可专一地影响某一细胞部分的酶活性，而不致影响其他部分的酶活性，保证代谢顺利进行。,3.,提高同一代谢途径酶促反应速率。,酶隔离分布的意义,:,内、外环境改变,机体相关组织分泌,激素,激素与靶细胞上的,受体,结合,靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变,激素作用机制：,（二）激素通过特异受体调节物质代谢,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：,激素分类：,1,、膜受体激素通过跨膜信号转导调节物质,代谢,腺苷环化酶,（无活性）,腺苷环化酶（有活性）,激素（胰高血糖素、肾上腺素等）,+,受体,ATP,cAMP,PKA,(,无活性,),磷酸化酶,b,激酶,糖原合酶,糖原合酶,-P,PKA,(,有活性,),磷酸化酶,b,磷酸化酶,a-P,磷酸化酶,b,激酶,-P,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,Pi,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶抑制剂,-P,磷蛋白磷酸酶抑制剂,PKA,（有活性）,2,、胞内受体激素通过激素,-,胞内受体复合物,改变基因表达、调节物质代谢,（三）机体通过神经系统及神经,-,体液途径,整体调节,体内物质代谢,整体水平调节：,在神经系统主导下，调节激素释放，并通过激素整合不同组织器官的各种代谢，实现整体调节，以适应饱食、空腹、饥饿、营养过剩、应激等状态，维持整体代谢平衡。,1,、饱食状态下机体三大物质代谢与膳食组成,有关,混合膳食胰岛素水平中度升高：,（,1,）机体主要分解葡萄糖供能,（,2,）未被分解的葡萄糖，部分合成肝糖原和肌糖原贮存；部分在肝内合成甘油三酯，以,VLDL,形式输送至脂肪等组织。,（,3,）吸收的甘油三酯，部分经肝转换成内源性甘油三酯，大部分输送到脂肪组织、骨骼肌等转换、储存或利用。,高糖膳食胰岛素水平明显升高，胰高血糖素降低：,（,1,）部分葡萄糖合成肌糖原和肝糖原和,VLDL,（,2,）大部分葡萄糖直接被输送到脂肪组织、骨骼肌和大脑，或转换成甘油三酯等非糖物质储存，或利用。,高蛋白膳食胰岛素水平中度升高，胰高血糖素水平升高：,（,1,）肝糖原分解补充血糖,（,2,）肝利用氨基酸异生为葡萄糖补充血糖,（,3,）部分氨基酸转化成甘油三酯,（,4,）还有部分氨基酸直接输送到骨骼肌。,（,5,）氨基酸供过于求，分解产生的氨的解毒，,增加了肝肾负担。,高脂膳食胰岛素水平降低，胰高血糖,素水平升高：,（,1,）肝糖原分解补充血糖,（,2,）肌组织氨基酸分解，转化为丙酮酸，输送至肝异生为葡萄糖，补充血糖。,（,3,）吸收的甘油三酯主要输送到脂肪、肌组织等。,（,4,）脂肪组织在接受吸收的甘油三酯同时，也部分分解脂肪成脂肪酸，输送到其他组织利用。,（,5,）肝氧化脂肪酸，产生酮体。,（,1,）餐后,6,8,小时,:,肝糖原即开始分解补充血糖。,（,2,）餐后,16,24,小时,肝糖原即将耗尽，糖异生补充血糖。,脂肪动员中度增加，释放脂肪酸。,肝氧化脂肪酸，产生酮体，主要供应肌组织。,骨骼肌部分氨基酸分解，补充肝糖异生的原料。,2,、空腹机体物质代谢以糖原分解、糖异生,和中度脂肪动员为特征,空腹：,通常指餐后,12,小时以后，体内胰岛素水平降低，胰高,血糖素升高。,3,、饥饿时机体主要氧化分解脂肪供能,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,短期饥饿后糖氧化供能减少而脂肪动员加强,短期饥饿：,通常指,1,3,天未进食。,骨骼肌蛋白质分解加强：,略迟于脂肪动员加强。氨基酸异生成糖。,肝糖异生作用明显增强,（,150g,d,）：,以饥饿,16,36,小时增加最多。原料主要来自氨基酸，部分来自乳酸及甘油。,脂肪动员,加强,且肝酮体生成增多：,脂肪动员释放的脂肪酸约,25,在肝氧化生成酮体。,机体从葡萄糖氧化供能为主转变为脂肪氧化供能为主：,除脑组织细胞和红细胞外,，组织细胞减少摄取利用葡萄糖，增加摄取利用脂肪酸和酮体。,饥饿,：,1.,短期饥饿：,肝糖原显著,，血糖,胰高血糖素,胰岛素,肌肉蛋白质分解,糖异生作用,脂肪动员,组织对葡萄糖的利用,长期饥饿可造成器官损害甚至危及生命。,长期饥饿：,指未进食,3,天以上。,脂肪动员进一步加强：,生成大量酮体,，脑利用酮体超过葡萄糖。肌组织利用脂肪酸。,肌肉以脂酸为主要能源，保证酮体优先供应脑组织。,蛋白质分解减少：,释出氨基酸减少。负氮平衡有所改善。肝,糖异生明显减少（与短期饥饿相比）：,乳酸、丙酮酸和甘油等成为肝糖异生的主要原料。,肾糖异生作用明显增强，几乎与肝相等,。,2.,长期饥饿：,脂肪动员进一步加强，肝生成大量,酮体,，脑组织以利用酮,体为主。,为了保证酮体对脑组织的能量供应，肌肉以脂酸为主要能,源物质。,肝糖异生的原料减少，而肾糖异生作用明显增强。,负氮平衡有所改善。,饥饿,：,4,、应激使机体分解代谢加强,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,”,。,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,引起一系列的代谢变化,代谢改变：,1.,应激使血糖升高,2.,应激使脂肪动员增强,3.,应激使蛋白质分解加强,这对保证大脑、红细胞的供能有重要意义。,为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。,骨骼肌释出丙氨酸等氨基酸增加，氨基酸分解增强，负氮平衡。,是人体受到一些异乎寻常刺激，如创伤、剧痛、冻伤等以及剧烈情绪激动等作出的一系列反应的,“,紧张状态,”,应激（,stress,）,：,应激,交感神经兴奋,血浆胰高血糖素,血浆胰岛素,三大营养物质分解代谢,、合成,内分泌腺或组织,代谢改变,血中含量,胰腺,-,细胞、,-,细胞,胰高血糖素分泌增加、胰岛素分泌抑制,胰高血糖素,胰岛素,肾上腺髓质、皮质,去甲肾上腺素及肾上腺素分泌增加、皮质醇分泌增加,肾上腺素,皮质醇,肝,糖原分解增加、糖原合成减少、糖异生增强、脂酸,氧化增加、酮体生成增加,葡萄糖,酮体,肌,糖原分解增加、葡萄糖的摄取利用减少、蛋白质分解增加、脂酸,-,氧化增强,乳酸,6-,磷酸葡萄糖,氨基酸,脂肪组织,脂肪分解增强、葡萄糖摄取及利用减少、脂肪合成减少,游离脂酸,甘油,应激时机体的代谢改变,二、关键酶活性决定整个代谢途径的速度和,方向,关键酶催化的反应特点：,常常催化一条代谢途径的第一步反应或分支点上的反应，速度最慢，其活性能决定整个代谢途径的总速度。,常催化单向反应或非平衡反应，其活性能决定整个代谢途径的方向。,酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂调节。,关键酶（,key enzymes,）,代谢过程中具有调节代谢速率及方向的酶,代谢途径,关键酶,糖原降解,磷酸化酶,糖原合成,糖原合酶,糖酵解,己糖激酶,磷酸果糖激酶,-1,丙酮酸激酶,糖有氧氧化,丙酮酸脱氢酶系,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,糖异生,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,果糖双磷酸酶,-1,脂肪酸合成,乙酰辅酶,A,羧化酶,胆固醇合成,HMG,辅酶,A,还原酶,某些重要代谢途径的关键酶,酶活力的调节,变构调节,共价修饰,属快速调节,酶含量的调节,酶蛋白分子的合成,酶蛋白分子的降解,属缓慢调节,调节关键酶活性（酶分子结构改变或酶含量改变）,是细胞水平代谢调节的基本方式，也是激素水平代谢调节,和整体代谢调节的重要环节。,改变单个酶分子的催化能力,（一）变构调节通过变构效应改变关键酶活性,变构调节是生物界普遍存在的代谢调节方式,一些小分子化合物能与酶蛋白分子活性中心外的特定部位特异结合，改变酶蛋白分子构象、从而改变酶活性，这种调节称为酶的,变构调节,(allosteric regulation),。,变构调节：,无共价键,的改变,化学修饰调节：引起酶蛋白,共价键的变化,对比,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。,代谢途径,变构酶,变构激活剂,变构抑制剂,糖酵解,己糖激酶,AMP,、,ADP,、,FDP,、,Pi,G-6-P,磷酸果糖激酶,-1,FDP,柠檬酸,丙酮酸激酶,ATP,，,乙酰,CoA,三羧酸循环,柠檬酸合酶,AMP,ATP,，,长链脂酰,CoA,异柠檬酸脱氢酶,AMP,，,ADP,ATP,糖异生,丙酮酸羧化酶,乙酰,CoA,，,ATP,AMP,糖原分解,磷酸化酶,b,AMP,，,G-1-P,，,Pi,ATP,，,G-6-P,脂酸合成,乙酰辅酶,A,羧化酶,柠檬酸，异柠檬酸,长链脂酰,CoA,氨基酸代谢,谷氨酸脱氢酶,ADP,，亮氨酸，蛋氨酸,GTP,，,ATP,，,NADH,嘌呤合成,谷氨酰胺,PRPP,酰胺转移酶,AMP,，,GMP,嘧啶合成,天冬氨酸转甲酰酶,CTP,，,UTP,核酸合成,脱氧胸苷激酶,dCTP,，,dATP,dTTP,一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂,2.,变构效应剂通过改变酶分子构象改变酶活性,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,酶的构象改变,酶的活性改变,（激活或抑制）,疏松,亚基聚合,紧密,亚基解聚,酶分子多聚化,变构效应的机制：,变构酶的动力学曲线是,S,形,3.,变构调节使一种物质的代谢与相应的代谢需求,和相关物质的代谢协调,调节相应代谢的强度、方向，以协调相关代谢、满足相应代谢需求,变构效应剂（底物、终产物、其他小分子代谢物）,细胞内浓度的改变（反映相关代谢途径的强度和相应的代谢需求）,关键酶构象改变，影响酶活性,生理意义,代谢终产物,反馈抑制,(feedback inhibition),反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。,乙酰,CoA,乙酰,CoA,羧化酶,丙二酰,CoA,长链脂酰,CoA,变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。,G-6-P,+,糖原磷酸化酶,抑制糖的氧化,糖原合酶,促进糖的储存,变构调节使不同的代谢途径相互协调。,柠檬酸,+,磷酸果糖激酶,-1,抑制糖的氧化,乙酰辅酶,A,羧化酶,促进脂酸的合成,（二）化学修饰调节通过酶促共价修饰调,节酶活性,1.,酶促共价修饰有多种形式,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,。,有别于变构调节,：它以引起酶分子,共价键的变化,、化学结构的改变而影响酶的活性。,酶的化学修饰调节,（,chemical modification,）,：,酶的化学修饰是在,另一种酶,的催化下完成的,磷酸化与脱磷酸,最常见,乙酰化与脱乙酰,甲基化与去甲基,腺苷化与脱腺苷,SH,与,-S-S-,互变等,化学修饰的方式,：,磷酸化修饰位点：,酶蛋白中,带羟基,的,AA,残基,Thr,Ser,Tyr,酶,化学修饰类型,酶活性改变,糖原磷酸化酶,磷酸化,/,脱磷酸,激活,/,抑制,磷酸化酶,b,激酶,磷酸化,/,脱磷酸,激活,/,抑制,糖原合酶,磷酸化,/,脱磷酸,抑制,/,激活,丙酮酸脱羧酶,磷酸化,/,脱磷酸,抑制,/,激活,磷酸果糖激酶,磷酸化,/,脱磷酸,抑制,/,激活,丙酮酸脱氢酶,磷酸化,/,脱磷酸,抑制,/,激活,HMG-CoA,还原酶,磷酸化,/,脱磷酸,抑制,/,激活,HMG-CoA,还原酶激酶,磷酸化,/,脱磷酸,激活,/,抑制,乙酰,CoA,羧化酶,磷酸化,/,脱磷酸,抑制,/,激活,脂肪细胞甘油三酯脂肪酶,磷酸化,/,脱磷酸,激活,/,抑制,黄嘌呤氧化脱氢酶,SH/-S-S-,脱氢酶,/,氧化酶,酶促化学修饰对酶活性的调节,注：并非所有的酶都以磷酸化形式为活性形式,举例说明！,13-4,酶的磷酸化与脱磷酸化,-,OH,Thr,Ser,Tyr,酶蛋白,H,2,O,Pi,磷蛋白磷酸酶,ATP,ADP,蛋白激酶,Thr,Ser,Tyr,-,O-PO,3,2-,磷酸化的酶蛋白,2.,酶的化学修饰调节具有级联放大效应,酶促化学修饰的特点：,受化学修饰调节的关键酶具无（或低）活性和有（或高）活性两种形式，由两种酶催化发生共价修饰，互相转变。,酶的化学修饰是酶促反应，特异性强，有放大效应。,磷酸化与去磷酸化是最常见的化学修饰反应，是调节酶活性经济有效的方式，作用迅速，有放大效应，。,催化共价修饰的酶自身常受别构调节、化学修饰调节，并与激素调节偶联，形成由信号分子、信号转导分子和效应分子组成的级联反应，使细胞内酶活性调节更精细协调。,同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。,酶的变构调节和化学修饰的既有区别，又有联系,：,化学修饰调节,需要其他酶的参与,酶分子有共价键的改变,以放大效应调节代谢强度为主要作用,别构调节,不需要其他酶的参与,无共价键的改变,多半以影响关键酶使代谢发生方向性的变化为其主要作用,1.,区别：,2.,联系：两种调节都是调节现有酶的活性、通过影响现有酶的,结构转而影响其活性。酶分子都有组成的改变。,但也应看到它们的作用是相辅相成的。有些酶具有别,构调节和化学修饰双重调节。,三、通过改变细胞内酶含量调节酶活性,（一）诱导或阻遏酶蛋白基因表达调节酶含量,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),诱导剂或阻遏剂在酶蛋白生物合成的转录或翻译过程中发挥作用，影响转录较常见。,常见的诱导或阻遏方式,:,底物对酶合成的,诱导,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,（二）调节细胞酶含量也可通过改变酶蛋白降解速度,溶酶体,蛋白酶体,释放蛋白水解酶，降解蛋白质,泛素识别,、结合蛋白质；,蛋白水解酶降解蛋白质,通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。,小结,:,1.,细胞水平调节：主要通过改变,关键酶,结构或含量以影响酶,活性，而对物质代谢进行调节。是生物最基本的调节方式。,2.,变构调节与化学修饰调节相辅相成。对于某一具体的酶而言，,可同时受到这两种方式的调节。,3.,激素水平的调节：激素受体、激素反应元件等。,4.,整体调节：,神经系统可通过内分泌腺间接调节代谢，也可直接对组织、,器官施加影响，进行整体调节，从而使机体代谢处于相对,稳定状态。,饥饿及应激的物质代谢的改变是整体代谢调节的结果：,短期饥饿的主要能量来源是贮存的蛋白质和脂肪，脂肪占,85%,。,长期饥饿主要脂酸和酮体供能，乳酸、丙酮酸和甘油是肝糖异生主要来源。,应激：胰高血糖素和生长激素增加，胰岛素分泌减少。,肝在物质代谢中的作用,Function of Liver in Material Metabolism,第三节,具有,双重血液供应,:,肝动脉和门静脉,具有两条输出通路,。,亚细胞结构和酶含量丰富,。,1.,肝脏的结构特点,具有丰富的血窦，肝细胞膜通透性大，利于进行物质,交换。,充足的氧,营养物质,肝细胞特有的酶系,:,合成酮体和尿素的酶系,主要存在于肝中的酶系,:,催化芳香族和含硫氨基酸代谢的酶系,肝静脉与体循环相连,胆道系统与肠道沟通,肝在三大物质代,谢中起关键作用,在物质代谢、分泌、排泄和生物转化方面均具重要功能,2.,肝脏的化学组成特点,肝脏,水分,(70%),蛋白质,(,如一些特异性酶,),独特的组织结构和化学组成特点赋予肝,复杂多样的生物化学功能,肝系多种物质代谢之中枢,生物转化作用,分泌作用（,分泌胆汁酸,等）,排泄作用（,排泄胆红素,等）,肝在糖代谢中的作用,维持血糖水平的相对恒定,糖原的合成与分解,脂肪,糖异生,一、肝是维持血糖水平相对稳定的重要器官,保障全身各组织，尤其是,大脑和红细胞的能量供应,糖分解代谢,糖的消化吸收,G,（补充血糖）,G-6-P,F-6-P,（进入糖酵解）,G-1-P,Gn,（合成糖原）,UDPG,6-,磷酸葡萄糖内酯,（进入磷酸戊糖途径）,葡糖醛酸,（进入葡糖醛酸途径）,其他单糖,非糖物质,脂肪,（一）肝内生成的葡糖,-6-,磷酸是糖代谢的枢纽,（二）肝是糖异生的主要场所,不同营养状态下肝内如何进行糖代谢？,合成糖原,(,肝糖原约占肝重的,5%),过多糖转变为脂肪,，以,VLDL,形式输出,加速磷酸戊糖循环,血糖以维持血糖浓度的恒定,饱食状态下，血糖浓度,时：,糖转变为脂肪,体内糖脂肪的主要场所：肝脏、脂肪组织,肝脏内糖氧化分解的主要意义：,不是供给肝脏能量，而是由糖脂肪的重要途径。,所合成脂肪不在肝内贮存，而是与肝细胞内磷脂、胆固醇及,蛋白质等形成,脂蛋白,，并以,VLDL,形式送入血中，送到其它,组织中利用或贮存。,肝糖原分解,空腹状态下：,补充血糖,肝中含有葡萄糖,-6-,磷酸酶,肝糖原分解,糖异生作用,饥饿状态下，血糖浓度,时：,以糖异生为主,脂肪动员酮体合成 节省葡萄糖,生成葡萄糖入血,调节血糖浓度,使之不致过低,肝脏是糖异生的主要器官，可将甘油、乳糖及生糖,AA,等 葡萄糖或糖原。在,剧烈运动,及,饥饿,时尤为显著，肝脏还能将果糖及半乳糖葡萄糖，亦可作为血糖的补充来源。,糖异生,糖在肝内的主要生理功能,通过磷酸戊糖途径生成磷酸核糖，用于核酸的合成,;,为脂酸和胆固醇的合成提供了,NADPH,。,促进糖原生成作用，从而降低糖异生作用，,避免,AA,的,过多消耗,，保证有足够的,AA,用于合成蛋白质或其它含,氮生理活性物质。,通过糖醛酸代谢生成,UDP,葡萄糖醛酸,，参与肝脏生物,转化作用。,保证肝细胞内核酸和蛋白质代谢,促进肝细胞的再生及肝功能恢复,二、肝在脂类代谢中占据中心地位,作用：,在脂类的消化、吸收、合成、分解与运输均具有重要作用。,（一）肝在脂质消化吸收中具有重要作用,肝细胞合成和分泌的,胆汁酸,，是脂质消化吸收必不可少的物质。,厌油腻、脂肪泻等,肝功能下降,胆道阻塞,饱食后,合成甘油三酯、胆固醇、磷脂，并以,VLDL,形式分泌入血，供其他组织器官摄取与利用。,（二）肝是甘油三酯和脂肪酸代谢的中枢器官,饥饿时,，,肝脂肪酸,-,氧化产生的大量乙酰辅酶,A,有两条去路，一是彻底氧化供能，二是生成,酮体,。,合成与分泌,VLDL,HDL,apoC,LCAT,。,合成分泌的,apo C,是毛细血管内皮细胞,LPL,的激活剂。,肝是合成,胆固醇,最活跃的器官，是血浆胆固醇的主要来源。,胆汁酸,的生成是肝降解胆固醇的最重要途径,肝,也是体内胆固醇的主要排泄器官,肝,对胆固醇的酯化也具有重要作用,（三）肝是维持机体胆固醇平衡的主要器官,（四）肝是血浆磷脂的主要来源,体内大多数组织都能合成磷脂，但肝合成最活跃。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血液中磷脂的主要来源。,肝脏在蛋白质合成、分解、,AA,分解代谢、尿素的合成及胺类的解毒等代谢过程中均起重要作用。,三、肝的蛋白质合成及分解代谢均非常活跃,作用：,（一）肝合成多数血浆蛋白质,肝细胞的一个重要功能是合成与分泌血浆蛋白质,肝还是清除血浆蛋白质（清蛋白除外）的重要器官,如血浆蛋白中，除,-,球蛋白外，,清蛋白、凝血酶原、纤维蛋白原,等,肝细胞膜受体的作用,肝细胞溶酶体的作用,肝功能严重损害水肿,+,血液凝固机能（,）,（二）肝内氨基酸代谢十分活跃,催化氨基酸转氨基、脱氨基、转甲基、脱羧基等反应的酶类十分丰富,分解氨基酸、合成非必需氨基酸,利用一些氨基酸合成各种含氮化合物，如嘌呤类衍生物、嘧啶类衍生物、肌酸、乙醇胺、胆碱等。,（三）肝是机体解,“,氨毒,”,的主要器官,合成尿素：,氨基甲酰磷酸合成酶,及,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,只存在于肝细胞线粒体。,合成谷氨酰胺,肝脏在维生素的储存、吸收、运输及转化等方面具有重要作用。,四、肝参与多种维生素和辅酶的代谢,作用：,（一）肝在脂溶性维生素吸收和血液运输中具有重要作用,胆汁酸,脂溶性维生素,A,、,D,、,E,和,K,吸收,视黄醇结合蛋白,结合运输视黄醇,维生素,D,结合蛋白,结合运输维生素,D,（二）肝储存多种维生素,储存维生素,A,、,E,、,K,及,B12,，富含维生素,B1,、,B2,、,B6,、泛酸和叶酸。,（三）肝参与多数维生素的转化,胡萝卜素,维生素,A,维生素,PP,NAD,+,和,NADP,+,泛酸,辅酶,A,维生素,B1,焦磷酸硫胺素（,TPP,）,维生素,D3,25-,羟维生素,D3,五、肝参与多种激素的灭活,激素的灭活,(inactivation):,许多激素在发挥其调节作用后，主要在肝中转化、降解或失去活性的过程称为激素的灭活。灭活过程对于激素的作用具调节作用。,主要方式：生物转化作用,与受体结合而发挥调节作用，同时自身则通过肝细胞内吞作用进入细胞内。如胰岛素、去甲肾上腺素等。,水溶性激素的代谢：,游离态的脂溶性激素,扩散,肝细胞,葡萄糖醛酸或活性硫酸,激素灭活,+,脂溶性激素的代谢：,肝病,激素,“,灭活,”,雌激素、醛固酮、,抗利尿激素等,男性乳房发育、肝掌、,蜘蛛痣及水钠潴溜,（,1,）,合成糖原,贮存糖,（,2,）,糖异生,乳酸循环,(,在肝和肌组织之间,),（,3,）,含有,G-6-P,酶,肝糖原血糖,;,糖异生,（,4,）,酮体的生成,肝输出能源的一种形式,（,5,）,尿素的合成,解氨毒的主要方式,（,6,）,脂肪、胆固醇合成,以,VLDL,、,HDL,形式运出,（,7,）,肝脏的分泌和排泄功能,分泌胆汁酸、排泄,胆红素,肝是人体最重要的物质代谢中心和枢纽,小结：,肝外重要组织器官的物质代谢特点及联系,Characteristic and Interconnection of Metabolism in Extra-hepatic Tissue/Organ,第四节,一、心可利用多种能源物质，以有氧氧化为主,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、乳酸、酮体等能源物质提供。,一、心肌优先利用脂肪酸氧化分解供能,（一）心肌可利用多种营养物质及其代谢中间产物为能源,（二）心肌细胞分解营养物质供能方式以有氧氧化为主,心肌细胞富含,LDH,1,、肌红蛋白、细胞色素及线粒体。,脂肪酸,葡萄糖,乳酸,酮体,二、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大,（一）葡萄糖和酮体是脑的主要能量物质,（二）脑耗氧量高达全身耗氧总量的四分之一，耗能多,（三）脑具有特异的氨基酸及其代谢调节机制,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。,合成、储存肌糖原和磷酸肌酸,通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运动时,以糖无氧氧化为主。,三、骨骼肌主要氧化脂酸，强烈运动产生大量乳酸,平时：氧化,FA,-,氧化,剧烈运动时：葡萄糖,乳酸,无氧氧化,肌肉内缺乏,6-,磷酸,-,葡萄糖酶,肌糖原,G-6-P,/,葡萄糖,/,血糖,（一）不同类型骨骼肌产能方式不同,直接能源：,ATP,磷酸肌酸：可快速转移能量，生成,ATP,静息状态：以有氧氧化肌糖原、脂肪酸为主,剧烈运动：糖无氧氧化供能大大增加,乳酸循环：整合糖异生与肌糖酵解途径,红肌：耗能多，富含肌红蛋白及细胞色素体系，,具有较强氧化磷酸化能力。,白肌：耗能少，主要靠无氧氧化供能。,（二）骨骼肌适应不同耗能状态选择不同能源,四、糖无氧氧化是成熟红细胞的供能主要途径,成熟红细胞没有线粒体，不能进行营养物质的有氧氧化，不能利用脂肪酸和其他非糖物质作为能源。,葡萄糖无氧氧化,是其主要能量来源。,同时保留了磷酸戊糖途径。,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,-,脂肪动员,(,关键酶,:HSL,),五、脂肪组织是储存和释放能量的重要场所,（一）机体将从膳食中摄取的能量主要储存于脂肪组织,膳食脂肪：以,CM,形式运输至脂肪组织储存。,膳食糖：主要运输至肝转化成脂肪，以,VLDL,形式运输至脂肪组织储存。部分在脂肪细胞转化为脂肪储存。,（二）饥饿时主要靠分解储存于脂肪组织的脂肪供能,饥饿,脂解激素,HSL,脂肪动员,脂肪酸,甘油,酮体,肝,氧化供能,肝外,组织,肾髓质主要由糖无氧氧化供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。,七、肾能进行糖异生和酮体生成,一般情况下，肾糖异生只有肝糖异生葡萄糖量,10%,。长期饥饿（,56,周），肾糖异生可达每天,40g,，与肝糖异生量几乎相等。,