物质代谢的联系与调PPT课件.ppt

第一第一节 物物质代代谢的特点的特点第二第二节 物物质代代谢的相互的相互联系系第三第三节 某些某些组织、器官的代、器官的代谢特点特点第四第四节 代代谢调节（重点）（重点）（了解，自学）（了解，自学）1.第一第一节 物物质代代谢的特点的特点 体内各种物体内各种物质（糖、脂、蛋白（糖、脂、蛋白质、水、水、无机无机盐和和维生素等）的代生素等）的代谢构成一个构成一个统一的一的整体。整体。（一）整体性（一）整体性彼此相互彼此相互联系系彼此相互彼此相互转化化彼此相互依存彼此相互依存2.（二）物（二）物质代代谢与能量代与能量代谢相偶相偶联新新陈代代谢同化同化作用作用异化异化作用作用物物质合成合成吸收吸收能量能量物物质分解分解释放放能量能量物物质代代谢能量能量代代谢3.直直线途径途径(如如-氧化氧化)分支途径分支途径(如如许多分支点多分支点:丙丙酮酸酸等等)循循环途径途径(如如TACTAC、鸟氨酸循氨酸循环等等)（三）代（三）代谢途径的多途径的多样性性幻灯片 74.丙丙酮酸酸糖糖草草酰乙酸乙酸乙乙酰CoA糖糖天冬氨酸天冬氨酸丙氨酸丙氨酸乳酸乳酸5.机体存在精机体存在精细的的调节机制，使各种机制，使各种物物质代代谢能适能适应内外内外环境的境的变化。化。调节各种物各种物质代代谢的的强度度调节各种物各种物质代代谢的的方向方向调节各种物各种物质代代谢的的速度速度（四）代（四）代谢调节6.（五）物（五）物质代代谢的的组织特异性特异性不同的不同的组织、器官、器官结构不同构不同酶系的种系的种类、含量不同含量不同代代谢途径不同、途径不同、功能各异功能各异v肝肝脏含糖、脂、蛋白含糖、脂、蛋白质代代谢的各种的各种酶系，是物系，是物质代代谢的的总枢枢纽。7.同一种代同一种代谢物共同参加到同一代物共同参加到同一代谢池中代池中代谢。如：血糖代如：血糖代谢池、氨基酸代池、氨基酸代谢池等池等（六）各种代（六）各种代谢物均具有共同的代物均具有共同的代谢池池8.（七）（七）ATP是机体能量是机体能量储存和利用的共同形式存和利用的共同形式 生物合成、肌肉收生物合成、肌肉收缩、物、物质的主的主动转运等均需要消耗运等均需要消耗ATP营养物分养物分解解释放放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能9.（八）（八）NADPH为某些物某些物质合成提供合成提供还原当量原当量脂酸、胆固醇等脂酸、胆固醇等乙乙酰CoA磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径NADPH+H+10.第二第二节 物物质代代谢的相互的相互联系系Metabolic Interrelationships11.一、在能量代一、在能量代谢上的相互上的相互联系系三大三大营养素养素糖糖脂肪脂肪蛋白蛋白质共同中共同中间产物物乙乙酰CoACoA2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2共同最共同最终代代谢通路通路TAC三大三大营养素可在体内氧化供能养素可在体内氧化供能12.从能量供从能量供应角度看，三大角度看，三大营养素可以相互养素可以相互代替，并相互制代替，并相互制约。一般情况下，供能以糖、脂一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量主，并尽量节约蛋白蛋白质的消耗。的消耗。任一供能物任一供能物质的代的代谢占占优势，常能抑制和，常能抑制和节约其他物其他物质的降解。的降解。13.二、糖、脂和蛋白二、糖、脂和蛋白质代代谢之之间的相互的相互联系系（一）糖代（一）糖代谢与脂代与脂代谢的相互的相互联系系摄糖糖过多多变构构+乙乙酰辅酶A羧化化酶合成合成+脂肪酸脂肪酸储脂脂 肥胖肥胖及血及血TG 柠檬酸檬酸 合成糖原合成糖原储存（肝、肌肉）存（肝、肌肉）乙乙酰辅酶A*糖可以糖可以转变为脂肪脂肪14.*脂肪的甘油部分能在体内脂肪的甘油部分能在体内转变为糖，糖，但但脂酸不能脂酸不能转变为糖糖脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸 动员甘油甘油糖糖（少）（少）-磷酸甘油磷酸甘油（少）（少）乙乙酰CoA（多）（多）*糖代糖代谢的正常的正常进行是脂肪分行是脂肪分解代解代谢顺利利进行的前提行的前提糖代糖代谢 草草酰乙酸乙酸 三三羧酸酸循循环 糖异生糖异生高血高血酮症症DM15.v糖可以糖可以转变为胆固醇，也能胆固醇，也能为磷脂磷脂合成提供原料。合成提供原料。v胆固醇不能胆固醇不能转变为糖，磷酸甘油磷糖，磷酸甘油磷脂中的甘油部分可以脂中的甘油部分可以转变成糖。成糖。（一）糖代（一）糖代谢与脂代与脂代谢的相互的相互联系系16.除除生生酮aa（Leu和和Lys）外，其余）外，其余aa均可生均可生成成-酮酸酸，并循糖异生途径，并循糖异生途径转变为糖。糖。生生酮兼生糖氨基酸：兼生糖氨基酸：异亮、酪、异亮、酪、苏、苯丙、色、苯丙、色糖代糖代谢中中间产物可氨基化物可氨基化转变为非必需非必需aa（但（但不能不能转变成成8种必需种必需aa）。）。食物中蛋白食物中蛋白质能能代替糖、脂供能，但食物代替糖、脂供能，但食物中糖、脂中糖、脂不能完全代替不能完全代替蛋白蛋白质。（二）糖代（二）糖代谢与氨基酸代与氨基酸代谢的相互的相互联系系17.所有所有aa均能分解生成乙均能分解生成乙酰CoA，用于，用于脂脂 肪、胆固醇合成。肪、胆固醇合成。aa（如如Ser）亦可作）亦可作为磷脂合成原料。磷脂合成原料。仅脂肪脂肪动员的的甘油甘油可可进入糖酵解途径入糖酵解途径并并转变为非必需非必需aa（但不能（但不能转变成成8种种必需必需aa）。）。脂酸不能脂酸不能转变为任何氨基酸。任何氨基酸。（三）脂（三）脂类代代谢与氨基酸代与氨基酸代谢的相互的相互联系系18.Gly、Asp、Gln及一碳及一碳单位是合成位是合成嘌呤的原料呤的原料Asp、Gln及一碳及一碳单位是合成位是合成嘧啶的原料的原料磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径为核苷酸合成提供核苷酸合成提供5-磷酸核糖，磷酸核糖，为大多数脱氧核苷酸的大多数脱氧核苷酸的合成提供合成提供NADPH+H+（四）核（四）核苷苷酸与氨基酸、糖代酸与氨基酸、糖代谢的相互关系的相互关系19.脂肪脂肪Leu、LysTyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro酮体、胆固醇体、胆固醇AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙丙酮酸酸乙乙酰CoA草草酰乙酸乙酸-酮戊二酸戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸磷酸丙糖磷酸丙糖20.第三第三节 组织器官的代器官的代谢特点及特点及联系系（了解，自学）（了解，自学）21.第四第四节 代代谢调节（重点与（重点与难点）点）代代谢调节作用的作用的三三个水平：个水平：细胞水平胞水平的代的代谢调节（酶活性和活性和酶量，代量，代谢物物浓度，区室化）度，区室化）-本章重点本章重点 激素水平激素水平的代的代谢调节（内分泌（内分泌细胞胞激素激素细胞内代胞内代谢）整体水平整体水平的代的代谢调节（中枢神（中枢神经神神经递质效效应器器激素分泌激素分泌细胞内代胞内代谢）22.（一）（一）细胞内胞内酶的隔离分布（区室化）的隔离分布（区室化）胞液：胞液：糖酵解、糖原合成糖酵解、糖原合成与分解、糖异生、磷酸戊与分解、糖异生、磷酸戊糖途径、脂酸合成糖途径、脂酸合成酶系系一、一、细胞水平的代胞水平的代谢调节胞核：胞核：核酸合成核酸合成酶系系线粒体粒体：三三羧酸循酸循环、氧、氧化磷酸化、呼吸化磷酸化、呼吸链、脂酸、脂酸氧化氧化酶系系23.关关键酶（调节酶、限速、限速酶）的概念）的概念 一个代一个代谢途径的速度和方向，常途径的速度和方向，常由一个或几个具有由一个或几个具有调节作用的关作用的关键酶的活性所决定。的活性所决定。这些些调节代代谢的的酶称称调节酶（regulatory enzyme）或）或关关键酶（key enzyme）或）或限速限速酶（limting velocity enzyme）24.1.所催化的反所催化的反应速度最慢速度最慢，故又称故又称限速限速酶；关关键酶的特点的特点2.催化催化单向反向反应或非平衡反或非平衡反应，故能决定，故能决定 整个代整个代谢途径的途径的方向方向；3.常常处于代于代谢途径的途径的起始部位或分支起始部位或分支处；4.酶活性除受底物影响外，活性除受底物影响外，还受多种受多种代代 谢物或效物或效应剂的的调节。25.糖酵解糖酵解 HK，PFK-1，PK糖有氧氧化糖有氧氧化 HK，PFK-1，PK 丙丙酮酸脱酸脱氢酶复合体，复合体，柠檬酸合檬酸合酶，异异柠檬酸脱檬酸脱氢酶，-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶复合体复合体糖异生糖异生 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸酶，果糖，果糖1,6-二磷酸二磷酸酶-1 丙丙酮酸酸羧化化酶，磷酸，磷酸烯醇式丙醇式丙酮酸酸羧激激酶磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 G-6-PD糖原合成糖原合成 糖原糖原合合酶糖原分解糖原分解 糖原磷酸化糖原磷酸化酶某些重要代某些重要代谢途径的关途径的关键酶代代谢途径途径 关关键酶26.脂肪脂肪动员 HSL（甘油三（甘油三酯脂肪脂肪酶）脂酸氧化脂酸氧化 肉碱脂肉碱脂酰转移移酶-I（CAT-I）酮体合成体合成 HMGCoA合合酶脂酸合成脂酸合成 乙乙酰CoA羧化化酶胆固醇合成胆固醇合成 HMGCoA还原原酶尿素合成尿素合成 CPS-I，精氨酸代琥珀酸合成，精氨酸代琥珀酸合成酶嘌呤核苷酸从呤核苷酸从头合成合成 PRPP合成合成酶，PRPP酰胺胺转移移酶嘧啶核苷酸从核苷酸从头合成合成 CPS-II，Asp氨基甲氨基甲酰基基转移移酶，PRPP合成合成酶某些重要代某些重要代谢途径的关途径的关键酶代代谢途径途径 关关键酶27.变构构调节共价共价(化学化学)修修饰调节代代谢调节主要通主要通过对关关键酶活性的活性的调节实现快速快速调节(数秒数秒数分数分)迟缓调节(数小数小时数天数天)酶的的代代谢调节酶量量的的调节酶蛋白蛋白的的合成合成酶蛋白蛋白的的降解降解酶活性活性调节28.(二二)关关键酶的的变构构调节1.变构构调节的概念的概念（allosteric regulation）小分子小分子化合物化合物与与酶蛋白分子蛋白分子活性活性中心以外中心以外的部位的部位非共价非共价结合，使合，使酶蛋蛋白构象白构象发生生变化，从而增化，从而增强或减弱或减弱酶的的活性活性。29.变构部位构部位(别构部位构部位)allosteric site 与与变构效构效应剂结合的部位合的部位变构构酶(别构构酶)allosteric enzyme 被被变构构调节的的酶变构效构效应剂 allosteric effector 使使酶发生生变构效构效应的物的物质30.2.变构构调节的机制的机制变构构酶(寡寡聚聚酶)催化催化亚基基调节亚基基与底物与底物结合合起催化作用起催化作用与与变构效构效应剂非共价非共价结合起合起调节作用作用变构效构效应剂的种的种类：底物、代底物、代谢终产物、代物、代谢中中间产物、物、其他小分子代其他小分子代谢物物31.酶活性的活性的变构构调节(抑制抑制)示意示意图变构构剂酶底物底物活活性性中中心心变构构中中心心变构效构效应32.3.变构构调节的生理意的生理意义 代代谢终产物反物反馈抑制抑制(feedback inhibition)反反应途径中的途径中的酶，使代，使代谢物不致生成物不致生成过多。多。乙乙酰CoA 乙乙酰CoA羧化化酶丙二丙二酰CoA长链脂脂酰CoA33.变构构调节使能量得以有效使能量得以有效贮存存 G-6-P+糖原磷酸化糖原磷酸化酶抑制抑制糖原分解糖原分解糖原合糖原合酶促促进糖糖原合成原合成血糖升高血糖升高促促进糖的糖的储存存34.变构构调节维持代持代谢物的物的动态平衡平衡 ATP（）6-磷酸果糖激磷酸果糖激酶-1（）糖分解糖分解丙丙酮酸酸羧化化酶果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸酶-1（+）（+）糖异生糖异生 血糖血糖浓度恒定度恒定 35.变构构调节使不同的代使不同的代谢途径相互途径相互协调柠檬酸檬酸+6-磷酸果糖激磷酸果糖激酶-1抑制抑制糖的氧化糖的氧化 乙乙酰辅酶A 羧化化酶 促促进脂酸的合成脂酸的合成血糖升高血糖升高36.糖酵解糖酵解 己糖激己糖激酶 AMP,ADP,FDP,Pi G-6-P,ATP PFK-1 2,6-二二磷酸果磷酸果糖糖 柠檬酸檬酸 丙丙酮酸激酸激酶 ATP,乙乙酰CoA TAC 柠檬酸合檬酸合酶 AMP ATP,长链脂脂酰CoA 异异柠檬酸脱檬酸脱氢酶 AMP,ADP ATP 糖异生糖异生 丙丙酮酸酸羧化化酶 乙乙酰CoA,ATP AMP糖原分解糖原分解 磷酸化磷酸化酶b AMP,G-1-P,Pi ATP,G-6-P脂酸合成脂酸合成 乙乙酰CoA羧化化酶 柠檬酸檬酸,异异,ATP 长链脂脂酰CoA 氨基酸代氨基酸代谢 谷氨酸脱谷氨酸脱氢酶 ADP,亮氨酸亮氨酸,蛋氨酸蛋氨酸 GTP,ATP,NADH嘌呤合成呤合成 Gln-PRPP酰胺胺转移移酶 AMP,GMP嘧啶合成合成 Asp转甲甲酰酶 CTP,UMP核酸合成核酸合成 脱氧胸苷激脱氧胸苷激酶 dCTP,dATP dTTP 一些代一些代谢途径中的途径中的变构构酶及其及其变构构剂(11-4)代代谢途径途径 变构构酶 变构激活构激活剂 变构抑制构抑制剂37.（三）（三）酶的化学修的化学修饰调节1.概念概念 酶蛋白分子上的某些氨基酸残基上蛋白分子上的某些氨基酸残基上的功能基的功能基团在不同在不同酶催化下催化下发生可逆的生可逆的共价修共价修饰，从而引起，从而引起酶活性活性变化的一种化的一种调节称称为酶的的化学修化学修饰调节 （chemical modification regulation）或共价修或共价修饰调节（covalent modification regulation）38.属快速属快速调节，包括，包括:磷酸化磷酸化/脱（去）磷酸化脱（去）磷酸化(最常最常见)乙乙酰化化/脱乙脱乙酰化化甲基化甲基化/去甲基化去甲基化腺苷化与脱腺苷腺苷化与脱腺苷SH/-S-S-39.酶的磷酸化与脱磷酸化的磷酸化与脱磷酸化酶蛋白蛋白磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶PiH 2O蛋白激蛋白激酶ATPADPMg2+酶蛋白蛋白ThrSerTyrOHThrSerTyrO-PO32-40.The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1992for their discoveries concerning reversible protein phosphorylation as a biological regulatory mechanismEdmond H.Fischer Edwin G.Krebs University of Washington，Seattle,WA,USA 41.糖原磷酸化糖原磷酸化酶 糖原合糖原合酶磷酸化磷酸化酶b激激酶 磷酸果糖激磷酸果糖激酶-2-2 果糖双磷酸果糖双磷酸酶-2 丙丙酮酸脱酸脱氢酶复合体复合体HMGCoA还原原酶激激酶 HMGCoA还原原酶激素敏感性脂肪激素敏感性脂肪酶 乙乙酰CoA羧化化酶激活（磷酸化）激活（磷酸化）/抑制（脱磷酸）抑制（脱磷酸）抑制（磷酸化）抑制（磷酸化）/激活（脱磷酸）激活（脱磷酸）表表11-5 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸对酶活性的活性的调节42.2.酶促化学修促化学修饰的特点的特点(1)化学修化学修饰酶一般都具有一般都具有无活性（低活性）无活性（低活性）和有和有活性（高活性）活性（高活性）两种形式，它两种形式，它们之之间在在两种不同两种不同的的酶催化下可相互催化下可相互转变。酶受激素受激素调节。(可控可控)(2)化学修化学修饰由由酶催化引起催化引起共价共价键的的变化，化，酶促促反反应具有具有级联放大效放大效应。（效率高）（效率高）(3)磷酸化与脱磷酸是最常磷酸化与脱磷酸是最常见的。的。(经济有效有效)(4)细胞内同一关胞内同一关键酶同受同受化学修化学修饰与与变构构调节的的双重双重调节，两种，两种调节方式相方式相辅相成。相成。（完善）（完善）43.（四）（四）酶量的量的调节概念：概念：在不同在不同环境因素和生理状况下，某境因素和生理状况下，某些些酶的的合成或降解合成或降解速率速率发生适生适应性性变化，化，引起引起细胞内胞内酶量量发生相生相应增减，藉此增减，藉此调节体内的物体内的物质代代谢。特点：特点：所需所需时间较长，消耗，消耗ATP较多，属多，属迟缓调节。44.1.酶蛋白合成的蛋白合成的诱导与阻遏与阻遏 酶的的底物、激素或底物、激素或药物物可作可作为酶的的诱导剂，代，代谢产物物可作可作为酶的阻遏的阻遏剂。诱导剂(inducer)加速加速酶蛋白合成的化合物蛋白合成的化合物阻遏阻遏剂(repressor)减少减少酶蛋白合成的化合物蛋白合成的化合物45.1.酶蛋白合成的蛋白合成的诱导与阻遏与阻遏（1）底物）底物对酶合成的合成的诱导例：例：酪蛋白（酪蛋白（饲料）料）+精氨酸精氨酸酶量（鼠肝）量（鼠肝）+尿素的生成尿素的生成（2）产物物对酶合成的阻遏合成的阻遏例：例：胆固醇胆固醇 HMG-CoA还原原酶量（肝）量（肝）46.（3）激素）激素对酶合成的合成的诱导糖皮糖皮质激素激素糖异生糖异生4种限速种限速酶量量+（4）药物物对酶合成的合成的诱导苯巴比妥苯巴比妥葡萄糖葡萄糖醛酸基酸基转移移酶（肝微粒体）（肝微粒体）+1.酶蛋白合成的蛋白合成的诱导与阻遏与阻遏2.酶蛋白的降解蛋白的降解血游离胆血游离胆红素素新生儿黄疸的治新生儿黄疸的治疗47.二、激素水平的二、激素水平的调节 通通过内分泌内分泌细胞或内分泌器胞或内分泌器官分泌的官分泌的激素来影响激素来影响细胞水平胞水平调节的方式。的方式。48.（一）（一）饥饿代代谢变化的基本化的基本规律：律：基本表基本表现为各个各个组织细胞从依胞从依赖食食物提供葡萄糖，逐步物提供葡萄糖，逐步转变并适并适应以自身以自身储脂脂为主要能量来源的主要能量来源的过程；程；蛋白蛋白质分解提供能量也明分解提供能量也明显；氮平衡氮平衡转向向负氮平衡。氮平衡。三、整体三、整体调节49.糖原消耗糖原消耗胰胰岛素分泌素分泌胰高血糖素胰高血糖素分泌分泌引起一系列的代引起一系列的代谢变化化1.短期短期饥饿血糖血糖趋于降低于降低50.短期短期饥饿的代的代谢变化化v蛋白蛋白质分解分解增增强，氨基酸，氨基酸释放增多放增多 v糖异生作用糖异生作用增增强 v脂肪脂肪动员增增强，酮体生成增多体生成增多 v组织氧化葡萄糖氧化葡萄糖减弱减弱 “三增三增强一减弱一减弱”51.2.长期期饥饿v组织蛋白蛋白质分解分解减少减少，负氮平衡有所改氮平衡有所改善。善。v肾皮皮质的糖异生作用明的糖异生作用明显增增强：糖异生原料主要是糖异生原料主要是乳酸和丙乳酸和丙酮酸酸 v脂肪脂肪动员进一步一步增增强，酮体体进一步一步增多。增多。v心、肌、心、肌、肾皮皮质以直接氧化脂酸以直接氧化脂酸为主，主，节省省酮体体以供以供脑组织利用。利用。52.（二）（二）应 激激(Stress)概念概念应激（激（stress）是一些异乎是一些异乎寻常的刺常的刺激（如激（如创伤、剧痛、痛、冻伤、缺氧、中毒、缺氧、中毒、感染以及感染以及剧烈情烈情绪激激动等）作用于机体等）作用于机体后所作出的一系列反后所作出的一系列反应的的“应激状激状态”。53.