第十一章-物质代谢的联系与调节(yh药学100413).ppt

第一页，共四十页。第十一章第十一章物质代谢的相互物质代谢的相互(xingh)联系及其调节联系及其调节InterrelationshipsandRegulationofMetabolism第二页，共四十页。第一节第一节物质物质(wzh)(wzh)代谢的相互联系代谢的相互联系InterrelationshipsofMetabolism第三页，共四十页。1.1.物质物质(wzh)(wzh)代谢的整体性代谢的整体性2.2.物质物质(wzh)(wzh)代谢的可调节代谢的可调节性性 体内体内(tni)各种物质代谢各种物质代谢均受控于机体的精细调节，均受控于机体的精细调节，代谢的强度、速度、方向代谢的强度、速度、方向不断的适应内外环境的变化。不断的适应内外环境的变化。一.物质代谢的特点 第四页，共四十页。结构结构(jigu)不同不同酶系的种类酶系的种类(zhngli)、含量不同、含量不同不同不同(btn)的的组织、器官组织、器官代谢途径不同、功代谢途径不同、功能各异能各异3.3.组织器官代谢的特色性组织器官代谢的特色性各组织、器官各组织、器官结构不同，结构不同，酶系的种类、含量不同酶系的种类、含量不同,-代谢途径及功能各不相同。代谢途径及功能各不相同。第五页，共四十页。例如：肝例如：肝是机体是机体(jt)物质代谢的枢纽物质代谢的枢纽肝几乎是体内合成肝几乎是体内合成尿素尿素、酮体酮体的唯一的唯一器官，也是合成内源性脂肪器官，也是合成内源性脂肪(zhfng)、胆、胆固醇、蛋白质等最多、最活跃的器官。固醇、蛋白质等最多、最活跃的器官。肝在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生肝在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。素代谢中均具有独特而重要的作用。第六页，共四十页。4 4、不同来源代谢物代谢的共同性：、不同来源代谢物代谢的共同性：各种物质代谢的代谢物均具有各种物质代谢的代谢物均具有(jyu)(jyu)共同的代谢共同的代谢池池例如例如(lr)：各各种种组组织织消化吸收的糖消化吸收的糖肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖代代谢谢池池第七页，共四十页。5 5、ATP是机体储存能量及消耗能量的共是机体储存能量及消耗能量的共同同(gngtng)(gngtng)形式形式营养物分营养物分 解解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能第八页，共四十页。6 6、NADPH是合成是合成(hchng)(hchng)代谢所需的还原当量代谢所需的还原当量例如例如(lr)：乙酰乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第九页，共四十页。（一）（一）能量代谢上的相互能量代谢上的相互(xingh)联系联系共同中间代谢物：共同中间代谢物：乙酰辅酶乙酰辅酶A共同最后分解途径：共同最后分解途径：三羧酸循环三羧酸循环 共同能量共同能量(nngling)(nngling)形式：形式：ATP 乙酰乙酰 CoAATPTAC 糖糖脂肪脂肪(zhfng)(zhfng)蛋白蛋白呼吸链呼吸链二.物质代谢的相互联系 互相代替，互相制约。互相代替，互相制约。一种供能物质代谢占优势，一种供能物质代谢占优势，抑制或节约其他。抑制或节约其他。第十页，共四十页。体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立，而是相互关联的。彼此独立，而是相互关联的。它们通过它们通过共同的中间代谢物共同的中间代谢物，三羧酸循环三羧酸循环和和生物氧化生物氧化等联成整体。等联成整体。三者之间可以互相转变，当一种物质代谢三者之间可以互相转变，当一种物质代谢障碍时可引起障碍时可引起(ynq)其它物质代谢的紊乱。其它物质代谢的紊乱。（二）糖、脂（二）糖、脂、蛋白质及核酸蛋白质及核酸(h sun)(h sun)代谢之间代谢之间的相互联系的相互联系 第十一页，共四十页。1.1.糖代谢与脂代谢的相互糖代谢与脂代谢的相互(xingh)(xingh)联系联系 脂肪绝大部分不能在体内脂肪绝大部分不能在体内(t ni)(t ni)转变为转变为糖糖肝、肾、肠肝、肾、肠脂酸脂酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪葡葡萄萄糖糖甘油甘油第十二页，共四十页。2.2.糖代谢糖代谢(dixi)(dixi)与氨基酸代谢与氨基酸代谢(dixi)(dixi)的相的相互联系互联系 糖糖脂脂氨基酸氨基酸核酸核酸(hsun)3.3.脂代谢脂代谢(dixi)(dixi)与氨基酸代谢与氨基酸代谢(dixi)(dixi)的相互联系的相互联系4.4.核酸与氨基酸代谢及糖代谢的相互联系核酸与氨基酸代谢及糖代谢的相互联系碱碱基基核核糖糖糖：糖：不能生成必需氨基酸不能生成必需氨基酸氨氨基酸：基酸：可异生成糖可异生成糖 （除（除Leu,lys）第十三页，共四十页。物质代谢物质代谢(dixi)(dixi)的调节的调节RegulationsofMetabolism第二节第二节第十四页，共四十页。代谢调节 底物底物(d w)(d w)E各代各代谢途径谢途径(tjng)(tjng)产物产物(chnw)(chnw)单细胞生物单细胞生物高等生物高等生物细胞水平细胞水平细胞水平细胞水平激素水平激素水平整体整体水平水平（CNS）含量含量 活性活性-内环境相对恒定，动态平衡内环境相对恒定，动态平衡代谢物浓度代谢物浓度（内分泌）（内分泌）关键酶关键酶第十五页，共四十页。1.1.细胞内酶的隔离细胞内酶的隔离(gl)(gl)分分布布（一）细胞内酶的定位（一）细胞内酶的定位(dngwi)(dngwi)与代谢与代谢调节调节代谢代谢(dixi)(dixi)途径有关酶类常常组成多酶体系或多功能酶，途径有关酶类常常组成多酶体系或多功能酶，分布于细胞的某一区域分布于细胞的某一区域 。线粒体线粒体:三羧酸循环三羧酸循环;脂肪酸脂肪酸-氧化氧化;氧化磷酸化氧化磷酸化细胞质细胞质:糖酵解糖酵解;磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径;糖原合成糖原合成;脂肪酸合成脂肪酸合成;细胞核细胞核:DNA合成合成内质网内质网:蛋白质合成蛋白质合成;磷脂合成磷脂合成一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节第十六页，共四十页。溶酶体水解酶胞液，线粒体尿素合成线粒体氧化磷酸化胞液，线粒体血红素合成线粒体脂肪酸氧化内质网，胞液胆固醇合成胆固醇合成胞液糖异生内质网磷脂合成磷脂合成胞液磷酸戊糖途径胞液脂肪酸合成线粒体三羧酸循环胞液糖原合成胞液糖酵解内质网，胞液蛋白质合成胞液糖原分解细胞核核酸合成细胞内定位代谢途径细胞内定位代谢途径主要代谢过程主要代谢过程(guchng)(guchng)中所需酶的细胞内定中所需酶的细胞内定位位 第十七页，共四十页。乙酰乙酰CoAFA合合成酶系成酶系 FA 无意义无意义(yy)循循环环ATP脂酰脂酰CoA-O乙酰乙酰CoA线粒体线粒体胞液胞液有氧氧化有氧氧化(ynghu)糖不足糖不足(bz)糖充足糖充足Glc细胞内酶的隔离分布，可以避免各细胞内酶的隔离分布，可以避免各种代谢途径间的相互干扰。种代谢途径间的相互干扰。第十八页，共四十页。一条代谢途径中的一条代谢途径中的一系列酶系一系列酶系中，常常有中，常常有一个一个或或几个几个(j)(j)酶酶的活性比较的活性比较低低，这些，这些酶活性的改变将酶活性的改变将影响整个影响整个代谢途径的代谢途径的反反应速度应速度发生相应改变，这些酶称为发生相应改变，这些酶称为关关键酶键酶 (限速酶限速酶)调节某些调节某些关键酶活性关键酶活性是细胞代谢调节是细胞代谢调节的一种重要方式。的一种重要方式。2.2.关键关键(gunjin)(gunjin)酶酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸第十九页，共四十页。它催化的反应速度最慢，因此称它催化的反应速度最慢，因此称为限速为限速酶酶(limiting velocity enzymes)(limiting velocity enzymes)，它的活，它的活性决定整个代谢途径的速度；性决定整个代谢途径的速度；这类酶催化这类酶催化单向单向(dn xin)(dn xin)反应反应，或非平，或非平衡反应，因此它的活性决定整个代衡反应，因此它的活性决定整个代谢途径的方向；谢途径的方向；这类酶活性除受这类酶活性除受底物底物控制外，还受控制外，还受多多种代谢物种代谢物或或效应剂效应剂的调节的调节。关键关键(gunjin)(gunjin)酶所催化的反应具有下述特点：酶所催化的反应具有下述特点：GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸第二十页，共四十页。重要代谢重要代谢(dixi)(dixi)途径的关键酶途径的关键酶 HMG辅酶辅酶A还原酶还原酶胆固醇合成胆固醇合成乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶羧化酶脂酸合成脂酸合成1,6二磷酸果糖酶二磷酸果糖酶1葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶糖异生糖异生异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系糖有氧氧化糖有氧氧化丙酮酸激酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1己糖激酶己糖激酶糖酵解糖酵解糖原合酶糖原合酶糖原合成糖原合成磷酸化酶磷酸化酶糖原降解糖原降解关键酶关键酶代谢途径代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸第二十一页，共四十页。3.3.多酶复合体与多功能酶多酶复合体与多功能酶它们的作用是它们的作用是定向定向(dnxin)引导代谢引导代谢物。物。4.4.作用作用(zuyng)(zuyng)物物循环循环第二十二页，共四十页。5.5.同工酶同工酶（1）同工酶的概念）同工酶的概念(ginin)：（2）同工酶在代谢中的作用：）同工酶在代谢中的作用：同工酶在不同的组织、或不同的细胞类型具有不同的同工酶在不同的组织、或不同的细胞类型具有不同的活性，在活性，在代谢途径与代谢方向代谢途径与代谢方向(fngxing)的调节中发挥重要的作用。的调节中发挥重要的作用。乳酸乳酸(rsun)脱氢酶的同工脱氢酶的同工酶酶第二十三页，共四十页。（二）酶活性的调节（二）酶活性的调节(tioji)(tioji)1.反馈反馈(fnku)调调节：节：E2E1PEE4E5DE3CAB E2E1PEE4E5DE3CAB(1)反馈反馈(fnku)抑制：抑制：(2)反馈激活：反馈激活：第二十四页，共四十页。2.变构调节变构调节(tioji)（1 1）变构调节的概念）变构调节的概念 （2 2）变构调节的特点及作用机制）变构调节的特点及作用机制 （3 3）变构调节的意义）变构调节的意义 第二十五页，共四十页。3.3.酶的化学修饰调节酶的化学修饰调节(tioji)(tioji)酶蛋白肽链上某些酶蛋白肽链上某些(muxi)残基在残基在酶的催化酶的催化下发生下发生可逆可逆的的共价修饰共价修饰，引起，引起酶活性改变酶活性改变。主要主要(zhyo)(zhyo)的化学修饰形式的化学修饰形式一种酶可同时一种酶可同时变构调节：变构调节：要求效应剂达一定浓度要求效应剂达一定浓度 （保持稳定状态，原始）（保持稳定状态，原始）即受变构调节即受变构调节又受化学修饰调节又受化学修饰调节化学修饰：化学修饰：（应激时）（应激时）激素激素（+）酶促化学修饰酶促化学修饰 （迅速，适应应激需要）（迅速，适应应激需要）（1 1）化学修饰的概念）化学修饰的概念 （2 2）化学修饰的特点）化学修饰的特点 第二十六页，共四十页。（三）酶含量（三）酶含量(hnling)(hnling)的的调节调节 酶蛋白酶蛋白合成合成的诱导与阻遏的诱导与阻遏酶分子酶分子降解降解的调节的调节 诱导诱导(yudo)阻遏阻遏(z)底物底物底物底物激素激素药物药物产物产物溶酶体溶酶体蛋白酶体蛋白酶体降解降解蛋白蛋白水解酶水解酶酶酶降解降解蛋白蛋白酶体酶体Pr泛素泛素-待降解蛋白待降解蛋白 第二十七页，共四十页。组织组织(zzh)特异性和效应特异性特异性和效应特异性二、激素水平的代谢二、激素水平的代谢(dixi)(dixi)调节调节特异性激素特异性激素(js)受体受体（一）膜受体激素（一）膜受体激素（二）胞内受体激素（二）胞内受体激素膜受体膜受体蛋白质类、肽类、儿茶酚胺类蛋白质类、肽类、儿茶酚胺类难以越过脂质双层难以越过脂质双层-与膜受体结合与膜受体结合通过第二信使发挥作用通过第二信使发挥作用细胞表面脂膜上的细胞表面脂膜上的跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白类固醇类、甲状腺素、视黄酸等类固醇类、甲状腺素、视黄酸等可越过脂质双层可越过脂质双层-与胞内受体结合与胞内受体结合激素激素-受体复合物受体复合物-DNA激素反应元件激素反应元件第二十八页，共四十页。化学修饰调节化学修饰调节(tioji)(tioji)膜受体膜受体 激素激素(j s)(j s)胞内受胞内受体激素体激素(j s)(j s)第二信使第二信使E酶含量酶含量调节调节细胞膜细胞膜细胞核细胞核膜受体膜受体HRE胞内受体胞内受体第二十九页，共四十页。维持内环境维持内环境(hunjng)(hunjng)相对恒定相对恒定适应适应(shyng)环境环境物质物质(wzh)代谢代谢神经神经-体液体液 调节调节NS外环境变化外环境变化三、整体水平的代谢调节三、整体水平的代谢调节 第三十页，共四十页。应激状态下的代谢应激状态下的代谢(dixi)调节：调节：整体调节整体调节(tioji)的例子：的例子：应激应激(stress)指人体受到一些异乎寻常指人体受到一些异乎寻常(yhxnchng)的的刺激，如刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及及剧烈剧烈情绪波动情绪波动等所作出一系列反应的等所作出一系列反应的“紧张状态紧张状态”。第三十一页，共四十页。四、四、饥饿时的代谢饥饿时的代谢(dixi)调节调节主要矛盾主要矛盾:血糖血糖 增加增加(zngji)(zngji)来源：来源：糖异生糖异生 减少去路：减少去路：葡萄糖利用葡萄糖利用 其他能源利用其他能源利用主要调节激素：主要调节激素：胰岛素、胰高血糖素胰岛素、胰高血糖素第三十二页，共四十页。五、糖尿病患者体内的代谢五、糖尿病患者体内的代谢(dixi)调调节节糖尿病(diabetesmellitus)是由多种病因引起以慢性高血糖为特征的代谢紊乱。其确切病因尚不清楚，目前公认与遗传、自身免疫和环境因素等有关。临床医学将其分为I型糖尿病（胰岛素绝对不足）和II型糖尿病（胰岛素相对不足）。胰岛素绝对或相对不足可引起机体多种酶活性的变化或诱导、阻遏某些酶蛋白(dnbi)的生物合成，导致糖、脂质、蛋白质等代谢异常。第三十三页，共四十页。（一）糖代谢（一）糖代谢（一）糖代谢（一）糖代谢(dixi)(dixi)(dixi)(dixi)紊乱紊乱紊乱紊乱 第三十四页，共四十页。血糖血糖(xutng)升高升高形成形成(xngchng)糖尿糖尿渗透性利尿渗透性利尿(l nio)尿量增加尿量增加机体缺水机体缺水饮水量增加饮水量增加机体对葡萄糖利机体对葡萄糖利用减少用减少能量供应障碍能量供应障碍饥饿感饥饿感食量增加食量增加糖尿病患者糖尿病患者三多三多第三十五页，共四十页。（二）脂肪代谢紊乱（二）脂肪代谢紊乱由于磷酸戊糖途径减弱，还原型辅酶由于磷酸戊糖途径减弱，还原型辅酶IIII（NADPHNADPH）减少，脂肪合）减少，脂肪合成常减少，患者多成常减少，患者多消瘦消瘦；但；但早期轻症早期轻症IIII型型糖尿病糖尿病患者则由于多食而患者则由于多食而肥胖肥胖。由于肝糖原由于肝糖原(tn yun)(tn yun)合成及储存减少，在垂体及肾上腺素等激素合成及储存减少，在垂体及肾上腺素等激素调节下，脂肪入肝沉积、肝细胞变性、肝肿大为调节下，脂肪入肝沉积、肝细胞变性、肝肿大为脂肪脂肪肝肝。重症时，脂肪动员增加，大量脂肪酸入肝生成乙酰重症时，脂肪动员增加，大量脂肪酸入肝生成乙酰CoACoA，又因糖，又因糖酵解减弱草酰乙酸减少，酵解减弱草酰乙酸减少，乙酰乙酰CoACoA不能完全被氧化而转化生成大不能完全被氧化而转化生成大量酮体。量酮体。酮体不断积累最终发展为酮体不断积累最终发展为酮血症（酮血症（ketonemiaketonemia）和和酮尿酮尿(ketonuria)(ketonuria)。第三十六页，共四十页。（三）蛋白质代谢紊乱（三）蛋白质代谢紊乱 未控制的糖尿病患者，肌肉和肝中蛋白质合成减少而分未控制的糖尿病患者，肌肉和肝中蛋白质合成减少而分 解增多解增多(zn du)(zn du)，呈，呈负氮平衡负氮平衡。胰岛素不足时糖异生旺盛，血浆中胰岛素不足时糖异生旺盛，血浆中生糖氨基酸生糖氨基酸被肝细被肝细 胞摄取后经胞摄取后经糖异生转化为葡萄糖糖异生转化为葡萄糖，使血糖进一步升高；，使血糖进一步升高；生酮氨基酸生酮氨基酸增多，在肝细胞中被转化为增多，在肝细胞中被转化为酮体酮体，使血酮，使血酮 高形成高形成酮血症酮血症。第三十七页，共四十页。由于蛋白质呈由于蛋白质呈负氮平衡负氮平衡，脂肪消耗脂肪消耗。患者患者(hunzh)(hunzh)消瘦、体重消瘦、体重减轻、减轻、抵抗力差、易感染、伤口不宜愈合。抵抗力差、易感染、伤口不宜愈合。糖尿病患者糖尿病患者(hunzh)尿量增加尿量增加(zngji)三多一少三多一少饮水量增加饮水量增加食量增加食量增加第三十八页，共四十页。本次课的重点本次课的重点(zhngdi(zhngdi n)n)内容内容1.1.掌握关键酶（限速酶）的概念；掌握关键酶（限速酶）的概念；2.掌握变构调节的概念；掌握变构调节的概念；3.掌握变构调节的特点及作用机制掌握变构调节的特点及作用机制(jzh)；4.掌握变构调节的生理意义；掌握变构调节的生理意义；5.掌握化学修饰调节的概念；掌握化学修饰调节的概念；6.掌握化学修饰调节的特点。掌握化学修饰调节的特点。第三十九页，共四十页。内容(nirng)总结同学们上午好。5、ATP是机体储存能量及消耗能量的共同形式。三者之间可以(ky)互相转变，当一种物质代谢障碍时可引起其它物质代谢的紊乱。（二）糖、脂、蛋白质及核酸代谢之间的相互联系。3.脂代谢与氨基酸代谢的相互联系。4.核酸与氨基酸代谢及糖代谢的相互联系。细胞内酶的隔离分布，可以(ky)避免各种代谢途径间的相互干扰。调节某些关键酶活性是细胞代谢调节的一种重要方式。F-1,6-2P。1,6二磷酸果糖酶1。组织特异性和效应特异性第四十页，共四十页。