物质代谢的联系与调节(课堂PPT).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,*,目录,第,9,章,物质代谢的联系与调节,Metabolic Interrelationships&Regulation,1,物质代谢的特点,The Speciality of Metabolism,第一节,2,一、物质代谢互相联系,二、物质代谢受到精细调节,三、各器官物质代谢各具特色,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,3,五、,ATP,是能量的直接提供者,六、,NADPH,为合成代谢提供还原力,4,物质代谢的相互联系,Metabolic Interrelationships,第二节,5,一、物质代谢相互制约,三大营养素,共同中间产物,共同最终代谢通路,糖,脂肪,蛋白质,乙酰,CoA,TAC,2H,氧化磷酸化,ATP,CO,2,三大营养素可在体内氧化供能。,6,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，机体优先利用燃料的次序是糖原、脂肪和蛋白质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。,7,脂肪分解,增强,ATP,增多,ATP/ADP,比值增高,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。,糖分解被抑制,6-,磷酸果糖激酶,-1,被抑制,(,糖分解代谢限速酶之一,),例如：,8,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,蛋白质分解明显降低,1 2,天,3 4,周,9,（一）,体内糖可转变脂肪，但（偶数）脂肪酸不能转变成糖,二、物质代谢相互联系,脂酸,乙酰,CoA,葡萄糖,脂,肪,甘油,甘油激酶,肝、肾、肠,磷酸,-,甘油,葡萄糖,10,（二）体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以相互转变,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,11,2.,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,丙氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,12,（三）脂类不能转变成氨基酸，但氨基酸能转变成脂肪,（四）某些氨基酸是核苷酸,/,核酸合成的前体,1.,氨基酸是体内合成核酸的重要原料,甘氨酸,天冬氨酸,谷氨酰胺,一碳单位,合成嘌呤,合成嘧啶,2.,磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供,13,体内重要组织、器官的代谢特点及联系,Metabolic Speciality&Interrelationships of Important Tissues&Apparatus in the Body,第三节,14,合成、储存糖原,;,分解糖原生成葡萄糖，释放入血,;,是糖异生的主要器官,肝在糖代谢中的作用,一、肝是人体最重要的物质代谢中心和枢纽,肝在脂代谢中的作用。,生成酮体，脂肪和胆固醇,肝在氨基酸代谢中的作用。,合成和分解蛋白质，合成尿素,肝是生物转化的主要场所,15,酮体,乳酸,游离脂酸,葡萄糖,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、酮体等能源物质提供。,二、心可利用多种能源物质，以有氧氧化为主,16,耗能大，耗氧多。,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。,三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大,17,合成、储存肌糖原；,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。,四、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈运动产生大量乳酸,18,五、糖酵解是为成熟红细胞提供能量的主要途径,红细胞没有线粒体,。,六、脂肪组织是合成、储存脂肪的重要组织,七、肾是可进行糖异生和生成酮体两种代谢的器官,19,物质代谢的调节方式,The Way for Regulation of Metabolism,第四节,20,代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。,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,21,高等生物,三级水平代谢调节,细胞水平代谢调节,激素水平代谢调节,高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。,整体水平代谢调节,在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。,22,一、细胞水平的代谢调节主要调节关键酶活性,（一）细胞酶系有特定细胞和亚细胞区域的隔离分布,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,胞液,脂酸合成,胞液,脂酸,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,三羧酸循环,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,呼吸链,线粒体,提高速率,23,速度最慢，,它的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。,24,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,25,（二）小分子代谢物通过,变构调节,改变关键酶活性,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,26,代谢途径的起始物或产物通过变构调节影响代谢途径,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,27,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，使代谢物不致生成过多。,乙酰,CoA,乙酰,CoA,羧化酶,丙二酰,CoA,长链脂酰,CoA,28,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,29,变构调节使不同的代谢途径相互协调。,柠檬酸,+,6-,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,30,（三）关键酶活性可由酶的化学修饰调节,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,31,酶促化学修饰的特点,：,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。,32,（四）改变细胞内酶的含量可调节酶的活性,1,调节酶蛋白含量可通过诱导或阻遏酶蛋白基因的表达,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),33,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,34,2,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。,35,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、激素通过作用特异受体调节代谢过程,36,（一）糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态有不同改变,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.,短期饥饿时脂肪动员增加而减少糖的利用,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,37,（,1,）脂代谢变化,脂肪动员加强，酮体生成增多,（,2,）糖代谢变化,糖异生加强，,组织对葡萄糖利用降低,（,3,）蛋白质代谢变化,肌蛋白质分解加强，氨基酸异生成糖,38,2,长期饥饿时各组织发生与短期饥饿不同的代谢改变：,（,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,39,（二）应激增加糖、脂和蛋白质分解的能源供应，限制能源存积,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,”,。,40,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,41,代谢改变：,1.,血糖升高,2.,脂肪动员增强,3.,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。,肌释出丙氨酸等氨基酸增加。,42,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,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,43代谢综合征,(Metabolic Syndrome,MS),：,以肥胖、高血压、糖代谢及血脂异常等为主要临床表现的症候群。,表现为心脑血管病的多种代谢危险因素在同一个体内集结的状态。而超重和肥胖在,MS,发生、发展中起着决定性的作用。,（三）肥胖是多种因素引起的进食行为和能量代谢调节的紊乱,44,体质性肥胖：青少年期多见的肥胖，主要由于脂肪细胞数量增加所致。,获得性肥胖：成人因营养过剩引起的肥胖，主要由于脂肪细胞体积增加，也有数量增加。,1,肥胖者增加脂肪储存有不同类型,单纯性肥胖,继发性肥胖症,某些神经、内分泌疾病引起。,45,肥胖诊断常用标准是,体重指数,（,body mass index,BMI,BMI=,体重,(kg)/,身高,2,(m,2,),。如体重超过标准体重的,20%,，或体重指数,30,即为肥胖。,46,2,正常食欲、进食和能量消耗的平衡受到神经、内分泌系统复杂调节,短期进食调节激素主要包括生长激素释放肽,(ghrelin),和胆囊收缩素,(cholecystokinin,CCK),。,参与食欲、进食长期调节的激素包括胰岛素和瘦蛋白（,leptin,）。,47,高胰岛素血症是肥胖的重要特征，也是促进肥胖形成的重要因素。,肥胖者常可表现胰岛素抵抗和高胰岛素血症。,肥胖者糖代谢表现异常。,肥胖者也存在脂代谢异常。,3,肥胖者常表现胰岛素分泌、功能异常和糖脂代谢的紊乱,48,