物質(zhì)代謝與聯(lián)系

1、第 九 章,物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)Metabolic Interrelationships and Regulation,物質(zhì)代謝的特點(diǎn)The Specialty of Metabolism,,第 一 節(jié),一、整體性,各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。,二、代謝調(diào)節(jié),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,,三、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

2、同,不同的組織、器官,,,,代謝途徑不同、功能各異,四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池,例如,五、ATP是機(jī)體能量利用的共同形式,營養(yǎng)物分 解,六、NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量,例如,乙酰CoA,NADPH + H+,脂酸、膽固醇,,,磷酸戊糖途徑,,物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系Metabolic Interrelationships,第 二 節(jié),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,三大營養(yǎng)素可

3、在體內(nèi)氧化供能。,從能量供應(yīng)的角度看，三大營養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。,任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。,例如,饑餓時,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,1. 攝入的糖量超過能量消耗時,二、糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互

4、聯(lián)系,2. 脂肪的甘油部分能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘?3. 脂肪的分解代謝受糖代謝的影響,饑餓、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時,（二）糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)系,例如,丙氨酸,丙酮酸,,脫氨基,,糖異生,葡萄糖,1. 大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的α-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?2. 糖代謝的中間產(chǎn)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,,,檸檬酸,,α-酮戊二酸,,1. 蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?2. 氨基酸可作為合成磷脂的原料

5、,（三）脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)系,—— 但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被帷?3. 脂肪的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被?,（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,2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供,葡萄糖、糖原,,丙酮酸,,乙酰CoA,,,脂肪,,,草酰乙酸,α- 酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,,,,,,,,,目 錄,組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系,Metabolic Specialty and Interre

6、lationships of Tissues and Apparatus,第 三 節(jié),,是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐。在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。,肝,——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。,以葡萄糖有氧氧化供能為主。,,心臟,耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)不足時，利用酮體。,,腦,合成、儲存糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式； 劇烈運(yùn)動時，以糖酵解為主。,肌 肉,能量主要來自糖

7、酵解。,紅細(xì)胞,,合成及儲存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機(jī)體其他組織利用。,,脂肪組織,也可進(jìn)行糖異生和生成酮體；腎髓質(zhì)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。,腎臟,代 謝 調(diào) 節(jié)The Regulation of Metabolism,第 四 節(jié),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

8、生物,高等生物 —— 三級水平代謝調(diào)節(jié),細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié),,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)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。? 細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布。? 代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(key enzyme)的活性決定。? 代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(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

9、謝途徑互相干擾。,① 速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶(limiting velocity enzymes)。,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 。,例：糖代謝的關(guān)鍵酶,快速代謝,遲緩代謝,? 代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(guān)鍵

10、酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。,1. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念,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(allosteric enzyme)使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric effector),? 變構(gòu)激活劑?allosteric effector?——引起酶活性增加的變構(gòu)

11、效應(yīng)劑。? 變構(gòu)抑制劑?allosteric effector? ——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。,2. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制,變構(gòu)酶,,催化亞基,調(diào)節(jié)亞基,變構(gòu)效應(yīng)劑：,底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物,變構(gòu)效應(yīng)劑 + 酶的調(diào)節(jié)亞基,3. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義,① 代謝終產(chǎn)物反饋抑制 (feedback inhibition) 反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。,②變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。,③變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)

12、調(diào)。,（三）酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié),1. 化學(xué)修飾的概念,酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾(covalent modification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾。,2. 化學(xué)修飾的主要方式,磷酸化 - - - 去磷酸,乙?；?- - - 脫乙酰,甲基化 - - - 去甲基,腺苷化 - - - 脫腺苷,SH 與 – S — S – 互變,酶的磷酸化與脫磷酸化,3. 化學(xué)修飾的特點(diǎn),①酶蛋白的共價修飾是

13、可逆的酶促反應(yīng)，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)變。催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)可受調(diào)節(jié)因素如激素的調(diào)控。②具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。③磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。,同一個酶可以同時受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。,（四）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,Ⅰ 底物對酶合成的誘導(dǎo)和阻遏,Ⅱ 產(chǎn)物對酶合

14、成的阻遏,Ⅲ 激素對酶合成的誘導(dǎo),Ⅳ 藥物對酶合成的誘導(dǎo),2. 酶蛋白降解,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,激素作用機(jī)制,二、激素水平的代謝調(diào)節(jié),激素分類,Ι 膜受體激素Ⅱ 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,

15、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)，組織對葡萄糖利用降低,（3）脂代謝變化,脂肪動員加強(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,（2）糖代謝變化,肝腎糖異生增強(qiáng)肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸,（3）脂代謝變化,脂肪動員進(jìn)一步加強(qiáng)腦組織利用酮體增加,（二）應(yīng) 激,1. 概念,應(yīng)激(stress)指人體受到一些