物質代謝與聯系

1、第 九 章,物質代謝的聯系與調節(jié)Metabolic Interrelationships and Regulation,物質代謝的特點The Specialty of Metabolism,,第 一 節(jié),一、整體性,各種物質代謝之間互有聯系，相互依存。,二、代謝調節(jié),機體有精細的調節(jié)機制，調節(jié)代謝的強度、方向和速度,,內外環(huán)境不斷變化,影響機體代謝,,適應環(huán)境的變化,,三、各組織、器官物質代謝各具特色,結構不同,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量,例如,乙酰CoA,NADPH + H+,脂酸、膽固醇,,,磷酸戊糖途徑,,物質代謝的相互聯系Metabolic Interrelationships,第 二 節(jié),一、在能量代謝上的相互聯系,三大營養(yǎng)素,共同中間產物,共同最終代謝通路,三大營養(yǎng)素可

3、在體內氧化供能。,從能量供應的角度看，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)約蛋白質的消耗。,任一供能物質的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他物質的降解。,例如,饑餓時,肝糖原分解 ?，肌糖原分解?,肝糖異生?，蛋白質分解 ?,以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質分解明顯降低,1 ~ 2 天,,3 ~ 4 周,,,（一）糖代謝與脂代謝的相互聯系,1. 攝入的糖量超過能量消耗時,二、糖、脂和蛋白質之間的相互

4、聯系,2. 脂肪的甘油部分能在體內轉變?yōu)樘?3. 脂肪的分解代謝受糖代謝的影響,饑餓、糖供應不足或糖代謝障礙時,（二）糖與氨基酸代謝的相互聯系,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，生成相應的α-酮酸，可轉變?yōu)樘恰?2. 糖代謝的中間產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. 蛋白質可以轉變?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系,—— 但不能說，脂類可轉變?yōu)榘被帷?3. 脂肪的甘油部分可轉變?yōu)榉潜匦璋被?,（四）核酸與糖、蛋白質代謝的相互聯系,,1. 氨基酸是體內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、器官的代謝特點及聯系,Metabolic Specialty and Interre

6、lationships of Tissues and Apparatus,第 三 節(jié),,是機體物質代謝的樞紐。在糖、脂、蛋白質、水、鹽及維生素代謝中均具有獨特而重要的作用。,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； 劇烈運動時，以糖酵解為主。,肌 肉,能量主要來自糖

7、酵解。,紅細胞,,合成及儲存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機體其他組織利用。,,脂肪組織,也可進行糖異生和生成酮體；腎髓質主要由糖酵解供能；腎皮質主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。,腎臟,代 謝 調 節(jié)The Regulation of Metabolism,第 四 節(jié),代謝調節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。,主要通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調節(jié)，這種調節(jié)稱為原始調節(jié)或細胞水平代謝調節(jié)。,,單細胞

8、生物,高等生物 —— 三級水平代謝調節(jié),細胞水平代謝調節(jié),,一、細胞水平的代謝調節(jié),? 細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。? 細胞內酶呈隔離分布。? 代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶(key enzyme)的活性決定。? 代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現的。,（一）細胞內酶的隔離分布,代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于細胞的某一區(qū)域 。,多酶體系在細胞內的分布,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 催化單向反應不可逆或非平衡反應，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劑的調節(jié)。,關鍵酶催化的反應具有以下特點：,代謝途徑是一系列酶促反應組成的，其速度及方向由其中的關鍵酶決定 。,例：糖代謝的關鍵酶,快速代謝,遲緩代謝,? 代謝調節(jié)主要是通過對關鍵

10、酶活性的調節(jié)而實現的。,1. 變構調節(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合，引起酶蛋白分子構象變化，從而改變酶的活性，這種調節(jié)稱為酶的變構調節(jié)或別構調節(jié)。,（二）關鍵酶的變構調節(jié),被調節(jié)的酶稱為變構酶或別構酶(allosteric enzyme)使酶發(fā)生變構效應的物質，稱為變構效應劑(allosteric effector),? 變構激活劑?allosteric effector?——引起酶活性增加的變構

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

12、調。,（三）酶的化學修飾調節(jié),1. 化學修飾的概念,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，這種調節(jié)稱為酶的化學修飾。,2. 化學修飾的主要方式,磷酸化 - - - 去磷酸,乙酰化 - - - 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. 化學修飾的特點,①酶蛋白的共價修飾是

13、可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調節(jié)因素如激素的調控。②具有放大效應，效率較變構調節(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調節(jié)和化學修飾調節(jié)。,（四）酶量的調節(jié),1. 酶蛋白合成的誘導與阻遏,加速酶合成的化合物稱為誘導劑(inducer),減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor),常見的誘導或阻遏方式,Ⅰ 底物對酶合成的誘導和阻遏,Ⅱ 產物對酶合

14、成的阻遏,Ⅲ 激素對酶合成的誘導,Ⅳ 藥物對酶合成的誘導,2. 酶蛋白降解,通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調節(jié)酶的含量。,內、外環(huán)境改變,激素作用機制,二、激素水平的代謝調節(jié),激素分類,Ι 膜受體激素Ⅱ 胞內受體激素,按激素受體在細胞的部位不同，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、整體水平的代謝調節(jié),（1）蛋白質代謝變化,分解加強，氨基酸異生成糖,（2）糖代謝變化,糖異生加強，組織對葡萄糖利用降低,（3）脂代謝變化,脂肪動員加強，酮體生成增多,2. 長期饑餓,（1）蛋白質代謝變化,蛋白質分解減少,（2）糖代謝變化,肝腎糖異生增強肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸,（3）脂代謝變化,脂肪動員進一步加強腦組織利用酮體增加,（二）應 激,1. 概念,應激(stress)指人體受到一些