第13章代谢调节.ppt

第 十三 章代谢和代谢调控总论代谢和代谢调控总论Metabolic Interrelationships and Regulation葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸甘油甘油脂酸脂酸目目 录录丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨第一节 新陈代谢的概念和研究方法一、物质代谢的概念（一）物质代谢的含义（二）同化作用和异化作用（三）合成代谢与分解代谢（四）中间代谢物质代谢的特点物质代谢的特点The Specialty of Metabolism一、整体性一、整体性 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素各种物质代谢之间互有联系，相互依存。各种物质代谢之间互有联系，相互依存。消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄二、物质代谢耦联能量代谢二、物质代谢耦联能量代谢新陈代谢新陈代谢同化作用同化作用异化作用异化作用物质合成物质合成吸收能量吸收能量物质分解物质分解释放能量释放能量物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢三、代谢途径的多样性三、代谢途径的多样性1、直线途径：从起始物到终产物，整个反应过程无、直线途径：从起始物到终产物，整个反应过程无代谢支路如代谢支路如DNA的生物合成的生物合成,RNA的生物合成及蛋的生物合成及蛋白质的生物合成白质的生物合成、分支途径：代谢物可通过某个共同中间产物进、分支途径：代谢物可通过某个共同中间产物进行代谢分途，产生种或更多种产物如由葡萄糖行代谢分途，产生种或更多种产物如由葡萄糖代谢产生的丙酮酸，可经不同的代谢途径生成不同代谢产生的丙酮酸，可经不同的代谢途径生成不同的产物的产物、循环途径、循环途径:循环中的中间产物可反复生成循环中的中间产物可反复生成,反复利反复利用用,使生物体能经济高效的进行代谢转变使生物体能经济高效的进行代谢转变.如如TACTAC四、代谢调节v机体内存在一套精细完善的调节机制，从而保证错机体内存在一套精细完善的调节机制，从而保证错综复杂的物质代谢得以有条不紊地进行综复杂的物质代谢得以有条不紊地进行五、物质代谢的组织特异性v各组织器官的分化不同，所含酶类的种类含量各各组织器官的分化不同，所含酶类的种类含量各有差异，导致各组织、器官具有不同的代谢特有差异，导致各组织、器官具有不同的代谢特点点六、各种代谢物均具有各自共同的代谢池六、各种代谢物均具有各自共同的代谢池例如例如各各种种组组织织 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ATP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 机械能机械能(肌肉收缩肌肉收缩)渗透能渗透能(物质主动转运物质主动转运)化学能化学能(合成代谢合成代谢)电能电能(生物电生物电)热能热能(维持体温维持体温)生物体内能量的储存和利生物体内能量的储存和利用都以用都以ATP为中心。为中心。七、七、ATP是机体能量利用的共同形式是机体能量利用的共同形式八、八、NADPH是合成代谢所需的还原当量是合成代谢所需的还原当量例如例如乙酰乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships第第 二二 节节糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA 呼吸链呼吸链 ADP+Pi ATP 一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系共同最终共同最终代谢通路代谢通路共同中共同中间产物间产物从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代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。替，并互相制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。蛋白质的消耗。脂肪分解脂肪分解增强增强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约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。其他物质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制（糖分解代谢限速酶之一）（糖分解代谢限速酶之一）例如例如饥饿时饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生，蛋白质分解蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主为主蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周（一）糖代谢与脂代谢的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.摄入的糖量超过能量消耗时摄入的糖量超过能量消耗时 二、糖、脂和蛋白质及核苷酸二、糖、脂和蛋白质及核苷酸之间的相互联系之间的相互联系葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸脂酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄糖糖3.糖可以转变为胆固醇糖可以转变为胆固醇,能为磷脂合成提能为磷脂合成提供原料供原料.乙酰乙酰CoA+NADPH+HCoA+NADPH+H+脂酸脂酸 糖乙酰乙酰CoACoA胆固醇胆固醇甘油甘油甘油甘油磷脂磷脂4.胆固醇胆固醇不能转变为糖不能转变为糖,甘油磷脂中的甘油甘油磷脂中的甘油可以异生成糖可以异生成糖.5.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化氧化受阻受阻（二）糖与氨基酸代谢的相互联系（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如例如丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，可转变为糖。酮酸，可转变为糖。2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸非必需氨基酸(必需氨基酸只能从食物必需氨基酸只能从食物中摄取中摄取).糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸v 为什么食物中的蛋白质不能为糖,脂替代,而蛋白质却能替代糖和脂肪供能呢?氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1.氨基酸可以转变为脂肪氨基酸可以转变为脂肪(生酮氨生酮氨基酸亮氨酸和赖氨酸只能转变为基酸亮氨酸和赖氨酸只能转变为脂酸脂酸)2.氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系 但不能说，脂类可转变为氨基酸。但不能说，脂类可转变为氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸（四）核酸与糖、蛋白质（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系代谢的相互联系 1.氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系Metabolic Specialty and Interrelationships of Tissues and Apparatus第第 三三 节节是机体物质代谢的枢纽。是机体物质代谢的枢纽。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。有独特而重要的作用。肝肝合成、储存糖原合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖异生的主要器官是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用肝在糖代谢中的作用如如肝在维持血糖稳定中起重要作用。肝在维持血糖稳定中起重要作用。酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能为主。以葡萄糖有氧氧化供能为主。心脏心脏耗能大，耗氧多。耗能大，耗氧多。葡萄糖为主要能源。葡萄糖为主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。脑脑合成、储存糖原；合成、储存糖原；通常以脂酸氧化为主要供能方式；通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运剧烈运动时，以糖酵解为主。动时，以糖酵解为主。肌肌 肉肉能量主要来自糖酵解。能量主要来自糖酵解。红红细细胞胞合成及储存脂肪的重要组织；合成及储存脂肪的重要组织；将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。脂肪组织脂肪组织也可进行糖异生和生成酮体；也可进行糖异生和生成酮体；肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。酮体有氧氧化供能。肾脏肾脏代代 谢谢 调调 控控 总总 论论The Regulation of Metabolism第第 四四 节节 代谢调节普遍存在于生物界，是生物的代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。重要特征。主要通过细胞内代谢物浓主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为进行调节，这种调节称为原始原始调节调节或或细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节。单细胞生物单细胞生物高等生物高等生物 三级水平代谢调节三级水平代谢调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节激素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。挥代谢调节作用。整体水平代谢调节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。调而对机体代谢进行综合调节。一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞内酶呈隔离分布。细胞内酶呈隔离分布。代谢途径的速度、方向由其中的代谢途径的速度、方向由其中的关键酶关键酶(key enzyme)的活性决定。的活性决定。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。（一）细胞内酶的隔离分布（一）细胞内酶的隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 。多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布多酶体系多酶体系分分 布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖异生糖异生糖原合成糖原合成三羧酸循环三羧酸循环线粒体线粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体胞液胞液胞液胞液胞液胞液多酶体系多酶体系分布分布线粒体线粒体脂酸脂酸 氧化氧化脂酸脂酸合成合成胞液胞液内质网、胞液内质网、胞液胆固醇胆固醇合成合