物质代谢与联系的调节

,#,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,物质代谢与联系的调节,物质代谢与联系的调节,第1页,物质代谢特点,The Specialty of Metabolism,第 一 节,物质代谢与联系的调节,第2页,一、整体性,糖类,脂类,蛋白质,水,无机盐,维生素,各种物质代谢之间互有联络，相互依存。,消化吸收,中间代谢,废物排泄,物质代谢与联系的调节,第3页,二、代谢调整,机体有精细调整机制，调整代谢强度、方向和速度,内外环境不停改变,影响机体代谢,适应环境改变,物质代谢与联系的调节,第4页,三、各组织、器官物质代谢各具特色,结构不一样,酶系种类、含量不一样,不一样组织、器官,代谢路径不一样、功效各异,物质代谢与联系的调节,第5页,四、各种代谢物均含有各自共同代谢池,比如,各种组织,消化吸收糖,肝糖原分解,糖异生,血,糖,物质代谢与联系的调节,第6页,五、,ATP,是机体能量利用共同形式,营养物分 解,释放能量,ADP+Pi,ATP,直接供能,物质代谢与联系的调节,第7页,六、,NADPH,是合成代谢所需还原当量,比如,乙酰,CoA,NADPH + H,+,脂酸、胆固醇,磷酸戊糖路径,物质代谢与联系的调节,第8页,物质代谢相互联络,Metabolic Interrelationships,第 二 节,物质代谢与联系的调节,第9页,一、在能量代谢上相互联络,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。,物质代谢与联系的调节,第10页,从能量供给角度看，三大营养素能够相互代替，并相互制约。,普通情况下，供能以糖、脂为主，并尽可能节约蛋白质消耗。,物质代谢与联系的调节,第11页,脂肪分解,增强,ATP,增多,ATP/ADP,比值增高,任一供能物质代谢占优势，常能抑制和节约其它物质降解。,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）,比如,物质代谢与联系的调节,第12页,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,蛋白质分解显著降低,1 2,天,3 4,周,物质代谢与联系的调节,第13页,（一）糖代谢与脂代谢相互联络,1.,摄入糖量超出能量消耗时,二、糖、脂和蛋白质,之间相互联络,葡萄糖,乙酰,CoA,合成脂肪,（脂肪组织）,合成糖原储存（肝、肌肉）,物质代谢与联系的调节,第14页,2.,脂肪甘油个别能在体内转变为糖,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,物质代谢与联系的调节,第15页,3.,脂肪分解代谢受糖代谢影响,饥饿、糖供给不足或糖代谢障碍时,高酮血症,草酰乙酸相对不足,糖不足,脂肪大量动员,酮体生成增加,氧化,受阻,物质代谢与联系的调节,第16页,（二）糖与氨基酸代谢相互联络,比如,丙氨酸,丙酮酸,脱氨基,糖异生,葡萄糖,1.,大个别氨基酸脱氨基后，生成对应,-,酮酸，可转变为糖。,物质代谢与联系的调节,第17页,2.,糖代谢中间产物可氨基化生成一些 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,物质代谢与联系的调节,第18页,氨基酸,乙酰,CoA,脂肪,1.,蛋白质能够转变为脂肪,2.,氨基酸可作为合成磷脂原料,丝氨酸,磷脂酰丝氨酸,胆胺,脑磷脂,胆碱,卵磷脂,（三）脂类与氨基酸代谢相互联络,物质代谢与联系的调节,第19页,但不能说，脂类可转变为氨基酸。,脂肪,甘油,磷酸甘油醛,糖酵解路径,丙酮酸,其它,-,酮酸,一些非必需氨基酸,3.,脂肪甘油个别可转变为非必需氨基酸,物质代谢与联系的调节,第20页,（四）核酸与糖、蛋白质,代谢相互联络,1.,氨基酸是体内合成核酸主要原料,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路径提供,物质代谢与联系的调节,第21页,葡萄糖、糖原,丙酮酸,乙酰,CoA,脂肪,Leu,、,Lys,草酰乙酸,-,酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,Tyr,Pro,Val, Ile,Met, Thr,Asp,Glu,Arg,His,Pro,胆固醇、酮体,Ala,Trp,Ser,Gly,Thr,Cys,甘油,脂酸,目 录,物质代谢与联系的调节,第22页,组织、器官代谢特点及联络,Metabolic Specialty and Interrelationships of Tissues and Apparatus,第 三 节,物质代谢与联系的调节,第23页,是机体物质代谢枢纽。,在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均含有独特而主要作用。,肝,合成、储存糖原,分解糖原生成葡萄糖，释放入血,是糖异生主要器官,肝在糖代谢中作用,如,肝在维持血糖稳定中起主要作用。,物质代谢与联系的调节,第24页,酮体,乳酸,游离脂酸,葡萄糖,以葡萄糖有氧氧化供能为主。,心脏,物质代谢与联系的调节,第25页,耗能大，耗氧多。,葡萄糖为主要能源。,不能利用脂酸，葡萄糖供给不足时，利用酮体。,脑,物质代谢与联系的调节,第26页,合成、储存糖原；,通常以脂酸氧化为主要供能方式； 猛烈运动时，以糖酵解为主。,肌 肉,物质代谢与联系的调节,第27页,能量主要来自糖酵解。,红细胞,物质代谢与联系的调节,第28页,合成及储存脂肪主要组织；,将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其它组织利用。,脂肪组织,物质代谢与联系的调节,第29页,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、酮体有氧氧化供能。,肾脏,物质代谢与联系的调节,第30页,代 谢 调 节,The Regulation of Metabolism,第 四 节,物质代谢与联系的调节,第31页,代谢调整普遍存在于生物界，是生物主要特征。,主要经过细胞内代谢物浓度改变，对酶活性及含量进行调整，这种调整称为,原始调整,或,细胞水平代谢调整,。,单细胞生物,物质代谢与联系的调节,第32页,高等生物,三级水平代谢调整,细胞水平代谢调整,激素水平代谢调整,高等生物在进化过程中，出现了专司调整功效内分泌细胞及内分泌器官，其分泌激素可对其它细胞发挥代谢调整作用。,整体水平代谢调整,在中枢神经系统控制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过一些激素分泌来调整一些细胞代谢及功效，并经过各种激素相互协调而对机体代谢进行综合调整。,物质代谢与联系的调节,第33页,一、细胞水平代谢调整,细胞水平代谢调整主要是酶水平调整。,细胞内酶呈隔离分布。,代谢路径速度、方向由其中,关键酶,(,key enzyme),活性决定。,代谢调整主要是经过对关键酶活性调整而实现。,物质代谢与联系的调节,第34页,（一）细胞内酶隔离分布,代谢路径相关酶类经常组成多酶体系，分布于细胞某一区域 。,物质代谢与联系的调节,第35页,多酶体系在细胞内分布,物质代谢与联系的调节,第36页,物质代谢与联系的调节,第37页,酶隔离分布意义,防止了各种代谢路径相互干扰。,物质代谢与联系的调节,第38页,速度最慢，,它速度决定整个代谢路径总速度，,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，它活性决定整个代谢路径方向。,这类酶活性除受底物控制外，还受各种代谢物或效应剂调整。,关键酶催化反应含有以下特点：,代谢路径是一系列酶促反应组成，其速度及方向由其中关键酶决定 。,物质代谢与联系的调节,第39页,例：糖代谢关键酶,物质代谢与联系的调节,第40页,快速代谢,迟缓代谢,数秒、数分钟,经过改变酶活性,数小时、几天,经过改变酶含量,变构调整,(allosteric regulation),化学修饰调整,(chemical modification),代谢调整主要是经过对关键酶活性调整而实现。,物质代谢与联系的调节,第41页,1.,变构调整概念,小分子化合物与酶分子活性中心以外某一部位特异结合，引发酶蛋白分子构象改变，从而改变酶活性，这种调整称为酶,变构调整,或,别构调整,。,（二）关键酶变构调整,物质代谢与联系的调节,第42页,被调整酶称为,变构酶,或,别构酶,(,allosteric enzyme,),使酶发生变构效应物质，称为,变构效应剂,(,allosteric effector,),变构激活剂,allosteric effector,引发酶活性,增加,变构效应剂。,变构抑制剂,allosteric effector,引发酶活性,降低,变构效应剂。,物质代谢与联系的调节,第43页,2.,变构调整机制,变构酶,催化亚基,调整亚基,变构效应剂：,底物、终产物,其它小分子代谢物,物质代谢与联系的调节,第44页,变构效应剂,+,酶调整亚基,酶构象改变,酶活性改变,（激活或抑制 ）,疏松,亚基聚合,紧密,亚基解聚,酶分子多聚化,物质代谢与联系的调节,第45页,3.,变构调整生理意义,代谢终产物反馈抑制,(feedback inhibition),反应路径中酶，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,物质代谢与联系的调节,第46页,变构调整使能量得以有效利用，不致浪费。,G-6-P,+,糖原磷酸化酶,抑制糖氧化,糖原合酶,促进糖储存,物质代谢与联系的调节,第47页,变构调整使不一样代谢路径相互协调。,柠檬酸,+,6-,磷酸果糖激酶,-1,抑制糖氧化,乙酰辅酶,A,羧化酶,促进脂酸合成,物质代谢与联系的调节,第48页,（三）酶化学修饰调整,1.,化学修饰概念,酶蛋白肽链上一些残基在酶催化下发生可逆共价修饰,(covalent modification),，,从而引发酶活性改变，这种调整称为酶化学修饰,。,物质代谢与联系的调节,第49页,2.,化学修饰主要方式,磷酸化,- - -,去磷酸,乙酰化,- - -,脱乙酰,甲基化,- - -,去甲基,腺苷化,- - -,脱腺苷,SH,与, S S ,互变,物质代谢与联系的调节,第50页,酶磷酸化与脱磷酸化,-,OH,Thr,Ser,Tyr,酶蛋白,H,2,O,Pi,磷蛋白磷酸酶,ATP,ADP,蛋白激酶,Thr,Ser,Tyr,-,O-PO,3,2-,磷酸化酶蛋白,物质代谢与联系的调节,第51页,3.,化学修饰特点,酶蛋白共价修饰是可逆酶促反应，在不一样酶作用下，酶蛋白活性状态可相互转变。催化互变反应酶在体内可受调整原因如激素调控。,含有放大效应，效率较变构调整高。,磷酸化与脱磷酸是最常见方式。,同一个酶能够同时受变构调整和化学修饰调整。,物质代谢与联系的调节,第52页,（四）酶量调整,1.,酶蛋白合成诱导与阻遏,加速酶合成化合物称为,诱导剂,(inducer),降低酶合成化合物称为,阻遏剂,(,repressor,),物质代谢与联系的调节,第53页,常见诱导或阻遏方式,底物对酶合成诱导和阻遏,产物对酶合成阻遏,激素对酶合成诱导,药品对酶合成诱导,物质代谢与联系的调节,第54页,2.,酶蛋白降解,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,经过改变酶蛋白分子降解速度，也能调整酶含量。,物质代谢与联系的调节,第55页,内、外环境改变,机体相关组织分泌,激素,激素与靶细胞上受体结合,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、激素水平代谢调整,物质代谢与联系的调节,第56页,激素分类,膜受体激素,胞内受体激素,按激素受体在细胞部位不一样，分为：,物质代谢与联系的调节,第57页,1.,膜受体激素作用方式,激素作用方式,物质代谢与联系的调节,第58页,2.,胞内受体激素作用方式,物质代谢与联系的调节,第59页,（一）饥饿,糖原消耗,血糖趋于降低,胰岛素分泌降低,胰高血糖素,分泌增加,引发一系列代谢改变,1.,短期饥饿（,1,3,天）,三、整体水平代谢调整,物质代谢与联系的调节,第60页,（,1,）蛋白质代谢改变,分解加强，氨基酸异生成糖,（,2,）糖代谢改变,糖异生加强，,组织对葡萄糖利用降低,（,3,）脂代谢改变,脂肪动员加强，酮体生成增多,物质代谢与联系的调节,第61页,2.,长久饥饿,（,1,）蛋白质代谢改变,蛋白质分解降低,（,2,）糖代谢改变,肝肾糖异生增强,肝糖异生主要原料为乳酸、丙酮酸,（,3,）脂代谢改变,脂肪动员深入加强,脑组织利用酮体增加,物质代谢与联系的调节,第62页,（二）应 激,1.,概念,应激,(stress),指人体受到一些异乎寻常刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及猛烈情绪波动等所作出一系列反应“ 担心状态 ”。,物质代谢与联系的调节,第63页,2.,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，,胰岛素分泌降低,引发一系列代谢改变,物质代谢与联系的调节,第64页,3.,代谢改变,（,1,） 血糖升高,（,2,） 脂肪动员增强,（,3,）蛋白质分解加强,物质代谢与联系的调节,第65页,附 录,物质代谢与联系的调节,第66页,