目 录
总 结
物质代谢的联系与调节
Metabolic Interrelationships and Regulation
目 录
物质代谢的特点
The Specialty of Metabolism
第 一 节
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一、整体性
糖类
脂类
蛋白质

无机盐
维生素
? 各种物质代谢之间互有联系,相互依存。
消化吸收
中间代谢
废物排泄
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二、代谢调节
机体有精细的调节
机制,调节代谢的
强度、方向和速度
内外环境
不断变化 影响机体代谢
适应环境
的变化
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三、各组织、器官物质代谢各具特色
结构不同
酶系的种类、
含量不同
不同的组
织、器官
代谢途径不同、
功能各异
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四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池
例如




消化吸收的糖
肝糖原分解
糖异生


目 录
五,ATP是机体能量利用的共同形式
营养物
分 解
释放
能量
ADP+Pi
ATP




目 录
六,NADPH是合成代谢所需的还原当量
例如
乙酰 CoA
NADPH + H+
脂酸、胆固醇
磷酸戊糖途径
目 录
物质代谢的相互联系
Metabolic Interrelationships
第 二 节
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一、在能量代谢上的相互联系
三大营养素 共同中间产物 共同最终代谢通路

脂肪
蛋白质
乙酰 CoA TCA
2H
ATP
CO2
● 三大营养素可在体内氧化供能。
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● 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,供能以糖、脂为主,并尽量节约
蛋白质的消耗。
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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
目 录
? 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
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(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,糖可以
转变成脂肪。
二、糖、脂和蛋白质 之间的相互联系


糖 乙酰 CoA
合成脂肪
(脂肪组织)
合成糖原储存(肝、肌肉)
磷酸二羟丙酮 a-磷酸甘油
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2,脂肪的甘油部分能在体内转变为糖
脂酸 乙酰 CoA 葡萄糖


甘油 甘油激酶 肝、肾、肠 磷酸 -甘油



目 录
3,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
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
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(二)糖与氨基酸代谢的相互联系
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 α-
酮酸,可转变为糖。
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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 α-酮戊二酸
丙氨酸 天冬氨酸
谷氨酸
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氨基酸 乙酰 CoA 脂肪
1,蛋白质可以转变为脂肪
2,氨基酸可作为合成磷脂的原料
丝氨酸 磷脂酰丝氨酸
胆胺 脑磷脂
胆碱 卵磷脂
(三)脂类与氨基酸代谢的相互联系
目 录
—— 但不能说,脂类可转变为氨基酸。
脂肪 甘油 磷酸二羟丙酮
糖酵解途径
丙酮酸
其他 α-酮酸
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
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(四)核酸与糖、脂、蛋白质 代谢的相互联系
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,磷酸核糖和 NADPH由磷酸戊糖途径提供
目 录
3、多种酶和蛋白质参与了核酸的生物合成。
4、糖、脂类等燃料物质为核酸提供能量。
5、许多核苷酸参与调节代谢。
如 ATP,UTP,CTP,GTP
6、核苷酸组成许多重要的辅酶
7、环核苷酸 cAMP和 cGMP作为胞内信号分
子参与细胞信号的转导。
葡萄糖、糖原
丙酮酸
乙酰 CoA
脂肪
Leu,Lys
草酰乙酸
α- 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
目 录
组织、器官的代谢特点及联系
Metabolic Specialty and
Interrelationships of Tissues and
Apparatus
第 三 节
目 录
? 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
有独特而重要的作用。

? 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 如
—— 肝在维持血糖稳定中起重要作用。
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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
目 录
? 耗能大,耗氧多。
? 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。

目 录
? 合成、储存糖原;
? 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。
肌 肉
目 录
? 能量主要来自糖酵解。



目 录
? 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。
脂肪组织
目 录
? 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
目 录
代 谢 调 节
The Regulation of Metabolism
第 四 节
目 录
? 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
目 录
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。
目 录
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。
? 细胞内酶呈隔离分布。
? 代谢途径的速度、方向由其中的 关键酶 (key
enzyme)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。
目 录
(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
细胞的某一区域 。
目 录
多酶体系在细胞内的分布
多酶体系 分 布
糖酵解 胞液
磷酸戊糖途径
糖异生
糖原合成
三羧酸循环 线粒体
氧化磷酸化 线粒体
胞液
胞液
胞液
目 录
多酶体系 分布
线粒体脂酸 ? 氧化
脂酸 合成 胞液
内质网、胞液胆固醇 合成
磷脂 合成 内质网
DNA, R NA 合成 细胞核
目 录
? 酶的隔离分布的意义
—— 避免了各种代谢途径互相干扰。
多酶体系 分 布
蛋白质合成
多种水解酶 溶酶体
线粒体、胞液尿素合成
血红素 合成
内质网、胞液
线粒体、胞液
目 录
① 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)。
② 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。
③ 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 。
目 录
例:糖代谢的关键酶
目 录
? 快速代谢
? 迟缓代谢
数秒、数分钟
通过改变酶的活性
数小时、几天
通过改变酶的含量
变构调节
(allosteric regulation)
化学修饰调节
(chemical modification)
? 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。
目 录
1,变构调节的概念
小分子化合物与酶分子活性中心以外
的某一部位特异结合, 引起酶蛋白分子构
象变化, 从而改变酶的活性, 这种调节称
为酶的 变构调节 或 别构调节 。
(二)关键酶的变构调节
目 录
? 被调节的酶称为 变构酶 或 别构酶
(allosteric enzyme)
? 使酶发生变构效应的物质,称为 变构效应剂
(allosteric effector)
? 变构激活剂 ?allosteric effector?
—— 引起酶活性 增加 的变构效应剂。
? 变构抑制剂 ?allosteric effector?
—— 引起酶活性 降低 的变构效应剂。
目 录
2,变构调节的机制
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
目 录
变构效应剂 + 酶的调节亚基
酶的构象改变
酶的活性改变
(激活或抑制 )
疏松
亚基聚合
紧密
亚基解聚
酶分子多聚化
目 录
3,变构调节的生理意义
① 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
目 录
② 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
目 录
③ 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
目 录
(三)酶的化学修饰调节
1,化学修饰的概念
酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发
生可逆的共价修饰 (covalent modification),
从而引起酶活性改变, 这种调节称为酶的化
学修饰 。
目 录
2,化学修饰的主要方式
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
目 录
酶的磷酸化与脱磷酸化
-OH
Thr
Ser
Tyr
酶蛋白
H2O Pi
磷蛋白磷酸酶
ATP ADP
蛋白激酶
Thr
Ser
Tyr
-O-PO32-
磷酸化的
酶蛋白
目 录
3,化学修饰的特点
① 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 。
② 具有放大效应, 效率较变构调节高 。
③ 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。
目 录
(四)酶量的调节
1,酶蛋白合成的诱导与阻遏
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)
目 录
常见的诱导或阻遏方式
Ⅰ 底物对酶合成的诱导和阻遏
Ⅱ 产物对酶合成的阻遏
Ⅲ 激素对酶合成的诱导
Ⅳ 药物对酶合成的诱导
目 录
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
? 通过改变酶蛋白分子的降解速度,也能调
节酶的含量。
目 录
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、激素水平的代谢调节
目 录
?激素分类
Ι 膜受体激素
Ⅱ 胞内受体激素
按激素受体在细胞的部位不同,分为,
目 录
1,膜受体激素的作用方式
?激素作用方式
目 录
2,











目 录
(一)饥饿
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( 1~ 3天)
三、整体水平的代谢调节
目 录
( 1)蛋白质代谢变化
分解加强,氨基酸异生成糖
( 2)糖代谢变化
糖异生加强,
组织对葡萄糖利用降低
( 3)脂代谢变化
脂肪动员加强,酮体生成增多
目 录
2,长期饥饿
( 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
目 录
(二)应 激
1,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, 。
目 录
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,胰岛素分泌减少
引起一系列的代谢变化
目 录
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
目 录
附 录
目 录