《物质代谢的调节与联系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物质代谢的调节与联系（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物质代谢的调节Regulation of Metabolism Regulation of Metabolism 暨南大学医学院生化教研室暨南大学医学院生化教研室 费费 嘉嘉第一节 新陈代谢的概念和研究方法一、物质代谢的概念一、物质代谢的概念 （一）物质代谢的含义（一）物质代谢的含义 新陈代谢（新陈代谢（metabolismmetabolism）是机体与外界环境）是机体与外界环境 不断进行物质交换的过程。不断进行物质交换的过程。 中间代谢（中间代谢（intermediary metabolismintermediary metabolism） 能量代谢（能量代谢（energy metaboli
2、smenergy metabolism）（二）同化作用和异化作用（二）同化作用和异化作用（三）合成代谢与分解代谢（三）合成代谢与分解代谢（四）中间代谢（四）中间代谢二、能量代谢的概念二、能量代谢的概念（一）代谢过程能量的变化（一）代谢过程能量的变化（二）食物的卡价与呼吸商（二）食物的卡价与呼吸商( (三三) )基础代谢基础代谢 基础代谢（基础代谢（basal metabolismbasal metabolism）是指人体在）是指人体在 清醒而安静的状态中，同时又没有食物的消化与吸清醒而安静的状态中，同时又没有食物的消化与吸 收作用的情况下，并处于适宜温度，所消耗的能量收作用的情况下，并处于适宜
3、温度，所消耗的能量 。三、物质代谢的研究方法三、物质代谢的研究方法1 1利用正常机体的方法利用正常机体的方法2 2使用病变动物法使用病变动物法3 3切除器官法切除器官法4 4脏器灌注法脏器灌注法5 5组织切片或匀浆法组织切片或匀浆法6 6纯酶法及酶抑制剂法纯酶法及酶抑制剂法7 7同位素示踪同位素示踪8 8使用亚细胞成分的方法使用亚细胞成分的方法9 9致突变法致突变法1010转基因法和基因敲除法转基因法和基因敲除法高等生物 三级水平代谢调节 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
4、调而对机体代谢进行综合调节。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。细胞水平代谢调节物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships第 二 节一、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 代谢通路糖脂肪蛋白质乙酰CoATAC2H氧 化 磷 酸 化ATPCO2三大营养素可在体内氧化供能。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。（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 二、糖、脂
5、和蛋白质之间的相互联系葡 萄 糖乙酰CoA合成脂肪 （脂肪组织）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（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- 酮酸，可转变为糖。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-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸氨基酸乙酰CoA脂肪1. 蛋白质可以转变为
6、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 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途径丙酮酸其他-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 ProVal, Ile, Met, ThrAsp GluArg His Pro胆固醇、酮体Ala Trp Ser Gly Thr Cys甘油脂酸目 录2222（一）糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态有不同改变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
7、代谢变化1.短期饥饿时脂肪动员增加而减少糖的利用 2323（1）脂代谢变化脂肪动员加强，酮体生成增多（2）糖代谢变化 糖异生加强（氨基酸、乳酸、甘油）组织对葡萄糖利用降低（3）蛋白质代谢变化肌蛋白质分解加强，氨基酸异生成糖24242长期饥饿时各组织发生与短期饥饿不同的 代谢改变 ：（3）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（1）脂代谢变化 脂肪动员进一步加强，生成大量酮体，脑组 织利用酮体增加, 肌利用脂酸为主要能源。2525（二）应激增加糖、脂和蛋白质分解的能源供应，限制能源存积n概念： 应激(stress)指人体受到一些异乎寻常的刺
8、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 ”。2626n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2727n代谢改变：1. 血糖升高2. 脂肪动员增强3. 蛋白质分解加强这对保证大脑、红细胞的供能有重要意义。 为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。 肌释出丙氨酸等氨基酸增加。 2828内分泌腺或组织代谢改变血中含量胰腺-细胞、-细胞胰高血糖素分泌增加、胰岛 素分泌抑制胰高血糖素 胰岛素肾上腺髓质、皮质去甲肾上腺素及肾上腺素分 泌增加、皮质醇分泌增加肾上腺素 皮质醇肝糖原分解增加、糖原合
9、成减 少、糖异生增强、脂酸氧 化增加、酮体生成增加葡萄糖 酮体肌糖原分解增加、葡萄糖的摄 取利用减少、蛋白质分解增 加、脂酸-氧化增强乳酸 葡萄糖 氨基酸脂肪组织脂肪分解增强、葡萄糖摄取 及利用减少、脂肪合成减少游离脂酸 甘油应激时机体的代谢改变 应激时糖脂蛋白质的分解代谢增强，合成代谢受到抑制代谢调控总论第 三节一、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 key enzyme)enzyme)的活性决定。的活性决定
10、。 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。实现的。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 。多酶体系在细胞内的分布 酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰。 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。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
11、性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。（一）变构调节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。（二）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。2. 化学修饰的主要方式磷酸化 - - - 去磷酸乙
12、酰化 - - - 脱乙酰甲基化 - - - 去甲基腺苷化 - - - 脱腺苷SH 与 S S 互变酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶 ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的 酶蛋白3. 化学修饰的特点瀑布式效应，效率较变构调节高。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。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。酶促化学修饰调节的强度同生理需要相适应 同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。（三）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
13、导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)常见的诱导或阻遏方式 底物对酶合成的诱导和阻遏 产物对酶合成的阻遏 激素对酶合成的诱导 药物对酶合成的诱导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。三、细胞代谢调控在生产实践中的作用三、细胞代谢调控在生产实践中的作用 1 1降低代谢终产物的浓度降低代谢终产物的浓度 （1 1）赖氨酸的发酵生产）赖氨酸的发酵生产 （2 2）肌苷和肌苷酸的发酵生产）肌苷和肌苷酸的发酵生产 2 2添加诱导物类示似物添加诱导物类示似物内、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激素分类 膜受体激素 胞内受体激素按激素受体在细胞的部位不同，分为：1. 膜受体激素的作用方式激素作用方式2. 胞 内 受 体 激 素 的 作 用 方 式
