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1、第十五章第十五章 物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点一、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、代谢调节二、代谢调节机体有精细的调节机体有精细的调节机制，调节代谢的机制，调节代谢的强度、方向和速度强度、方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境适应环境的变化的变化三、各组织、器官物质代谢各具特色三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同结构不同酶系的种类、酶
2、系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池四、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五、五、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营养物营养物分分 解解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能六、六、NADPH是是合成代谢所需的还原当量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第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联
3、系一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系三三大营养素大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoACoATAC2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三大营养素可在体内氧化供能。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。可以互相代替，并互相制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。并尽量节约蛋白质的消耗。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
4、，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、脂和蛋白质二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系之间的相互联系
5、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）磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮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动物体内动物体内3.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
6、相互联系（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如例如1.大部分氨基酸脱氨基后，大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的生成相应的-酮酸，可转变为糖（生糖氨基酸）。酮酸，可转变为糖（生糖氨基酸）。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氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1.蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪 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
7、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-磷酸甘油磷酸甘油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.核酸是细胞的遗传物质，控制蛋白质的合成，影响细胞的成分核酸是细胞的遗传物质，控制蛋白质的合成，影响细胞的成分和和代谢类型；代谢类型；.核酸本身受其它物质（如蛋白质）的作用和控制；核酸本身受其它物质（如蛋白质）的作用和控制；I嘌呤环的合成需要嘌呤环的合成需要Gly,Asp,Gln
8、等等I核酸的合成需要酶及多种蛋白因子核酸的合成需要酶及多种蛋白因子.各类物质的代谢需具有高能磷酸键的各种核苷酸各类物质的代谢需具有高能磷酸键的各种核苷酸;IATP是通用的能量载体是通用的能量载体IUTP用于多糖的合成用于多糖的合成ICTP参与磷脂的合成参与磷脂的合成IGTP参与蛋白质合成和糖异生作用参与蛋白质合成和糖异生作用4.许多重要辅酶含核苷酸许多重要辅酶含核苷酸,如如CoA、NAD、NADP、FMN、FAD等等.（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 5.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
9、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6.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Leu、Lys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TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸目目 录录第三节第三节组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系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
10、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；剧烈运动通常以脂酸氧
11、化为主要供能方式；剧烈运动时，以糖酵解为主。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。肾脏肾脏第四节第四节 代谢调节代谢调节高等生物高等生物 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
12、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
13、的代谢调节一、细胞水平的代谢调节v细胞水平的代谢调节主要是酶水细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。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、方向由其中的关键代谢途径的速度、方向由其中的关键酶的活性决定。酶的活性决定。代谢调节主要是通过对关键酶活性的代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。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 。不同酶在细胞内的分布不同酶在细胞内的分布不同酶在细胞内的分布不同酶在细胞内的分布 酶的隔离分布的意义酶的隔
14、离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰。避免了各种代谢途径互相干扰。不同酶在细胞内的分布不同酶在细胞内的分布 速度最慢，速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其故又称其为限速酶为限速酶(limiting velocity enzymes)。催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定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。整个代谢途径的方向。这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效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。应剂的调节。关键酶催化的反应具有以下特点：关键酶催化的反应具有以下特点：代谢途径是一
15、系列酶促反应组成的，其速度及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方向由其中的关键酶决定 。例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶1.别构调节别构调节小小分分子子化化合合物物与与酶酶分分子子活活性性中中心心以以外外的的某某一一部部位位(别别构构中中心心)特特异异结结合合，引引起起酶酶蛋蛋白白分分子子构构象象变变化化，从从而而改改变变酶酶的的活活性性，这这种调节称为酶的种调节称为酶的变构调节变构调节或或别构调节别构调节。（二）关键酶的活性调节（二）关键酶的活性调节别构调节的生理意义别构调节的生理意义 代谢终产物反馈抑制代谢终产物反馈抑制(feedback inhibitio
16、n)反反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA 变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P+糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成2.2.酶的共价修饰酶的共价修饰酶酶蛋蛋白白肽肽链链上上某某些些残残基基在在酶酶的的催催化化下下 发发 生生 可可 逆逆 的的 共共 价价 修修 饰饰(covalent modification)，从从而而引引起起酶酶活活性性改改变变，这种调节称为酶的化学修饰这种调节称为酶的化学修饰。（二）关键酶的活性调节（二）关键酶的活性调节 化学修饰的主要方式化学修饰的主要方式磷酸化磷酸化 -去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 -脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 -去甲基去甲基腺苷化
