物质代谢的联系与调节1.pptx
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1、生物代谢:相互影响相互制约相互协调完整统一 存在完整的自我调节机制代谢调节机制是生物在长期进化过程中逐渐形成的,进化程度越高,代谢调节机制愈完善,愈复杂。第一节 物质代谢的特点The Specialty of Metabolism第1页/共42页第一节 物质代谢的特点一、体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体一、体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体 二、机体物质代谢不断受到精细调节三、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五、五、ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式是机体储存能量和消耗能量的
2、共同形式六、NADPH提供合成代谢所需的还原当量第2页/共42页一、各种能量物质的代谢相互联系相互制约一、各种能量物质的代谢相互联系相互制约三大营养素三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。第二节 物质代谢的相互联系Internal association of material metabolism第3页/共42页从能量供应的角度看,从能量供应的角度看,三大营养素可以互相代替,并三大营养素可以互相代替,并互相制约。
3、一般情况下,机体互相制约。一般情况下,机体优先利用燃料的次序是糖原、优先利用燃料的次序是糖原、脂肪和蛋白质。供能以糖及脂脂肪和蛋白质。供能以糖及脂为主,并尽量节约蛋白质的消为主,并尽量节约蛋白质的消耗。耗。糖类代谢与蛋白质代谢的关系脂类代谢与蛋白质代谢的关系糖类代谢与脂类代谢的关系核酸代谢与其它物质代谢关系物质代谢与能量代谢的关系分解代谢和合成代谢的大部分反应是可逆的,关键部位的反应是不可逆的,使得整个代谢过程是单向的。第二节 物质代谢的相互联系第4页/共42页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,常能抑制任一供能物质的代谢占优势,常
4、能抑制和节约其他物质的降解。和节约其他物质的降解。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)n例如:例如:第二节 物质代谢的相互联系第5页/共42页饥饿时: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 周周第二节 物质代谢的相互联系第6页/共42页(一)体内糖可转变脂肪,但(偶数)脂肪酸不能转变成糖 1.摄入的糖量超过能量消耗时:二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联
5、系二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而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)第二节 物质代谢的相互联系脂酸脂酸乙酰乙酰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、肝、肾、肠肠磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄糖糖2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖第7页/共42页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第二节 物质代谢的相互联系丙
6、酮、乙酰乙酸和-羟丁酸常与糖尿病、妊娠、营养不良、慢性疾病有关 第8页/共42页(二)体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以相互转变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,可转变为酮酸,可转变为糖糖第二节 物质代谢的相互联系2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖代谢的中间产物可氨基化生成某些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第9页/共42页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
7、2.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)脂类不能转变成氨基酸,但氨基酸能转变成脂肪第二节 物质代谢的相互联系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 但不能但不能说,脂类可说,脂类可转变为氨基转变为氨基酸。酸。第10页/共42页(四)某些氨基酸是核苷酸/核酸合成的前体 1.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
8、嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供第二节 物质代谢的相互联系第11页/共42页葡萄糖、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P223第12页/共42页第三节 体内重要组织、器官的代谢特点及联系Metabolic Specialty&Interrelationships of Important Tissues&Apparatus in the B
9、ody一、肝是人体最重要的物质代谢中心和枢纽 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,分解糖原二、心可利用多种能源物质,以有氧氧化为主酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖正常优先以脂酸为燃料正常优先以脂酸为燃料产生产生ATP。能量可依次以消耗。能量可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供。源物质提供。三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大 耗能大,耗氧多。葡萄糖为主要能源,每天耗能大,耗氧多。葡萄糖为主要能源,每天消耗约消耗约100g100g。不能利用脂酸,葡萄糖供应不不能利用脂酸,葡萄糖供应不足时,利用酮体。足时,
10、利用酮体。第13页/共42页 合成、储存肌糖原;通常以脂酸氧化合成、储存肌糖原;通常以脂酸氧化为主要供能方式;为主要供能方式;剧烈运动时,以糖剧烈运动时,以糖酵解为主。酵解为主。四、肌肉主要氧化脂肪酸,强烈运动产生大量乳酸第三节 体内重要组织、器官的代谢特点及联系五、糖酵解是为成熟红细胞提供能量的主要途径红细胞没有线粒体,每红细胞没有线粒体,每天消耗天消耗15 20g葡萄糖。葡萄糖。六、脂肪组织是合成、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。七、肾是可进行糖异生和生成酮体两种代谢的器官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。第14页/共42页器官组器官
11、组织织特有的酶特有的酶功能功能主要代谢途径主要代谢途径主要供能物主要供能物质质代谢和输出代谢和输出的产物的产物肝肝葡萄糖激酶,葡葡萄糖激酶,葡萄糖萄糖-6-磷酸酶,磷酸酶,甘油激酶,磷酸甘油激酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧烯醇式丙酮酸羧激酶激酶代谢枢纽代谢枢纽糖异生,脂酸糖异生,脂酸-氧化,糖有氧氧化,糖有氧氧化,糖原代氧化,糖原代谢,酮体生成谢,酮体生成等等葡萄糖,脂葡萄糖,脂酸,乳酸,酸,乳酸,甘油,氨基甘油,氨基酸酸葡萄糖,葡萄糖,VLDL,HDL,酮,酮体等体等脑脑神经中枢神经中枢糖有氧氧化,糖有氧氧化,糖酵解,氨基糖酵解,氨基酸代谢酸代谢葡萄糖,脂葡萄糖,脂酸,酮体,酸,酮体,氨基酸等氨基酸
12、等乳酸,乳酸,CO2,H2O心心脂蛋白脂酶,呼脂蛋白脂酶,呼吸链丰富吸链丰富泵出血液泵出血液有氧氧化有氧氧化脂酸,葡萄脂酸,葡萄糖,酮体,糖,酮体,VLDLCO2,H2O脂肪组脂肪组织织脂蛋白脂酶,激脂蛋白脂酶,激素敏感脂肪酶素敏感脂肪酶储存及动储存及动员脂肪员脂肪酯化脂酸,脂酯化脂酸,脂解解VLDL,CM游离脂酸,游离脂酸,甘油甘油骨骼肌骨骼肌脂蛋白脂酶,呼脂蛋白脂酶,呼吸链丰富吸链丰富收缩收缩有氧氧化,糖有氧氧化,糖酵解酵解 脂酸,葡萄脂酸,葡萄糖,酮体糖,酮体乳酸,乳酸,CO2,H2O肾肾甘油激酶,磷酸甘油激酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧烯醇式丙酮酸羧激酶激酶排泄尿液排泄尿液糖异生,糖酵糖异生,
13、糖酵解,酮体生成解,酮体生成脂酸,葡萄脂酸,葡萄糖,乳酸,糖,乳酸,甘油甘油葡萄糖葡萄糖红细胞红细胞无线粒体无线粒体运输氧运输氧糖酵解糖酵解葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸重要器官及组织氧化供能的特点第15页/共42页第四节 代谢调节方式The Way for Regulation of Metabolism生物代谢调节的四种水平:神经水平调节激素水平调节细胞水平调节酶水平调节单细胞生物植物动物!生物机体对自身的代谢过程、各代谢过程的相互关系以及对环境的适应而进行的自我调节机制,就是代谢调节。第16页/共42页指导功能:细胞膜的结构对蛋白质的装配具有指导作用载体功能:膜结构是酶的载体,不同酶定位在不同的位
14、置控制跨膜离子浓度与电位梯度;控制细胞和细胞器的物质运输;一、以膜结构为基础的细胞结构效应细胞(结构)水平的调节第17页/共42页屏障功能:内膜系统将细胞分成许多功能特异的分隔区,膜结构提供了区域化的反应场所(酶反应的微环境)隔离效应 隔离效应意义:提高同一代谢途径酶促反应速率。使各种代谢途径互不干扰,彼此协调,有利于调节物对各途径的特异调节。调节功能:双关酶可逆地与膜结合,调节其活性如:代谢途径中的关键酶膜结构对代谢的调控第18页/共42页多酶体系多酶体系分布分布多酶体系多酶体系分布分布DNA及及RNA合成合成细胞核细胞核糖酵解糖酵解胞液胞液蛋白质合成蛋白质合成内质网,胞液内质网,胞液 戊糖
15、磷酸途径戊糖磷酸途径胞液胞液糖原合成糖原合成胞液胞液糖异生糖异生胞液胞液脂酸合成脂酸合成胞液胞液脂酸脂酸氧化氧化线粒体线粒体胆固醇合成胆固醇合成内质网,胞液内质网,胞液多种水解酶多种水解酶溶酶体溶酶体磷脂合成磷脂合成内质网内质网三羧酸循环三羧酸循环线粒体线粒体血红素合成血红素合成胞液,线粒体胞液,线粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体尿素合成尿素合成胞液,线粒体胞液,线粒体呼吸链呼吸链线粒体线粒体主要代谢途径多酶体系在细胞内的分布第19页/共42页代谢途径代谢途径关键酶关键酶糖原降解糖原降解磷酸化酶磷酸化酶糖原合成糖原合成糖原合酶糖原合酶糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1
16、-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶糖异生糖异生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1-1脂酸合成脂酸合成乙酰辅酶乙酰辅酶A A羧化酶羧化酶胆固醇合成胆固醇合成HMGHMG辅酶辅酶A A还原酶还原酶重要代谢途径的关键酶 速度最慢,速度最慢,它的速度它的速度决定整个代谢途径的决定整个代谢途径的总速度,总速度,故又称其为故又称其为限速酶限速酶(limiting velocity enzymes)。催化单向反应不可逆催化单向反应不可逆或非平衡反应,它的或非平衡
17、反应,它的活性决定整个代谢途活性决定整个代谢途径的方向。径的方向。这类酶活性除受底物这类酶活性除受底物控制外,还受多种代控制外,还受多种代谢物或效应剂的调节。谢物或效应剂的调节。第20页/共42页快速代谢快速代谢 迟缓代谢迟缓代谢数秒、数分钟数秒、数分钟通过改变酶的活性通过改变酶的活性数小时、几天数小时、几天通过改变酶的含量通过改变酶的含量 变构调节变构调节 (allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节 (chemical modification)代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。重要代谢途径的关键酶第21页
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