第十一章 物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)(教學(xué)).ppt

1,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第三節(jié)某些組織、器官的代謝特點(diǎn)第四節(jié)代謝調(diào)節(jié),第11章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié),2,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點(diǎn),一、整體性,3,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,1.各種物質(zhì)代謝同時(shí)進(jìn)行，并互有聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)變，相互依存，相互制約，構(gòu)成統(tǒng)一整體。2.各類物質(zhì)的代謝必須機(jī)體整體的需要。,4,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,二、物質(zhì)代謝偶聯(lián)能量代謝,新陳代謝,同化作用,異化作用,物質(zhì)合成,吸收能量,物質(zhì)分解,釋放能量,物質(zhì)代謝,能量代謝,物質(zhì)代謝總是伴隨有能量代謝,5,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,三、代謝途徑的多樣性,代謝途徑有以下幾種基本類型：,分支途徑,直線途徑：從起始物到終產(chǎn)物的整個(gè)反應(yīng)過程無代謝分支。,6,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,循環(huán)途徑,7,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,8,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,機(jī)體代謝途經(jīng)多種多樣，并通過共同的中間物相互聯(lián)系形成復(fù)雜的、網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。,9,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,四、代謝調(diào)節(jié),酶活性/含量的變化,機(jī)體調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、速度和方向,10,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,1.機(jī)體內(nèi)外環(huán)境總是在不斷變化的，機(jī)體代謝只有發(fā)生相應(yīng)變化才能適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的變化，機(jī)體才能健康。所以，代謝需要調(diào)節(jié)。2.機(jī)體代謝調(diào)節(jié)是通過酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。,11,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,五、物質(zhì)代謝的組織特異性,12,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,六、各種代謝物均具有共同的代謝池,13,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,無論是機(jī)體外攝入的營(yíng)養(yǎng)物或體內(nèi)各組織細(xì)胞的代謝物，只要是同一化學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)在進(jìn)行中間代謝時(shí)，不分彼此，進(jìn)入到共同的代謝池中參與代謝。,14,八、NADPH為某些物質(zhì)合成提供還原當(dāng)量,七、ATP是機(jī)體能量?jī)?chǔ)存與利用的共同形式,15,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第二節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系,一、在能量上的相互聯(lián)系二、在物質(zhì)代謝上的聯(lián)系,16,糖,脂肪,蛋白質(zhì),葡萄糖,甘油、脂肪酸,氨基酸,乙酰輔酶A,CO2,第一階段（放能1%）,第二階段（放能1/3）,第三階段（放能2/3）,一、在能量上的相互聯(lián)系,17,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（一）能量代謝途經(jīng)的特點(diǎn)：1.糖、脂、蛋白分解代謝都生成乙酰輔酶A2.糖、脂、蛋白分解代謝有共同的最后途經(jīng)（三羧酸循環(huán)）和氧化磷酸化,18,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（二）人體能量代謝的基本特點(diǎn)：從能量供應(yīng)的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。,19,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。,例如：,20,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,饑餓時(shí),12天,（三）從飽食到饑餓人體供能的變化,21,（一）糖代謝與脂代謝之間的相互聯(lián)系,1、糖與脂肪的相互轉(zhuǎn)變,乙酰CoA,脂肪酸,-磷酸甘油,磷酸二羥丙酮,糖,脂肪,二、糖、脂、蛋白質(zhì)及核苷酸代謝之間的相互聯(lián)系,丙酮酸,22,2.糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟懝檀?甘油,乙酰CoA、NADPHH+,糖,3.也可能為磷脂合成提供原料,糖,脂酸,氨基酸,23,糖代謝與脂代謝之間的相互聯(lián)系,糖可轉(zhuǎn)變?yōu)橹咎强赊D(zhuǎn)變?yōu)槟懝檀家部赡転榱字铣商峁┰现愔械母视筒糠挚赊D(zhuǎn)變?yōu)樘?24,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,4.糖代謝的正常進(jìn)行是脂肪分解代謝順利進(jìn)行的前提,胰島素缺乏引起酮體酸中毒？,（1）胰島素是維持己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶、丙酮酸脫氫酶活性的重要激素。（2）胰島素缺乏時(shí)，人體主要以脂供能。,25,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,糖代謝障礙會(huì)使三羧酸循環(huán)受阻,26,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,糖尿癥,糖代謝障礙,受阻,（3）酮體酸中毒是乙酰CoA不能順利進(jìn)入三羧酸循環(huán)，酮體利用發(fā)生障礙，導(dǎo)致酮體過高。,27,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（二）糖代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系,1、糖與氨基酸轉(zhuǎn)變,28,2.糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜仨毎被岽蟛糠职被?，（除Leu，Lys外），脫氨基后，生成相應(yīng)的-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?生酮氨基酸：Leu，Lys.生糖兼生酮氨基酸：Ile，Phe，Tyr，Thr，Trp生糖氨基酸:,29,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,糖代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系,1.糖可為非必須氨基酸,2.糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜仨毎被岽蟛糠职被?，（除Leu，Lys外），脫氨基后，生成相應(yīng)的-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?生酮氨基酸：Leu，Lys.生糖兼生酮氨基酸：Ile，Phe，Tyr，Thr，Trp生糖氨基酸:,30,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（三）脂類代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系,1.脂肪的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被?但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被帷?31,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,2.除亮氨酸和賴氨酸外，其他18種氨基酸可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹尽?3.所有氨基酸的分解代謝可提供乙酰CoA參與膽固醇合成。,4.絲氨酸等是合成磷脂的原料,絲氨酸,膽胺,膽堿,32,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,脂類代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系,氨基酸可轉(zhuǎn)變成脂肪、膽固醇及磷脂脂類中的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被?33,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（四）核苷酸與其他物質(zhì)代謝的相互關(guān)系,1.氨基酸是體內(nèi)合成核苷酸的重要原料,甘氨酸,一碳單位,合成嘌呤,合成嘧啶,2.磷酸核糖、NADH+H+由磷酸戊糖途徑提供。,谷氨酰胺,天冬氨酸,34,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,3、核苷酸與糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系,ATP是能量和磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的重要物質(zhì)UTP參與單糖的轉(zhuǎn)變和多糖的合成CTP參與卵磷脂的合成GTP供給合成蛋白質(zhì)時(shí)需要的能量,35,葡萄糖,丙酮酸,G-6-P,3-磷酸甘油,磷酸烯醇式丙酮酸,乙酰CoA,琥珀酸,延胡索酸,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油,-酮戊二酸,草酰乙酸,36,樞紐性中間產(chǎn)物溝通不同的代謝途經(jīng)1、糖酵解、糖異生、有氧氧化、磷酸戊糖途經(jīng)、糖原代謝的交匯點(diǎn)：6磷酸葡萄糖（6C）。2、糖、核苷酸代謝的交匯點(diǎn)：5磷酸核糖（5C）。3、糖、甘油代謝的交匯點(diǎn)：磷酸二羥丙酮（3C）。4、糖、脂、氨基酸分解代謝的交匯點(diǎn)：乙酰輔酶A。5、氨基酸、核苷酸代謝的交匯點(diǎn)：一碳單位（1C）。6、3個(gè)重要氨基酸與糖代謝的交匯點(diǎn)：Asp草酰乙酸（4C）、Glu酮戊二酸（5C）Ala丙酮酸（3C）,37,肝,人體最大的代謝器官，被稱為人體的“中心生化工廠”。在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、無機(jī)鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。,第三節(jié)某些組織、器官的代謝特點(diǎn),38,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,心,第三節(jié)某些組織、器官的代謝特點(diǎn),主要以有氧氧化途徑氧化供能,39,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第三節(jié)某些組織、器官的代謝特點(diǎn),腦,耗能大，耗氧多(2025%)。葡萄糖為主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)不足時(shí)，利用酮體。,40,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,合成、儲(chǔ)存糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵解為主。,第三節(jié)某些組織、器官的代謝特點(diǎn),肌肉,41,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第三節(jié)某些組織、器官的代謝特點(diǎn),紅細(xì)胞,能量主要來自糖酵解（葡萄糖）,42,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第三節(jié)某些組織、器官的代謝特點(diǎn),脂肪,合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機(jī)體其他組織利用，但脂肪不能利用甘油。,缺乏甘油激酶,脂庫,43,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第三節(jié)某些組織、器官的代謝特點(diǎn),腎,也可進(jìn)行糖異生和生成酮體；腎髓質(zhì)主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。,44,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,第四節(jié)代謝調(diào)節(jié),代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物進(jìn)化過程中逐步形成的一種適應(yīng)能力。生物進(jìn)化程度愈高其代謝調(diào)節(jié)愈精細(xì)、愈復(fù)雜。,單細(xì)胞生物,主要通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對(duì)酶的活性和/或含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始（基礎(chǔ)）調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。,45,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,高等動(dòng)物,三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié),46,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié),（一）酶的分布：細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布（二）酶的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)。（三）酶的含量調(diào)節(jié)。,細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的代謝調(diào)節(jié),47,丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán)-氧化;呼吸鏈電子傳遞;氧化磷酸化,酵解;磷戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;,核酸合成,蛋白質(zhì)合成磷脂合成,（一）酶定位的區(qū)域化,48,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,酶隔離分布的意義:,1.使同一代謝途徑酶促反應(yīng)高效進(jìn)行。2.使各種代謝途徑互不干擾，彼此協(xié)調(diào)。3.有利于調(diào)節(jié)物對(duì)各途徑的特異調(diào)節(jié)。,49,某些代謝途徑（酶體系）在細(xì)胞內(nèi)的分布,50,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（二）酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié),酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)：通過酶結(jié)構(gòu)的改變，使其活性發(fā)生變化。調(diào)節(jié)特點(diǎn)是效應(yīng)快，時(shí)效短。,關(guān)鍵酶（keyenzyme）：能改變代謝的速度或方向的酶。,51,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,關(guān)鍵酶或調(diào)節(jié)酶具有如下特點(diǎn)：,催化反應(yīng)速度慢，活性大小決定整個(gè)代謝途徑的總速度，故又稱為限速酶,酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。,通常處于代謝途徑的起始部位或分支處。,催化單向反應(yīng)或非平衡反應(yīng)，活性決定整個(gè)代謝途徑的方向。,52,某些代謝途徑的關(guān)鍵酶,53,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,某些代謝途徑的關(guān)鍵酶,54,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,1、變構(gòu)調(diào)節(jié),（1）變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念,小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異的非共價(jià)鍵的結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。,55,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑,變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allostericenzyme)受變構(gòu)調(diào)節(jié)的酶，其特點(diǎn)是具有變構(gòu)部位。變構(gòu)效應(yīng)劑使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)。有底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物,56,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（2）變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制,變構(gòu)效應(yīng)劑+酶的調(diào)節(jié)亞基,酶的構(gòu)象改變,酶的活性改變,（激活或抑制）,57,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（3）變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義,代謝終產(chǎn)物反饋抑制反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過多，避免原材料的浪費(fèi)。,抑制,58,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,通過變構(gòu)調(diào)節(jié)，使能量得以有效儲(chǔ)存,G-6-P,抑制,激活,糖原磷酸化酶,抑制糖的氧化,糖原合酶,促進(jìn)糖的儲(chǔ)存,59,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。,檸檬酸,抑制,激活,6-磷酸果糖激酶-1,抑制糖的氧化,乙酰CoA羧化酶,促進(jìn)脂酸的合成,60,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,61,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,2、化學(xué)修飾調(diào)節(jié),（1）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的概念,酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。,62,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（2）化學(xué)修飾的主要方式,磷酸化-去磷酸（最常見，最重要）,乙?；?脫乙酰,甲基化-去甲基,腺苷化-脫腺苷,SH與SS互變,63,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,酶的磷酸化與脫磷酸,64,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（3）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的特點(diǎn),大多數(shù)化學(xué)修飾的酶都具有無活性與有活性兩種形式，它們之間的變化由兩種不同的酶催化，催化互變反應(yīng)的酶又受其他因素如激素的調(diào)節(jié)。,化學(xué)修飾調(diào)節(jié)在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中最為常見。,調(diào)節(jié)效率比變構(gòu)調(diào)節(jié)高，且磷酸化修飾具有級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。,65,變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)異同點(diǎn),66,細(xì)胞內(nèi)同一關(guān)鍵酶同受化學(xué)修飾與變構(gòu)調(diào)節(jié)的雙重調(diào)節(jié)，兩種調(diào)節(jié)方式的相互協(xié)作，更增強(qiáng)了調(diào)節(jié)因子的作用。,磷酸化酶b-T,磷酸化酶a-T,磷酸化酶a-R,磷酸化酶b-R,67,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（三）酶量的調(diào)節(jié),1、酶蛋白合成：誘導(dǎo)與阻遏,加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑。,減少酶合成的化合物稱為阻遏劑。,68,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,常見的誘導(dǎo)或阻遏方式,底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏,產(chǎn)物對(duì)酶合成的阻遏,激素對(duì)酶合成的誘導(dǎo),藥物對(duì)酶合成的誘導(dǎo),69,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,2.酶蛋白降解,溶酶體,蛋白酶體,釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì),泛素識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì),通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。,70,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,二、激素水平的代謝調(diào)節(jié),激素作用機(jī)制,71,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,1.膜受體激素信號(hào)通過跨膜受體傳遞調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝,激素作用方式,72,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,2.激素-胞內(nèi)受體復(fù)合物可影響基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝,73,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,三、整體調(diào)節(jié),在中樞神經(jīng)的控制下，或通過神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì)胞直接發(fā)生影響；或通過某些激素的分泌來調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝與功能，并通過各種激素的相互協(xié)調(diào)對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。,74,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（一）饑餓,糖原消耗,血糖趨于降低,胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加,引起一系列的代謝變化（三增強(qiáng)一減弱）,1.短期饑餓（13天）,75,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,蛋白質(zhì)分解增強(qiáng)，氨基酸釋放增多糖異生作用增強(qiáng)脂肪動(dòng)員增強(qiáng)，酮體生成增多組織氧化葡萄糖減弱,“三增強(qiáng)一減弱”的代謝反應(yīng),76,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,2、長(zhǎng)期饑餓,長(zhǎng)期饑餓時(shí)的代謝變化主要是：,77,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,（二）應(yīng)激,1.概念,應(yīng)激：指人體受到一些異乎尋常的刺激，如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、感染及劇烈情緒波動(dòng)等所作出一系列反應(yīng)的“應(yīng)急狀態(tài)”。,78,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,應(yīng)急狀態(tài)伴有神經(jīng)及體液的變化，包括：,交感神經(jīng)興奮腎上腺髓質(zhì)及皮質(zhì)激素分泌增多胰高血糖素、生長(zhǎng)激素增加，胰島素分泌減少,79,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課件,血糖升高：腎上腺素、去甲腎上腺素及胰高血糖素分泌增加，促進(jìn)糖原分解抑制糖原合成；糖異生增強(qiáng)；組織利用葡萄糖減少,應(yīng)急反應(yīng)引起的代謝變化,3.蛋白質(zhì)分解加強(qiáng)：腎皮質(zhì)激素分泌增加，胰島素分泌減少，引起蛋白質(zhì)分解加強(qiáng)，氨基酸釋放增多,2.脂肪動(dòng)員加速：脂解激素分泌增加，胰島素分泌減少，促進(jìn)脂肪大量動(dòng)員；肝生酮作用增強(qiáng)，肝外組織利用酮體增加,80,科學(xué)出版社案例式教材生物化學(xué)課