第十一章代谢和代谢调控总论课件.pptx

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1、一、物质代谢概念一、物质代谢概念同化作用同化作用(合成代谢合成代谢)异化作用异化作用（分解代谢（分解代谢)合成自身合成自身分解自身分解自身贮存能量贮存能量释放能量释放能量（物质代谢）（物质代谢）（能量代谢）（能量代谢）生物体不断进行自我更新的过程，生物体不断进行自我更新的过程，包括同化作用和异化作用。包括同化作用和异化作用。二、能量代谢能量代谢是指人体物质代谢过程中伴随的能量的释放、转移、储存和利用的过程。能量来源和去路能量来源和去路 来源来源:糖、脂肪、蛋白质的分解氧化。糖、脂肪、蛋白质的分解氧化。生物卡价：生物卡价：1 1克营养物质在体内氧化克营养物质在体内氧化 时放出的热量。时放出的热量

2、。能量来源和去路能量来源和去路合成代谢合成代谢神经传导神经传导吸收分泌吸收分泌肌肉收缩肌肉收缩生物电生物电维持体温维持体温物质转运物质转运 利用利用 转移转移营养物质营养物质 COCO2 2、H H2 2O O、尿素等尿素等氧氧化化分分解解能能ADPADPATPATP化学能化学能热能热能:散失散失ATP体内的直接供能和储能物质.生物系统中的能流生物系统中的能流（二）基础代谢（二）基础代谢基础代谢基础代谢：基础状态下的能量代谢。基础状态下的能量代谢。基础状态基础状态:机体在基础条件机体在基础条件(清晨清晨空腹、空腹、静卧、静卧、清醒、清醒、放松、放松、室温室温 20202525o oC C)下的

3、状态。下的状态。基础代谢率（基础代谢率（BMRBMR）：单位时间的基）：单位时间的基 础代谢。础代谢。单位单位:kcal/(m:kcal/(m2 2.h).h)男性男性女性女性;幼年幼年成年成年;年轻年轻年老年老 第二节第二节 物质代谢间的相互关系物质代谢间的相互关系PEP丙酮酸丙酮酸生酮氨基酸生酮氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸核糖核糖-5-磷酸磷酸 甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰氨谷氨酰氨丙氨酸丙氨酸 甘氨酸甘氨酸丝氨酰丝氨酰苏氨酸苏氨酸半胱氨酸半胱氨酸 氨基酸氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙酰乙酰CoA甘油甘油脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸酪酰氨酪酰

4、氨色氨酸色氨酸笨丙氨酸笨丙氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA脂肪脂肪核苷酸核苷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨天冬氨酸天冬氨酸苯丙酰氨苯丙酰氨酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫酰氨甲硫酰氨苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸琥珀酰琥珀酰CoA苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸乙醛酸乙醛酸蛋白质蛋白质淀粉、糖原淀粉、糖原核酸核酸生糖氨基酸生糖氨基酸谷氨酰氨谷氨酰氨组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨酸谷氨酸延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸丙二单酰丙二单酰CoA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖糖类类、脂脂类类、蛋蛋白白质质类类代代谢谢途途径径关关系系核酸与糖、脂

5、类、蛋白质代谢的联系核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系 核核苷苷酸酸的的一一些些衍衍生生物物具具重重要要生生理理功功能能（如如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。）。核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型。胞的成分和代谢类型。核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子。酶和多种蛋白质因子。各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP是能量的是能量的“

6、通货通货”，此外，此外UTP参与多糖的合成，参与多糖的合成，CTP参与磷脂合参与磷脂合成，成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。参与蛋白质合成与糖异生作用。通过通过NADPHNADPH循环将还原力由分解代谢循环将还原力由分解代谢转移给生物合成反应转移给生物合成反应NADPH+HNADPH+H+NADPNADP+分解代谢分解代谢还原性有机物还原性有机物还原性生物合成反应还原性生物合成反应氧化物氧化物还原性生物还原性生物合成产物合成产物氧化前体氧化前体脂肪酸合成的调节脂肪酸合成的调节乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶羧化酶呈呈聚合态是具有活性聚合态是具有活性，因，因此，凡促进其聚合因素起正调节作用，使此，凡

7、促进其聚合因素起正调节作用，使其解聚的因素起负调节作用。其解聚的因素起负调节作用。第三节第三节 代谢调控的类型代谢调控的类型细胞或酶水平的调节作用细胞或酶水平的调节作用激素和激素和神经调控作用神经调控作用细细胞胞-酶酶水水平平调调控控是是通通过过调调节节细细胞胞内内的的酶酶的的种种类类、数数量量、分分布布或或活活性性来来控控制制各各种种代谢过程或生理过程。代谢过程或生理过程。这这类类调调控控主主要要包包括括：细细胞胞膜膜结结构构的的调调控控作用和酶的活性调控作用。作用和酶的活性调控作用。某某些些人人工工合合成成或或天天然然存存在在的的化化学学物物质质也也具具有有调调控控功功能能，主主要要是是表

8、表现现在在对对酶酶的的活活性影响方面。性影响方面。一、细胞或酶水平调控作用一、细胞或酶水平调控作用细胞内进行的错综复杂的代谢过程及生理细胞内进行的错综复杂的代谢过程及生理变化，主要是通过变化，主要是通过酶的调节酶的调节来实现的。来实现的。实际上，激素的调控作用也是通过对酶的实际上，激素的调控作用也是通过对酶的影响（酶的产生和酶的活性）而实现的。影响（酶的产生和酶的活性）而实现的。细胞细胞-酶对生物体内发生的生物化学过程的酶对生物体内发生的生物化学过程的调控主要包括调控主要包括细胞膜结构的调控作用细胞膜结构的调控作用和和酶酶的活性调控作用的活性调控作用两个方面。两个方面。（一）细胞膜结构的调控作

9、用（一）细胞膜结构的调控作用细胞内发生的各种代谢反应及生理变化之细胞内发生的各种代谢反应及生理变化之所以能够有条不紊地进行，首先是由于细所以能够有条不紊地进行，首先是由于细胞本身具有的特殊膜结构。如果细胞的完胞本身具有的特殊膜结构。如果细胞的完整性受到破坏，细胞水平的调控功能将丧整性受到破坏，细胞水平的调控功能将丧失。失。（二）酶活性的调控二）酶活性的调控酶除了具有催化功能外，还具有调节和控制酶除了具有催化功能外，还具有调节和控制各类生物化学反应速度、方向和途径的功能。各类生物化学反应速度、方向和途径的功能。酶水平的调节作用主要有两种方式：一是通酶水平的调节作用主要有两种方式：一是通过激活或抑

10、制酶的活性；二是通过影响酶的过激活或抑制酶的活性；二是通过影响酶的合成或降解速度，即改变细胞内酶的含量。合成或降解速度，即改变细胞内酶的含量。这种酶水平的调节作用是生物调控最重要的这种酶水平的调节作用是生物调控最重要的形式。形式。酶活性的前馈和反馈调节酶活性的前馈和反馈调节 前馈（前馈（feedforward feedforward）和反馈（）和反馈（feedback feedback）是来自是来自电子工程学的术语，前者的意思是电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响输入对输出的影响”，后者的意思是，后者的意思是“输出对输入的影响输出对输入的影响”，这里分别借，这里分别借用来说明底物和

11、代谢产物对代谢过程的调节作用。这种用来说明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。这种调节可能是正调控，也可能是负调控，其调节机理是通调节可能是正调控，也可能是负调控，其调节机理是通过酶的变构效应来实现的。过酶的变构效应来实现的。S0SnS2S1E0E1En-1或或+或或+反馈反馈前馈前馈别别构构中中心心活性活性中心中心代谢物代谢物反馈调节中酶活性调节的机制反馈调节中酶活性调节的机制酶变构调节作用酶变构调节作用有有些些酶酶分分子子除除了了具具有有活活性性中中心心（结结合合部部位位和和催催化化部部位位）外外，还还存存在在一一个个特特殊殊的的调调控控部部位位，即即变变构构中心中心。变变构构中中心心虽虽

12、然然不不是是酶酶活活性性中中心心的的组组成成部部分分，但但它它可可以以与与某某些些化化合合物物（称称为为变变构构剂剂）发发生生非非共共价价结结合合，引引起起酶酶分分子子构构象象的的改改变变，对对酶酶起起到到激激活活或或抑抑制制的的作作用用。这这类类酶酶通通常常称称为为变变构构酶酶，由由于于变变构构剂剂与与变变构构中中心心的的结结合合而而引引起起酶酶活活性性改改变变的的现现象象则则称称为为变构调节作用变构调节作用。目目前前已已知知的的变变构构酶酶均均为为寡寡聚聚酶酶，含含两两个个或或两两个个以以上上的的亚亚基基，一一般般分分子子量量较较大大，而而且且具具有有复杂的空间结构。复杂的空间结构。大大多

13、多数数由由变变构构酶酶催催化化的的反反应应不不遵遵守守米米氏氏方方程程，由由变变构构剂剂所所引引起起的的抑抑制制作作用用也也不不服服从从典典型型的的竞争性或非竞争性抑制竞争性或非竞争性抑制作用的数量关系。作用的数量关系。变构剂可以分为两类变构剂可以分为两类激激活活变变构构剂剂：变变构构剂剂与与酶酶分分子子结结合合后后，酶酶的的构构象象发发生生了了变变化化，这这种种新新的的构构象象有有利利于于底底物物分分子子与与酶酶的结合，使酶促反应速度提高。的结合，使酶促反应速度提高。抑抑制制变变构构剂剂：变变构构剂剂与与酶酶分分子子结结合合所所引引起起的的酶酶的的构构象象变变化化不不利利于于与与底底物物的的

14、结结合合，表表现现出出一一定定程程度度的抑制作用。的抑制作用。实实验验发发现现，在在变变构构酶酶中中起起催催化化作作用用，称称为为催催化化亚亚基基；与与变变构构剂剂结结合合的的对对反反应应起起调调节节作作用用，称称为为调调节亚基。节亚基。共价修饰调控共价修饰调控某某些些酶酶分分子子上上的的基基团团可可以以在在另另一一种种酶酶催催化化下下发发生生共共价价修修饰饰作作用用（例例如如磷磷酸酸化化或或去去磷磷酸酸化化作作用用），从从而而引引起起酶酶活活性性的的激激活活或或抑抑制制。这这种种作作用用称称为为共共价价修修饰饰作作用用。这类酶则称为共价调节酶。有如下两个特点：这类酶则称为共价调节酶。有如下两

15、个特点：被被修修饰饰的的酶酶可可以以有有两两种种互互变变形形式式，即即一一种种为为活活性性形形式式（具具有有催催化化活活性性），另另一一种种为为非非活活性性形形式式（无无催催化化活活性性)。正正反反两两个个方方向向的的互互变变均均发发生生共共价价修修饰饰反反应应，并并且且都将引起酶活性的变化。都将引起酶活性的变化。共价修饰调节作用可以产生酶的连续激活现象，所以共价修饰调节作用可以产生酶的连续激活现象，所以具具有有信信号号放放大大效效应应。例例如如肾肾上上腺腺素素引引起起糖糖原原分分解解过过程程中中的的一一系系列列磷磷酸酸化化激激活活步步骤骤，其其结结果果将将激激素素的的信信号号被被逐级放大了约

16、逐级放大了约300300万倍万倍。共价修饰激素调控作用激素调控作用激素是生物体内特定细胞产生的的对某些激素是生物体内特定细胞产生的的对某些靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。激激素素是是生生物物细细胞胞分分泌泌的的一一类类特特殊殊化化学学物物质质，它它对对各种生命活动和代谢过程具有调控功能。各种生命活动和代谢过程具有调控功能。激激素素调调控控往往往往是是局局部部性性的的，并并且且直直接接或或间间接接受受到到神经系统的控制。神经系统的控制。通通常常一一种种激激素素只只作作用用于于一一定定的的细细胞胞组组织织，不不同同的的激素调节不同的物质代谢或生理过程。激素调节不

17、同的物质代谢或生理过程。二、激素和身经调控作用二、激素和身经调控作用1.1.含量少；含量少；在生物体某特定组织细胞产生。在生物体某特定组织细胞产生。2.2.通通过过体体液液的的运运动动被被输输送送到到其其他他组组织织中中发发挥挥作用。作用。3.3.作作用用很很大大，效效率率高高，在在新新陈陈代代谢谢中中起起调调节节控制作用。控制作用。4.4.在医疗上，激素也是一类重要在医疗上，激素也是一类重要药物。药物。激素具有以下几个特点：激素具有以下几个特点：激素的分类激素的分类在在生生物物激激素素中中，动动物物激激素素最最为为重重要要。植植物物激激素素主主要要为为植物生长调节剂。植物生长调节剂。根据激素

18、的化学结构和调控功能，一般可以分为三类根据激素的化学结构和调控功能，一般可以分为三类 （1 1）含含氮氮激激素素。包包括括蛋蛋白白质质激激素素、多多肽肽激激素素、氨氨基基酸酸衍生物激素等。衍生物激素等。（2 2）类类固固醇醇激激素素。性性腺腺和和肾肾上上腺腺皮皮质质分分泌泌的的激激素素大大多多数是类固醇激素。数是类固醇激素。（3 3）脂脂肪肪酸酸衍衍生生物物激激素素。主主要要由由生生殖殖系系统统及及其其它它组组织织分泌产生。分泌产生。甲状腺激素甲状腺激素甲甲状状腺腺所所分分泌泌的的激激素素主主要要是是甲甲状状腺腺素素和和少少量量的的三三碘碘甲甲腺腺原原氨氨酸酸。三三碘碘甲甲腺腺原原氨氨酸酸的的

19、活活性性约约为为甲状腺素的甲状腺素的5 51010倍。二者的结构如下：倍。二者的结构如下：甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内70-80%70-80%的碘富集在其中。的碘富集在其中。幼幼年年动动物物若若甲甲状状腺腺机机能能减减退退或或切切除除甲甲状状腺腺时时，将将引引起起发发育育迟迟缓缓，身身材材矮矮小小，行行动动呆呆笨笨而而缓缓慢；慢；成成年年动动物物甲甲状状腺腺机机能能减减退退时时，出出现现厚厚皮皮病病，心博减慢，基础代谢降低，性机能低下。心博减慢，基础代谢降低，性机能低下。反反之之，甲甲状状腺腺机机能能亢亢进进，动动物物眼眼球球突突出出，心

20、心跳跳加加快快，基基础础代代谢谢增增高高，消消瘦瘦，神神经经系系统统兴兴奋性提高，表现为神经过敏等奋性提高，表现为神经过敏等.甲状腺素甲状腺素生理功能生理功能在在甲甲状状腺腺素素的的合合成成中中，碘碘化化过过程程并并不不是是发发生生在在游游离离的的酪酪氨氨酸酸上上，而而是是甲甲状状腺腺球球蛋白分子中的酪氨酸残基发生蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应。碘化反应。主主要要是是促促进进糖糖、脂脂及及蛋蛋白白质质的的代代谢谢；促促进进机机体体的的生生长长发发育育和和组组织织分分化化；对对中中枢枢神神经经系系统统、循循环环系系统统、造造血血过过程程、肌肌肉肉活活动动及及智智力力和和体体质质的的发发育育等

21、等均均有有显显著著作作用用。肾上腺素肾上腺素 肾肾上上腺腺分分为为髓髓质质和和皮皮质质两两部部分分。髓髓质质分分泌泌肾肾上上腺腺素素和和少少量量去去甲甲肾肾上上腺腺素素。去去甲甲肾肾上上腺腺素素主主要要由由交交感感神神经经末末梢梢分分泌泌。他他们们也也是是酪氨酸的衍生物，为酪氨酸的衍生物，为R-R-构型。构型。肾上腺素具有与肾上腺素具有与交感神经兴奋交感神经兴奋相似相似的作用，使血管收缩，心脏活动加的作用，使血管收缩，心脏活动加强，血压升高，临床上被用来作为强，血压升高，临床上被用来作为升压药物，起抗休克作用。升压药物，起抗休克作用。肾上腺素主要是肾上腺素主要是调节糖代谢调节糖代谢,它能它能够

22、促进肝糖原和肌糖原的分解，增够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的加血糖和血中的乳酸乳酸含量。含量。肾上腺素肾上腺素功能功能多肽及蛋白质激素多肽及蛋白质激素 由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、胃由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、胃肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多肽或肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各样的功蛋白质激素。这些激素具有各种各样的功能。能。人及高等动物具有高度发达的神经系统，这人及高等动物具有高度发达的神经系统，这类生物的各种活动和代谢的调节机制都处于类生物的各种活动和代谢的调节机制都处于中枢神经系统的控制之下。神经系统既直接中枢神经系统的控制之下

23、。神经系统既直接影响各种影响各种酶的合成酶的合成，又影响内分泌腺分泌激，又影响内分泌腺分泌激素的素的种类和水平种类和水平，所以神经系统的调节具有，所以神经系统的调节具有整体性特点整体性特点。神经系统对生命活动的调控在很大程度上是神经系统对生命活动的调控在很大程度上是通过调节通过调节激素的分泌激素的分泌来实现的来实现的。神经调控作用神经调控作用胰岛素胰岛素胰胰岛岛素素是是由由胰胰腺腺中中胰胰岛岛的的-细细胞胞分分泌泌的的一一种种含有含有5151个氨基酸残基的蛋白质激素。个氨基酸残基的蛋白质激素。胰胰岛岛素素由由两两条条多多肽肽链链组组成成胰胰岛岛素素的的生生理理功功能能主主要要是是促促进进细细胞

24、胞摄摄取取葡葡萄萄糖糖；促促进进肝肝糖糖原原和和肌肌糖糖原的合成；抑制肝糖原的分解。原的合成；抑制肝糖原的分解。胰胰岛岛素素具具有有抑抑制制细细胞胞内内腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶活活性性作作用用，使使cAMPcAMP产产生生显显著著减减少少，导导致致糖糖原原分分解解速速度度减减慢慢。胰岛素的生理功能与肾上腺素的作用相反。胰岛素的生理功能与肾上腺素的作用相反。（2 2）胰高血糖素）胰高血糖素胰胰高高血血糖糖素素为为胰胰岛岛的的-细细胞胞分分泌泌的的多多肽肽激激素素，由由2929个个氨氨基基酸酸组组成成，人人和和猪猪的的胰胰高高血血糖糖素素的的氨氨基基酸酸序序列列完完全全一一样样，其其结结构如下：构

25、如下：His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asp-ThrMet-Asp-Thr胰胰高高血血糖糖素素主主要要是是促促进进肝肝糖糖原原分分解解，使使血血糖糖升升高高，与与肾肾上上腺腺素素作作用用相相似似。其其作作用用

26、原原理理是是激激活活肝肝细细胞胞中中的的腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶，使使cAMPcAMP浓度升高，从而提高磷酸化酶活性，促进肝糖原分解浓度升高，从而提高磷酸化酶活性，促进肝糖原分解。糖皮质激素功能糖皮质激素功能调节糖代谢：调节糖代谢：抑制糖的氧化，使血糖抑制糖的氧化，使血糖升高；促进蛋白质转化为糖。这类激升高；促进蛋白质转化为糖。这类激素还具有良好的抗炎，抗过敏作用，素还具有良好的抗炎，抗过敏作用，是常用的激素药物。是常用的激素药物。调节水盐代谢：调节水盐代谢：促使体内保留钠离子及排出过促使体内保留钠离子及排出过多的钾离子，调节水盐代谢。肾上腺皮质激素多的钾离子，调节水盐代谢。肾上腺皮质激素分泌失常，将引起糖代谢及无机盐代谢紊乱而分泌失常，将引起糖代谢及无机盐代谢紊乱而出现病症。出现病症。盐皮质激素盐皮质激素性激素性激素性激素属于类固醇类激素，可分为雄性激素性激素属于类固醇类激素，可分为雄性激素和雌性激素两类。它们与动物的性别及第二和雌性激素两类。它们与动物的性别及第二性征的发育有关。性征的发育有关。性激素的分泌受垂体的促性腺激素（性激素的分泌受垂体的促性腺激素（LHF LHF 和和 SHSH）调节。）调节。谢谢 谢！谢！