物质代谢的联系与调节im课件.ppt
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1、目目 录录第九章物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节Interrelationships and Regulation of Interrelationships and Regulation of MetabolismMetabolism1生命区别于非生命的基本特征生命区别于非生命的基本特征-新陈代谢。新陈代谢。摄取的食物摄取的食物(新)(新)分解分解释放能量释放能量产生原料物质产生原料物质 (单糖,氨基酸,(单糖,氨基酸,乙酰乙酰CoACoA)废物废物代谢(代谢(metabolismmetabolism)排出体外排出体外供生命体进行正常的生命活动供生命体进行正常的生命活动合成合成生命体
2、结构成分生命体结构成分 (多糖,蛋白质,脂肪)。(多糖,蛋白质,脂肪)。消耗能量消耗能量2生命体的结构生命体的结构成分成分(陈)(陈)分解分解释放能量释放能量产生原料物质产生原料物质 (单糖,氨基酸,(单糖,氨基酸,乙酰乙酰CoACoA)废物废物排出体外排出体外供生命体进行正常的生命活动供生命体进行正常的生命活动合成合成生命体生命体新的新的结构成分结构成分 (多糖,蛋白质,脂肪)。(多糖,蛋白质,脂肪)。消耗能量消耗能量3新陈代谢:新陈代谢:物质的合成与分解并与环境的相互联系。物质的合成与分解并与环境的相互联系。与环境的物质交换(人与环境的物质交换(人6060年:年:60000Kg60000K
3、g水,水,10000Kg10000Kg糖糖类,类,600Kg600Kg蛋白质,蛋白质,1000Kg1000Kg脂类)。脂类)。4目目 录录本章主要内容二、物质代谢调节二、物质代谢调节1.1.细胞水平细胞水平的调节(酶的调节)的调节(酶的调节)2.2.激素水平的调节(体液调节)激素水平的调节(体液调节)3.3.整体水平整体水平的代谢调节(神经体液调节)的代谢调节(神经体液调节)一、物质代谢的特点与一、物质代谢的特点与相互联系相互联系 5目目 录录物质代谢的特点物质代谢的特点Characteristics of MetabolismCharacteristics of Metabolism第一节第
4、一节6目目 录录1.1.整体性整体性 2.2.调节性调节性 物质代谢的特点 3.3.特色性特色性4.4.代谢池代谢池 5.5.能量形式能量形式 6.6.还原当量还原当量 ATPATP NADPHNADPH 各种代谢物均具有各自共同的代谢池各种代谢物均具有各自共同的代谢池 各组织、器官结构不同,各组织、器官结构不同,酶系的种类、含量不同酶系的种类、含量不同,-代谢途径及功能各不相同。代谢途径及功能各不相同。体内各种物质代谢体内各种物质代谢均受控于机体的精细调节,均受控于机体的精细调节,代谢的代谢的强度强度、速度速度、方向方向不断的适应内外环境的变化。不断的适应内外环境的变化。7目目 录录一、体内
5、各种物质代谢彼此互相联系一、体内各种物质代谢彼此互相联系构成统一的整体构成统一的整体n体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政,盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政,而是同时进行的,而且彼此互相联系,或相互而是同时进行的,而且彼此互相联系,或相互转变,或相互依存,构成统一的整体。转变,或相互依存,构成统一的整体。8目目 录录 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 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄9目目 录录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、
6、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二、机体存在精细的物质代谢调节机制二、机体存在精细的物质代谢调节机制n代谢调节普遍存在于生物界,是生物的重要特征。代谢调节普遍存在于生物界,是生物的重要特征。10目目 录录三、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11目目 录录(一一)、肝是机体物质代谢的枢纽、肝是机体物质代谢的枢纽n肝几乎是体内合成肝几乎是体内合成尿素尿素、酮体酮体
7、的唯一器官,也的唯一器官,也是合成内源性脂肪、胆固醇、蛋白质等最多、是合成内源性脂肪、胆固醇、蛋白质等最多、最活跃的器官。最活跃的器官。n肝在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中肝在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。均具有独特而重要的作用。12目目 录录合成、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:例:例: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。13酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖(二二)、心可利用多种能源物质,并以有、心
8、可利用多种能源物质,并以有 氧氧化为主氧氧化为主正常优先以脂酸为燃料产生正常优先以脂酸为燃料产生ATPATP。可依次以消耗自由脂酸、。可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供能量。葡萄糖、酮体等能源物质提供能量。14目目 录录 (三三)、脑耗氧量大并以葡萄糖为供能物质、脑耗氧量大并以葡萄糖为供能物质n脑是机体耗能大的主要器官,耗脑是机体耗能大的主要器官,耗O O2 2量占全身耗量占全身耗O O2 2的的20%20%25%25%。n几乎以葡萄糖为唯一供能物质。每几乎以葡萄糖为唯一供能物质。每天耗用葡萄糖约天耗用葡萄糖约100g100g。由于脑组织。由于脑组织无糖原储存,无糖原储存,其耗用
9、的葡萄糖主要其耗用的葡萄糖主要由血糖供应。由血糖供应。n血糖供应不足时,主要利用由肝生血糖供应不足时,主要利用由肝生成的成的酮体酮体作为能源。作为能源。15目目 录录四、肌肉通常以氧化脂酸为主且在四、肌肉通常以氧化脂酸为主且在剧烈运动时产生乳酸剧烈运动时产生乳酸n肌肉组织通常以氧化脂酸为主,在剧烈运肌肉组织通常以氧化脂酸为主,在剧烈运动时则以糖的动时则以糖的无氧酵解产生乳酸无氧酵解产生乳酸为主。为主。n由于肌肉缺乏葡萄糖由于肌肉缺乏葡萄糖-6-6-磷酸酶,因此肌磷酸酶,因此肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。16目目 录录五、红细胞代谢以糖酵解为主五、红细胞代
10、谢以糖酵解为主 n红细胞能量主要来自红细胞能量主要来自葡萄糖的酵解葡萄糖的酵解途径。途径。n由于红细胞没有线粒体,因此不能进行糖的有氧由于红细胞没有线粒体,因此不能进行糖的有氧氧化,也不能利用脂酸及其它非糖物质,氧化,也不能利用脂酸及其它非糖物质,17目目 录录 六、脂肪组织是合成及储存脂肪的六、脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织重要组织n脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织。脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织。n脂肪细胞还含有动员脂肪的激素敏感脂肪细胞还含有动员脂肪的激素敏感甘油三酯脂甘油三酯脂肪酶肪酶,能使储存的脂肪分解成,能使储存的脂肪分解成脂酸脂酸和和甘油甘油释入血释入血循环以供机体其它
11、组织能源的需要。循环以供机体其它组织能源的需要。18目目 录录七、肾也可进行糖异生和生成酮体七、肾也可进行糖异生和生成酮体n肾可进行肾可进行糖异生糖异生、生成、生成酮酮体体,它是除肝外唯一可进,它是除肝外唯一可进行此两种代谢的器官。行此两种代谢的器官。n肾髓质因无线粒体,主要肾髓质因无线粒体,主要由糖酵解供能,而肾皮质由糖酵解供能,而肾皮质则主要由则主要由脂酸脂酸及及酮体酮体的有的有氧氧化供能。氧氧化供能。19目目 录录器官器官组织组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代谢和输出的产物出的产物肝肝葡萄糖激酶,葡葡萄糖激酶,葡萄糖萄糖-6-6-磷酸酶
12、,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,糖有氧化,糖有氧氧化,糖原氧氧化,糖原代谢,酮体生代谢,酮体生成等成等葡萄糖,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,VLDLVLDL,HDLHDL,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,氨基酸等氨基酸等乳酸,乳酸,COCO2 2,H H2 2O O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
13、糖,酮体,糖,酮体,VLDLVLDLCOCO2 2,H H2 2O O脂肪脂肪组织组织脂蛋白脂酶,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VLDLVLDL,CMCM游离脂酸,游离脂酸,甘油甘油骨骼骨骼肌肌脂蛋白脂酶,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,COCO2 2,H H2 2O O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,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,
14、甘油甘油葡萄糖葡萄糖红细红细胞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重要要器器官官及及组组织织氧氧化化供供能能的的特特点点 20目目 录录四、各种物质代谢的代谢物均具有四、各种物质代谢的代谢物均具有共同的代谢池共同的代谢池例如: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代代谢谢池池21目目 录录五、五、ATPATP是机体储存能量及消耗能量是机体储存能量及消耗能量的共同形式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22目目 录录六、六、NADPHNADPH是合成代谢所需的还原当量是合
15、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23目目 录录物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Interrelationships among Metabolic Interrelationships among Metabolic Pathways of Carbohydrates,Lipids,Pathways of Carbohydrates,Lipids,and Proteinsand Proteins第二节第二节24目目 录录一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系共同中间代谢物:共同中间代谢物:乙酰辅酶乙
16、酰辅酶A A共同最后分解途径:共同最后分解途径:三羧酸循环三羧酸循环 共同能量形式:共同能量形式:ATP ATP 乙酰乙酰 CoACoAATPATPTACTAC 糖糖脂肪脂肪蛋白蛋白呼吸链呼吸链互相代替,互相制约。互相代替,互相制约。一种供能物质代谢占优势,一种供能物质代谢占优势,抑制或节约其他。抑制或节约其他。25目目 录录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,常能抑制和节约其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。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
17、之一)(糖分解代谢限速酶之一)例如:例如:26 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 蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主。为主。1 2 1 2 天天3 4 3 4 周周正常情况下,供能以糖、脂为主,并尽量节约蛋白质的消耗。正常情况下,供能以糖、脂为主,并尽量节约蛋白质的消耗。27目目 录录二、糖、脂和蛋白质代谢通过共同二、糖、脂和蛋白质代谢通过共同中间产物相互联系中间产物相互联系n体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立,而是相互关联的。立
18、,而是相互关联的。n它们通过它们通过共同的中间代谢物共同的中间代谢物,三羧酸循环三羧酸循环和和生物生物氧化氧化等联成整体。等联成整体。n三者之间可以互相转变,当一种物质代谢障碍时三者之间可以互相转变,当一种物质代谢障碍时可引起其它物质代谢的紊乱。可引起其它物质代谢的紊乱。28目目 录录(一)糖在体内可转变为脂(一)糖在体内可转变为脂而脂酸不能转变为糖而脂酸不能转变为糖n当摄入的糖量超过体内能当摄入的糖量超过体内能量消耗时,糖可以转变为量消耗时,糖可以转变为脂肪。脂肪。葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoACoA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
19、丙酮磷酸二羟丙酮29E1:己糖激酶己糖激酶 E2:6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 葡萄糖的氧化分解葡萄糖的氧化分解葡萄糖葡萄糖G-6-PG-6-PF-6-PF-6-PF-1,6-2PF-1,6-2PATP ATP ADP ADP ATPATPADPADP1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NADNAD+NADH+H NADH+H+ADP ADP ATP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E2E1E1NADNAD+乳乳 酸酸 丙丙 酮
20、酮 酸酸 ADP ADP ATPATPE3E3NADH+HNADH+H+乙酰乙酰CoACoANADH+HNADH+H+NADNAD+三羧酸三羧酸30乙酰乙酰 CoACoA甘油三酯甘油三酯(脂肪脂肪)3 3磷酸甘油磷酸甘油 +脂肪酸脂肪酸葡萄糖葡萄糖 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮丙酮酸丙酮酸31目目 录录脂酸脂酸乙酰乙酰CoACoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪葡葡萄萄糖糖n脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。糖异生糖异生肝、肾、肠肝、肾、肠甘油甘油32葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA脂肪脂肪草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸甘油甘油脂酸脂酸
21、6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 3 3磷酸甘油磷酸甘油33目目 录录饥饿、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n脂肪分解代谢的强度及顺利进行,还有赖于脂肪分解代谢的强度及顺利进行,还有赖于糖代谢的正常进行。糖代谢的正常进行。34目目 录录例如:例如: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(二)绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可(二)绝大多数氨基酸的
22、碳链骨架在体内可与糖相互转变与糖相互转变 n2020种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。35葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA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6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA酮体酮体36目目 录录糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA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n糖代谢中间代谢物能在体内转变成非必需氨基酸。糖代谢中间代谢物能在体内转变成非必需氨基酸。例如
23、:例如:37葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA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6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 38目目 录录氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪(三)蛋白质(三)蛋白质/氨基酸可转变为脂肪而脂类氨基酸可转变为脂肪而脂类不能转变为氨基酸不能转变为氨基酸/蛋白质蛋白质n蛋白质可转变为脂肪。蛋白质可转变为脂肪。39葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA脂肪脂肪草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸甘油甘油脂酸脂酸6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二
24、羟丙酮 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 3 3磷酸甘油磷酸甘油乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA酮体酮体40目目 录录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n氨基酸也可作为合成磷脂的原料氨基酸也可作为合成磷脂的原料 。41目目 录录脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮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n脂肪只有甘油部分可转变为非必需氨基酸。脂肪只有甘油部分可转变为非必需氨基酸。42目目 录录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嘌呤合成嘧啶合成
25、嘧啶(四)氨基酸是合成核酸的重要原料(四)氨基酸是合成核酸的重要原料 合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。43目目 录录 (二)绝大多数氨基酸可异生为糖(二)绝大多数氨基酸可异生为糖 而而糖只能转变为非必需氨基酸糖只能转变为非必需氨基酸(一)糖在体内可转变为脂(一)糖在体内可转变为脂而而脂肪酸不能转变为糖脂肪酸不能转变为糖 (三)蛋白质(三)蛋白质/氨基酸可转变为脂肪氨基酸可转变为脂肪 而而脂肪酸不能转变为氨基酸脂肪酸不能转变为氨基酸/蛋白质蛋白质(四)(四)磷酸核糖磷酸核糖由由磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径提供提供 碱基碱基合成合成原料原料主要来
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