医科大学精品课件：第15章 物质代调节与整合.ppt

1、第十五章第十五章 物质代谢调节与整合物质代谢调节与整合 REGULATION AND INTEGRATION OF METABOLISM 2 代谢的稳态和整体性代谢的稳态和整体性 Homeostasis and Integration of Metabolism 第一节第一节 3 一、代谢调节维持稳态一、代谢调节维持稳态 生物体对抗外环境变化生物体对抗外环境变化，维持内环境恒定维持内环境恒定，即即稳稳 态态。 稳态稳态，就是生物体通过就是生物体通过调节机制调节机制，补偿外环境变补偿外环境变 化而维持的代谢动力学稳定状态化而维持的代谢动力学稳定状态代谢稳态代谢稳态。 4 （一）各种代谢途径的共同

2、特性是代谢（一）各种代谢途径的共同特性是代谢 整合的基础整合的基础 二、各种物质代谢途径整合为统一的整体二、各种物质代谢途径整合为统一的整体 1各种物质代谢途径各种物质代谢途径“汇聚汇聚”共同的代谢池共同的代谢池 2ATP是是能量能量“流通流通”的共同形式的共同形式 3分解代谢途径产生的分解代谢途径产生的NADPH为合成代谢提供还原当量为合成代谢提供还原当量 4分解分解/合成代谢途径具有共同的合成代谢途径具有共同的中间代谢物中间代谢物 5线粒体线粒体是代谢途径和代谢调节信号的是代谢途径和代谢调节信号的整合点整合点 5 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

3、代谢通路 糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 乙酰乙酰CoACoA TAC 2H ATP+H2O CO2 （二二）各种代谢途径相互联系形成统一的整体各种代谢途径相互联系形成统一的整体 1 1各种物质代谢途径在各种物质代谢途径在能量代谢能量代谢方面相互补充、方面相互补充、 相互制约相互制约 6 乙酰辅酶乙酰辅酶A A是三大营养物共同的中间代谢物是三大营养物共同的中间代谢物， 三羧酸循环三羧酸循环是糖是糖、脂脂、蛋白质最后分解的共同蛋白质最后分解的共同 代谢途径代谢途径，释出的能量均以释出的能量均以ATPATP形式储存形式储存。 从能量供应的角度看从能量供应的角度看，三大营养素可以三大营养素可以互相代互

4、相代 替替，并互相制约并互相制约。 一般情况下一般情况下，供能以糖供能以糖、脂为主脂为主，并尽量节约并尽量节约 蛋白质的消耗蛋白质的消耗。 7 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 6- -磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶- -1 1被抑制被抑制 （糖分解代谢调节酶之一）（糖分解代谢调节酶之一） 例如：例如： 8 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 以以

5、脂酸、酮体分解供能脂酸、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 9 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，而是立，而是相互关联相互关联的。的。 它们通过它们通过共同的中间代谢物共同的中间代谢物，即两种代谢途径汇，即两种代谢途径汇 合时的中间产物，经合时的中间产物，经三羧酸循环和生物氧化等联三羧酸循环和生物氧化等联 成整体成整体。 三者之间可以三者之间可以互相转变互相转变，当一种物质代谢障碍时，当一种物质代谢障碍时 可引起其他物质代谢的紊乱。可引起其他物质代谢的紊乱。 2 2物质代谢通过物质

6、代谢通过共同中间产物共同中间产物相互联系、相互转化相互联系、相互转化 10 （1 1）糖在体内可转变为脂而）糖在体内可转变为脂而脂酸不能转变为糖脂酸不能转变为糖 当摄入的糖量超过体内能量消耗时，当摄入的糖量超过体内能量消耗时，糖可以糖可以 转变为脂肪转变为脂肪。 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） 11 脂酸脂酸 乙酰乙酰CoACoA 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 脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。脂肪绝大部分不

7、能在体内转变为糖。 12 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 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。 13 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 （2 2）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可 与糖相互转变与糖相互转变 20种氨基酸种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外除亮氨酸及赖氨酸外均

8、可转变为糖。均可转变为糖。 14 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 糖代谢中间代谢物在体内转变成糖代谢中间代谢物在体内转变成1212种种非必需氨基酸非必需氨基酸 例如：例如： 15 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoACoA 脂肪脂肪 （3 3）蛋白质）蛋白质/ /氨基酸可转变为脂肪而氨基酸可转变为脂肪而脂类不脂类不 能转变为氨基酸能转变为氨基酸/ /蛋白质蛋白质 蛋白质可转变为脂肪蛋白质可转变为脂肪 16 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

9、 氨基酸氨基酸也可作为也可作为合成磷脂的原料合成磷脂的原料 。 17 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 某些某些非必需氨基酸非必需氨基酸 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸。脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸。 18 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 合成嘧啶合成嘧啶 （4 4）氨基酸是合成核酸的重要原料）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合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径提供提供。 琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸 草酰乙酸草酰乙酸

10、-酮戊二酸酮戊二酸 柠檬酸柠檬酸 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 PEP 磷酸丙糖磷酸丙糖 葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原 糖糖 -磷酸甘油磷酸甘油 脂肪酸脂肪酸 脂肪脂肪 甘油三酯甘油三酯 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 丙氨酸丙氨酸 半胱氨酸半胱氨酸 丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 色氨酸色氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 色氨酸色氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 甲硫氨酸甲硫氨酸 丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸 酮体酮体 亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸 精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰

11、胺 组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸 CO2 CO2 氨 基 酸 、 糖 及 脂 肪 代 谢 的 联 系 氨 基 酸 、 糖 及 脂 肪 代 谢 的 联 系 T A C 20 肝在代谢调节与整合中的作用肝在代谢调节与整合中的作用 Roles of the Liver in Metabolic Regulation and Integration 第二节第二节 21 一、肝是物质代谢的核心器官一、肝是物质代谢的核心器官 （一一）肝的组织结构和化学组成决定其在肝的组织结构和化学组成决定其在代谢代谢中中 的的核心作用核心作用 （二二）肝在物质代谢中承担加工肝在物质代谢中承担加工、输送输送、分配的分配的 角

12、色角色 22 肝是维持血糖正常水平的重要器官肝是维持血糖正常水平的重要器官 糖异生糖异生 肝糖原的合成与分解肝糖原的合成与分解 糖酵解途径糖酵解途径 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 肝内进行那些糖代谢途径？肝内进行那些糖代谢途径？ 作用：作用：维持血糖浓度恒定，保障全身各组织，维持血糖浓度恒定，保障全身各组织， 尤其是尤其是大脑和红细胞大脑和红细胞的能量供应的能量供应 二、肝是糖代谢转换和糖异生的主要器官二、肝是糖代谢转换和糖异生的主要器官 23 不同营养状态下肝内如何进行糖代谢？不同营养状态下肝内如何进行糖代谢？ 饱食状态饱食状态 肝糖原合成肝糖原合成 过多糖则转化为脂肪，以过多糖则转化为脂肪，以

13、VLDLVLDL形式输出形式输出 空腹状态空腹状态 肝糖原分解肝糖原分解 饥饿状态饥饿状态 以糖异生为主以糖异生为主 脂肪动员脂肪动员酮体合成酮体合成 节省葡萄糖节省葡萄糖 24 （一）肝是内源性甘油三酯合成的主要场所（一）肝是内源性甘油三酯合成的主要场所 （二）饥饿时肝合成酮体供应肝外组织（二）饥饿时肝合成酮体供应肝外组织/ /器官器官 （三）血浆胆固醇及磷脂主要来源于肝（三）血浆胆固醇及磷脂主要来源于肝 三、肝是内源性脂类和酮体合成的场所三、肝是内源性脂类和酮体合成的场所 25 作用：作用：在脂类的在脂类的消化消化、吸收吸收、合成合成、分解与运分解与运 输输均具有重要作用均具有重要作用。

14、肝内进行的脂类代谢主要有哪些？肝内进行的脂类代谢主要有哪些？ 脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、 酮体的生成、胆固醇的合成与转变、脂酮体的生成、胆固醇的合成与转变、脂 蛋白与载脂蛋白的合成蛋白与载脂蛋白的合成 (VLDL、HDL、 apo C)、脂蛋白的降解、脂蛋白的降解 (LDL)。 26 肝在脂类代谢各过程中的作用肝在脂类代谢各过程中的作用 肝细胞合成并分泌肝细胞合成并分泌胆汁酸胆汁酸，帮助脂类物质的消化，帮助脂类物质的消化 与吸收。与吸收。 肝细胞是体内代谢脂酸的主要器官，也是肝细胞是体内代谢脂酸的主要器官，也是脂酸脂酸 - -氧化氧化的重要场所。的重要

15、场所。 肝在调节机体肝在调节机体胆固醇平衡胆固醇平衡上起着中心作用。上起着中心作用。 肝处于肝处于脂蛋白脂蛋白的中心地位。的中心地位。 肝磷脂（尤其是肝磷脂（尤其是卵磷脂卵磷脂）的合成非常活跃。）的合成非常活跃。 27 四、肝有合成尿素及调整氨基酸代谢池的四、肝有合成尿素及调整氨基酸代谢池的 特殊功能特殊功能 在血浆蛋白质代谢中的作用：在血浆蛋白质代谢中的作用： 合成与分泌血浆蛋白质（合成与分泌血浆蛋白质（球蛋白除外）球蛋白除外） 清除血浆蛋白质（清蛋白除外）清除血浆蛋白质（清蛋白除外） 在氨基酸代谢中的作用：在氨基酸代谢中的作用： 氨基酸的脱氨基、脱羧基、脱硫、转甲基等氨基酸的脱氨基、脱羧基

16、、脱硫、转甲基等 （支链氨基酸除外）。（支链氨基酸除外）。 清除血氨及胺类，合成尿素。清除血氨及胺类，合成尿素。 28 肝外组织肝外组织/ /器官的代谢特点器官的代谢特点 及联系及联系 Characteristic and Interconnection of Metabolism in Extrahepatic Tissue/Organ 第三节第三节 29 （一）餐后脂肪组织加强脂肪合成（一）餐后脂肪组织加强脂肪合成 （二）饥饿时脂肪组织加强脂解（二）饥饿时脂肪组织加强脂解/ /释放能储释放能储 一、脂肪组织是机体最重要的一、脂肪组织是机体最重要的“能储能储” 30 二、脑氧化葡萄糖和酮体供

17、能并具有特殊的二、脑氧化葡萄糖和酮体供能并具有特殊的 氨基酸稳态机制氨基酸稳态机制 （一）脑是机体（一）脑是机体耗氧最多耗氧最多的器的器 官，耗官，耗O O2 2量占全身耗量占全身耗O O2 2的的 20%20% 25%25%。 （二）（二）葡萄糖和酮体葡萄糖和酮体是脑的主是脑的主 要能源。要能源。 （三）脑具有特异的氨基酸（三）脑具有特异的氨基酸/ / 氨代谢稳态机制氨代谢稳态机制 31 酮体酮体 乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸 葡萄糖葡萄糖 三、心肌以有氧氧化分解脂肪酸、酮体和三、心肌以有氧氧化分解脂肪酸、酮体和 乳酸供能为主乳酸供能为主 （一）心肌细胞以（一）心肌细胞以有氧氧化有氧氧化供能为

18、主供能为主 （二）有氧氧化是心肌的主要供能方式（二）有氧氧化是心肌的主要供能方式 32 四、骨骼肌兼具有氧氧化和酵解供能机制四、骨骼肌兼具有氧氧化和酵解供能机制 肌肉组织肌肉组织通常以氧化脂酸通常以氧化脂酸为主，在为主，在剧烈运动剧烈运动时则时则 以糖的以糖的无氧酵解产生乳酸为主无氧酵解产生乳酸为主。 由于肌肉缺乏由于肌肉缺乏葡萄糖葡萄糖- -6 6- -磷酸酶磷酸酶，因此肌糖原不能，因此肌糖原不能 直接分解成葡萄糖提供血糖。直接分解成葡萄糖提供血糖。 33 物质代谢调节机制物质代谢调节机制 Regulatory Mechanism of Metabolism 第四节第四节 34 主要通过细胞

19、内代谢物浓度的变化，对主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶酶 的活性及含量的活性及含量进行调节，这种调节称为进行调节，这种调节称为原始调原始调 节节或或细胞水平细胞水平代谢调节代谢调节。 单细胞生物单细胞生物 * 代谢调节分为代谢调节分为三级水平三级水平调节调节 35 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调节 整体水平代谢调节整体水平代谢调节 在神经系统主导下，通过在神经系统主导下，通过某些激素某些激素的分泌来调的分泌来调 节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协

20、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。 36 细胞水平代谢调节、激素水平代谢调节及整体细胞水平代谢调节、激素水平代谢调节及整体 水平代谢的调节水平代谢的调节统称为统称为三级水平代谢调节三级水平代谢调节。 在代谢调节的三级水平中，在代谢调节的三级水平中，细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节 是基础是基础，激素及神经对代谢的调节都是通过细，激素及神经对代谢的调节都是通过细 胞水平的代谢调节实现的。胞水平的代谢调节实现的。 37 掌握：细胞水平的代谢调节。掌握：细胞水平的代谢调节。 熟悉：糖、脂、蛋白质代谢之间的相互联系；激熟悉：糖、脂、蛋白质代谢之间的相互联系；激 素水平的代谢调节。素水平的代谢调节。 了解：物质代谢的特点；组织、器官的代谢特点了解：物质代谢的特点；组织、器官的代谢特点 及联系；整体调节。及联系；整体调节。