生物化学教案：第九章 物质代谢的联系与调节

临床、口腔本科

11.17—11.21

目的

要求

2、熟悉：物质代谢的特点；酶含量的两种调节方式——诱导和阻遏；两类激素的不同的信号传导方式。

3、了解：糖、脂、蛋白质、核酸在物质和能量代谢上的相互联系；体内主要器官或组织的代谢特点及联系；

重点

难点

    代谢调节分三级，即细胞水平调节、激素调节和中枢神经系统主导的整体调节；酶的变构调节概念及酶的化学修饰概念、特点。

教学难点：

物质代谢之间的相互联系

方法

提纲

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

四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池

五、ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式

六、NADPH提供合成代谢所需的还原当量

第二节  物质代谢的相互联系

一、各种能量物质的代谢相互联系相互制约

    二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系

第三节  体内重要组织、器官的代谢特点及联系

    一、肝是人体最重要的物质代谢中心和枢纽

二、心可利用多种能源物质，以有氧氧化为主

三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大 

四、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈运动产生大量乳酸

五、糖酵解是为成熟红细胞提供能量的主要途径

六、脂肪组织是合成、储存脂肪的重要组织

七、肾是可进行糖异生和生成酮体两种代谢的器官

第四节  代谢调节方式

一、细胞水平的代谢调节主要调节关键酶活性

二、激素通过作用特异受体调节代谢过程

三、机体通过神经系统及神经-体液途径整体调节体内物质代谢

四、代谢组学是对小分子代谢物集合的整体水平研究

    1、体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体 

    2、机体物质代谢不断受到精细调节

    3、各组织、器官物质代谢各具特色

    4、各种代谢物均具有各自共同的代谢池

    5、ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式

    6、NADPH是合成代谢所需的还原当量

二、物质代谢的相互联系。

1、各种能量物质的代谢相互联系相互制约

从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。

一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。

任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其它物质的降解。

 2、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系

1）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 

②脂肪的甘油部分能在体内转变为糖

③脂肪的分解代谢受糖代谢的影响

 2）体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以相互转变

①大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖

②糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸

 3）脂类不能转变成氨基酸，但氨基酸能转变成脂肪

①蛋白质可以转变为脂肪

②氨基酸可作为合成磷脂的原料

③脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸

 4）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

②磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供

三、体内重要组织、器官的代谢特点及联系

1、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。

2、心可利用多种能源物质，以有氧氧化为主

正常优先以脂酸为燃料产生ATP。能量可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供。 

3、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。

不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。

4、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈运动产生大量乳酸

合成、储存糖原；

通常以脂酸氧化为主要供能方式； 剧烈运动时，以糖酵解为主。

5、糖酵解是为成熟红细胞提供能量的主要途径

能量主要来自糖酵解，红细胞没有线粒体，每天消耗1520g葡萄糖。

6、脂肪组织是合成、储存脂肪的重要组织

合成及储存脂肪的重要组织；

将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其它组织利用。

7、肾脏是可进行糖异生和生成酮体两种代谢的器官

也可进行糖异生和生成酮体；

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。

四、代谢调节方式

高等生物有三级水平代谢调节：细胞水平代谢调节、激素水平的代谢调节、整体水平代谢调节

1、细胞水平的代谢调节

细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。

细胞内酶呈隔离分布。

代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key enzyme)的活性决定。

代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。

细胞内酶的隔离分布

关键酶的调节

代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定 

关键酶催化的反应具有以下特点：

① 速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶

② 催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。

③ 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。

变构调节

概念：小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节

生理意义：① 代谢终产物回馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。

②变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。

③变构调节使不同的代谢途径相互协调。

酶的化学修饰调节

概念：酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰(covalent modification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。

特点：①酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的。

②具有放大效应，效率较变构调节高。

③磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。

酶含量的调节

1）酶蛋白合成的诱导与阻遏

2）酶蛋白降解

2、激素水平的代谢调节。

激素作用机制

激素分类

按激素受体在细胞的部位不同，分为：膜受体激素和胞内受体激素

激素作用方式

 1）膜受体激素的作用方式

 2）胞内受体激素的作用方式

 3、机体通过神经系统及神经-体液途径整体调节体内物质代谢

1）糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态有不同改变

①短期饥饿时脂肪动员增加而减少糖的利用 

    蛋白质代谢变化：分解加强，氨基酸异生成糖

    糖代谢变化：糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低

    脂代谢变化：脂肪动员加强，酮体生成增多

②长期饥饿时各组织发生与短期饥饿不同的代谢改变 ：

    蛋白质代谢变化：分解减少

    糖代谢变化：肝肾糖异生增强，肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸

    脂代谢变化：脂肪动员进一步加强，脑组织利用酮体增加

    2）应激增加糖、脂和蛋白质分解的能源供应，能源存

    概念：应激(stress)指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的“ 紧张状态 ”。

机体整体反应

交感神经兴奋

肾上腺髓质及皮质激素分泌增多

胰高血糖素、生长激素增加，胰岛素分泌减少

代谢改变：血糖升高、脂肪动员增强、蛋白质分解加强

3）肥胖是多种因素引起的进食行为和能量代谢调节的紊乱

4．代谢组学是对小分子代谢物集合的整体水平研究

1）代谢组学检测某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物

代谢组学(metabonomics)是对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析，检测活细胞中代谢变化的研究领域。 

2）代谢物组学研究需要高通量定量检测技术和大规模的计算

代谢物组学研究有样品预处理、数据采集和数据分析解释三个阶段，以高通量的检测实验和大规模的计算为特征。 

 3）代谢物组学在新药发现开发和疾病诊断方面有巨大应用潜力

25mins

25mins

35 mins

15 mins

30 mins

20 mins