第九章 物质代谢的联系与调节 Interrelationships & Regulations of Metabolism

核苷酸代谢 1. 各代谢途径是否孤立?　　　　　　 2. 各代谢途径是否不变?　　　　　　 糖代谢 脂类代谢 氨基酸代谢 生物氧化

讲 授 提 纲 第一节 物质代谢的特点 物质代谢的特点 细胞水平的代谢联系 组织水平的代谢联系 物质代谢的调节 讲 授 提 纲　　　　　 第一节 物质代谢的特点 物质代谢的特点 细胞水平的代谢联系 组织水平的代谢联系 物质代谢的调节 Characteristics of Metabolism

1. 各组织器官代谢各具特色 代谢的酶系分布不同　　　

2. 可调节性 饥饿　　 我 变 故 在　　　 高脂饮食　　 变 疾病　　 激素　　 药物　　 限速酶

知识扩展：metabolic network 3. 整体性 知识扩展：metabolic network 　

4. 各种代谢物均具有各自的代谢池 (metabolic pool) 食物 肝糖原 非糖物质 血糖 3.89-6.11 mmol / L 氧化分解 CO2+H2O　　 肝、肌糖原　　 其它糖　　 脂、氨基酸　　 合成 磷酸戊糖途径 转变 食物 肝糖原 非糖物质 糖异生 分解 消化吸收 血糖 3.89-6.11 mmol / L 8.96-10.08 mmol / L 尿糖 肾糖阈

5. ATP 是机体能量利用的共同形式 ADP+Pi 释放能量 直接供能 营养物 分解 板书：NADH,FADH2,NADPH ATP

第二节 细胞水平的代谢联系 能量代谢角度 物质转变角度 第二节 细胞水平的代谢联系　　 Interrelationships among Metabolic Pathways of Carbohydrates, Lipids and Proteins 能量代谢角度 物质转变角度

一、能量代谢的联系 共同中间产物 共同最终代谢通路 三大营养素 糖 TCA 乙酰CoA 脂肪 蛋白质 ATP 三种能源是否同时利用？ 2H 氧化磷酸化 乙酰CoA 脂肪 蛋白质 CO2 ATP 三种能源是否同时利用？　　　　　　

以一种物质氧化供能为主 脂类能源 饥饿 蛋白质(辅助能源) 饱食 糖类能源 脂 酸 酮体 乙酰CoA 饥饿 脂类氧化供能 葡萄糖 TCA 乙酰CoA 饥饿　脂类氧化供能 糖类能源 葡萄糖 　　　　蛋白质辅助供能 饱食　糖氧化供能 饱食

二、物质转变的联系 1.糖与脂肪 糖可转变为脂肪 脂肪绝大部分不可变为糖 甘油 甘油 乙酰CoA 脂酸 脂酸 乙酰CoA 丙酮酸脱氢酶 不可逆 　　　 乙酰CoA 脂酸 脂酸 乙酰CoA

2.糖与氨基酸 糖可转变为非必需aa 大多数 aa 可转变为糖 生糖/ 生糖生酮 生酮 α-酮酸等 18 α-酮酸等 12

3.脂肪与氨基酸 aa可转变为脂肪 脂肪绝大部分不可变为aa　 甘油 脂酸 乙酰CoA 糖 甘油 脂酸 乙酰CoA 糖

4.糖 氨基酸 核苷酸　　　 磷酸戊糖途径 甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰胺 一碳单位

物质转变的联系 糖 脂肪 18 12 核酸 蛋白质

第三节 组织水平的代谢联系 肝 物质代谢的枢纽 Characteristics & Interrelationships of Metabolism of Important Tissues & Organs 肝　物质代谢的枢纽 肝糖原　糖异生 脂类合成　酮体合成 尿素生成 生物转化解毒

心　多种能源有氧氧化为主 游离脂酸 游离脂酸 葡萄糖 酮体 乳酸

脑　耗能的主要器官 饱食　葡萄糖为能源 饥饿　酮体为能源

肌肉　脂酸和肌糖原为能源 有氧运动 氧化脂酸为主 剧烈运动 肌糖原酵解为主 产生乳酸 肌糖原间接补充血糖

红细胞　糖酵解供能 无细胞器

脂肪组织　甘油三酯仓库 合成与储存脂肪 脂动员

肾　糖异生和酮体生成 糖异生 生成酮体 供能 　 髓质(糖酵解) 肾皮质(脂酸 酮体) 长期饥饿占 50%　　

Regulations of Metabolism 第四节 物质代谢的调节 Regulations of Metabolism

高等生物的三级代谢调节 细胞水平代谢调节 (限速酶的活性和含量) 激素水平代谢调节 (内分泌腺－激素) 整体水平代谢调节 (神经－体液调节)

高等生物的三级代谢调节 细胞水平代谢调节 (限速酶的活性和含量) 激素水平代谢调节 (内分泌腺－激素) 整体水平代谢调节 (神经－体液调节)

一、细胞水平的代谢调节 为什么区域化分布？ 　　　 代谢途径不互相干扰 局部底物浓度增加　　　 同一代谢途径的酶系呈区域化分布

细胞水平代谢调节的本质 ——调节限速酶 限速酶 (rate-limiting enzyme) 速度最慢 代谢的强度 不可逆 代谢的方向 速度最慢 代谢的强度 不可逆 代谢的方向 受调节

限速酶调节的方式 1. 活性调节 (快速调节) 2. 含量调节 (迟缓调节) 变构调节 (allosteric regulation) 化学修饰 (chemical modification) 2. 含量调节 (迟缓调节) 诱导与阻遏 (induction and repression) 降解 (degradation)

高等生物的三级代谢调节 细胞水平代谢调节 (限速酶的活性和含量) 激素水平代谢调节 (内分泌腺－激素) 整体水平代谢调节 (神经－体液调节)

二、激素水平的代谢调节 + + 胰岛素 酶的化学修饰 转录调节 瀑布效应 葡萄糖氧化分解 糖原合成 脂肪合成 糖异生 糖原分解 细胞 胰岛素 　　　 + 酶的化学修饰　　 转录调节　　 瀑布效应　　 + 葡萄糖氧化分解　　 　　 糖原合成　 　　 脂肪合成　 　　 糖异生　　　　 糖原分解　　　 　　 细胞　　 脂肪分解　　　 　　

胰高血糖素 　　　 + 酶的化学修饰　　 转录调节　　 瀑布效应　　 葡萄糖氧化分解　　 　　 糖原合成　 　　 脂肪合成　 　　 糖异生　　　　 糖原分解　　　 　　 + 细胞　　 脂肪分解　　　 　　

高等生物的三级代谢调节 细胞水平代谢调节 (限速酶的活性和含量) 激素水平代谢调节 (内分泌腺－激素) 整体水平代谢调节 (神经－体液调节)

三、整体水平的代谢调节 饥饿－进食循环 (starve-feed cycle) CO2+H2O 进食 胰腺 脑 葡萄糖 胰岛素 葡萄糖 　进食　 　胰腺　 脑　 葡萄糖　　 胰岛素　 葡萄糖　　 葡萄糖　　 肝糖原　　 门静脉　 氨基酸　　 氨基酸　　 蛋白质　　 小肠　　 肝　 脂肪　　 脂肪　　 CO2+H2O　　 VLDL 　 CM 　 脂肪　　 脂肪　　 CO2+H2O　　 肌肉　 肌糖原　　 葡萄糖　　 脂肪组织　

小结 饱食时的整体代谢调节 能源 葡萄糖为主要能源（肝与肌除外） 脂酸（肝与肌） 代谢趋势 糖代谢 氧化利用与糖原合成 脂代谢 氨基酸代谢 小结　饱食时的整体代谢调节　　 能源　 　　 葡萄糖为主要能源（肝与肌除外）　　　　　　　 脂酸（肝与肌）　　　 代谢趋势　　 　　 糖代谢　　　　　　　　　　　　　　 脂代谢　 氨基酸代谢 　　　　 氧化利用与糖原合成 脂肪合成 蛋白质合成

饥饿－进食循环 (starve-feed cycle) 　早期饥饿　 CO2+H2O　　 < 10 h 　胰腺　 脑　 葡萄糖　　 胰高血糖素　 葡萄糖　　 肝糖原　　 门静脉　 小肠　　 肝　 糖异生　　 肌糖原　　 脂肪　　 乳酸　　 肌肉　 丙氨酸　　 葡萄糖　　 脂肪组织　

小结　早期饥饿时的整体代谢调节　　 主要能源　 　　 葡萄糖　　　　　　　　　　　　 来源于糖原分解　糖异生(弱)　　　　　　　　 代谢趋势　　 　　 糖代谢　　　　　　　　　　　　　　　　　　 糖原分解　糖氧化利用　

饥饿－进食循环 (starve-feed cycle) 　饥饿　 CO2+H2O　　 > 10 h 　胰腺　 脑　 葡萄糖　　　 酮体　　 胰高血糖素　 葡萄糖　　 酮体　　 门静脉　 小肠　　 肝　 糖异生　　 氨基酸　　 蛋白质　　 脂酸　　 氨基酸　　 蛋白质　　 脂动员　　 脂酸　　 酮体　 脂肪组织　 CO2+H2O　　 肌肉　

小结 饥饿时的整体代谢调节 主要能源 脂酸 酮体 （来源于脂动员） 代谢趋势 糖代谢 糖异生 (强) 脂代谢 氨基酸代谢 脂肪分解 酮体代谢 小结　饥饿时的整体代谢调节　　 主要能源　 　　 脂酸　酮体　　　　　　　　　　　　 （来源于脂动员）　　　 代谢趋势　　 　　 糖代谢　　　　　　　　　　　　　　 脂代谢　 氨基酸代谢 　　　　 糖异生 (强)　　 脂肪分解　酮体代谢 蛋白质分解

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