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第九章 物质代谢的联系与调节 Interrelationships & Regulations of Metabolism
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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
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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
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1. 各组织器官代谢各具特色 代谢的酶系分布不同
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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
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知识扩展：metabolic network
3. 整体性 知识扩展：metabolic network
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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 mmol / L mmol / L 尿糖 肾糖阈
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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
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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
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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？
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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
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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
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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
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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
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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
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物质转变的联系 糖 脂肪 18 12 核酸 蛋白质
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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
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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
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脑 耗能的主要器官 饱食 葡萄糖为能源 饥饿 酮体为能源
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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
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红细胞 糖酵解供能 无细胞器
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脂肪组织 甘油三酯仓库 合成与储存脂肪 脂动员
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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%
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Regulations of Metabolism
第四节 物质代谢的调节 Regulations of Metabolism
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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)
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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)
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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
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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
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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)
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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)
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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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生理 干预 病理
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