代谢调节13-1

第十三章主讲：赵伟生物化学与分子生物学教研室代谢和代谢调控总论§1.新陈代谢的概念和研究方法§2.物质代谢的相互联系在能量代谢上的相互联系糖、脂和蛋白质之间的相互联系§3.代谢调控总论细胞水平的代谢调节激素和神经系统的调节§4.代谢抑制剂和抗代谢物主要内容第一节新陈代谢的概念和研究方法基础代谢：人体在清醒而安静的状态中，同时又没有食物的消化和吸收的情况下，并处于适宜温度，所消耗的能量称为基础代谢。新陈代谢：是机体与外界环境不断进行物质交换的过程。它是通过消化、吸收、中间代谢和排泄四个阶段来完成的。分解代谢与合成代谢生物小分子合成大分子•合成代谢•需要能量新陈代谢•释放能量•分解代谢•生物大分子分解成小分子能量代谢•物质代谢物质代谢的研究方法1.利用正常机体的方法2.使用病变动物法1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：注射根皮苷与犬内实验性糖尿病动物疾病模型的复制，是用人为的方法，使动物在一定的致病因素（物理的、化学的、生物的）作用下，造成动物组织、器官或全身一定损害，出现某些类似人类疾病的功能、代谢、形态结构方面的变化或各种疾病，通过这种手段来研究人类疾病的发生、发展规律，为研究人类疾病的预防、治疗（包括新药物试用）提供理论依据。5.组织切片或匀浆法3.切除器官法4.脏器灌注法将一物质注入某一器官的血液中，然后分析测定流出器官血液中该物质的衍生物，可获知该物质在此器官中的代谢变化。用组织薄片来测定一种物质的代谢途径要比用器官更为便利和准确。这种方法具有完全可靠的控制和对照。肝、肾、脑及其它组织均可切成约50μm的薄片，使与浴液有充分的接触面，分析测定浴液中的各种物质，便能推测或断定被研究物质的代谢途径.6.纯酶法及酶抑制剂法7.同位素示踪法从完整动物发展到亚细胞结构水平的各种方法中，各种酶都是相互混杂，而且与生物体内各种组成成分也未分开。这对完全了解一化学反应的细节是极其困难的。使用纯酶不但能知道它所催化的确切反应，而且还可详细研究其促进反应的各个方面。同位素示踪技术是研究代谢过程的最有效方法，用同位素标记的化合物与非标记物的化学性质、生理功能及在体内的代谢途径完全相同，追踪代谢过程中，被标记的中间代谢物，产物及标记位置，可获得代谢途径的丰富资料。是现代生物学研究中不可缺少的手段。常用稳定同位素为：2H、15N、13C、18O，常用放射性同位素为：3H、32P、14C（例三羧酸循环）。优点：该方法特异性强，灵敏度高，测定简便，缺点：某些同位素的半衰期长，容易造成污染8.使用亚细胞成分的方法为了确定化学反应在细胞内进行的部位，可将组织在匀浆器中研磨成匀浆，使细胞破裂。然后用差速离心法，可获得各种亚细胞部分，如胞核、线粒体、微粒体、溶酶体、过氧化物酶体及质膜等，分别用不同的亚细胞结构作实验，即可证明反应部位。9.致突变法通过诱变剂处理，得到某种酶缺陷型变种，使某种代谢产物累积。酪氨酸白化病酪氨酸酶运用科学手段从某种生物中提取所需要的基因，将其转入另一种生物中，使与另一种生物的基因进行重组，从而产生特定的具有优良遗传性状的物质。转基因动物就是基因组中含有外源基因的动物。它是按照预先的设计，通过细胞融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程和基因工程技术将外源基因导入精子、卵细胞或受精卵，再以生殖工程技术，有可能育成转基因动物。10.转基因法和基因敲除基因敲除主要是应用DNA同源重组原理，用设计的同源片段替代靶基因片段，从而达到基因敲除的目的。通过显微注射法将这些杂合子胚胎干细胞注入正常的囊胚细胞。第二节物质代谢的相互关系MetabolicInterrelationships物质代谢的特点在能量代谢上的相互联系糖、脂和蛋白质之间的相互联系整体性代谢调节具有组织器官特异性具有各自共有的代谢池（动态平衡）ATP是机体能量利用的共同形式NADPH是合成代谢所需的还原当量一、物质代谢的特点（一)、整体性糖类脂类蛋白质水无机盐维生素*各种物质代谢之间互有联系，相互依存。消化吸收中间代谢废物排泄(二)、代谢调节机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度内外环境不断变化影响机体代谢适应环境的变化(三)、具有组织器官特异性结构不同酶系的种类、含量不同不同的组织、器官代谢途径不同、功能各异血糖食物糖消化，吸收肝糖原分解非糖物质糖异生氧化分解CO2+H2O糖原合成肝（肌）糖原磷酸戊糖途径等其它糖脂类、氨基酸合成代谢脂肪、氨基酸例如(四)、具有各自共有的代谢池氨基酸代谢库食物蛋白质组织蛋白质分解体内合成氨基酸(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况营养非必需AA糖、脂氧化供能胺类α-酮酸氨尿素代谢转变其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成目录胆固醇体内合成（乙酰CoA）食物排出体外胆汁酸胆盐7-脱氢胆固醇VitD3肝雄激素孕酮、雌激素肾上腺皮质激素睾丸卵巢肾上腺皮质随胆汁经过肠道皮肤(五)、ATP是机体能量利用的共同形式营养物分解释放能量ADP+PiATP直接供能(六)、NADPH是合成代谢所需的还原当量乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径糖脂肪蛋白质三大营养物乙酰CoA共同中间产物TAC2H+2e+呼吸链ATPCoA共同最终代谢通路二、在能量代谢上的相互联系●三大营养素可在体内氧化供能。脂肪分解↑ATP↑ATP/ADP↑●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。●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。糖分解↓6-磷酸果糖激酶-1（糖分解代谢限速酶之一）例如（一）（一）•饥饿时肝糖原分解，肌糖原分解肝糖异生，蛋白质分解以脂酸、酮体分解供能为主蛋白质分解明显降低1~2天3~4周●一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.摄入的糖量超过能量消耗时三、糖、脂和蛋白质之间的相互联系葡萄糖?合成糖原储存（肝、肌肉）合成脂肪（脂肪组织）糖磷酸二羟丙酮脂肪脂肪酸α-磷酸甘油乙酰CoA，NADPH有氧氧化酵解2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、肾、肠磷酸-甘油葡萄糖缩合、加氢、脱水、加氢丙酮酸乙酰CoANAD+,HSCoACO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体糖异生葡萄糖脂酸活化转运β氧化(脱氢、加水、再脱氢、硫解）3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响•饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症草酰乙酸↓糖↓脂肪动员↑↑酮体生成↑↑TCA↓（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡萄糖1.大部分氨基酸（除leu,lys外）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糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸氨基酸乙酰CoA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丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系H2N－CH2－COOHN5,N10-四烯基四氢叶酸甘氨酸胆胺与胆碱的合成甘油二酯合成途径——但不能说，脂类可转变为氨基酸。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途径丙酮酸其他α-酮酸某些非必需氨基酸3.脂肪非必需氨基酸的甘油部分可转变为（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系1.氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳单位合成嘌呤合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸。ATP是能量的“通货”UTP参与多糖的合成CTP参与磷脂合成GTP参与蛋白质合成3.核酸与蛋白质、糖、脂的关系葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸Thankyou!