三大营养物质代谢之间的相互联系

三大营养物质代谢之间的相互联系三大营养物质代谢之间的相互联系三大营养物质：维持人体正常生理功能的物质：糖Carbohydrates矿物质Mineral脂类Lipids维生素Vitamin蛋白质Protein水Water糖脂类蛋白质三大营养物质代谢之间的相互联系糖代谢糖分解糖酵解糖有氧氧化磷酸戊糖途径糖糖异生乳酸丙酮酸甘油18种氨基酸（亮、赖除外）三大营养物质代谢之间的相互联系糖代谢问题：1、糖分解代谢各途径的概念，起始物，反应条件，产物(重点)，产能比？2、各代谢途径的过程，关键酶(重点)，调节，生理意义？3、糖有氧氧化与糖酵解的异同点(重点)？4、糖异生的概念，部位、可异生的物质？过程(难点)，关键酶(重点)？三大营养物质代谢之间的相互联系脂肪：甘油三酯脂类类脂：胆固醇、胆固醇酯、磷脂糖脂、游离脂肪酸CO2+H2O+ATP甘油脂肪糖三羧酸循环脂肪酸乙酰CoA酮体胆固醇三大营养物质代谢之间的相互联系脂代谢问题：1、脂肪水解的概念，过程，酶，产物？2、甘油的代谢，脂肪酸的β氧化(重点)部位，过程，产物，生成ATP数量？3、脂肪合成的原料、途径，甘油的来源，脂肪酸的合成原料，过程(难点)，关键酶，调节？4、酮体的概念，合成部位、原料、过程，分解利用的部位、酶？5、胆固醇合成原料、过程，胆固醇可转变为哪些物质？三大营养物质代谢之间的相互联系氨基酸分解代谢三大营养物质代谢之间的相互联系氨基酸代谢问题：1、氨基酸脱氨基方式(重点)？氨的去路？α酮酸的代谢(重点)？2、个别氨基酸脱羧的产物？产物的作用？一碳单位的概念、生成过程(难点)、载体、生理功用？3、含硫氨基酸代谢过程？芳香族氨基酸代谢产物？三大营养物质代谢之间的相互联系三大营养物质代谢相互关系联系图中心物质：乙酰辅酶A代谢共同途径：三羧酸循环三大营养物质代谢之间的相互联系总结：1、糖代谢与脂代谢的相互联系甘油糖脂肪脂肪酸胆固醇酮体三大营养物质代谢之间的相互联系2、糖代谢与氨基酸代谢的相互联系18种氨基酸（亮赖除外）糖12种非必需氨基酸三大营养物质代谢之间的相互联系3、脂代谢与氨基酸代谢的相互联系20种氨基酸乙酰辅酶A脂肪酸脂肪甘油12种非必需氨基酸沟通不同代谢途径的中间代谢物•各条代谢途径可通过一些枢纽性中间代谢物相互联系，相互协调，相互制约，使生命正常。物质代谢的相互联系和调节控制蛋白质氨基酸④乙酰CoA⑤草酰乙酸柠檬酸-酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸TCA循环脂肪酸甘油脂肪葡萄糖CO2H2OATP氨鸟氨酸循环尿素排出核苷酸核酸酮体胆固醇甘油二酯CDP-胆胺CDP-胆碱磷脂②3-磷酸甘油醛③丙酮酸①6-Pi-葡萄糖①6-Pi-葡萄糖•6-Pi-葡萄糖是糖酵解,磷酸戊糖途径,糖异生,糖原合成及糖原分解的共同中间代谢物.在肝细胞中，通过6-Pi-葡萄糖使上述糖代谢的各条途径相互沟通。葡萄糖6-Pi-葡萄糖5-磷酸核酮糖磷酸戊糖途径3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖丙酮酸1-Pi-葡萄糖UTPPPinUDPG引物(G)mm≥4糖原nUDP葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸6-Pi-葡萄糖5-磷酸核酮糖6-磷酸果糖磷酸戊糖途径脂肪甘油生糖氨基酸②3-磷酸甘油醛•3-磷酸甘油醛是糖酵解，磷酸戊糖途径及糖异生的共同中间代谢产物，脂肪分解产生的甘油通过甘油激酶催化也可形成3-磷酸甘油醛，另外，生糖氨基酸脱氨以后可转变为3-磷酸甘油醛。所以，3-磷酸甘油醛可以联系糖、脂质及氨基酸代谢。③丙酮酸•丙酮酸是糖酵解，糖有氧氧化和生糖氨基酸氧化分解代谢得共同中间产物。糖酵解时丙酮酸还原为乳酸，有氧氧化时则生成乙酰coA。另外，丙酮酸在丙酮酸羧化酶作用下形成草酰乙酸。生糖氨基酸异生为糖也需经过丙酮酸的形成及转变。葡萄糖丙酮酸乳酸脱氢酶（LDH）乳酸丙酮酸脱氢酶复合体乙酰CoA生糖氨基酸丙酮酸羧化酶草酰乙酸磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸④乙酰CoA•糖、脂肪及氨基酸的分解代谢中间产物乙酰coA可通过共同的代谢途径—柠檬酸循环，氧化磷酸化氧化为CO2和H2o,并释放能量；乙酰coA也是脂肪酸，胆固醇合成的原料，在肝脏，乙酰coA还可用于合成酮体。因此，乙酰coA是联系糖，脂肪及氨基酸代谢的重要物质。-酮戊二酸草酰乙酸延胡索酸柠檬酸琥珀酰CoATyrGlnHisProGluIleMetSerThrValPheTyr葡萄糖磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸乙酰CoAAsnAsu脂肪酸酮体三羧酸循环⑤草酰乙酸、α-酮戊二酸等柠檬酸循环中间产物•草酰乙酸，α-酮戊二酸等柠檬酸循环中间产物，除参加三羧酸循环外，还可为生物体内合成某些物质提供碳骨架。AspGlu草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸TCA循环琥珀酰CoA脂肪酸Gly血红素丙酮酸•综上所述，通过共同的中间代谢物,不同代谢途径之间相互沟通,相互转化.•除少数必需脂肪酸、必需氨基酸外，糖、脂质及氨基酸大多数可以相互转变.（一）糖代谢与脂肪代谢的相互关系糖可以在生物体内变成脂肪。脂肪不能大量转变为糖，除了油料作物种子。1.糖变成脂肪•⑵由糖转变为脂类的过程•脂肪是甘油及脂肪酸合成的酯。糖可以变成甘油α-磷酸，也可以变成脂肪酸，所以糖能变成脂肪。•①糖变成α-磷酸甘油：糖二羟丙酮磷酸甘油α-磷酸•②糖变成脂肪酸：•糖丙酮酸乙酰辅酶A脂肪酸糖酵解甘油磷酸脱氢酶氧化脱羧糖酵解•双数碳原子•2.脂肪转变成糖•⑴实验证明:用CH3C14OOH饲喂动物后，确有C14参入肝糖原分子中，惟量很少。近些年来，人们对丙酮代谢的临床研究与动物实验研究已确证脂肪酸代谢所产生的丙酮能够转变成糖。•⑵脂肪转变成糖的过程•甘油α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮糖原•脂肪酸乙酰辅酶A草酰乙酸(少量)糖•油料作物种子萌发时动用所贮存的大量脂肪并转化为糖类。糖原异生作用分解三羧酸循环（二）糖代谢与蛋白质代谢的关系糖可以转变为非必需氨基酸。蛋白质可以转变为糖。1.糖生成氨基酸:糖是生物体重要的能源和碳源。糖可用于合成各种碳链结构，经氨基化和转氨基作用后，即生成相应的氨基酸。•糖在代谢过程中可产生丙酮酸，丙酮酸经三羧酸循环可转变成α-酮戊二酸和草酰乙酸。这三种酮酸经氨基化作用或转氨作用分别变成丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸。•糖还可以转变成其他非必需氨基酸，但糖不能在体内合成必需氨基酸。氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸转氨酶NH3+NADH+H+NAD++H2OL-谷氨酸脱氢酶丙酮酸三羧酸循环草酰乙酸•2.蛋白质转变成糖•⑴实验：①用蛋白质饲养人工糖尿病的狗，则50%以上的食物蛋白质可以转变为葡萄糖，并随尿排出。②改用丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等饲养这种患人工糖尿病的狗，随尿排出的葡萄糖就大为增加。③用氨基酸饲养饥饿动物，根据其肝中糖原贮存量的增加，也可证明多种氨基酸在体内转变成肝糖原。•⑵蛋白质转变成糖的步骤：•现已了解除亮氨酸、赖氨酸外，其他组成蛋白质的天然氨基酸均可转变为糖。•丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸丙氨酸转变成丙酮酸、天冬氨酸转变成草酰乙酸、谷氨酸转变成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸经三羧酸循环变成草酰乙酸。草酰乙酸经烯醇丙酮酸磷酸羧激酶作用变成烯醇丙酮酸磷酸。烯醇丙酮酸磷酸沿酵解作用逆行，即可生成糖原。•其他如精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸均可通过谷氨酸转变成α-酮戊二酸，再转变成糖原。氨基酸经脱氨基作用可变为α-酮酸，α-酮酸再经过一系列变化转化成糖。•苯丙氨酸、酪氨酸可以先转变成延胡索酸、沿三羧酸循环变成草酰乙酸，再转变成糖原。•丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、色氨酸、胱氨酸、缬氨酸、半胱氨酸等均可先转变成丙酮酸，再变成糖原。•另外，异亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸可转变成琥珀酰辅酶A，也可以转变成糖原。（三）脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系由脂肪合成蛋白质的可能性是有限的，实际上仅限于Glu。蛋白质间接地转变为脂肪。１．脂肪合成蛋白质由脂肪合成蛋白质的可能性是有限的。⑴脂类分子中的甘油可先转变为丙酮酸，再转变为草酰乙酸和α-酮戊二酸，然后接受氨基而转变为丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸。•⑵脂肪水解形成的脂肪酸经β-氧化作用生成乙酰辅酶A，后者与草酰乙酸缩合后，经三羧酸循环转变成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸可经氨基化或转氨作用生成谷氨酸。•由脂肪酸转变成氨基酸，实际上仅限于谷氨酸。而且实现此种变化，尚需有草酰乙酸存在。而草酰乙酸是由其他来源(如糖与蛋白质)所产生。所以脂肪可以转变成氨基酸，但很有限。•在植物和微生物，由于存在乙醛酸循环，可通过此条途径来合成氨基酸。例如：某些微生物利用醋酸或石油烃类物质发酵产生氨基酸，可能也是通过这条途径。•２．蛋白质转变为脂肪•⑴实验：用只含蛋白质的膳食饲养动物，动物能在体内存积脂肪——证明蛋白质可在动物体内转变成脂肪，不过这种转变可能是间接的。•⑵生酮氨基酸和生糖兼生酮氨基酸（如酪氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、赖氨酸）在代谢过程中生成乙酰辅酶A；乙酰辅酶A循脂肪酸合成途径，即可合成脂肪酸。•生糖氨基酸可以直接或间接生成丙酮酸，丙酮酸可以变成甘油，也可以在氧化脱羧变成乙酰辅酶A后生成脂肪酸。（四）核酸与其他物质代谢的相互关系１．核酸是细胞内的重要遗传物质，核酸在机体的遗传和变异及蛋白质合成中，起着决定性的作用。可通过控制蛋白质的合成影响细胞的组成成分和代谢类型。２．核酸及其衍生物和多种物质代谢有关。•其他各类代谢物为核酸及其衍生物的合成提供原料•⑴脂类代谢除供应CO2外，和核酸代谢并无明显的关系。•⑵蛋白质代谢能为嘌呤和嘧啶的合成提供许多原料，如甘氨酸、甲酸盐、谷氨酰胺、天冬氨酸和氨等；核苷酸合成需要酶和多种蛋白因子的参与。（但酶和蛋白因子的合成本身又是由基因所控制的。可见核酸起着决定性的作用。）•⑶糖类能产生二羧基氨基酸的前身酮酸，并且又是戊糖的来源。•⑷一般来说，核酸不是重要的碳源、氮源和能源，但许多游离核苷酸在代谢中起着重要的作用。•例如ATP是能量和磷酸基转移的重要物质，UTP参加糖的合成。CTP参加磷脂的合成。CTP为蛋白质合成所必需。•此外，许多辅酶均为核苷酸的衍生物。例如，辅酶A、烟酰胺核苷酸和异咯嗪核苷酸等，都是腺嘌呤核苷酸的衍生物，腺嘌呤核苷酸还可以作为合成组氨酸的原料。•可以看出，核酸(及其衍生物)与其他各类代谢物之间存在着一种交互作用的关系。•其他各类代谢物为核酸及其衍生物的合成提供原料，而核酸及其衍生物又反过来对其他物质的代谢方式和反应速度发生影响。乙酰COA乙酰COA，3-磷酸甘油醛，NADPH动物内困难氨基化脱氨基作用动物体内数量极为有限糖脂质核苷酸氨基酸•总的来说，糖、脂肪、蛋白质和核酸等物质在代谢过程中都是彼此影响，相互转化和密切相关的。•糖代谢是各类物质代谢网络的“总枢纽”，通过它将各类物质代谢相互沟通，紧密联系在一起，而磷酸已糖、丙酮酸、乙酰辅酶A在代谢网络中是各类物质转化的重要中间产物。糖代谢中产生的ATP、GTP和NADPH等可直接用于其它代谢途径。•脂类是生物能量的主要储存形式，脂类的氧化分解最终进入三羧酸循环，并为机体提供更多的能量。磷脂和鞘脂是构成生物膜的成分，而且它们的某些中间代谢物具有信息传递的作用。•蛋白质是机体中所有原生质结构的基础，而且作为酶的主要组成成分，决定着各种物质代谢反应的速度、方向及相互关系。如糖代谢中的磷酸果糖激酶、柠檬酸合酶，脂代谢中的乙酰CoA羧化酶等都是代谢中的限速酶。•代谢调节（metabolicregulation），是生物在长期进化过程中，为适应环境需要而形成的一种生理机能。进化程度愈高的生物，其调节系统就愈复杂。总之，就整个生物界来说，代谢的调节是在酶、细胞、激素和神经这四个不同水平上进行的。二代谢的调节细胞水平的调节•细胞水平的调节：单细胞内通过细胞内代谢物浓度的改变来调节某些酶促反应速度（对酶的活性及含量进行调节），称为细胞水平的代谢调节，这是最原始的调节方式。•在单细胞的微生物中只能通过细胞内代谢物浓度的改变来调节某些酶促反应速度（对酶的活性及含量进行调节）激素水平的调节•激素水平的调节（细胞间调节）：低等的单细胞生物进化到多细胞生物时出现了激素调节，激素可以改变细胞内代谢物质的浓度和某些酶的催化能力或含