代謝調(diào)節(jié)13-1

1、第十三章,主講：趙偉 生 物 化 學(xué) 與 分 子 生 物 學(xué) 教研室,代謝和代謝調(diào)控總論,1. 新陳代謝的概念和研究方法 2. 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系 在能量代謝上的相互聯(lián)系 糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)系 3. 代謝調(diào)控總論 細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié) 激素和神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 4. 代謝抑制劑和抗代謝物,主要內(nèi)容,第一節(jié) 新陳代謝的概念和研究方法,基礎(chǔ)代謝：人體在清醒而安靜的狀態(tài)中，同時(shí)又沒有食物的消化和吸收的情況下，并處于適宜溫度，所消耗的能量稱為基礎(chǔ)代謝。,新陳代謝：是機(jī)體與外界環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)交換的過程。它是通過消化、吸收、中間代謝和排泄四個(gè)階段來完成的。,.,分解代謝與合成代謝,生物小分子合成大分子

2、 合成代謝 需要能量 新陳代謝 釋放能量 分解代謝 生物大分子分解成小分子,能量代謝,物質(zhì)代謝,物質(zhì)代謝的研究方法,1.利用正常機(jī)體的方法,2.使用病變動(dòng)物法,1904年F.Knoop根據(jù)用苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸飼喂狗的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推導(dǎo)出了-氧化學(xué)說。,注射根皮苷與犬內(nèi),實(shí)驗(yàn)性糖尿病,動(dòng)物疾病模型的復(fù)制，是用人為的方法，使動(dòng)物在一定的致病因素（物理的、化學(xué)的、生物的）作用下，造成動(dòng)物組織、器官或全身一定損害，出現(xiàn)某些類似人類疾病的功能、代謝、形態(tài)結(jié)構(gòu)方面的變化或各種疾病，通過這種手段來研究人類疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，為研究人類疾病的預(yù)防、治療（包括新藥物試用）提供理論依據(jù)。,5.組織切片或勻漿法,3.切除

3、器官法,4.臟器灌注法,將一物質(zhì)注入某一器官的血液中，然后分析測(cè)定流出器官血液中該物質(zhì)的衍生物，可獲知該物質(zhì)在此器官中的代謝變化。,用組織薄片來測(cè)定一種物質(zhì)的代謝途徑要比用器官更為便利和準(zhǔn)確。這種方法具有完全可靠的控制和對(duì)照。肝、腎、腦及其它組織均可切成約50m 的薄片，使與浴液有充分的接觸面，分析測(cè)定浴液中的各種物質(zhì)，便能推測(cè)或斷定被研究物質(zhì)的代謝途徑.,6.純酶法及酶抑制劑法,7.同位素示蹤法,從完整動(dòng)物發(fā)展到亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)水平的各種方法中，各種酶都是相互混雜，而且與生物體內(nèi)各種組成成分也未分開。這對(duì)完全了解一化學(xué)反應(yīng)的細(xì)節(jié)是極其困難的。使用純酶不但能知道它所催化的確切反應(yīng)，而且還可詳細(xì)研究其

4、促進(jìn)反應(yīng)的各個(gè)方面。,同位素示蹤技術(shù)是研究代謝過程的最有效方法，用同位素標(biāo)記的化合物與非標(biāo)記物的化學(xué)性質(zhì)、生理功能及在體內(nèi)的代謝途徑完全相同，追蹤代謝過程中，被標(biāo)記的中間代謝物，產(chǎn)物及標(biāo)記位置，可獲得代謝途徑的豐富資料。是現(xiàn)代生物學(xué)研究中不可缺少的手段。,常用穩(wěn)定同位素為：2H、15N、13C、18O， 常用放射性同位素為：3H、32P、14C （例三羧酸循環(huán)）。,優(yōu)點(diǎn)：該方法特異性強(qiáng)，靈敏度高，測(cè)定簡(jiǎn)便，,缺點(diǎn)：某些同位素的半衰期長(zhǎng)，容易造成污染,8.使用亞細(xì)胞成分的方法,為了確定化學(xué)反應(yīng)在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的部位，可將組織在勻漿器中研磨成勻漿，使細(xì)胞破裂。然后用差速離心法，可獲得各種亞細(xì)胞部分，如

5、胞核、線粒體、微粒體、溶酶體、過氧化物酶體及質(zhì)膜等 ，分別用不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)作實(shí)驗(yàn)，即可證明反應(yīng)部位。,9.致突變法,通過誘變劑處理，得到某種酶缺陷型變種，使某種代謝產(chǎn)物累積。,酪氨酸,白化病,酪氨酸酶,運(yùn)用科學(xué)手段從某種生物中提取所需要的基因，將其轉(zhuǎn)入另一種生物中，使與另一種生物的基因進(jìn)行重組，從而產(chǎn)生特定的具有優(yōu)良遺傳性狀的物質(zhì)。,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物就是基因組中含有外源基因的動(dòng)物。它是按照預(yù)先的設(shè)計(jì)，通過細(xì)胞融合、細(xì)胞重組、遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移、染色體工程和基因工程技術(shù)將外源基因?qū)刖印⒙鸭?xì)胞或受精卵，再以生殖工程技術(shù)，有可能育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。,10.轉(zhuǎn)基因法和基因敲除,基因敲除主要是應(yīng)用DNA同源重組原

6、理，用設(shè)計(jì)的同源片段替代靶基因片段，從而達(dá)到基因敲除的目的。通過顯微注射法將這些雜合子胚胎干細(xì)胞注入正常的囊胚細(xì)胞。,第 二 節(jié),物質(zhì)代謝的相互關(guān)系 Metabolic Interrelationships,物質(zhì)代謝的特點(diǎn) 在能量代謝上的相互聯(lián)系 糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)系,整體性 代謝調(diào)節(jié) 具有組織器官特異性 具有各自共有的代謝池（動(dòng)態(tài)平衡） ATP是機(jī)體能量利用的共同形式 NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量,一、物質(zhì)代謝的特點(diǎn),（一)、整體性,各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。,(二)、代謝調(diào)節(jié),機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度,內(nèi)外環(huán)境不斷變化,影響機(jī)體代謝,適應(yīng)環(huán)境

7、的變化,(三)、具有組織器官特異性,結(jié)構(gòu)不同,酶系的種類、含量不同,不同的組織、器官,代謝途徑不同、功能各異,血糖,例如,(四)、具有各自共有的代謝池,氨基酸代謝庫(kù),氨基酸代謝概況,脫氨基作用,營(yíng)養(yǎng)非必需AA,糖、脂,合成,目 錄,.,膽固醇,體內(nèi)合成 （乙酰CoA）,食物,排出體外,膽汁酸,膽鹽,7-脫氫 膽固醇,Vit D3,肝,隨 膽汁 經(jīng)過腸道,皮膚,(五)、ATP是機(jī)體能量利用的共同形式,營(yíng)養(yǎng)物分 解,(六)、NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量,乙酰CoA,NADPH + H+,脂酸、膽固醇,磷酸戊糖途徑,二、在能量代謝上的相互聯(lián)系,三大營(yíng)養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。,從能量供應(yīng)的角度看，

8、三大營(yíng)養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。 任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。,例如,（一）,（一）,饑餓時(shí),肝糖原分解 ，肌糖原分解,肝糖異生，蛋白質(zhì)分解 ,以脂酸、酮體分解供能為主 蛋白質(zhì)分解明顯降低,1 2 天,3 4 周,一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。,（一）糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系,1.攝入的糖量超過能量消耗時(shí),三、糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)系,葡萄糖,?,糖,磷酸二羥丙酮,脂肪,2.脂肪的甘油部分能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘?脂酸,乙酰CoA,葡萄糖,縮合、加氫、脫水、加氫,丙酮酸,乙酰CoA,糖異生,葡萄糖,(脫氫、加水、再脫氫、硫解）,3.脂肪的分解

9、代謝受糖代謝的影響,饑餓、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時(shí),（二）糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)系,例如,丙氨酸,丙酮酸,脫氨基,糖異生,葡萄糖,1.大部分氨基酸（除leu , lys外）脫氨基后，生成相應(yīng)的-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?2.糖代謝的中間產(chǎn)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,檸檬酸,-酮戊二酸,1.蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?2.氨基酸可作為合成磷脂的原料,（三）脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)系,.,H2NCH2COOH,N5, N10-四烯基四氫葉酸,甘氨酸,膽胺與膽堿的合成,.,甘油二酯合成途徑, 但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被帷?脂肪,甘油,磷酸甘油醛,丙酮酸,其他-酮酸,某些非必需氨基酸,3.脂肪 非必需氨基酸,的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)?（四）核酸與糖、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系,1.氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料,2.磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供, 核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細(xì)