文档介绍：第十二章物质代谢的联系与调节
物质代谢是生命现象的基本特征,是生命活动的物质基础。物质代谢是由许多连续的和相关的代谢途径所组成,而代谢途径(如糖的氧化,脂肪酸的合成等)又是由一系列的酶促化学反应组成。
在正常情况下,各种代谢途径几乎全部按照生理的需求,有节奏、有规律地进行,同时,为适应体内外环境的变化,及时地调整反应速度,保持整体的动态平衡。可见,体内物质代谢是在严密的调控下进行的。
代谢调节机制普遍存在于生物界,是生物在长期进化过程中逐步形成的一种适应能力。进化程度越高的生物,其代谢调节的机制越复杂。
单细胞的微生物受细胞内代谢物浓度变化的影响,改变其各种相关酶的活性和酶的含量,从而调节代谢的速度,这是细胞水平的代谢调节,是生物体在进化上较为原始的调节方式。
较复杂的多细胞生物,出现了内分泌细胞。高等动物则出现了专门的内分泌器官,这些器官所分泌的激素可以对其他细胞发挥代谢调节作用。激素可以改变某些酶的催化活性或含量,也可以改变细胞内代谢物的浓度,从而影响代谢反应的速度,这称为激素水平的调节。
高等动物不仅有完整的内分泌系统,而且还有功能复杂的神经系统。在中枢神经的控制下,或者通过神经递质对效应器直接发生影响,或者通过改变某些激素的分泌,来调节某些细胞的功能状态,并通过各种激素的互相协调而对整体代谢进行综合调节,这种调节即称整体水平的调节。
以上所述的细胞水平的代谢调节、激素水平的调节和整体水平的调节,在高等动物和人体内全都存在。
---通过对细胞内酶的调节来实现。
---协调不同细胞、组织与器官之间的代谢。
---在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调节网络。
第一节物质代谢的相互联系
机体内各种组织、器官和各种细胞在功能上都不会独立于整体之外,而是处于一个严密的整体系统中。一个组织可以为其它组织提供底物,也可以代谢来自其它组织的物质。这些器官之间的相互联系是依靠神经-内分泌系统的调节来实现的。神经系统可以释放神经递质来影响组织中的代谢,又能影响内分泌腺的活动,改变激素分泌的状态,从而实现机体整体的代谢协调和平衡。
如在早期饥饿、饥饿和饱食情况下机体的代谢调节过程。在早期饥饿时,血糖浓度有下降趋势,这时肾上腺素和糖皮质激素的调节占优势,促进肝糖原分解和肝脏糖异生作用,在短期内维持血糖浓度的恒定,以供给脑组织和红细胞等重要组织对葡萄糖的需求。
若饥饿时间继续延长,则肝糖原被消耗殆尽,这时糖皮质激素也参与发挥调节作用,促进肝外组织蛋白分解为氨基酸,便于肝脏利用氨基酸、乳酸和甘油等物质生成葡萄糖,这在一定程度上维持了血糖浓度的恒定;这时,脂肪动员也加强,分解为甘油和脂肪酸,肝脏将脂肪酸分解生成酮体,酮体在此时是脑组织和肌肉等器官重要的能量来源。
在饱食情况下,胰岛素发挥重要作用,它促进肝脏合成糖原和将糖转变为脂肪,抑制糖异生;胰岛素还促进肌肉和脂肪组织的细胞膜对葡萄糖的通透性,使血糖容易进入细胞,并被氧化利用。
图:早期饥饿情况下机体主要组织间代谢联系
图:饥饿情况下机体主要组织间代谢联系
图:饱食情况下机体主要组织间代谢关系
不同代谢途径通过共同代谢中间代谢物形成代谢网络;不同的代谢途径通过交叉点上关键的共同中间代谢物得以沟通,形成经济有效、运转良好的代谢网络。
最关键的中间物:6-磷酸葡萄糖、丙酮酸和乙酰CoA。
各代谢还有与其他代谢相同的中间物:磷酸二羟丙酮、磷酸烯醇式丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸、磷酸核糖等,在沟通代谢网络中也起着重要作用。
一、糖与脂肪代谢的相互转变
二、糖代谢与蛋白代谢通过TCA循环的相互沟通
三、脂肪代谢与蛋白代谢的相互关系
生酮氨基酸可转变为脂肪,而脂肪酸有限合成蛋白质
四、核酸和其它物质代谢的相互关系
P540图:
五、ATP、NADP的作用(P541)
ATP是通用的能量载体;NADP以还原力的形式携带能量。
第二节代谢的调节
Ⅰ、酶水平的调节
细胞水平的调节主要是通过对酶的控制来实现,因此又称为酶调节,包括酶在胞内的分布差异、酶活性的改变及酶量的变化等方式改变代谢的速度。
一、酶区域定位的调节
细胞内的不同部位分布着不同的酶,称为酶的区域定位或酶分布的分隔性,这个特性决定了细胞内不同的部位进行着不同的代谢。这种区域化的分布,使得各种代谢途径不致互相干扰,而又彼此协调。
二、酶水平的调节
(一) 酶含量变化的调节(粗调)
细胞内酶的浓度的改变也可以改变代谢速度。其中主要是对基因表达的调节。活化基因则合成相应的酶,酶量增加;钝化基因则基因关闭,停止酶的合成,酶量降低。这种调节方式为迟缓调节,所需时间较长,但作用时间持久。
除通过改变酶分子的结构来调节细胞内原有酶的