代謝的整合與調(diào)節(jié)

1、第 十 章 代謝的整合與調(diào)節(jié) (Integration and Regulation of Metabolism) 第一節(jié) 代謝的整體性 第二節(jié) 代謝調(diào)節(jié)的主要方式 第三節(jié) 體內(nèi)重要組織和器官的代謝特點(diǎn) 重點(diǎn)難點(diǎn) 熟悉 了解 掌握 1.代謝的整體性 2.代謝調(diào)節(jié)的方式 3.重要組織器官的代謝特點(diǎn) 1.細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)方式 2.飽食、空腹、饑餓狀態(tài)下的整體代謝 1.激素調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的代謝 2.營(yíng)養(yǎng)過剩和應(yīng)激狀態(tài)下的整體代謝 代謝的整體性 第 一 節(jié) (Integrity of Metabolism) （一）代謝的整體性 一、體內(nèi)代謝過程互相聯(lián)系形成一個(gè)整體 糖類 脂類 蛋白質(zhì) 水 維生素 各種

2、物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存，構(gòu)成統(tǒng)一的整體。 消化吸收 中間代謝 廢物排泄 無機(jī)鹽 （二）體內(nèi)各種代謝物都具有各自共同的代謝池 各 種 組 織 消化吸收的糖 肝糖原分解 糖異生 血 糖 例如 （三）體內(nèi)代謝處于動(dòng)態(tài)平衡 （四）氧化分解產(chǎn)生的NADPH為合成代謝提供所需的還原當(dāng)量 乙酰CoA NADPH + H + 脂酸、膽固醇 磷酸戊糖途徑 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 二、物質(zhì)代謝與能量代謝相互關(guān)聯(lián) 三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 各自代謝途徑 共同中間 產(chǎn)物 共同代謝 途徑 糖 脂肪 蛋白質(zhì) 乙酰CoA 2H 氧 化 磷 酸 化 ATP TAC CO2 三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可在體內(nèi)氧化供能 從能量供應(yīng)的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)物

3、質(zhì)可以互 相代替，互相補(bǔ)充，但也互相制約。 一般情況下，機(jī)體優(yōu)先利用燃料的次序是糖 （50-70%）、脂肪（10-40%）和蛋白質(zhì)。供能 以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。 饑餓 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 一周以上 脂肪分解增強(qiáng) ATP 增多 ATP/ADP 比值增高 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)的氧化分解。 糖分解被抑制 磷酸果糖激酶-1被抑制 (糖分解代謝關(guān)鍵酶之一) 例如： 糖分解增強(qiáng)ATP 脂酸合成增加 分解抑制 抑制異檸檬酸脫氫酶 （三羧酸循環(huán)關(guān)鍵酶） 檸檬酸堆積 出線粒體 激活

4、乙酰CoA羧化酶 （脂酸合成關(guān)鍵酶） 三、糖、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)系 體內(nèi)糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等的代謝不是彼此孤立的， 而是通過共同的中間代謝物、檸檬酸循環(huán)和生物氧化等彼此聯(lián) 系、相互轉(zhuǎn)變。 一種物質(zhì)的代謝障礙可引起其他物質(zhì)的代謝紊亂，如糖 尿病時(shí)糖代謝的障礙，可引起脂代謝、蛋白質(zhì)代謝甚至水鹽代 謝紊亂。 （一）葡萄糖可轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅?攝入的糖量超過能量消耗時(shí) 葡 萄 糖 乙酰CoA 合成脂肪 （脂肪組織） 合成糖原儲(chǔ)存（肝、肌肉） （一）葡萄糖可轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅?脂肪酸不能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?脂酸乙酰CoA葡萄糖 脂 肪 甘油 甘油激酶 肝、腎、腸 磷酸-甘油 葡 萄 糖 （一

5、）葡萄糖可轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅?脂肪酸分解依賴于糖代謝 饑餓、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時(shí)： 高酮血癥 草酰乙酸 相對(duì)不足 糖不足 脂肪大量動(dòng)員酮體生成增加 氧化受阻 （二）葡萄糖與大部分氨基酸可以相互轉(zhuǎn)變 大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?丙氨酸丙酮酸 脫氨基糖異生 葡萄糖 （二）葡萄糖與大部分氨基酸可以相互轉(zhuǎn)變 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 丙氨酸天冬氨酸 谷氨酸 （三）氨基酸可轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N脂質(zhì)但脂質(zhì)幾乎不能轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?氨基酸可作為合成磷脂的原料 氨基酸乙酰CoA脂肪 絲氨酸磷脂酰絲氨酸 膽胺腦磷

6、脂 膽堿 卵磷脂 （三）氨基酸可轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N脂質(zhì)，但脂質(zhì)幾乎不能轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?僅脂肪中的甘油可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被?但不能說，脂質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?脂肪甘油磷酸甘油醛 糖酵解途徑 丙酮酸 其他-酮酸 某些非必需氨基酸 琥珀酰CoA 延胡索酸 草酰乙酸 -酮戊二酸 檸檬酸 乙酰CoA 丙酮酸 PEP 磷酸丙糖 葡萄糖或糖原 糖 -磷酸甘油脂肪酸 脂肪 甘油三酯 乙酰乙酰CoA 丙氨酸 半胱氨酸 絲氨酸 蘇氨酸 色氨酸 異亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 苯丙氨酸 酪氨酸 異亮氨酸 蛋氨酸 絲氨酸 蘇氨酸 纈氨酸 酮體 亮氨酸 賴氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 組氨酸

7、 纈氨酸 CO2 CO2 氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系 T A C （四）一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料 氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料 磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供 甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰胺 一碳單位 合成嘌呤合成嘧啶 代謝調(diào)節(jié)的主要方式 第 二 節(jié) (The Main Ways of Metabolic Regulation) 高等生物 三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié) 細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié) 激素水平代謝調(diào)節(jié) 高等生物在進(jìn)化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及 內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對(duì)其他細(xì)胞發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用。 整體水平代謝調(diào)節(jié) 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì) 胞直接發(fā)生

8、影響，或通過某些激素的分泌來調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及 功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。 一、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝主要通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的 細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。 細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布。 代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶的活性決定。 代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。 （一）各種代謝在細(xì)胞內(nèi)區(qū)隔分布是物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)的 亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 多酶體系分布多酶體系分布 DNA、RNA合成細(xì)胞核糖酵解細(xì)胞質(zhì) 蛋白質(zhì)合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞質(zhì)戊糖磷酸途徑細(xì)胞質(zhì) 糖原合成細(xì)胞質(zhì)糖異生細(xì)胞質(zhì)、線粒體 脂肪酸合成細(xì)胞質(zhì)脂肪酸氧化細(xì)胞質(zhì)、線粒體 膽固醇合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞質(zhì)多

9、種水解酶溶酶體 磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)檸檬酸循環(huán)線粒體 血紅素合成細(xì)胞質(zhì)、線粒體氧化磷酸化線粒體 尿素合成細(xì)胞質(zhì)、線粒體 酶的這種區(qū)隔分布，能避免不同代謝途徑之間彼 此干擾，使同一代謝途徑中的系列酶促反應(yīng)能夠更順 利地連續(xù)進(jìn)行，既提高了代謝途徑的進(jìn)行速度，也有 利于調(diào)控。 （二）關(guān)鍵酶活性決定整個(gè)代謝途徑的速度和方向 關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)特點(diǎn) 常常催化一條代謝途徑的第一步反應(yīng)或分支點(diǎn)上的反應(yīng)，速度最慢，其 活性能決定整個(gè)代謝途徑的總速度。 常催化單向反應(yīng)或非平衡反應(yīng)，其活性能決定整個(gè)代謝途徑的方向。 酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑調(diào)節(jié)。 關(guān)鍵酶（key enzymes） 代謝過程中具有調(diào)節(jié)作

10、用的酶。 某些重要的代謝途徑的關(guān)鍵酶 代謝途徑關(guān)鍵酶 糖酵解 己糖激酶 磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 丙酮酸氧化脫羧丙酮酸脫氫酶系 檸檬酸循環(huán) 異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶系 檸檬酸合酶 糖原分解磷酸化酶 糖原合成糖原合酶 糖異生 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖-1,6-二磷酸酶 葡糖-6-磷酸酶 脂肪酸合成乙酰輔酶A羧化酶 脂肪酸分解肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I 膽固醇合成HMG輔酶A還原酶 快速調(diào)節(jié)（改變酶分子結(jié)構(gòu)） 遲緩調(diào)節(jié)（改變酶含量） 數(shù)秒、數(shù)分鐘 改變單個(gè)酶分子的催化能力 數(shù)小時(shí)、幾天 調(diào)節(jié)酶的合成與降解速度 調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性（酶分子結(jié)構(gòu)改變或酶含量改變）是細(xì)胞 水平代謝調(diào)節(jié)的基

11、本方式，也是激素水平代謝調(diào)節(jié)和整體代謝調(diào) 節(jié)的重要環(huán)節(jié)。 別構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation) 化學(xué)修飾調(diào)節(jié) (chemical modification) （三）別構(gòu)調(diào)節(jié)通過別構(gòu)效應(yīng)改變關(guān)鍵酶活性 一些小分子化合物能與酶蛋白分子活性中心外的特定 部位特異結(jié)合，改變酶蛋白分子構(gòu)象、從而改變酶活性， 這種調(diào)節(jié)稱為酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)(allosteric regulation)。 1. 別構(gòu)調(diào)節(jié)是生物界普遍存在的代謝調(diào)節(jié)方式 一些代謝途徑中的別構(gòu)酶及其效應(yīng)劑 代謝途徑別構(gòu)酶別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑 糖酵解 磷酸果糖激酶-1 F-2,6-BP、AMP、ADP、F-1,6-BP檸檬酸、ATP

12、 丙酮酸激酶F-1,6-BP、ADP、AMPATP、丙氨酸 己糖激酶 葡糖-6-磷酸 丙酮酸氧化脫羧丙酮酸脫氫酶復(fù)合體AMP、CoA、NAD+、ADP、AMPATP、乙酰CoA、NADH 檸檬酸循環(huán) 檸檬酸合酶乙酰CoA、草酰乙酸、ADP檸檬酸、NADH、ATP -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 琥珀酰CoA、NADH 異檸檬酸脫氫酶ADP、AMPATP 糖原分解 磷酸化酶（?。〢MPATP、葡糖-6-磷酸 磷酸化酶（肝） 葡萄糖、F-1,6-BP、F-1-P 糖異生丙酮酸羧化酶乙酰CoAAMP 脂肪酸合成乙酰輔酶A羧化酶乙酰CoA、檸檬酸、異檸檬酸軟脂酰CoA、長(zhǎng)鏈脂酰CoA 氨基酸代謝谷氨酸脫氫酶A

13、DP、GDPATP、GTP 嘌呤合成PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶PRPPIMP、AMP、GMP 嘧啶合成氨基甲酰磷酸合成酶II UMP 2. 別構(gòu)效應(yīng)劑通過改變酶分子構(gòu)象改變酶活性 別構(gòu)酶 催化亞基 調(diào)節(jié)亞基 別構(gòu)效應(yīng)劑： 底物、終產(chǎn)物 其他小分子代謝物 別構(gòu)效應(yīng)劑 + 酶的調(diào)節(jié)亞基 酶的構(gòu)象改變 酶的活性改變 （激活或抑制 ） 疏松 亞基聚合 緊密 亞基解聚 酶分子多聚化 （1）調(diào)節(jié)亞基含有一個(gè)“假底物”（pseudosubstrate）序列 “假底物”序列能阻止催化亞基結(jié)合底物，抑制酶活性；效應(yīng)劑結(jié)合調(diào) 節(jié)亞基導(dǎo)致“假底物”序列構(gòu)象變化，釋放催化亞基，使其發(fā)揮催化作用。 如cAMP激活PKA。 （2

14、）別構(gòu)效應(yīng)劑與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，能引起酶分子三級(jí)和/或四級(jí)結(jié)構(gòu)在“T” 構(gòu)象（緊密態(tài)、無活性低活性）與“R”構(gòu)象（松弛態(tài)、有活性高活性） 之間互變，從而影響酶活性。如氧調(diào)節(jié)Hb。 別構(gòu)效應(yīng)的機(jī)制有兩種： 3. 別構(gòu)調(diào)節(jié)使一種物質(zhì)的代謝與相應(yīng)的代謝需求和相關(guān)物質(zhì)的代謝協(xié)調(diào) 調(diào)節(jié)相應(yīng)代謝的強(qiáng)度、方向，以協(xié)調(diào)相關(guān) 代謝、滿足相應(yīng)代謝需求 別構(gòu)效應(yīng)劑（底物、終產(chǎn)物、其他小分子代謝物） 細(xì)胞內(nèi)濃度的改變 （反映相關(guān)代謝途徑的強(qiáng)度和相應(yīng)的代謝需求） 關(guān)鍵酶構(gòu)象改變，影響酶活性 代謝終產(chǎn)物反饋抑制 (feedback inhibition) 反應(yīng)途徑中的關(guān)鍵 酶，避免產(chǎn)生超多需要的產(chǎn)物 乙酰CoA 乙酰CoA羧

15、化酶 丙二酰CoA 長(zhǎng)鏈脂酰CoA 變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，避免生成過多造成浪費(fèi) G-6-P + 糖原磷酸化酶 抑制糖的氧化 糖原合酶 促進(jìn)糖的儲(chǔ)存 變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)進(jìn)行 檸檬酸 + 磷酸果糖激酶-1 抑制糖的氧化 乙酰輔酶A羧化酶 促進(jìn)脂酸的合成 （四）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)通過酶促共價(jià)修飾調(diào)節(jié)酶活性 1. 酶促共價(jià)修飾有多種形式 酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的 共價(jià)修飾(covalent modification)，從而引起酶活性 改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾。 （四）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)通過酶促共價(jià)修飾調(diào)節(jié)酶活性 1. 酶促共價(jià)修飾有多種形式 化學(xué)修飾的主要方式 磷酸化

16、- - - 去磷酸 乙?；?- - - 脫乙酰 甲基化 - - - 去甲基 腺苷化 - - - 脫腺苷 SH 與 S S 互變 磷酸化/去磷酸化修飾對(duì)酶活性的調(diào)節(jié) 酶化學(xué)修飾類型酶活性改變 糖原磷酸化酶磷酸化/去磷酸化激活/抑制 磷酸化酶b激酶磷酸化/去磷酸化激活/抑制 糖原合酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活 丙酮酸脫羧酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活 磷酸果糖激酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活 丙酮酸脫氫酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活 HMG-CoA還原酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活 HMG-CoA還原酶激酶磷酸化/去磷酸化激活/抑制 乙酰CoA羧化酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活 脂肪細(xì)胞甘油三酯脂酶磷酸化/

17、去磷酸化激活/抑制 酶的磷酸化與去磷酸化 2. 酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)具有級(jí)聯(lián)放大效應(yīng) 酶促化學(xué)修飾的特點(diǎn) ： 受化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的關(guān)鍵酶都具無（或低）活性和有（或高）活性兩種形式，由兩種酶 催化發(fā)生共價(jià)修飾，互相轉(zhuǎn)變。 酶的化學(xué)修飾是另外一個(gè)酶的酶促反應(yīng)，特異性強(qiáng)，有放大效應(yīng)。 磷酸化與去磷酸化是最常見的酶促化學(xué)修飾反應(yīng)，作用迅速，有放大效應(yīng)，是調(diào)節(jié)酶 活性經(jīng)濟(jì)有效的方式。 催化共價(jià)修飾的酶自身常受別構(gòu)調(diào)節(jié)、化學(xué)修飾調(diào)節(jié)，并與激素調(diào)節(jié)偶聯(lián)，形成由信 號(hào)分子、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子和效應(yīng)分子組成的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。 同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。 （五）通過改變細(xì)胞內(nèi)酶含量調(diào)節(jié)酶活性 1. 誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白基

18、因表達(dá)調(diào)節(jié)酶含量 酶的底物、產(chǎn)物、激素或藥物可誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白基因的表達(dá)。誘導(dǎo)劑或阻遏 劑在酶蛋白生物合成的轉(zhuǎn)錄或翻譯過程中發(fā)揮作用，影響轉(zhuǎn)錄較常見。 體內(nèi)也有一些酶，其濃度在任何時(shí)間、任何條件下基本不變，幾乎恒定。這類 酶稱為組成（型）酶（constitutive enzyme），如甘油醛-3-磷酸脫氫酶 （glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase，GAPDH），常作為基因表 達(dá)變化研究的內(nèi)參照（internal control）。 酶的誘導(dǎo)劑經(jīng)常是底物或類似物 酶的阻遏劑經(jīng)常是代謝產(chǎn)物 （五）通過改變細(xì)胞內(nèi)酶含量調(diào)節(jié)酶活性 2. 改變酶蛋白降解速度調(diào)

19、節(jié)酶含量 溶酶體 泛素-蛋白酶體 釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì) 泛素識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì) 通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。 二、激素通過特異性受體調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的代謝 內(nèi)、外環(huán)境改變 機(jī)體相關(guān)組織 分泌激素 激素與靶細(xì)胞上 的受體結(jié)合 靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)， 適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變 二、激素通過特異性受體調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的代謝 n激素分類 膜受體激素 胞內(nèi)受體激素 按激素受體在細(xì)胞的部位不同，分為： （一）膜受體激素通過跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)代謝 腺苷環(huán)化酶 （無活性） 腺苷環(huán)化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+ 受體 ATP cAMP PKA (無活性) 磷酸化酶b激酶

20、 糖原合酶 糖原合酶-P PKA (有活性) 磷酸化酶b 磷酸化酶a-P 磷酸化酶b激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑-P 磷蛋白磷酸酶抑制劑 PKA（有活性） （二）胞內(nèi)受體激素通過激素-胞內(nèi)受體復(fù)合物改變基因表達(dá)、調(diào)節(jié)代謝 三、機(jī)體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑協(xié)調(diào)整體的代謝 整體水平調(diào)節(jié)：在神經(jīng)系統(tǒng)主導(dǎo)下，調(diào)節(jié)激素釋放， 并通過激素整合不同組織器官的各種代謝，實(shí)現(xiàn)整體 調(diào)節(jié)，以適應(yīng)飽食、空腹、饑餓、營(yíng)養(yǎng)過剩、應(yīng)激等 狀態(tài)，維持整體代謝平衡。 （一）飽食狀態(tài)下機(jī)體三大物質(zhì)代謝與膳食組成有關(guān) （1）機(jī)體主要分解葡萄糖供能 （2）

21、未被分解的葡萄糖，部分合成肝糖原和肌糖原貯存；部分在 肝內(nèi)合成甘油三酯，以VLDL形式輸送至脂肪等組織。 （3）吸收的甘油三酯，部分經(jīng)肝轉(zhuǎn)換成內(nèi)源性甘油三酯，大部分 輸送到脂肪組織、骨骼肌等轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存或利用。 混合膳食胰島素水平中度升高： （一）飽食狀態(tài)下機(jī)體三大物質(zhì)代謝與膳食組成有關(guān) （1）部分葡萄糖合成肌糖原和肝糖原和VLDL （2）大部分葡萄糖直接被輸送到脂肪組織、骨骼肌、腦等組織 轉(zhuǎn)換成甘油三酯等非糖物質(zhì)儲(chǔ)存或利用。 高糖膳食胰島素水平明顯升高，胰高血糖素降低： （一）飽食狀態(tài)下機(jī)體三大物質(zhì)代謝與膳食組成有關(guān) （1）肝糖原分解補(bǔ)充血糖 （2）肝利用氨基酸異生為葡萄糖補(bǔ)充血糖 （3）部分

22、氨基酸轉(zhuǎn)化成甘油三酯 （4）還有部分氨基酸直接輸送到骨骼肌。 高蛋白膳食胰島素水平中度升高，胰高血糖素水平升高： （一）飽食狀態(tài)下機(jī)體三大物質(zhì)代謝與膳食組成有關(guān) （1）肝糖原分解補(bǔ)充血糖 （2）肌組織氨基酸分解，轉(zhuǎn)化為丙酮酸，輸送至肝異生為葡萄糖， 補(bǔ)充血糖。 （3）吸收的甘油三酯主要輸送到脂肪、肌組織等。 （4）脂肪組織在接受吸收的甘油三酯同時(shí)，也部分分解脂肪成脂 肪酸，輸送到其他組織。 （5）肝氧化脂肪酸，產(chǎn)生酮體。 高脂膳食胰島素水平降低，胰高血糖素水平升高： （二）空腹機(jī)體物質(zhì)代謝以糖原分解、糖異生和中度脂肪動(dòng)員為特征 （1）餐后68小時(shí) 肝糖原即開始分解補(bǔ)充血糖。 （2）餐后1618

23、小時(shí) 肝糖原即將耗盡，糖異生補(bǔ)充血糖。 脂肪動(dòng)員中度增加，釋放脂肪酸。 肝氧化脂肪酸，產(chǎn)生酮體，主要供應(yīng)肌組織。 骨骼肌部分氨基酸分解，補(bǔ)充肝糖異生的原料。 空腹：通常指餐后12小時(shí)以后，體內(nèi)胰島素水平降低，胰高血糖素升高。 （三）饑餓時(shí)機(jī)體主要氧化分解脂肪供能 1. 短期饑餓后糖氧化供能減少而脂肪動(dòng)員加強(qiáng) 糖原消耗血糖趨于降低 胰島素分泌減少 胰高血糖素分泌增加 引起一系列的代謝變化 短期饑餓：通常指13天未進(jìn)食 （三）饑餓時(shí)機(jī)體主要氧化分解脂肪供能 1. 短期饑餓后糖氧化供能減少而脂肪動(dòng)員加強(qiáng) （1）機(jī)體從葡萄糖氧化供能為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹狙趸┠転橹鳎撼X組織細(xì)胞 和紅細(xì)胞外，組織細(xì)胞減少攝取

24、利用葡萄糖，增加攝取利用脂肪酸和酮體。 （2）脂肪動(dòng)員加強(qiáng)且肝酮體生成增多：脂肪動(dòng)員釋放的脂肪酸約25在肝 氧化生成酮體。 （3）肝糖異生作用明顯增強(qiáng)（150g天） ：以饑餓1636小時(shí)增加最多。 原料主要來自氨基酸，部分來自乳酸及甘油。 （4）骨骼肌蛋白質(zhì)分解加強(qiáng)：略遲于脂肪動(dòng)員加強(qiáng)。氨基酸異生成糖。 （三）饑餓時(shí)機(jī)體主要氧化分解脂肪供能 2. 長(zhǎng)期饑餓可造成器官損害甚至危及生命 長(zhǎng)期饑餓：指未進(jìn)食3天以上 （1）脂肪動(dòng)員進(jìn)一步加強(qiáng)：生成大量酮體，腦利用酮體超過葡萄糖。 肌組織利用脂肪酸。 （2）蛋白質(zhì)分解減少：釋出氨基酸減少。 （3）糖異生明顯減少（與短期饑餓相比）：乳酸和甘油成為肝糖異

25、生的主要原料。腎糖異生作用明顯增強(qiáng)，幾乎與肝相等。 （四）應(yīng)激使機(jī)體分解代謝加強(qiáng) 應(yīng)激（stress）是機(jī)體或細(xì)胞為應(yīng)對(duì)內(nèi)、外環(huán)境刺激做出一系列非 特異性反應(yīng)。這些刺激包括中毒、感染、發(fā)熱、創(chuàng)傷、疼痛、大劑量運(yùn) 動(dòng)或恐懼等。 應(yīng)激反應(yīng)可以是“一過性”的，也可以是持續(xù)性的。 應(yīng)激狀態(tài)下，交感神經(jīng)興奮，腎上腺髓質(zhì)、皮質(zhì)激素分泌增多，血 漿胰高血糖素、生長(zhǎng)激素水平增加，而胰島素分泌減少，引起一系列代 謝改變。 （四）應(yīng)激使機(jī)體分解代謝加強(qiáng) 代謝改變 1. 應(yīng)激使血糖升高 2. 應(yīng)激使脂肪動(dòng)員增強(qiáng) 3. 應(yīng)激使蛋白質(zhì)分解加強(qiáng) 這對(duì)保證大腦、紅細(xì)胞的供能有重要意義。 為心肌、骨骼肌及腎等組織供能。 骨骼

26、肌釋出丙氨酸等氨基酸增加，氨基酸分解增強(qiáng)，負(fù)氮平衡。 應(yīng)激時(shí)機(jī)體的代謝變化 內(nèi)分泌腺/組織激素及代謝變化血中含量變化 垂體前葉ACTH分泌增加ACTH 生長(zhǎng)素分泌增加生長(zhǎng)素 胰腺-細(xì)胞胰高血糖素分泌增加胰高血糖素 -細(xì)胞胰島素分泌抑制胰島素 腎上腺髓質(zhì) 去甲腎上腺素/腎上腺素分 泌增加 腎上腺素 腎上腺皮質(zhì)皮質(zhì)醇分泌增加皮質(zhì)醇 肝 糖原分解增加葡萄糖 糖原合成減少 糖異生增強(qiáng) 脂肪酸-氧化增加 骨骼肌 糖原分解增加乳酸 葡萄糖的攝取利用減少葡萄糖 蛋白質(zhì)分解增加氨基酸 脂肪酸-氧化增強(qiáng) 脂肪組織 脂肪分解增強(qiáng)游離脂肪酸 葡萄糖攝取及利用減少甘油 脂肪合成減少 （五）肥胖是多因素引起代謝失衡的結(jié)

27、果 1. 肥胖是多種重大慢性疾病的危險(xiǎn)因素加強(qiáng) 肥胖是動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病、中風(fēng)、糖尿病、高血壓等疾病的主要危險(xiǎn)因素之一， 與癡呆、脂肪肝病、呼吸道疾病和某些腫瘤的發(fā)生相關(guān)。 “代謝綜合征”（metabolic syndrome）是指一組以肥胖、高血糖（糖調(diào)節(jié)受 損或糖尿?。?、高血壓以及血脂異常高TG（甘油三酯）血癥和（或）低HDL-C（高密 度脂蛋白膽固醇）血癥集結(jié)發(fā)病的臨床征候群，特點(diǎn)是機(jī)體代謝上相互關(guān)聯(lián)的危險(xiǎn)因素 在同一個(gè)體的組合。其表現(xiàn)為體脂（尤其是腹部脂肪）過剩、高血壓、胰島素耐受、血 漿膽固醇水平升高以及血漿脂蛋白異常等。 （五）肥胖是多因素引起代謝失衡的結(jié)果 2. 較長(zhǎng)時(shí)間的能量

28、攝入大于消耗導(dǎo)致肥胖 過剩能量以脂肪形式儲(chǔ)存是肥胖的基本原因。神經(jīng)內(nèi)分泌機(jī)制失調(diào)，就會(huì) 引起攝食行為、物質(zhì)和能量代謝障礙，導(dǎo)致肥胖。 （1）抑制食欲激素功能障礙引起肥胖：瘦蛋白 ，膽囊收縮素（CCK） ，- 促黑激素（-MSH）等 （2）刺激食欲激素功能異常增強(qiáng)引起肥胖：如生長(zhǎng)激素釋放肽，神經(jīng)肽Y （3）肥胖患者脂連蛋白缺陷 （4）胰島素抵抗導(dǎo)致肥胖 （五）肥胖是多因素引起代謝失衡的結(jié)果 肥胖源于物質(zhì)和能量代謝的失衡，一旦形成反過來加重代謝紊亂。 在肥胖形成期：靶細(xì)胞對(duì)胰島素敏感，血糖降低，耐糖能力正常。 在肥胖穩(wěn)定期：表現(xiàn)出高胰島素血癥，組織對(duì)胰島素抵抗，耐糖能力降低，血 糖正?；蛏摺?越

29、肥胖或胰島素抵抗：血糖濃度越高，糖代謝的紊亂程度越重，同時(shí)脂代謝異 常，高膽固醇、高LDL-C、低HDL-C）、高甘油三酯。 體內(nèi)重要組織和器官的代謝特點(diǎn) 第 三 節(jié) (The Important Metabolic Characteristics of Tissues and Organs in the Body) 滿足機(jī)體各組織、器官基本細(xì)胞功能需要的代謝基本 相同，但人體各組織、器官高度分化，功能各異，這些組 織、器官的代謝具有各自的特點(diǎn)。 在這些組織、器官的細(xì)胞中形成了特定的酶譜，即不 同的酶系種類和含量，使這些組織、器官除了具有一般的 基本代謝外，還具有特點(diǎn)鮮明的代謝途徑，以適應(yīng)相應(yīng)

30、的 功能需要。 器官或組織器官或組織主要代謝途徑主要代謝途徑主要代謝物主要代謝物主要代謝產(chǎn)物主要代謝產(chǎn)物特定的酶特定的酶主要功能主要功能 肝肝 糖異生、脂肪酸糖異生、脂肪酸-氧氧 化、脂肪合成、酮體化、脂肪合成、酮體 合成、糖有氧氧化合成、糖有氧氧化 乳酸、甘油、氨乳酸、甘油、氨 基酸脂肪酸、葡基酸脂肪酸、葡 萄糖萄糖 葡萄糖、葡萄糖、VLDLVLDL、 HDLHDL、酮體、酮體 葡糖激酶、葡糖葡糖激酶、葡糖-6-6-磷磷 酸酶、甘油激酶、磷酸酸酶、甘油激酶、磷酸 烯醇式丙酮酸羧激酶烯醇式丙酮酸羧激酶 物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝 的樞紐的樞紐 腦腦 糖有氧氧化、糖酵解、糖有氧氧化、糖酵解、 氨基酸代謝氨

31、基酸代謝 葡萄糖、氨基酸、葡萄糖、氨基酸、 酮體酮體 乳酸、乳酸、COCO2 2、H H2 2O O神經(jīng)中樞神經(jīng)中樞 心肌心肌有氧氧化有氧氧化 乳酸、脂肪酸、乳酸、脂肪酸、 酮體、葡萄糖酮體、葡萄糖 COCO2 2、H H2 2O O脂蛋白脂肪酶脂蛋白脂肪酶泵出血液泵出血液 骨骼肌骨骼肌糖酵解、有氧氧化糖酵解、有氧氧化 葡萄糖、脂肪酸、葡萄糖、脂肪酸、 酮體酮體 乳酸、乳酸、COCO2 2、H H2 2O O脂蛋白脂肪酶脂蛋白脂肪酶肌肉收縮肌肉收縮 脂肪組織脂肪組織 酯化脂肪酸、脂肪動(dòng)酯化脂肪酸、脂肪動(dòng) 員、合成脂肪員、合成脂肪 VLDLVLDL、CMCM 游離脂肪酸、甘游離脂肪酸、甘 油油

32、脂蛋白脂肪酶、激素敏脂蛋白脂肪酶、激素敏 感性脂肪酶感性脂肪酶 儲(chǔ)存脂肪儲(chǔ)存脂肪 腎腎糖異生、糖酵解糖異生、糖酵解 脂肪酸、葡萄糖、脂肪酸、葡萄糖、 乳酸、甘油乳酸、甘油 葡萄糖葡萄糖 甘油激酶、磷酸烯醇式甘油激酶、磷酸烯醇式 丙酮酸羧激酶丙酮酸羧激酶 泌尿泌尿 重要器官或組織的主要供能代謝特點(diǎn) 一、肝是人體物質(zhì)代謝中心和樞紐 肝具有特殊的組織結(jié)構(gòu)和組織化學(xué)構(gòu)成，是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐， 是人體的中心生化工廠。在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、無機(jī)鹽和維生素代 謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。 肝的耗氧量占全身耗氧量的20%，可以消耗葡萄糖、脂肪酸、甘 油和氨基酸等以供能，但不能利用酮體。肝合成和儲(chǔ)存糖原可達(dá)肝

33、重 的5%，約75100g，而肌糖原僅占肌重的1%。肝還具有糖異生、 酮體生成等獨(dú)特的代謝方式。肝雖可大量合成脂肪，但不能儲(chǔ)存脂肪， 肝細(xì)胞合成的脂肪隨即合成VLDL釋放入血。 二、腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大 （一）葡萄糖和酮體是腦的主要能量物質(zhì) （二）腦耗氧量高達(dá)全身耗氧總量的四分之一 （三）腦具有特異的氨基酸及其代謝調(diào)節(jié)機(jī)制 葡萄糖為主要能源，每天消耗約100g。 不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)不足時(shí)，利用酮體。 三、心肌可利用多種能源物質(zhì) 心主要通過有氧氧化脂肪酸、酮體和乳酸獲得能量， 極少進(jìn)行糖酵解。 心肌在飽食狀態(tài)下不排斥利用葡萄糖，餐后數(shù)小時(shí)或 饑餓時(shí)利用脂肪酸和酮體，運(yùn)動(dòng)中或運(yùn)動(dòng)后

34、則利用乳酸。 （一）心肌可利用多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其代謝中間產(chǎn)物為能源 （二）心肌細(xì)胞分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供能方式以有氧氧化為主 脂肪酸 乳酸 酮體 葡萄糖 心肌細(xì)胞富含LDH1、肌紅蛋白、細(xì)胞色素及線粒體。 四、骨骼肌以肌糖原和脂肪酸作為主要能量來源 （一）不同類型骨骼肌產(chǎn)能方式不同 直接能源：ATP 磷酸肌酸：可快速轉(zhuǎn)移能量，生成ATP 靜息狀態(tài)：以有氧氧化肌糖原、脂肪酸、酮體為主 劇烈運(yùn)動(dòng)：糖無氧酵解供能大大增加 乳酸循環(huán)：整合糖異生與肌糖酵解途徑 紅?。汉哪芏?，富含肌紅蛋白及細(xì)胞色素體系，具有較強(qiáng)氧化磷酸化能力。 白肌：耗能少，主要靠酵解供能。 （二）骨骼肌適應(yīng)不同耗能狀態(tài)選擇不同能源 五、脂肪組織

35、是儲(chǔ)存和動(dòng)員甘油三酯的重要組織 （一）機(jī)體將從膳食中攝取的能量主要儲(chǔ)存于脂肪組織 膳食脂肪：以CM形式運(yùn)輸至脂肪組織儲(chǔ)存。 膳食糖：主要運(yùn)輸至肝轉(zhuǎn)化成脂肪，以VLDL形式運(yùn)輸至脂肪組織 儲(chǔ)存。部分在脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)化為脂肪儲(chǔ)存。 五、脂肪組織是儲(chǔ)存和動(dòng)員甘油三酯的重要組織 （二）饑餓時(shí)主要靠分解儲(chǔ)存于脂肪組織的脂肪供能 饑餓脂解激素HSL 脂肪動(dòng)員 脂肪酸 甘油 酮體 肝 氧化供能 六、腎可進(jìn)行糖異生和酮體生成 腎髓質(zhì)無線粒體，主要靠糖酵解供能；腎皮質(zhì) 主要靠脂肪酸、酮體有氧氧化供能。 一般情況下，腎糖異生只有肝糖異生葡萄糖量 的10%。長(zhǎng)期饑餓(56周)，腎糖異生可達(dá)每天 40g，與肝糖異生的量幾乎相等。 p 細(xì)胞內(nèi)多種物質(zhì)的代謝同時(shí)進(jìn)行，它們通過中間代謝物形