物質代謝的整合與調節(jié)

1、第十二章物質物質代謝代謝的整合與調節(jié)的整合與調節(jié)Metabolic Integration & Regulation物質代謝的特點（自學）物質代謝的特點（自學）The Specialty of Metabolism第一節(jié)第一節(jié)一、體內(nèi)各種物一、體內(nèi)各種物質質代代謝過謝過程互相程互相聯(lián)聯(lián)系系形成一個整體形成一個整體 糖類糖類 脂類脂類蛋白質蛋白質水水 無機鹽無機鹽維生素維生素各種物質代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。各種物質代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。 消化吸收消化吸收中間代謝中間代謝廢物排泄廢物排泄二、機體物二、機體物質質代代謝謝不斷受到精不斷受到精細調節(jié)細調節(jié)機體有精細的調節(jié)機體有精細的調

2、節(jié)機制，調節(jié)代謝的機制，調節(jié)代謝的強度、方向和速度強度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境內(nèi)外環(huán)境不斷變化不斷變化影響機體代謝影響機體代謝適應環(huán)境適應環(huán)境的變化的變化三、各三、各組織組織、器官物、器官物質質代代謝謝各具特色各具特色結構不同結構不同酶系的種類、酶系的種類、含量不同含量不同不同的組不同的組織、器官織、器官代謝途徑不同、代謝途徑不同、功能各異功能各異四、體內(nèi)各種代四、體內(nèi)各種代謝謝物均具有共同的物均具有共同的代代謝謝池池n例如：例如：各各種種組組織織 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖異生糖異生血血糖糖五、五、ATP是機體是機體儲儲存能量和消耗能量的存能量和消耗能量的共同形式共同形式營

3、養(yǎng)物營養(yǎng)物分解分解釋放釋放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能六、六、NADPH提供合成代提供合成代謝謝所需的所需的還還原當量原當量n例如：例如：乙酰乙酰CoANADPH + H +脂酸、膽固醇脂酸、膽固醇 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑氧化反應氧化反應還還原反原反應應物質代謝的相互聯(lián)系物質代謝的相互聯(lián)系Metabolic Interrelationships第二節(jié)第二節(jié)一、各種能量物一、各種能量物質質的代的代謝謝相互相互聯(lián)聯(lián)系系相互制相互制約約三大營養(yǎng)素各三大營養(yǎng)素各自代謝途徑自代謝途徑共同中共同中間產(chǎn)物間產(chǎn)物共同代謝共同代謝途徑途徑糖糖脂肪脂肪蛋白質蛋白質乙酰乙酰CoACoATCA2H2H

4、氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。從能量供應的角度看，三大營養(yǎng)素可以從能量供應的角度看，三大營養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約?；ハ啻妫⒒ハ嘀萍s。一般情況下，機體優(yōu)先利用燃料的次序一般情況下，機體優(yōu)先利用燃料的次序是糖原（是糖原（50-70%50-70%）、脂肪（）、脂肪（10-40%10-40%）和蛋白）和蛋白質。供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質質。供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質的消耗。的消耗。 二、糖、脂和蛋白二、糖、脂和蛋白質質代代謝謝通通過過中中間間代代謝謝物而相互物而相互聯(lián)聯(lián)系系 糖、脂、蛋白糖、脂、蛋白質質和核酸通

5、和核酸通過過共同的中共同的中間間代代謝謝物、物、檸檸檬酸循檬酸循環(huán)環(huán)、生物氧化等彼此、生物氧化等彼此聯(lián)聯(lián)系且相互系且相互轉變轉變。一種物。一種物質質代代謝謝障礙可引起其他物障礙可引起其他物質質代代謝謝的的紊亂。紊亂。Acetyl-CoA is the major metabolite that connect metabolic pathways （一）（一）葡萄糖可葡萄糖可轉變?yōu)檗D變?yōu)橹舅嶂舅?1. 攝攝入的糖量超入的糖量超過過能量消耗能量消耗時時： ： 2. 脂肪的甘油部分能在體內(nèi)脂肪的甘油部分能在體內(nèi)轉變?yōu)檗D變?yōu)樘翘侵嶂嵋阴Ｒ阴oA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝

6、、腎、腸肝、腎、腸磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄糖糖（二）（二）葡萄糖與大部分氨基酸可以相互葡萄糖與大部分氨基酸可以相互轉變轉變 1. 蛋白蛋白質質可以可以轉變?yōu)檗D變?yōu)橹局荆ㄈㄈ┌被峥砂被峥赊D變?yōu)檗D變?yōu)槎喾N脂多種脂質質但脂但脂質質幾乎不能幾乎不能轉變?yōu)檗D變?yōu)榘被岚被?。2. 脂肪的甘油部分可脂肪的甘油部分可轉變?yōu)檗D變?yōu)榉潜匦璋被岱潜匦璋被幔?，但但不能不能說說，脂，脂類類可可轉變?yōu)檗D變?yōu)榘被岚被幔ㄋ模┮恍┌被?、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料（四）一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原?1. 氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸

7、天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳單位一碳單位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供肝在物肝在物質質代代謝謝中的作用（自學中的作用（自學） ）Function of Liver in Material Metabolism第三節(jié)第三節(jié)n作用：作用：一、肝是一、肝是維維持血糖水平相持血糖水平相對穩(wěn)對穩(wěn)定的定的重要器官重要器官維持血糖水平相對穩(wěn)定，保障全身各維持血糖水平相對穩(wěn)定，保障全身各組織，尤其是大腦和紅細胞的能量供應。組織，尤其是大腦和紅細胞的能量供應。（一）肝內(nèi)生成的葡糖（一）肝內(nèi)生成的葡糖-6-磷酸是糖代磷酸是糖代謝謝的樞的樞紐紐G（補充血糖

8、）（補充血糖）G-6-P F-6-P（進入酵解途徑）（進入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進入磷酸戊糖途徑）（進入磷酸戊糖途徑） 葡糖醛酸葡糖醛酸（進入葡糖醛酸途徑）（進入葡糖醛酸途徑）其他單糖其他單糖脂肪脂肪（二）肝是糖異生的主要（二）肝是糖異生的主要場場所所n不同不同營營養(yǎng)狀養(yǎng)狀態(tài)態(tài)下肝內(nèi)如何下肝內(nèi)如何進進行糖代行糖代謝謝？飽食狀態(tài)：飽食狀態(tài)： 肝糖原合成肝糖原合成過多糖則轉化為脂肪，以過多糖則轉化為脂肪，以VLDLVLDL形式輸出形式輸出肝糖原分解肝糖原分解以糖異生為主以糖異生為主脂肪動員脂肪動員酮體合成酮體合成 節(jié)省葡萄糖節(jié)省

9、葡萄糖饑餓狀態(tài)：饑餓狀態(tài)：空腹狀態(tài)：空腹狀態(tài)：二、肝在脂二、肝在脂質質代代謝謝中占據(jù)中心地位中占據(jù)中心地位n作用：作用：在脂類的消化、吸收、合成、分解在脂類的消化、吸收、合成、分解與運輸均具有重要作用。與運輸均具有重要作用。（一）肝在脂（一）肝在脂質質消化吸收中具有重要作用消化吸收中具有重要作用 肝細胞合成和分泌的膽汁酸，是脂質消化肝細胞合成和分泌的膽汁酸，是脂質消化吸收必不可少的物質。吸收必不可少的物質。厭油膩、脂肪瀉等厭油膩、脂肪瀉等肝功能下肝功能下降降膽道阻塞膽道阻塞飽食后合成甘油三酯、飽食后合成甘油三酯、 膽固醇膽固醇 、磷脂，并以、磷脂，并以VLDLVLDL形式分泌入血，供其他組織器

10、官攝取與形式分泌入血，供其他組織器官攝取與利用；利用；饑餓時，肝脂肪酸饑餓時，肝脂肪酸-氧化產(chǎn)生的大量乙酰輔酶氧化產(chǎn)生的大量乙酰輔酶A A有兩條去路，一是徹底氧化供能，二是生成有兩條去路，一是徹底氧化供能，二是生成酮體。酮體。合成分泌的合成分泌的apo C是毛細血管內(nèi)皮細胞是毛細血管內(nèi)皮細胞LPL的激活劑。的激活劑。（二）肝是甘油三（二）肝是甘油三酯酯和脂肪酸代和脂肪酸代謝謝的中樞器官的中樞器官（三）肝是（三）肝是維維持機體膽固醇平衡的主要器官持機體膽固醇平衡的主要器官肝是合成膽固醇最活躍的器官，是血漿膽固醇肝是合成膽固醇最活躍的器官，是血漿膽固醇的主要來源；的主要來源；膽汁酸的生成是肝降解膽

11、固醇的最重要途徑；膽汁酸的生成是肝降解膽固醇的最重要途徑；肝也是體內(nèi)膽固醇的主要排泄器官；肝也是體內(nèi)膽固醇的主要排泄器官； 肝對膽固醇的酯化也具有重要作用。肝對膽固醇的酯化也具有重要作用。（四）肝是血（四）肝是血漿漿磷脂的主要來源磷脂的主要來源體內(nèi)大多數(shù)組織都能合成磷脂，但肝合成最體內(nèi)大多數(shù)組織都能合成磷脂，但肝合成最活躍。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血活躍。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血液中磷脂的主要來源。液中磷脂的主要來源。 三、肝的蛋白三、肝的蛋白質質合成及分解代合成及分解代謝謝均非常活均非?；钴S躍（一）肝合成多數(shù)血（一）肝合成多數(shù)血漿漿蛋白蛋白質質肝細胞的一個重要功能是合成

12、與分泌血漿蛋肝細胞的一個重要功能是合成與分泌血漿蛋白質；白質；肝還是清除血漿蛋白質（清蛋白除外）的重肝還是清除血漿蛋白質（清蛋白除外）的重要器官。要器官。（二）肝內(nèi)氨基酸代（二）肝內(nèi)氨基酸代謝謝十分活十分活躍躍v催化氨基酸轉氨基、脫氨基、轉甲基、脫羧基等反催化氨基酸轉氨基、脫氨基、轉甲基、脫羧基等反應的酶類十分豐富應的酶類十分豐富v分解氨基酸、合成非必需氨基酸分解氨基酸、合成非必需氨基酸v利用一些氨基酸合成各種含氮化合物，如嘌呤類衍利用一些氨基酸合成各種含氮化合物，如嘌呤類衍生物、嘧啶類衍生物、肌酸、乙醇胺、膽堿等。生物、嘧啶類衍生物、肌酸、乙醇胺、膽堿等。（三）肝是機體解（三）肝是機體解“

13、“氨毒氨毒” ”的主要器官的主要器官v合成尿素：氨基甲酰磷酸合成酶合成尿素：氨基甲酰磷酸合成酶及鳥氨酸氨基及鳥氨酸氨基甲酰轉移酶只存在于肝細胞線粒體。甲酰轉移酶只存在于肝細胞線粒體。v合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺四、肝參與多種四、肝參與多種維維生素和生素和輔酶輔酶的代的代謝謝（一）肝在脂溶性（一）肝在脂溶性維維生素吸收和血液運生素吸收和血液運輸輸中中具有重要作用具有重要作用 膽汁酸膽汁酸脂溶性維生素脂溶性維生素A A、D D、E E和和K K吸收吸收 視黃醇結合蛋白視黃醇結合蛋白結合運輸視黃醇結合運輸視黃醇 維生素維生素D D結合蛋白結合蛋白結合運輸維生素結合運輸維生素D D （二）肝（二）肝儲儲

14、存多種存多種維維生素生素 儲存維生素儲存維生素A A、E E、K K及及B12B12，富含維生素，富含維生素B1B1、B2B2、B6B6、泛酸和葉酸。、泛酸和葉酸。（三）肝參與多數(shù)（三）肝參與多數(shù)維維生素的生素的轉轉化化v胡蘿卜素胡蘿卜素維生素維生素Av維生素維生素PPNAD+和和NADP+v泛酸泛酸輔酶輔酶Av維生素維生素B1焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素v維生素維生素D325-羥維生素羥維生素D3五、肝參與多種激素的五、肝參與多種激素的滅滅活活激素的滅活激素的滅活 (inactivation): 激素主要在肝激素主要在肝中轉化、降解或失去活性的過程稱為激素的中轉化、降解或失去活性的過程稱為激素的

15、滅活。滅活。n主要方式主要方式： ：生物轉化作用生物轉化作用肝外重要組織器官的物質代謝特肝外重要組織器官的物質代謝特點及聯(lián)系（自學）點及聯(lián)系（自學）Characteristic and Interconnection of Metabolism in Extra-hepatic Tissue/Organ第四節(jié)第四節(jié)正常優(yōu)先以脂酸為燃料產(chǎn)生正常優(yōu)先以脂酸為燃料產(chǎn)生ATP。能量可依次以消耗自由脂。能量可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮體等能源物質提酸、葡萄糖、酮體等能源物質提供。供。 一、心肌一、心肌優(yōu)優(yōu)先利用脂肪酸氧化分解供能先利用脂肪酸氧化分解供能 （一）心肌可利用多種（一）心肌可利用多種營營養(yǎng)

16、物養(yǎng)物質質及其代及其代謝謝中中間產(chǎn)間產(chǎn)物物為為能源能源（二）心?。ǘ┬募〖毤毎纸獍纸鉅I營養(yǎng)物養(yǎng)物質質供能方式以有氧氧化供能方式以有氧氧化為為主主脂肪酸脂肪酸葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸酮體酮體心肌細胞富含心肌細胞富含LDH1、 、肌紅蛋白、細胞色素及線粒體。肌紅蛋白、細胞色素及線粒體。 二、二、腦腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大主要利用葡萄糖供能且耗氧量大 （一）葡萄糖和（一）葡萄糖和酮酮體是體是腦腦的主要能量物的主要能量物質質（二）（二）腦腦耗氧量高達全身耗氧耗氧量高達全身耗氧總總量的四分之一量的四分之一（三）（三）腦腦具有特異的氨基酸及其代具有特異的氨基酸及其代謝調節(jié)謝調節(jié)機制機制葡萄糖為主要

17、能源，葡萄糖為主要能源，每天消耗約每天消耗約100g100g。不能利。不能利用脂酸，葡萄糖供應不足用脂酸，葡萄糖供應不足時，利用酮體。時，利用酮體。合成、儲存肌糖原和磷酸肌酸；合成、儲存肌糖原和磷酸肌酸；通常以脂酸氧化為主要供能方式；通常以脂酸氧化為主要供能方式； 劇烈運動時，以糖酵解為主。劇烈運動時，以糖酵解為主。三、骨骼肌主要氧化脂肪酸，三、骨骼肌主要氧化脂肪酸，強強烈運烈運動動產(chǎn)產(chǎn)生大量乳酸生大量乳酸（一）不同（一）不同類類型骨骼肌型骨骼肌產(chǎn)產(chǎn)能方式不同能方式不同直接能源：直接能源：ATP磷酸肌酸：可快速轉移能量，生成磷酸肌酸：可快速轉移能量，生成ATP靜息狀態(tài)：以有氧氧化肌糖原、脂肪酸

18、、酮體為主靜息狀態(tài)：以有氧氧化肌糖原、脂肪酸、酮體為主劇烈運動：糖無氧酵解供能大大增加劇烈運動：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乳酸循環(huán)：整合糖異生與肌糖酵解途徑紅肌：耗能多，富含肌紅蛋白及細胞色素紅?。汉哪芏啵缓〖t蛋白及細胞色素體系，具有較強氧化磷酸化能力。體系，具有較強氧化磷酸化能力。白?。汉哪苌?，主要靠酵解供能。白?。汉哪苌伲饕拷徒夤┠?。（二）骨骼肌適（二）骨骼肌適應應不同耗能狀不同耗能狀態(tài)選擇態(tài)選擇不同能源不同能源四、糖酵解是成熟四、糖酵解是成熟紅細紅細胞的供能主要途徑胞的供能主要途徑成熟紅細胞沒有線粒體，成熟紅細胞沒有線粒體，不能進行營養(yǎng)物質的有氧氧化

19、，不能進行營養(yǎng)物質的有氧氧化，不能利用脂肪酸和其他非糖物不能利用脂肪酸和其他非糖物質作為能源。葡萄糖酵解是其質作為能源。葡萄糖酵解是其主要能量來源。主要能量來源。 五、五、脂肪脂肪組織組織是是儲儲存和存和釋釋放能量的重要放能量的重要場場所所（一）機體將從膳食中（一）機體將從膳食中攝攝取的能量主要取的能量主要儲儲存于脂存于脂肪肪組織組織膳食脂肪：以膳食脂肪：以CMCM形式運輸至脂肪組織儲存。形式運輸至脂肪組織儲存。膳食糖：主要運輸至肝轉化成脂肪，以膳食糖：主要運輸至肝轉化成脂肪，以VLDLVLDL形式形式運輸至脂肪組織儲存。部分在脂肪細胞轉化為脂肪運輸至脂肪組織儲存。部分在脂肪細胞轉化為脂肪儲存

20、。儲存。（二）（二）饑餓時饑餓時主要靠分解主要靠分解儲儲存于脂肪存于脂肪組織組織的脂肪的脂肪供能供能饑餓饑餓脂解激素脂解激素HSL脂肪脂肪動員動員脂肪酸脂肪酸甘油甘油酮酮體體肝肝氧化供能氧化供能腎髓質無線粒體，主要由糖酵腎髓質無線粒體，主要由糖酵解供能；腎皮質主要由脂酸、酮體解供能；腎皮質主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。有氧氧化供能。一般情況下，腎糖異生只有肝一般情況下，腎糖異生只有肝糖異生葡萄糖量的糖異生葡萄糖量的10%。長期饑餓。長期饑餓（56周），腎糖異生可達每天周），腎糖異生可達每天40g，與肝糖異生的量幾乎相等。，與肝糖異生的量幾乎相等。 六、六、腎腎能能進進行糖異生和行糖異生和酮酮體

21、生成體生成物質代謝調節(jié)的主要方式物質代謝調節(jié)的主要方式The main way for Regulation of Metabolism第五節(jié)第五節(jié)Three levels of metabolic regulationCellular regulationHormonal regulationGeneral regulation 一、一、細細胞水平的代胞水平的代謝調節(jié)謝調節(jié)主要主要調節(jié)調節(jié)關關鍵酶鍵酶活性活性 細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。 細胞內(nèi)酶呈隔離分布。細胞內(nèi)酶呈隔離分布。 代謝途徑的速度、方向由其中的代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶關

22、鍵酶(key enzyme)的活性決定。的活性決定。 代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現(xiàn)的。實現(xiàn)的。（一）（一）各種代各種代謝酶謝酶在在細細胞內(nèi)區(qū)隔分布是物胞內(nèi)區(qū)隔分布是物質質代代謝謝及及其其調節(jié)調節(jié)的的亞細亞細胞胞結結構基構基礎礎代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于細胞的某一區(qū)域細胞的某一區(qū)域 。多酶體系多酶體系分布分布多酶體系多酶體系分布分布DNA及及RNA合成合成細胞核細胞核糖酵解糖酵解胞液胞液蛋白質合成蛋白質合成內(nèi)質網(wǎng)，胞液內(nèi)質網(wǎng)，胞液 戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑胞液胞液糖原合成糖原合成胞液胞液糖異

23、生糖異生胞液胞液脂肪酸合成脂肪酸合成胞液胞液脂肪酸脂肪酸氧化氧化線粒體線粒體膽固醇合成膽固醇合成內(nèi)質網(wǎng)，胞液內(nèi)質網(wǎng)，胞液多種水解酶多種水解酶溶酶體溶酶體磷脂合成磷脂合成內(nèi)質網(wǎng)內(nèi)質網(wǎng)檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)線粒體線粒體血紅素合成血紅素合成胞液，線粒體胞液，線粒體氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體線粒體尿素合成尿素合成胞液，線粒體胞液，線粒體主要代謝途徑主要代謝途徑( (多酶體系多酶體系) )在細胞內(nèi)的分布在細胞內(nèi)的分布 n酶酶隔離分布的意隔離分布的意義義: :提高同一代謝途徑酶促反應速率。使各種提高同一代謝途徑酶促反應速率。使各種代謝途徑互不干擾，彼此協(xié)調，有利于調節(jié)物代謝途徑互不干擾，彼此協(xié)調，有利于調節(jié)

24、物對各途徑的特異調節(jié)。對各途徑的特異調節(jié)。（二）關（二）關鍵酶鍵酶活性決定整個代活性決定整個代謝謝途徑的速度途徑的速度 和方向和方向 關鍵酶催化的反應特點：關鍵酶催化的反應特點：常常催化一條代謝途徑的第一步反應或分支點上的反應，常常催化一條代謝途徑的第一步反應或分支點上的反應，速度最慢，其活性能決定整個代謝途徑的總速度。速度最慢，其活性能決定整個代謝途徑的總速度。常催化單向反應或非平衡反應，其活性能決定整個代謝途常催化單向反應或非平衡反應，其活性能決定整個代謝途徑的方向。徑的方向。酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應劑調節(jié)。酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應劑調節(jié)。 關鍵酶（關鍵

25、酶（key enzymes） 代謝過程中具有調節(jié)作用的酶。代謝過程中具有調節(jié)作用的酶。代謝途徑代謝途徑關鍵酶關鍵酶糖原降解糖原降解磷酸化酶磷酸化酶糖原合成糖原合成糖原合酶糖原合酶糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶糖異生糖異生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖雙磷酸酶果糖雙磷酸酶-1 -1脂肪酸合成脂肪酸合成乙酰輔酶乙酰輔酶A A羧化酶羧化酶膽固醇合成膽固醇合成HMGHMG輔酶輔酶A A還原酶還原酶某某些些重重要要代

26、代謝謝途途徑徑的的關關鍵鍵酶酶 快速調節(jié)（改變酶分子結構）快速調節(jié)（改變酶分子結構） 遲緩調節(jié)（改變酶含量）遲緩調節(jié)（改變酶含量）數(shù)秒、數(shù)分鐘數(shù)秒、數(shù)分鐘改變單個酶分子的催化能力改變單個酶分子的催化能力數(shù)小時、幾天數(shù)小時、幾天調節(jié)酶的合成與降解速度調節(jié)酶的合成與降解速度 別構調節(jié)別構調節(jié) (allosteric regulation)化學修飾調節(jié)化學修飾調節(jié) (chemical modification) 調節(jié)關鍵酶活性（酶分子結構改變或酶含量改變）調節(jié)關鍵酶活性（酶分子結構改變或酶含量改變）是細是細胞水平代謝調節(jié)的基本方式，也是激素水平代謝調節(jié)和整體代胞水平代謝調節(jié)的基本方式，也是激素水平代

27、謝調節(jié)和整體代謝調節(jié)的重要環(huán)節(jié)。謝調節(jié)的重要環(huán)節(jié)。（三）（三）別別構構調節(jié)調節(jié)通通過別過別構效構效應應改改變變關關鍵酶鍵酶活性活性 別別構構調節(jié)調節(jié)是生物界普遍存在的代是生物界普遍存在的代謝調節(jié)謝調節(jié)方式方式 一些小分子化合物能與酶蛋白分子活性中心外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合，改變酶蛋白分子構象、從的特定部位特異結合，改變酶蛋白分子構象、從而改變酶活性，這種調節(jié)稱為酶的而改變酶活性，這種調節(jié)稱為酶的別構調節(jié)別構調節(jié)(allosteric regulation) 。 代謝途徑代謝途徑變構酶變構酶變構激活劑變構激活劑變構抑制劑變構抑制劑糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶A

28、MP、ADP、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1FDP檸檬酸檸檬酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATP，乙酰，乙酰CoA三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)檸檬酸合酶檸檬酸合酶AMPATP，長鏈脂酰，長鏈脂酰CoA異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶AMP，ADPATP糖異生糖異生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶乙酰乙酰CoA，ATPAMP糖原分解糖原分解磷酸化酶磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸合成脂酸合成乙酰輔酶乙酰輔酶A羧化酶羧化酶檸檬酸，異檸檬酸檸檬酸，異檸檬酸長鏈脂酰長鏈脂酰CoA氨基酸代謝氨基酸代謝谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶ADP，亮氨酸，蛋氨酸，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌

29、呤合成嘌呤合成谷氨酰胺谷氨酰胺PRPP酰胺酰胺轉移酶轉移酶AMP，GMP嘧啶合成嘧啶合成天冬氨酸轉甲酰酶天冬氨酸轉甲酰酶CTP，UTP核酸合成核酸合成脫氧胸苷激酶脫氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些代謝途徑中的變構酶及其變構效應劑一些代謝途徑中的變構酶及其變構效應劑 2. 2. 別別構效構效應劑應劑通通過過改改變酶變酶分子構象改分子構象改變酶變酶活性活性 別構酶別構酶催化亞基催化亞基調節(jié)亞基調節(jié)亞基別構效應劑：別構效應劑：底物、終產(chǎn)物底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物其他小分子代謝物別構效應劑別構效應劑 + + 酶的調節(jié)亞基酶的調節(jié)亞基酶的構象改變酶的構象改變酶的活性改變酶的活性改變（激活或抑

30、制（激活或抑制 ）疏松疏松亞基聚合亞基聚合緊密緊密亞基解聚亞基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化3. 3. 別別構構調節(jié)調節(jié)使一種物使一種物質質的代的代謝謝與相與相應應的代的代謝謝需求需求 和相關物和相關物質質的代的代謝協(xié)調謝協(xié)調調節(jié)相應代謝的強度、方向，以協(xié)調調節(jié)相應代謝的強度、方向，以協(xié)調相關代謝、滿足相應代謝需求相關代謝、滿足相應代謝需求 別構效應劑（別構效應劑（底物、終產(chǎn)物、其他小分子代謝物）底物、終產(chǎn)物、其他小分子代謝物）細胞內(nèi)濃度的改變（反映相關代謝途徑細胞內(nèi)濃度的改變（反映相關代謝途徑的強度和相應的代謝需求）的強度和相應的代謝需求）關鍵酶構象改變，影響酶活性關鍵酶構象改變，影響酶活性

31、代謝終產(chǎn)物代謝終產(chǎn)物反饋抑制反饋抑制 (feedback inhibition) 反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA長鏈脂酰長鏈脂酰CoA 變構調節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費。變構調節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費。ATP檸檬酸合酶檸檬酸合酶TCATCA磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1 1糖酵解糖酵解丙酮酸激酶丙酮酸激酶有氧氧化有氧氧化G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促進糖的儲存促進糖的儲存變構調節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調。變構調節(jié)使不同的代謝途徑相互

32、協(xié)調。（四）化學修（四）化學修飾調節(jié)飾調節(jié)通通過酶過酶促共價修促共價修飾調飾調 節(jié)酶節(jié)酶活性活性1. 酶酶促共價修促共價修飾飾有多種形式有多種形式 酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的生可逆的共價修飾共價修飾(covalent modification)，從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為酶的化酶的化學修飾學修飾。n化學修化學修飾飾的主要方式：的主要方式：磷酸化磷酸化 - - - 去磷酸化去磷酸化乙?；阴；?- - - 去乙?；ヒ阴；谆谆?- - - 去甲基化去甲基化腺苷化腺苷化 - - - 去腺苷化去腺苷化 S

33、H 與與 S S 互變互變酶酶化學修飾類型化學修飾類型酶活性改變酶活性改變糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化激活激活/抑制抑制磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化激活激活/抑制抑制糖原合酶糖原合酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化抑制抑制/激活激活丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化抑制抑制/激活激活磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化抑制抑制/激活激活丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化抑制抑制/激活激活HMG-CoA還原酶還原酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化抑制抑制/激活激活HMG-CoA還原酶激酶還

34、原酶激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化激活激活/抑制抑制乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化抑制抑制/激活激活脂肪細胞甘油三酯脂肪酶脂肪細胞甘油三酯脂肪酶磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化激活激活/抑制抑制黃嘌呤氧化脫氫酶黃嘌呤氧化脫氫酶SH/-S-S-脫氫酶脫氫酶/氧化酶氧化酶酶促化學修飾對酶活性的調節(jié)酶促化學修飾對酶活性的調節(jié) 2. 2. 酶酶的化學修的化學修飾調節(jié)飾調節(jié)具有具有級聯(lián)級聯(lián)放大效放大效應應酶促化學修飾的特點酶促化學修飾的特點 ：受化學修飾調節(jié)的關鍵酶具無（或低）活性和有（受化學修飾調節(jié)的關鍵酶具無（或低）活性和有（或高）活性兩種形式，由兩種酶催化發(fā)生共價修飾或

35、高）活性兩種形式，由兩種酶催化發(fā)生共價修飾，互相轉變。，互相轉變。酶的化學修飾是酶促反應，特異性強，有放大效應酶的化學修飾是酶促反應，特異性強，有放大效應。同一個酶可以同時受變構調節(jié)和化學修飾調節(jié)。同一個酶可以同時受變構調節(jié)和化學修飾調節(jié)。腺苷環(huán)化酶腺苷環(huán)化酶 （無活性）（無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）腺苷環(huán)化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、腎上腺素等）激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+ 受體受體 ATP cAMP PKA(無活性無活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激

36、酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑-P 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑 PKA（有活性）（有活性） （五）通（五）通過過改改變細變細胞內(nèi)胞內(nèi)酶酶含量含量調節(jié)酶調節(jié)酶活性活性Induction and inhibition of enzyme synthesisRegulating the degradation of enzymes 內(nèi)、外環(huán)境改變內(nèi)、外環(huán)境改變機體相關組機體相關組織分泌激素織分泌激素激素與靶細胞激素與靶細胞上的受體結合上的受體結合靶細胞產(chǎn)生生物學靶細胞產(chǎn)

37、生生物學效應，適應內(nèi)外環(huán)效應，適應內(nèi)外環(huán)境改變境改變n激素作用機制：激素作用機制：二、激素通二、激素通過過特異受體特異受體調節(jié)調節(jié)物物質質代代謝謝n激素分激素分類類： ： 膜受體激素膜受體激素 胞內(nèi)受體激素胞內(nèi)受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：按激素受體在細胞的部位不同，分為：（一）膜受體激素通（一）膜受體激素通過過跨膜信號跨膜信號轉導調節(jié)轉導調節(jié)物物質質 代代謝謝腺苷環(huán)化酶腺苷環(huán)化酶 （無活性）（無活性）腺苷環(huán)化酶（有活性）腺苷環(huán)化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、腎上腺素等）激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+ 受體受體 ATP cAMP PKA(無活性無活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激

38、酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑-P 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑 PKA（有活性）（有活性） （二）胞內(nèi)受體激素通（二）胞內(nèi)受體激素通過過激素激素- -胞內(nèi)受體復合物胞內(nèi)受體復合物 改改變變基因表達、基因表達、調節(jié)調節(jié)物物質質代代謝謝 三、機體通三、機體通過過神神經(jīng)經(jīng)系系統(tǒng)統(tǒng)及神及神經(jīng)經(jīng)-體液途徑體液途徑整體整體調節(jié)調節(jié)體內(nèi)物體內(nèi)物

39、質質代代謝謝整體水平整體水平調節(jié)調節(jié)： ：在神在神經(jīng)經(jīng)系系統(tǒng)統(tǒng)主主導導下，下，調節(jié)調節(jié)激激素素釋釋放，并通放，并通過過激素整合不同激素整合不同組織組織器官的器官的各種代各種代謝謝， ，實現(xiàn)實現(xiàn)整體整體調節(jié)調節(jié)，以適，以適應飽應飽食、空食、空腹、腹、饑餓饑餓、 、營營養(yǎng)養(yǎng)過過剩、剩、應應激等狀激等狀態(tài)態(tài)， ，維維持整持整體代體代謝謝平衡。平衡。（一）（一）飽飽食狀食狀態(tài)態(tài)下機體三大物下機體三大物質質代代謝謝與膳食與膳食組組成成有關有關 混合膳食混合膳食胰島素水平中度升高：胰島素水平中度升高：（1 1）機體主要分解葡萄糖供能）機體主要分解葡萄糖供能（2 2）未被分解的葡萄糖，部分合成肝糖原和?。┪?/p>

40、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，以糖原貯存；部分在肝內(nèi)合成甘油三酯，以VLDLVLDL形形式輸送至脂肪等組織。式輸送至脂肪等組織。（3 3）吸收的甘油三酯，部分經(jīng)肝轉換成內(nèi)源性）吸收的甘油三酯，部分經(jīng)肝轉換成內(nèi)源性甘油三酯，大部分輸送到脂肪組織、骨骼肌等轉甘油三酯，大部分輸送到脂肪組織、骨骼肌等轉換、儲存或利用。換、儲存或利用。 高糖膳食高糖膳食胰島素水平明顯升高，胰高血胰島素水平明顯升高，胰高血 糖素降低：糖素降低：（1 1）部分葡萄糖合成肌糖原和肝糖原和）部分葡萄糖合成肌糖原和肝糖原和VLDLVLDL（2 2）大部分葡萄糖直接被輸送到脂肪組織、骨骼）大部

41、分葡萄糖直接被輸送到脂肪組織、骨骼肌、腦等組織轉換成甘油三酯等非糖物質儲存或利用。肌、腦等組織轉換成甘油三酯等非糖物質儲存或利用。 高蛋白膳食高蛋白膳食胰島素水平中度升高，胰高血胰島素水平中度升高，胰高血 糖素水平升高：糖素水平升高：（1 1）肝糖原分解補充血糖）肝糖原分解補充血糖（2 2）肝利用氨基酸異生為葡萄糖補充血糖）肝利用氨基酸異生為葡萄糖補充血糖（3 3）部分氨基酸轉化成甘油三酯）部分氨基酸轉化成甘油三酯（4 4）還有部分氨基酸直接輸送到骨骼肌。）還有部分氨基酸直接輸送到骨骼肌。 高脂膳食高脂膳食胰島素水平降低，胰高血糖胰島素水平降低，胰高血糖 素水平升高：素水平升高：（1 1）肝糖

42、原分解補充血糖）肝糖原分解補充血糖（2 2）肌組織氨基酸分解，轉化為丙酮酸，輸送）肌組織氨基酸分解，轉化為丙酮酸，輸送至肝異生為葡萄糖，補充血糖。至肝異生為葡萄糖，補充血糖。（3 3）吸收的甘油三酯主要輸送到脂肪、肌組織）吸收的甘油三酯主要輸送到脂肪、肌組織等。等。（4 4）脂肪組織在接受吸收的甘油三酯同時，也）脂肪組織在接受吸收的甘油三酯同時，也部分分解脂肪成脂肪酸，輸送到其他組織。部分分解脂肪成脂肪酸，輸送到其他組織。（5 5）肝氧化脂肪酸，產(chǎn)生酮體。）肝氧化脂肪酸，產(chǎn)生酮體。（1 1）餐后）餐后6 68 8小時小時 肝糖原即開始分解補充血糖。肝糖原即開始分解補充血糖。（2 2）餐后）餐后16162424小時小時 肝糖原即將耗盡，糖異生補充血糖。肝糖原即將耗盡，糖異生補充血糖。 脂肪動員中度增加，釋放脂肪酸。脂肪動員中度增加，釋放脂肪酸。 肝氧化脂肪酸，產(chǎn)生酮體，主要供應肌組織。肝氧化脂肪酸，產(chǎn)生酮體，主要供應肌組織。 骨骼肌部分氨基酸分解，補充肝糖異生的原料。骨骼肌部分氨基酸分解，補充肝糖異生的原料。（二）空腹機體物（二）空腹機體物質質代代謝謝以糖原分解、糖異以糖原分解、糖異 生和中度脂肪生和中度脂肪動員為動員為特征特征空腹：空腹：通常指餐后通常指餐后1212小時以后，體內(nèi)胰島素水平降低，小時以后，體內(nèi)胰