生物化學(xué)九 物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)

第九章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)InterrelationshipsandRegulationofMetabolism生命區(qū)別于非生命的基本特征---新陳代謝。攝取的食物（新）分解釋放能量產(chǎn)生原料物質(zhì)（單糖，氨基酸，乙酰CoA

）廢物代謝（metabolism）排出體外供生命體進(jìn)行正常的生命活動(dòng)合成生命體結(jié)構(gòu)成分（多糖，蛋白質(zhì)，脂肪）。消耗能量22023/2/18生命體的結(jié)構(gòu)成分（陳）分解釋放能量產(chǎn)生原料物質(zhì)（單糖，氨基酸，乙酰CoA

）廢物排出體外供生命體進(jìn)行正常的生命活動(dòng)合成生命體新的結(jié)構(gòu)成分（多糖，蛋白質(zhì)，脂肪）。消耗能量32023/2/18新陳代謝：物質(zhì)的合成與分解并與環(huán)境的相互聯(lián)系。與環(huán)境的物質(zhì)交換（人60年：60000Kg水，10000Kg糖類，

600Kg蛋白質(zhì)，1000Kg脂類）。

42023/2/18本章主要內(nèi)容二、物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)1.細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)（酶的調(diào)節(jié)）2.激素水平的調(diào)節(jié)（體液調(diào)節(jié)）3.整體水平的代謝調(diào)節(jié)（神經(jīng)－體液調(diào)節(jié)）

一、物質(zhì)代謝的特點(diǎn)與相互聯(lián)系

52023/2/18物質(zhì)代謝的特點(diǎn)CharacteristicsofMetabolism第一節(jié)62023/2/181.整體性

2.調(diào)節(jié)性

物質(zhì)代謝的特點(diǎn)

3.特色性4.代謝池

5.能量形式

6.還原當(dāng)量

ATP

NADPH

各種代謝物均具有各自共同的代謝池

各組織、器官結(jié)構(gòu)不同，酶系的種類、含量不同,------代謝途徑及功能各不相同。

體內(nèi)各種物質(zhì)代謝均受控于機(jī)體的精細(xì)調(diào)節(jié)，代謝的強(qiáng)度、速度、方向不斷的適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的變化。172023/2/18一、體內(nèi)各種物質(zhì)代謝彼此互相聯(lián)系構(gòu)成統(tǒng)一的整體體內(nèi)各種物質(zhì)包括糖、脂、蛋白質(zhì)、水、無機(jī)鹽、維生素等的代謝不是彼此孤立各自為政，而是同時(shí)進(jìn)行的，而且彼此互相聯(lián)系，或相互轉(zhuǎn)變，或相互依存，構(gòu)成統(tǒng)一的整體。82023/2/18

糖類

脂類蛋白質(zhì)水

無機(jī)鹽維生素

消化吸收中間代謝廢物排泄92023/2/18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)境的變化二、機(jī)體存在精細(xì)的物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)機(jī)制代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。102023/2/18三、各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色結(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112023/2/18(一)、肝是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐肝幾乎是體內(nèi)合成尿素、酮體的唯一器官，也是合成內(nèi)源性脂肪、膽固醇、蛋白質(zhì)等最多、最活躍的器官。肝在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。122023/2/18合成、儲(chǔ)存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖異生的主要器官肝在糖代謝中的作用：例：——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。132023/2/18酮體乳酸

游離脂酸葡萄糖(二)、心可利用多種能源物質(zhì)，并以有

氧氧化為主正常優(yōu)先以脂酸為燃料產(chǎn)生ATP。可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮體等能源物質(zhì)提供能量。142023/2/18

(三)、腦耗氧量大并以葡萄糖為供能物質(zhì)腦是機(jī)體耗能大的主要器官，耗O2量占全身耗O2的20%25%。幾乎以葡萄糖為唯一供能物質(zhì)。每天耗用葡萄糖約100g。由于腦組織無糖原儲(chǔ)存，其耗用的葡萄糖主要由血糖供應(yīng)。血糖供應(yīng)不足時(shí)，主要利用由肝生成的酮體作為能源。152023/2/18四、肌肉通常以氧化脂酸為主且在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生乳酸肌肉組織通常以氧化脂酸為主，在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)則以糖的無氧酵解產(chǎn)生乳酸為主。由于肌肉缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，因此肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。162023/2/18五、紅細(xì)胞代謝以糖酵解為主紅細(xì)胞能量主要來自葡萄糖的酵解途徑。由于紅細(xì)胞沒有線粒體，因此不能進(jìn)行糖的有氧氧化，也不能利用脂酸及其它非糖物質(zhì)，172023/2/18

六、脂肪組織是合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織脂肪組織是合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織。脂肪細(xì)胞還含有動(dòng)員脂肪的激素敏感甘油三酯脂肪酶，能使儲(chǔ)存的脂肪分解成脂酸和甘油釋入血循環(huán)以供機(jī)體其它組織能源的需要。182023/2/18七、腎也可進(jìn)行糖異生和生成酮體腎可進(jìn)行糖異生、生成酮體，它是除肝外唯一可進(jìn)行此兩種代謝的器官。腎髓質(zhì)因無線粒體，主要由糖酵解供能，而腎皮質(zhì)則主要由脂酸及酮體的有氧氧化供能。192023/2/18目錄器官組織特有的酶功能主要代謝途徑主要供能物質(zhì)代謝和輸出的產(chǎn)物肝葡萄糖激酶，葡萄糖-6-磷酸酶，甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶代謝樞紐糖異生，脂酸β-氧化，糖有氧氧化，糖原代謝，酮體生成等葡萄糖，脂酸，乳酸，甘油，氨基酸葡萄糖，VLDL，HDL，酮體等腦神經(jīng)中樞糖有氧氧化，糖酵解，氨基酸代謝葡萄糖，脂酸，酮體，氨基酸等乳酸，CO2,H2O心脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富泵出血液有氧氧化脂酸，葡萄糖，酮體，VLDLCO2，H2O脂肪組織脂蛋白脂酶，激素敏感脂肪酶儲(chǔ)存及動(dòng)員脂肪酯化脂酸，脂解VLDL，CM游離脂酸，甘油骨骼肌脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富收縮有氧氧化，糖酵解脂酸，葡萄糖，酮體乳酸，CO2，H2O腎甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶排泄尿液糖異生，糖酵解，酮體生成脂酸，葡萄糖，乳酸，甘油葡萄糖紅細(xì)胞無線粒體運(yùn)輸氧糖酵解葡萄糖乳酸重要器官及組織氧化供能的特點(diǎn)202023/2/18四、各種物質(zhì)代謝的代謝物均具有共同的代謝池例如：各種組織

消化吸收的糖

肝糖原分解糖異生血糖代謝池212023/2/18五、ATP是機(jī)體儲(chǔ)存能量及消耗能量的共同形式營養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能222023/2/18六、NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量例如：乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑232023/2/18物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系InterrelationshipsamongMetabolicPathwaysofCarbohydrates,Lipids,andProteins第二節(jié)242023/2/18一、在能量代謝上的相互聯(lián)系共同中間代謝物：乙酰輔酶A共同最后分解途徑：三羧酸循環(huán)

共同能量形式：ATP乙酰CoAATPTAC

糖脂肪蛋白呼吸鏈互相代替，互相制約。一種供能物質(zhì)代謝占優(yōu)勢(shì)，抑制或節(jié)約其他。供能252023/2/18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)的降解。糖分解被抑制6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代謝限速酶之一）例如：262023/2/18饑餓時(shí)

肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖異生，蛋白質(zhì)分解

蛋白質(zhì)分解明顯降低以脂酸、酮體分解供能為主。1~2天3~4周正常情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。272023/2/18二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過共同中間產(chǎn)物相互聯(lián)系體內(nèi)糖、脂、蛋白質(zhì)和核酸等的代謝不是彼此獨(dú)立，而是相互關(guān)聯(lián)的。它們通過共同的中間代謝物，三羧酸循環(huán)和生物氧化等聯(lián)成整體。三者之間可以互相轉(zhuǎn)變，當(dāng)一種物質(zhì)代謝障礙時(shí)可引起其它物質(zhì)代謝的紊亂。282023/2/18（一）糖在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

而脂酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)樘钱?dāng)攝入的糖量超過體內(nèi)能量消耗時(shí)，糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?。葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲(chǔ)存（肝、肌肉）磷酸二羥丙酮292023/2/18E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶葡萄糖的氧化分解葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1NAD+乳酸丙酮酸ADPATPE3NADH+H+乙酰CoANADH+H+NAD+三羧酸302023/2/18乙酰CoA甘油三酯(脂肪)3磷酸甘油+脂肪酸葡萄糖

磷酸二羥丙酮丙酮酸P167312023/2/18脂酸乙酰CoA葡萄糖脂肪葡萄糖脂肪絕大部分不能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。糖異生肝、腎、腸甘油322023/2/18葡萄糖丙酮酸乙酰CoA脂肪草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸甘油脂酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸3磷酸甘油332023/2/18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脂肪分解代謝的強(qiáng)度及順利進(jìn)行，還有賴于糖代謝的正常進(jìn)行。342023/2/18例如：丙氨酸丙酮酸脫氨基糖異生葡萄糖（二）絕大多數(shù)氨基酸的碳鏈骨架在體內(nèi)可與糖相互轉(zhuǎn)變20種氨基酸除亮氨酸及賴氨酸外均可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?52023/2/18葡萄糖丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA酮體甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸天冬氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸天冬酰胺362023/2/18糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸糖代謝中間代謝物能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸。例如：372023/2/18葡萄糖丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸天冬氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸天冬酰胺382023/2/18氨基酸乙酰CoA脂肪（三）蛋白質(zhì)/氨基酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橹径惒荒苻D(zhuǎn)變?yōu)榘被?蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹尽?92023/2/18葡萄糖丙酮酸乙酰CoA脂肪草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸甘油脂酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸3磷酸甘油異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA酮體甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸天冬氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸天冬酰胺402023/2/18絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂氨基酸也可作為合成磷脂的原料。412023/2/18脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖酵解途徑丙酮酸

其他α-酮酸某些非必需氨基酸脂肪只有甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被帷?22023/2/18甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位合成嘌呤合成嘧啶（四）氨基酸是合成核酸的重要原料合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供。432023/2/18

（二）絕大多數(shù)氨基酸可異生為糖

而糖只能轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被幔ㄒ唬┨窃隗w內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

而脂肪酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)樘?/p>

（三）蛋白質(zhì)/氨基酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

而脂肪酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?蛋白質(zhì)（四）磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供

堿基合成原料主要來自氨基酸442023/2/18葡萄糖丙酮酸乙酰CoA脂肪草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸甘油脂酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸3磷酸甘油異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA酮體甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸天冬氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸天冬酰胺452023/2/18葡萄糖丙酮酸乙酰CoA脂肪草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸甘油脂酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸3磷酸甘油異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA酮體甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸亮氨酸賴氨酸

酪氨酸

色氨酸

苯丙氨酸

天冬氨酸酪氨酸苯丙氨酸天冬酰胺462023/2/18代謝調(diào)節(jié)方式RegulationsofMetabolism第二節(jié)472023/2/18主要通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細(xì)胞生物代謝調(diào)節(jié)分為三級(jí)水平調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物體的重要特征。進(jìn)化程度愈高的生物其代謝調(diào)節(jié)方式亦愈復(fù)雜。482023/2/18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)其它細(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)。492023/2/18細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)、激素水平代謝調(diào)節(jié)及整體水平代謝的調(diào)節(jié)統(tǒng)稱為三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)。在代謝調(diào)節(jié)的三級(jí)水平中，細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)是基礎(chǔ)，激素及神經(jīng)對(duì)代謝的調(diào)節(jié)都是通過細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。502023/2/18（一）細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系或多功能酶，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域。線粒體:三羧酸循環(huán);脂肪酸-氧化;氧化磷酸化細(xì)胞質(zhì):糖酵解;磷酸戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;細(xì)胞核:DNA合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成;磷脂合成一、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)主要是對(duì)酶活性的調(diào)節(jié)512023/2/18多酶體系分布多酶體系(多功能酶)分布DNA及RNA合成細(xì)胞核糖酵解胞液蛋白質(zhì)合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液戊糖磷酸途徑胞液糖原合成胞液糖異生胞液脂酸合成胞液脂酸β氧化線粒體膽固醇合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液多種水解酶溶酶體磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)三羧酸循環(huán)線粒體血紅素合成胞液，線粒體氧化磷酸化線粒體尿素合成胞液，線粒體呼吸鏈線粒體主要代謝途徑多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布522023/2/18細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布，可以避免各種代謝途徑間的相互干擾。

乙酰CoA脂肪酸合成酶系

脂肪酸無意義循環(huán)例：ATP脂酰CoAβ-[O]乙酰CoA線粒體胞液有氧氧化糖不足糖充足G532023/2/18代謝途徑是一系列酶催化的化學(xué)反應(yīng)，它的反應(yīng)速度和方向由這條途徑中其中一個(gè)或幾個(gè)具有調(diào)節(jié)作用的酶的活性所決定的。這些酶稱為關(guān)鍵酶(限速酶)調(diào)節(jié)某些關(guān)鍵酶活性是細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)的一種重要方式。（二）關(guān)鍵酶的活性調(diào)節(jié)542023/2/18①它催化的反應(yīng)速度最慢，因此稱為限速酶(limitingvelocityenzymes)，它的活性決定整個(gè)代謝途徑的速度；②這類酶催化單向反應(yīng)，或非平衡反應(yīng)，因此它的活性決定整個(gè)代謝途徑的方向；③這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。關(guān)鍵酶所催化的反應(yīng)具有下述特點(diǎn)：552023/2/18代謝途徑關(guān)鍵酶糖原降解磷酸化酶糖原合成糖原合酶糖酵解己糖激酶6-磷酸果糖激酶1丙酮酸激酶糖有氧氧化丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶糖異生丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1,6二磷酸果糖酶1葡萄糖-6-磷酸酶脂酸合成乙酰輔酶A羧化酶膽固醇合成HMG輔酶A還原酶某些重要代謝途徑的關(guān)鍵酶562023/2/18

快速調(diào)節(jié)

遲緩調(diào)節(jié)數(shù)秒、數(shù)分鐘通過改變酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天通過改變酶的含量

變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemicalmodification)?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。572023/2/181.變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念

2.變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制

3.變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義

7(1)關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)582023/2/18小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)1.變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念592023/2/18被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allostericenzyme)。使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑

(allostericeffector)

。?變構(gòu)激活劑allostericeffector——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑allostericeffector——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。602023/2/18變構(gòu)效應(yīng)劑可以是酶的底物，也可是代謝的終產(chǎn)物，或其它小分子代謝物。它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)濃度的改變能靈敏地反映代謝途徑的強(qiáng)度和能量供求情況，使關(guān)鍵酶構(gòu)象改變影響酶活性，從而調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向以及細(xì)胞能量的供求平衡。612023/2/18代謝途徑變構(gòu)酶變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑糖酵解己糖激酶AMP、ADP、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶-1FDP檸檬酸丙酮酸激酶ATP，乙酰CoA三羧酸循環(huán)檸檬酸合酶AMPATP，長鏈脂酰CoA異檸檬酸脫氫酶AMP，ADPATP糖異生丙酮酸羧化酶乙酰CoA，ATPAMP糖原分解磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸合成乙酰輔酶A羧化酶檸檬酸，異檸檬酸長鏈脂酰CoA氨基酸代謝谷氨酸脫氫酶ADP，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌呤合成谷氨酰胺PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶AMP，GMP嘧啶合成天冬氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶CTP，UTP核酸合成脫氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其變構(gòu)效應(yīng)劑622023/2/18變構(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2.變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制632023/2/183.變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義①

代謝終產(chǎn)物反饋抑制(feedbackinhibition)

反應(yīng)途徑中起始反應(yīng)的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長鏈脂酰CoA642023/2/18G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖原分解糖原合酶促進(jìn)糖的儲(chǔ)存②變構(gòu)調(diào)節(jié)還可使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。652023/2/18檸檬酸–+6-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③變構(gòu)調(diào)節(jié)還可使不同代謝途徑相互協(xié)調(diào)。662023/2/18變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：⑴酶活性的改變通過酶分子構(gòu)象的改變而實(shí)現(xiàn)；⑵酶的構(gòu)象變化僅涉及非共價(jià)鍵的變化；⑶變構(gòu)效應(yīng)劑是酶的底物，產(chǎn)物或小分子中間代謝物；⑷不消耗能量；疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化672023/2/18（2）關(guān)鍵酶的活性可由酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)1．酶的化學(xué)修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在其它酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。682023/2/18磷酸化---去磷酸乙酰化---脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH與–S—S–互變酶的化學(xué)修飾主要有：692023/2/18酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白702023/2/18磷酸化修飾對(duì)一些酶活性的影響

酶磷酸化脫磷酸化糖原磷酸化酶激活抑制磷酸化酶b激酶激活抑制檸檬酸裂解酶激活抑制HMGCoA還原酶激酶激活抑制甘油三脂脂肪酶激活抑制乙酰CoA羧化酶抑制激活糖原合成酶a抑制激活丙酮酸脫氫酶抑制激活HMGCoA還原酶抑制激活磷酸果糖激酶抑制激活712023/2/18①絕大多數(shù)屬于這類調(diào)節(jié)方式的酶都具無活性（或低活性）和有活性（或高活性）兩種形式。它們之間在兩種不同酶的催化下發(fā)生共價(jià)修飾，可以互相轉(zhuǎn)變。②與變構(gòu)調(diào)節(jié)不同，化學(xué)修飾是由酶催化的反應(yīng)，且參與修飾的酶又常常受其他酶或激素的影響，故化學(xué)修飾有級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。2.酶的化學(xué)修飾的特點(diǎn)722023/2/18級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)732023/2/18③磷酸化與脫磷酸是最常見的酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。④化學(xué)修飾調(diào)節(jié)往往由一組級(jí)聯(lián)反應(yīng)組成，作用迅速，又有放大效應(yīng)。另外，化學(xué)修飾調(diào)節(jié)消耗的能量比合成酶蛋白少得多。因此，化學(xué)修飾調(diào)節(jié)是經(jīng)濟(jì)快速高效的酶活性調(diào)節(jié)方式。742023/2/183．變構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾調(diào)節(jié)協(xié)同別構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)酶活性的兩種不同方式，而對(duì)某一具體酶而言，它可同時(shí)受這兩種方式的調(diào)節(jié)，兩者相輔相成，對(duì)細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)的順利進(jìn)行具有重要意義。752023/2/181．誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白的合成可改變酶含量加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)（三）酶含量的調(diào)節(jié)酶的底物、產(chǎn)物、激素或藥物均可影響酶的合成。762023/2/18

常見的誘導(dǎo)或阻遏方式：底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏作用普遍存在于生物界；代謝反應(yīng)的產(chǎn)物不僅可變構(gòu)抑制關(guān)鍵酶，而且有時(shí)還可阻遏這些酶的合成；激素對(duì)酶表達(dá)的誘導(dǎo)很常見；很多藥物和毒物對(duì)酶的誘導(dǎo)合成；蛋白質(zhì)

尿素循環(huán)的酶胰島素

糖酵解的關(guān)鍵酶苯巴比妥苯巴比妥代謝相關(guān)的酶772023/2/182．改變酶蛋白分子降解速度也能調(diào)節(jié)細(xì)胞酶含量細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解有兩條主要途徑：存在于溶酶體（lysosome）的ATP-非依賴途徑；存在于蛋白酶體（proteosome）的依賴ATP的泛素途徑凡能改變或影響這兩種蛋白質(zhì)降解機(jī)制的因素，都可間接影響酶蛋白的降解速度，進(jìn)而影響代謝途徑。782023/2/18

合成（主要）降解（次要）

誘導(dǎo)

阻遏溶酶體蛋白酶體

底物產(chǎn)物(多)激素藥物

蛋白酶體蛋白水解酶酶量的調(diào)節(jié)酶

降解識(shí)別待降解蛋白

降解Pr

(泛素化）

泛素-9792023/2/18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、激素水平的調(diào)節(jié)代謝激素作用機(jī)制：802023/2/18激素受體在細(xì)胞的部位不同receptor（一）膜受體激素（二）胞內(nèi)受體激素膜受體蛋白質(zhì)類、肽類、兒茶酚胺類親水難以越過脂質(zhì)雙層膜----與膜受體結(jié)合通過第二信使發(fā)揮作用類固醇類、甲狀腺素、視黃酸等疏水可越過脂質(zhì)雙層的膜----與胞內(nèi)受體結(jié)合激素-受體復(fù)合物-----DNA激素反應(yīng)元件812023/2/18化學(xué)修飾調(diào)節(jié)

膜受體激素胞內(nèi)受體激素第二信使E酶合成調(diào)節(jié)激素受體示意圖細(xì)胞膜細(xì)胞核膜受體HRE胞內(nèi)受體822023/2/18（一）膜受體激素832023/2/18（二）胞內(nèi)受體激素842023/2/18調(diào)節(jié)的機(jī)制：三、機(jī)體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑對(duì)物質(zhì)代謝進(jìn)行整體調(diào)節(jié)內(nèi)外環(huán)境變化神經(jīng)體液適應(yīng)環(huán)境維持內(nèi)環(huán)境相對(duì)恒定神經(jīng)系統(tǒng)物質(zhì)代謝（激素）神經(jīng)遞質(zhì)852023/2/181．短期饑餓糖利用減少而脂動(dòng)員加強(qiáng)（一）饑餓饑餓13天糖原消耗，血糖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整體調(diào)節(jié)的例子

862023/2/18

（3）蛋白質(zhì)代謝變化分解加強(qiáng)，氨基酸異生成糖（2）糖代謝變化(肝)糖異生加強(qiáng)(2天后)組織對(duì)葡萄糖利用降低（除腦外）（1）脂代謝變化脂肪動(dòng)員加強(qiáng)，脂肪酸和酮體生成增多。（肌肉主要利用脂肪酸和酮體，腦可以利用一部分酮體）短期饑餓872023/2/182長期饑餓各組織發(fā)生與短期饑餓不同的代謝改變：（1）蛋白質(zhì)代謝變化蛋白質(zhì)分解減少（2）糖代謝變化肝腎糖異生增強(qiáng)肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸（3）脂代謝變化脂肪動(dòng)員進(jìn)一步加強(qiáng)腦組織主要利用酮體肌肉主要利用脂肪酸882023/2/18短期饑餓(1-3天)長期饑餓>(1周)↑↑↑肝↑↑腎↑肝↑↑腎↑↑↑↑↑肌主要能源↑↑↑腦主要能源代謝肌肉蛋白質(zhì)分解糖異生脂肪動(dòng)員酮體對(duì)G攝取、利用↓↓↓饑餓時(shí)在整體調(diào)節(jié)下機(jī)體物質(zhì)代謝的變化892023/2/18應(yīng)激(stress)指人體受到一些異乎尋常的刺激，如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、感染及劇烈情緒波動(dòng)等所作出一系列反應(yīng)的“緊張狀態(tài)”。整體調(diào)節(jié)的例子

（二）應(yīng)激902023/2/18強(qiáng)刺激----緊張狀態(tài)----交感神經(jīng)興奮

腎上腺素，糖皮質(zhì)激素，胰高血糖素，生長激素胰島素1.血糖↑：肝糖原分解↑保證大腦，紅細(xì)胞供能糖異生↑組織糖利用↓2.脂肪動(dòng)員↑3.蛋白分解↑應(yīng)激912023/2/181．血糖升高腎上腺素及胰高血糖素分泌增加均可激活磷