第十章物質代謝的聯(lián)系與調節(jié)

第一節(jié)物質代謝的特點TheSpecialtyofMetabolism目前一頁\總數(shù)六十八頁\編于八點一、整體性

糖類

脂類蛋白質水

無機鹽維生素各種物質代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄目前二頁\總數(shù)六十八頁\編于八點二、代謝調節(jié)機體有精細的調節(jié)機制，調節(jié)代謝的強度、方向和速度內外環(huán)境不斷變化影響機體代謝適應環(huán)境的變化目前三頁\總數(shù)六十八頁\編于八點三、各組織、器官物質代謝各具特色結構不同酶系的種類、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同、功能各異目前四頁\總數(shù)六十八頁\編于八點四、各種代謝物均具有各自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目前五頁\總數(shù)六十八頁\編于八點五、ATP是機體能量利用的共同形式營養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能目前六頁\總數(shù)六十八頁\編于八點六、NADPH是合成代謝所需的還原當量例如乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑目前七頁\總數(shù)六十八頁\編于八點第二節(jié)物質代謝的相互聯(lián)系MetabolicInterrelationships目前八頁\總數(shù)六十八頁\編于八點糖類脂類蛋白質葡萄糖甘油、脂酸氨基酸乙酰CoA2H三羧酸循環(huán)H2OCO2線粒體H2OATP一、在能量代謝上的相互關系物質代謝的相互聯(lián)系目前九頁\總數(shù)六十八頁\編于八點一、在能量代謝上的相互關系物質代謝的相互聯(lián)系

從能量供應的角度看，三大營養(yǎng)物質可以互相代替，并互相制約。

一般情況下，供能以糖及脂為主，盡量節(jié)約蛋白質的消耗。目前十頁\總數(shù)六十八頁\編于八點脂肪分解增強ATP增多ATP/ADP比值增高任一供能物質的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他物質的降解。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）例如目前十一頁\總數(shù)六十八頁\編于八點二、糖、脂和蛋白質代謝之間的相互關系

體內糖、脂、蛋白質和核酸等的代謝不是彼此獨立的，而是相互關聯(lián)的。通過共同的中間物而互相轉變。物質代謝的相互聯(lián)系目前十二頁\總數(shù)六十八頁\編于八點食物糖肝糖原非糖物質血糖3.89-6.11mmol/LCO2+H2O肝、肌糖原其他糖脂肪、氨基酸等物質代謝的相互聯(lián)系目前十三頁\總數(shù)六十八頁\編于八點葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乳酸物質代謝的相互聯(lián)系6-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖磷酸二羥丙酮1,3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸糖酵解胞液目前十四頁\總數(shù)六十八頁\編于八點乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸TCA葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乳酸物質代謝的相互聯(lián)系2H2HGTP2H2H糖的有氧氧化目前十五頁\總數(shù)六十八頁\編于八點物質代謝的相互聯(lián)系磷酸戊糖途徑糖原1-磷酸葡萄糖乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸TCA葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乳酸目前十六頁\總數(shù)六十八頁\編于八點物質代謝的相互聯(lián)系二、糖與脂肪代謝的關系糖原1-磷酸葡萄糖乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸TCA葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乳酸磷酸戊糖途徑磷酸二羥丙酮甘油脂肪脂酸乙酰CoA酮體肝目前十七頁\總數(shù)六十八頁\編于八點1.攝入的糖量超過能量消耗時

葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲存（肝、肌肉）目前十八頁\總數(shù)六十八頁\編于八點2.脂肪的甘油部分能在體內轉變?yōu)樘侵嵋阴oA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、腎、腸磷酸甘油葡萄糖目前十九頁\總數(shù)六十八頁\編于八點3.脂肪的分解代謝受糖代謝的影響?zhàn)囸I、糖供應不足或糖代謝障礙時高酮血癥草酰乙酸相對不足糖不足脂肪大量動員酮體生成增加氧化受阻目前二十頁\總數(shù)六十八頁\編于八點物質代謝的相互聯(lián)系三、糖與氨基酸代謝的關系糖原1-磷酸葡萄糖乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸TCA葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乳酸氨基酸丙氨酸，蘇氨酸，色氨酸亮氨酸賴氨酸半胱氨酸甘氨酸酪氨酸苯丙氨酸纈氨酸蛋氨酸異亮氨酸精氨酸組氨酸谷氨酸酮體異亮氨酸，苯丙氨酸酪氨酸、蘇氨酸，色氨酸天冬氨酸目前二十一頁\總數(shù)六十八頁\編于八點例如丙氨酸丙酮酸脫氨基糖異生葡萄糖1.大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的α-酮酸，可轉變?yōu)樘恰Ｄ壳岸揬總數(shù)六十八頁\編于八點2.糖代謝的中間產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α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸目前二十三頁\總數(shù)六十八頁\編于八點四、脂類與氨基酸代謝的關系物質代謝的相互聯(lián)系氨基酸乙酰CoA脂肪

1.蛋白質可以轉變?yōu)橹?/p>

2.氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂目前二十四頁\總數(shù)六十八頁\編于八點——但不能說，脂類可轉變?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3.脂肪的甘油部分可轉變?yōu)榉潜匦璋被嶂悆H脂肪的甘油可通過生成磷酸甘油醛，循糖酵解途徑逆行生成糖，進而轉變?yōu)榉潜仨毎被帷Ｄ壳岸屙揬總數(shù)六十八頁\編于八點四、核酸與氨基酸代謝的關系物質代謝的相互聯(lián)系

1.氨基酸是體內合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位合成嘌呤合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供目前二十六頁\總數(shù)六十八頁\編于八點糖脂肪氨基酸核苷酸目前二十七頁\總數(shù)六十八頁\編于八點第三節(jié)組織、器官的代謝特點及聯(lián)系1、機體各組織、器官之間通過血液循環(huán)及神經內分泌系統(tǒng)聯(lián)成統(tǒng)一整體。2、各組織、器官的代謝方式有共同之處，但又各具特色。目前二十八頁\總數(shù)六十八頁\編于八點1、肝（liver）：組織、器官的代謝特點及聯(lián)系是機體物質代謝的樞紐。在糖、脂、蛋白質、水、鹽及維生素代謝中均具有獨特而重要的作用。合成、儲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如——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。目前二十九頁\總數(shù)六十八頁\編于八點2、心臟（heart）：以酮體、乳酸、游離脂酸，葡萄糖為能源，以有氧氧化途徑為主。組織、器官的代謝特點及聯(lián)系目前三十頁\總數(shù)六十八頁\編于八點3、腦（brain）：是機體耗能的主要器官，以葡萄糖為主要供能物質，由血糖供應。長期饑餓時，利用酮體為能源。組織、器官的代謝特點及聯(lián)系目前三十一頁\總數(shù)六十八頁\編于八點4、肌肉組織（muscle）：以氧化脂酸為主，在劇烈運動時，以無氧酵解為主。肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。組織、器官的代謝特點及聯(lián)系目前三十二頁\總數(shù)六十八頁\編于八點5、紅細胞（redcell）：能量主要來自葡萄糖的酵解途徑。組織、器官的代謝特點及聯(lián)系目前三十三頁\總數(shù)六十八頁\編于八點6、脂肪組織（adiposetissue）：合成及儲存脂肪的重要組織。受激素的調控而使脂酸分解，供機體其他組織的需要。組織、器官的代謝特點及聯(lián)系目前三十四頁\總數(shù)六十八頁\編于八點7、腎（kidney）：可進行糖異生，生成酮體。組織、器官的代謝特點及聯(lián)系目前三十五頁\總數(shù)六十八頁\編于八點代謝調節(jié)TheRegulationofMetabolism第四節(jié)目前三十六頁\總數(shù)六十八頁\編于八點代謝調節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調節(jié)，這種調節(jié)稱為原始調節(jié)或細胞水平代謝調節(jié)。單細胞生物目前三十七頁\總數(shù)六十八頁\編于八點高等生物——三級水平代謝調節(jié)細胞水平代謝調節(jié)激素水平代謝調節(jié)高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調節(jié)功能的內分泌細胞及內分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發(fā)揮代謝調節(jié)作用。整體水平代謝調節(jié)在中樞神經系統(tǒng)的控制下，或通過神經纖維及神經遞質對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來調節(jié)某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調而對機體代謝進行綜合調節(jié)。目前三十八頁\總數(shù)六十八頁\編于八點一、細胞水平的代謝調節(jié)這是生物最基本的調節(jié)方式。代謝調節(jié)?細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。?細胞內酶呈隔離分布。?代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶(keyenzyme)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)而實現(xiàn)的。目前三十九頁\總數(shù)六十八頁\編于八點（一）細胞內酶的分隔分布

酶的隔離分布為代謝調節(jié)創(chuàng)造了有利條件，使某些調節(jié)因素可以較為專一地影響某一細胞組分中的酶的活性，而不致影響其他組分中的酶的活性，從而保證了整體反應的有序性。

目前四十頁\總數(shù)六十八頁\編于八點多酶體系在細胞內的分布目前四十一頁\總數(shù)六十八頁\編于八點關鍵酶代謝途徑中催化最慢一個反應的酶，稱為關鍵酶或限速酶。

關鍵酶催化反應的特點：（1）它催化的反應速度最慢,故又稱為限速酶，它的活性決定整個代謝途徑的總速度（2）這類酶催化單向反應或非平衡反應，因此它的活性決定整個代謝途徑的方向（3）這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應劑的調節(jié)目前四十二頁\總數(shù)六十八頁\編于八點關鍵酶活性的調節(jié)Ⅰ快速調節(jié)

通過改變酶的分子結構，從而改變其活性來調節(jié)酶促反應的速度，數(shù)秒及數(shù)分鐘即可實現(xiàn)。變構調節(jié)

化學修飾調節(jié)Ⅱ遲緩調節(jié)

通過酶蛋白分子的合成或降解以改變細胞內酶的含量來調節(jié)酶的活性，需數(shù)小時或幾天才能實現(xiàn)。目前四十三頁\總數(shù)六十八頁\編于八點1.變構調節(jié)的概念小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結合，引起酶蛋白分子構象變化，從而改變酶的活性，這種調節(jié)稱為酶的變構調節(jié)或別構調節(jié)。（二）關鍵酶的變構調節(jié)目前四十四頁\總數(shù)六十八頁\編于八點被調節(jié)的酶稱為變構酶或別構酶(allostericenzyme)使酶發(fā)生變構效應的物質，稱為變構效應劑(allostericeffector)

?變構激活劑allostericeffector——引起酶活性增加的變構效應劑。?變構抑制劑allostericeffector

——引起酶活性降低的變構效應劑。目前四十五頁\總數(shù)六十八頁\編于八點糖和脂肪代謝酶系中某些變構酶及其變構效應劑代謝途徑變構酶激活變構劑抑制變構劑糖氧化分解已糖激酶

G-6-P

磷酸果糖激酶AMP、ADP、FDP、PiATP、檸檬酸

丙酮酸激酶FDPATP、乙酸CoA

異檸檬酸脫氫酶AMPATP、長鏈脂酰CoA

檸檬酸合成酶ADP、AMPATP糖異生果糖-1，6-二磷酸酶

AMP

丙酮酸羥化酶乙酰CoA、ATP

脂肪酸合成乙酰CoA羥化酶檸檬酸、異檸檬酸長鏈脂酰CoA目前四十六頁\總數(shù)六十八頁\編于八點3.變構調節(jié)的生理意義①

代謝終產物反饋抑制(feedbackinhibition)反應途徑中的酶，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CoA目前四十七頁\總數(shù)六十八頁\編于八點

②變構調節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促進糖的儲存目前四十八頁\總數(shù)六十八頁\編于八點③變構調節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化乙酰輔酶A羧化酶促進脂酸的合成目前四十九頁\總數(shù)六十八頁\編于八點（三）酶的化學修飾調節(jié)1.化學修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為酶的化學修飾。目前五十頁\總數(shù)六十八頁\編于八點2.化學修飾的主要方式磷酸化---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–互變目前五十一頁\總數(shù)六十八頁\編于八點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-磷酸化的酶蛋白目前五十二頁\總數(shù)六十八頁\編于八點

某些酶的酶促化學修飾調節(jié)酶類反應類型效應糖無磷酸化酶磷酸化／脫磷酸激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化／脫磷酸激活/抑制磷酸化酶磷酸酶磷酸化／脫磷酸抑制/激活糖元合成酶磷酸化／脫磷酸抑制/激活丙酮酸脫羥酶磷酸化／脫磷酸抑制/激活脂肪酶（脂肪細胞）磷酸化／脫磷酸激活/抑制谷氨酰胺合成酶（大腸桿菌）腺苷化／脫腺苷抑制/激活黃嘌呤氧化（脫氫）酶－SH/-S-S-脫氫/氧化目前五十三頁\總數(shù)六十八頁\編于八點3.酶促化學修飾的特點①酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調節(jié)因素如激素的調控。②具有放大效應，效率較變構調節(jié)高。③磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。同一個酶可以同時受變構調節(jié)和化學修飾調節(jié)。目前五十四頁\總數(shù)六十八頁\編于八點目前五十五頁\總數(shù)六十八頁\編于八點（四）酶量的調節(jié)1.酶蛋白合成的誘導與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)誘導劑和阻遏劑可在轉錄水平或翻譯水平影響蛋白質的合成，故調節(jié)效應出現(xiàn)較遲緩。目前五十六頁\總數(shù)六十八頁\編于八點

1.底物對酶合成的誘導作用2.產物對酶合成的阻遏3.激素對酶合成的誘導作用4.藥物對酶合成的誘導作用

常見的誘導或阻遏方式目前五十七頁\總數(shù)六十八頁\編于八點(二)酶蛋白分子降解的調節(jié)

酶蛋白受細胞內溶酶體中蛋白水解酶的催化而降解，因此,凡能改變蛋白水解酶活性或蛋白水解酶在溶酶體內分布的因素，都可間接地影響酶蛋白的降解速度。

目前五十八頁\總數(shù)六十八頁\編于八點內、外環(huán)境改變機體相關組織分泌激素激素與靶細胞上的受體結合靶細胞產生生物學效應，適應內外環(huán)境改變激素作用機制二、激素水平的代謝調節(jié)目前五十九頁\總數(shù)六十八頁\編于八點激素的定義激素是一類由特殊的細胞合成并分泌的化學物質，它隨血液循環(huán)于全身，作用于特定的組織或細胞(稱為靶組織或靶細胞，targetcell)，指導細胞的物質代謝沿著一定的方向進行。受體是一類可以與相應的配體(ligand)特異性結合的物質，常為糖蛋白或脂蛋白。激素作為一類配體，與受體的結合具有高度的特異性和親和性。只有那些具有相應受體的細胞才可以成為該激素的靶細胞，激素的作用必須通過其受體來實現(xiàn)。

目前六十頁\總數(shù)六十八頁\編于八點激素的分類膜受體激素

這類激素都是親水的，難以通過脂質雙分子層，它們的受體是位于細胞膜上的跨