1、1物质代谢的联系调节物质代谢的联系调节Metabolic Regulation2 物质代谢是生物体内利用各种营养物质代谢是生物体内利用各种营养物质所发生的用于维持生命的一系列有物质所发生的用于维持生命的一系列有序化学反应的总称。序化学反应的总称。 1.1.分解代谢分解代谢 2.2.合成代谢合成代谢物质代谢的特点物质代谢的特点组织、器官的代谢特点组织、器官的代谢特点3物质代谢的特点物质代谢的特点41. 1.物质代谢的整体性物质代谢的整体性 体内各种物质（糖、脂、蛋白质、体内各种物质（糖、脂、蛋白质、水、无机盐和维生素等）的代谢构成一水、无机盐和维生素等）的代谢构成一个统一的整体个统一的整体彼此相
2、互联系彼此相互联系或相互转化或相互转化或相互依存或相互依存消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄5代谢调节代谢调节机体有精细的调节机体有精细的调节机制，调节代谢的机制，调节代谢的强度、方向和速度强度、方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境适应环境的变化的变化6葡萄糖氧化分解途径小结糖酵解糖酵解胞浆胞浆无氧、无氧、NADNAD己糖激酶己糖激酶PFKPFK1 1丙酮酸激酶丙酮酸激酶乳酸乳酸2 2（3 3）ATPATP应急供能应急供能RBCRBC等组织能等组织能量来源量来源有氧氧化有氧氧化胞浆、线胞浆、线粒体粒体O2O2、NADNAD、FADFAD以上三
3、个以及以上三个以及丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶系；柠檬酸合系；柠檬酸合酶；酶；KGKG脱脱氢酶系；异柠氢酶系；异柠檬酸脱氢酶。檬酸脱氢酶。3636或或38ATP38ATP；CO2CO2；H2OH2O主要产能机构；主要产能机构；三大代谢联系三大代谢联系枢纽。枢纽。磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径胞浆胞浆NADPNADPG-6-PG-6-P脱氢酶脱氢酶磷酸戊糖磷酸戊糖NADPHNADPH核苷酸合成的核苷酸合成的原料；为合成原料；为合成代谢提供代谢提供NADPHNADPH糖醛酸途径糖醛酸途径胞浆胞浆 NAD NADNADPNADPUDPGUDPG脱氢酶脱氢酶UDPGAUDPGANADPHNADPH参与生物转化参
4、与生物转化PrPr聚糖糖基来聚糖糖基来源；源；72.2.各种代谢物均具有各自共同的代谢池各种代谢物均具有各自共同的代谢池例如例如各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖氨基酸代谢库氨基酸代谢库83.ATP是机体能量利用的共同形式是机体能量利用的共同形式94. NADPH是合成代谢所需的还原当量是合成代谢所需的还原当量来源来源G-6-P脱氢酶脱氢酶G-6-P酸脱氢酶酸脱氢酶苹果酸酶苹果酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶胞浆胞浆10各组织、器官物质代谢的特点各组织、器官物质代谢的特点11各组织、器官物质代谢各具特色各组织、器官物质代谢各具特色结构不同结构不
5、同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异121.1. 肝脏肝脏物质代谢的中枢（综合性化工厂物质代谢的中枢（综合性化工厂 ）2. 2. 大脑大脑GluGlu为唯一能源，日耗为唯一能源，日耗100g100g。长期饥饿者。长期饥饿者以酮体为主要能源（日耗以酮体为主要能源（日耗5050100g)100g)。3. 3. 肌肉肌肉缺乏缺乏G6PG6P酶，不能将肌糖原分解成葡萄糖酶，不能将肌糖原分解成葡萄糖补充血糖。补充血糖。4. 4. 心脏心脏以酮体、乳酸、以酮体、乳酸、FFAFFA和和GluGlu为能源，有氧氧为能源，有氧氧化
6、供能为主。化供能为主。5. 5. RBCRBC无线粒体，能量全部来自糖酵解（无线粒体，能量全部来自糖酵解（30g/30g/日）。日）。6. 6. 脂肪组织脂肪组织合成和储存合成和储存TGTG。肝脏也能合成。肝脏也能合成TGTG，但，但不能储存不能储存TGTG，需，需VLDLVLDL运至肝外。运至肝外。7. 7. 肾脏肾脏糖异生生成糖异生生成G G的量与饥饿时间呈正比。的量与饥饿时间呈正比。13是机体物质代谢的枢纽。是机体物质代谢的枢纽。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。有独特而重要的作用。肝肝合成、储存糖原合成、储存糖原分解
7、糖原生成葡萄糖，释放入血分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖异生的主要器官是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用肝在糖代谢中的作用例如例如肝在维持血糖稳定中起重要作用。肝在维持血糖稳定中起重要作用。14耗能大，耗氧多。耗能大，耗氧多。葡萄糖为主要能源。葡萄糖为主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。 脑脑15合成、储存糖原；合成、储存糖原；通常以脂酸氧化为主要供能方式；通常以脂酸氧化为主要供能方式； 剧烈运动时剧烈运动时，以糖酵解为主。，以糖酵解为主。肌肌 肉肉16酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖以有氧氧化供能为主。以有氧氧化供能为
8、主。心脏心脏17能量主要来自糖酵解。能量主要来自糖酵解。红细胞红细胞18合成及储存脂肪的重要组织；合成及储存脂肪的重要组织；将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。脂肪组织脂肪组织HSLHSL脂肪脂肪VLDL19机体如何对体内进行的各种机体如何对体内进行的各种代谢进行调节？代谢进行调节？糖？脂肪、蛋白质糖？脂肪、蛋白质20 代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。 通过代谢调节，可以使各种物质代谢和代谢途径井然有通过代谢调节，可以使各种物质代谢和代谢途径井然有序地进行，以适应外环境的变化和保持内环境
9、的相对恒序地进行，以适应外环境的变化和保持内环境的相对恒定和动态平衡。定和动态平衡。21主要通过细胞内代谢物浓度的变主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为种调节称为原始调节原始调节或或细胞水平代谢细胞水平代谢调节调节。单细胞生物单细胞生物22高等生物高等生物 三级水平代谢调节三级水平代谢调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内内分泌细胞分泌细胞及及内分泌器官内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发，其分泌的激素可对其他细
10、胞发挥代谢调节作用。挥代谢调节作用。整体水平代谢调节整体水平代谢调节在在中枢神经系统中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。调而对机体代谢进行综合调节。23主要内容主要内容n物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系n细胞水平的代谢调节细胞水平的代谢调节n激素水平的代谢调节激素水平的代谢调节n整体调节整体调节24物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Me
11、tabolic Interrelationships第一节第一节25（一）在能量代谢上的相互联系（一）在能量代谢上的相互联系三大营养素三大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoACoA2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPATPCOCO2 2一、糖、脂类、蛋白质代谢间的联系一、糖、脂类、蛋白质代谢间的联系TACTAC26CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复
12、合体酮戊二酸脱氢酶复合体琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶27NADH 复合体复合体Q 复合体复合体Cyt c 复合体复合体O2琥珀酸琥珀酸 复合体复合体 Q 复合体复合体Cyt c 复合体复合体O228ATP合酶合酶 (复合物复合物V）两部分构成：两部分构成：亲水部分亲水部分 F1（33亚基亚基 ）疏水部分疏水部分 F0（a1b2c912亚基）亚基）ATP合酶结构模式图合酶结构模式图每合成一分子每合成一分子ATP大约有大约有4个个H经通经通道进入基质。道进入基质。29乙酰辅酶乙
13、酰辅酶A A是三大营养物质代谢共同的中是三大营养物质代谢共同的中间代谢物；间代谢物；三羧酸循环三羧酸循环是三大营养物质分解代谢共同是三大营养物质分解代谢共同的最后代谢途径；的最后代谢途径；分解代谢释放的能量均以分解代谢释放的能量均以ATPATP的形式储存；的形式储存；从能量供应角度看，三大营养素可以相互从能量供应角度看，三大营养素可以相互代替，并相互制约。代替，并相互制约。30（二）物质代谢的相互转变关系（二）物质代谢的相互转变关系糖与脂类之间的转变糖与脂类之间的转变糖变脂糖变脂葡萄糖葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙酰乙酰CoA脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇3-磷酸甘油磷酸甘油脂肪脂肪31脂酸脂酸乙
14、酰乙酰CoACoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠3-3-磷酸甘油磷酸甘油葡葡萄萄糖糖 -氧化氧化三羧酸循环三羧酸循环酮体酮体脂变糖脂变糖32 体内糖与脂肪间的关系以体内糖与脂肪间的关系以糖转变糖转变为脂肪为脂肪为主，即：体内脂肪可为主，即：体内脂肪可完全完全由由糖转变而来糖转变而来(除必需脂肪酸除必需脂肪酸)，而脂肪，而脂肪只有只有甘油部分甘油部分可以转变为糖。可以转变为糖。脂肪酸不能转变为糖脂肪酸不能转变为糖奇数碳脂肪酸分解产物之一丙酰奇数碳脂肪酸分解产物之一丙酰CoA可异生为葡萄糖可异生为葡萄糖33甘油异生为葡萄糖的过程甘油甘油 34乳酸乳酸已糖激酶6-磷
15、酸果糖激酶-1丙酮酸激酶三个不可逆三个不可逆反应反应 糖异生糖异生35脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化受阻氧化受阻36糖与氨基酸之间的转变糖与氨基酸之间的转变柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸糖糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA丙氨酸丙氨酸糖变氨基酸糖变氨基酸糖代谢的中间产物只可以转变成糖代谢的中间产物只可以转变成12种非必需氨基酸。种非必需氨基酸。37氨基酸变
16、糖氨基酸变糖例如例如丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖氨基酸是饥饿或摄入较多蛋白质时糖异生的重要原料氨基酸是饥饿或摄入较多蛋白质时糖异生的重要原料大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酮酸，可转变为糖生糖氨基酸酸，可转变为糖生糖氨基酸38氨基酸与脂类之间的转变氨基酸与脂类之间的转变氨基酸变脂氨基酸变脂氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸乙醇胺乙醇胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂CO2CH3氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料39脂肪脂肪甘油甘油3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛
17、糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂变氨基酸脂变氨基酸但不能说，脂类可转变为氨基酸。但不能说，脂类可转变为氨基酸。40脂肪分解脂肪分解增强增强ATP ATP 增多增多ATP/ADP ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。节约其他物质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1被抑制被抑制（糖分解代谢限速酶之一）（糖分解代谢限速酶之一）例如例如41不同的组织器官以不
18、同的物质为主要能量不同的组织器官以不同的物质为主要能量 来源。来源。糖供应不足时，脂肪动员加强，增加供能糖供应不足时，脂肪动员加强，增加供能 比例。比例。 一般来说，供能以糖和脂肪为主，节省蛋一般来说，供能以糖和脂肪为主，节省蛋 白质的消耗。白质的消耗。42 1.1. 氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料2. 2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供二、三大营养物质与核苷酸代谢间的联系二、三大营养物质与核苷酸代谢间的联系甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰
19、胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶 3.3. 核苷酸合成所需能量由糖、脂肪的氧化分解供应。核苷酸合成所需能量由糖、脂肪的氧化分解供应。 4.4. 核苷酸的分解代谢与糖、氨基酸的分解代谢有密核苷酸的分解代谢与糖、氨基酸的分解代谢有密 切联系。切联系。 丝丝组组甘甘色色43葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪Leu、Lys草酰乙酸草酰乙酸- 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal, Ile,Met, ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸异苯酪苏色异苯酪苏色44糖
20、类、脂类、氨基酸和核苷酸代谢的相互联系糖类、脂类、氨基酸和核苷酸代谢的相互联系45三大营养物质代谢途径之间的关系联络图三大营养物质代谢途径之间的关系联络图 方振伟方振伟 等等 生命的化学生命的化学20062006，2626（2 2）：）：18618618818846高等动物的三个层次的调节机制高等动物的三个层次的调节机制细胞水平的代谢调节细胞水平的代谢调节激素水平的代谢调节激素水平的代谢调节整体水平的代谢调节整体水平的代谢调节最原始，最基本的调节机制最原始，最基本的调节机制代谢调节代谢调节47第二节第二节细胞水平的代谢调节细胞水平的代谢调节48 细胞水平的代谢调节的一些特点细胞水平的代谢调节的
21、一些特点n细胞内酶呈隔离分布。细胞内酶呈隔离分布。n细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。n代谢途径的速度、方向由其中的关键酶代谢途径的速度、方向由其中的关键酶( (key enzyme)的活性决定。代谢调节主要是通过的活性决定。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。对关键酶活性的调节而实现的。49一、细胞内的各种膜结构及酶的隔一、细胞内的各种膜结构及酶的隔离分布分布在代谢调节中的作用离分布分布在代谢调节中的作用 各代谢途径由相互关联的一系列酶负责各代谢途径由相互关联的一系列酶负责催化，称之为催化，称之为多酶体系多酶体系。它们分布在细胞内它们分布在
22、细胞内不同的部位，因而各代谢都在固定区域内进不同的部位，因而各代谢都在固定区域内进行。行。50细胞内酶的隔离分布细胞内酶的隔离分布51酶酶定定位位的的区区域域化化线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;细胞核:核酸合成内质网:蛋白质合成;磷脂合成52多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布多酶体系多酶体系分分布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖异生糖异生糖原合成糖原合成三羧酸循环三羧酸循环线粒体线粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体胞液胞液线粒体、胞液线粒体、胞液胞液胞液53多酶体系多酶体系分布分布线粒
23、体线粒体脂酸脂酸 氧化氧化脂酸脂酸合成合成胞液胞液胞液、内质网胞液、内质网胆固醇胆固醇合成合成磷脂磷脂合成合成内质网内质网DNADNA RNARNA 合成合成细胞核细胞核 与某一代谢有关的多个酶往往分布在细胞内特定的与某一代谢有关的多个酶往往分布在细胞内特定的部位，组成了一个多酶体系，共同参与同一个代谢途径。部位，组成了一个多酶体系，共同参与同一个代谢途径。54 酶的隔离分布的意义酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰。避免了各种代谢途径互相干扰。多酶体系多酶体系分分 布布蛋白质合成蛋白质合成多种水解酶多种水解酶溶酶体溶酶体线粒体、胞液线粒体、胞液尿素合成尿素合成酮体代谢酮体代谢胞液、
24、内质网胞液、内质网线粒体线粒体55二、酶活性调节二、酶活性调节 通过改变酶活性而改变代谢速度和方通过改变酶活性而改变代谢速度和方向是代谢调节的重要方式。向是代谢调节的重要方式。 酶活性调节酶活性调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节调节调节关键酶关键酶的活性的活性56关键酶的特点关键酶的特点通常是一个代谢途径中通常是一个代谢途径中前几个步骤前几个步骤中的某一个反中的某一个反应或是代谢分支后的应或是代谢分支后的第一步第一步反应。反应。催化的反应速度在该代谢途径中催化的反应速度在该代谢途径中最慢最慢。因此关键。因此关键酶又称酶又称限速酶。限速酶。催化的反应常是催化的反应常是不可逆反应不可逆反应，因此
25、，因此关键酶的活性关键酶的活性除可除可决定决定代谢代谢速度速度外还可决定代谢的外还可决定代谢的方向方向。关键酶的活性可关键酶的活性可受多种因素调节受多种因素调节。57例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶5859细胞水平细胞水平代谢调节代谢调节快速调节快速调节( (数秒数秒数分数分) )酶结构调节酶结构调节迟缓调节迟缓调节( (数小时数小时数天数天) )酶数量的调节酶数量的调节变构调节变构调节共价共价( (化学化学) )修饰调节修饰调节酶蛋白的酶蛋白的合成合成酶蛋白的酶蛋白的降解降解 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。60（一）酶的结构调
26、节（一）酶的结构调节（快速调节）（快速调节）1. 1.酶的变构调节酶的变构调节概念概念小分子化合物与酶分子小分子化合物与酶分子活性中心以外活性中心以外的某一部位特异结合的某一部位特异结合( (非共价键非共价键，可逆，可逆) ) ，引起酶蛋白分子引起酶蛋白分子构象变化构象变化，从而，从而改变酶的改变酶的活性活性，这种调节称为酶的，这种调节称为酶的变构调节（或别变构调节（或别构调节）构调节）。61被调节的酶称为被调节的酶称为变构酶变构酶使酶发生变构效应的物质，称为使酶发生变构效应的物质，称为变构效应变构效应剂，简称变构剂。剂，简称变构剂。 变构激活剂变构激活剂 引起酶活性引起酶活性增加增加的变构效
27、应剂。的变构效应剂。 变构抑制剂变构抑制剂 引起酶活性引起酶活性降低降低的变构效应剂。的变构效应剂。62变构调节的机制变构调节的机制变构效应剂的种类：变构效应剂的种类：底物，代谢终产物，中间产物，其他小分子代谢物底物，代谢终产物，中间产物，其他小分子代谢物变构酶变构酶与底物结合起催化作用与底物结合起催化作用与变构效应剂与变构效应剂非共价非共价结结合起调节作用合起调节作用催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基63变构效应剂变构效应剂 + + 酶的调节亚基酶的调节亚基酶的酶的构象构象改变改变酶的活性改变酶的活性改变（激活或抑制（激活或抑制 ）疏松疏松亚基聚合亚基聚合紧密紧密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶
28、分子多聚化64酶活性的变构调节示意图酶活性的变构调节示意图变构剂变构剂酶酶底物底物活活性性中中心心变变构构中中心心变构抑制变构抑制65变构酶的结构及活性调节有以下特点：变构酶的结构及活性调节有以下特点： 变构酶的酶蛋白由多亚基构成。所谓构象互变，常变构酶的酶蛋白由多亚基构成。所谓构象互变，常 体现在亚基的解聚和聚合。体现在亚基的解聚和聚合。 底物与变构效应剂有的分别与酶的底物与变构效应剂有的分别与酶的催化亚基催化亚基和和调节调节亚基亚基结合；有的均与酶的同一个亚基结合，只是结结合；有的均与酶的同一个亚基结合，只是结合部位不同，可分别称为合部位不同，可分别称为催化部位催化部位和和调节部位调节部位
29、。 变构剂与调节亚基变构剂与调节亚基(部位部位)间是通过间是通过非共价键非共价键结合结合 的。因此两者是否结合决定于的。因此两者是否结合决定于变构剂浓度变构剂浓度。酶的活。酶的活 性随着变构剂浓度的变化而不断调节。性随着变构剂浓度的变化而不断调节。66防止代谢终产物积累。防止代谢终产物积累。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA软脂酰软脂酰CoA变构调节的生理意义变构调节的生理意义67ABCDEZ FG Z(-)(-)(-)(-)ABCDE Y 68 代谢物得到合理调配和有效利用。代谢物得到合理调配和有效利用。+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖原的分解抑制糖原的分解糖原
30、合酶糖原合酶促进糖原的合成促进糖原的合成G-6-PG-6-PG充足充足一种变构剂可以抑制一种变构酶，同时激活另一种变构酶，使代谢物根据需要进一种变构剂可以抑制一种变构酶，同时激活另一种变构酶，使代谢物根据需要进入不同代谢途径。入不同代谢途径。692.2.酶促化学修饰调节酶促化学修饰调节 概念概念通过通过酶促反应酶促反应使酶蛋白以使酶蛋白以共价键共价键结合或脱去结合或脱去某种特定基团，导致酶蛋白某种特定基团，导致酶蛋白构象改变构象改变，酶活性酶活性也随之改变也随之改变，这种调节方式称为，这种调节方式称为化学修饰调节化学修饰调节，也称也称共价修饰调节共价修饰调节。70化学修饰的主要方式化学修饰的主
31、要方式磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 - - - - - - 脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - - - - 脱腺苷脱腺苷 SH SH 与与 S S S S 互变互变71酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白72化学修饰调节的特点及生理意义化学修饰调节的特点及生理意义酶的激活和抑制两种状态互变是通过酶的激活和抑制两种状态互变是通过共价键共价键变化变化 实
32、现的，实现的，需另外有关酶需另外有关酶的催化才能完成。的催化才能完成。整个化学修饰过程是一个整个化学修饰过程是一个级联反应级联反应，有，有放大效应放大效应。效率高效率高但但耗能却很少耗能却很少。与变构调节相辅相成共同维持代谢顺利进行。与变构调节相辅相成共同维持代谢顺利进行。糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b:b: 变构调节（变构调节（AMP/ATP+GAMP/ATP+G）；）； 化学修饰（磷酸化化学修饰（磷酸化/ /去磷酸化）去磷酸化）同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节73级联系统级联系统(cascade system)定义：在一个连锁反应中，当起始的激酶
33、受到定义：在一个连锁反应中，当起始的激酶受到激活后，其他的酶被依次激活，能引起原始信激活后，其他的酶被依次激活，能引起原始信号放大的酶链反应体系。号放大的酶链反应体系。74级联系统调级联系统调控示意图控示意图意义意义：由于由于酶的共价修饰酶的共价修饰反应是酶促反反应是酶促反应，只要有少应，只要有少量信号分子量信号分子（如激素）存（如激素）存在，即可通过在，即可通过加速这种酶促加速这种酶促反应，而使大反应，而使大量的另一种酶量的另一种酶发生化学修饰，发生化学修饰，从而获得从而获得放大放大效应效应。这种调。这种调节方式节方式快速、快速、效率极高效率极高。肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1
34、1、腺苷酸环化酶、腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（活性）腺苷酸环化酶（活性）2 2、ATPATPcAMPcAMP3 3、蛋白激酶、蛋白激酶（无活性）（无活性）蛋白激酶（活性）蛋白激酶（活性）4 4、磷酸化酶激酶、磷酸化酶激酶（无活性）（无活性）磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5 5、磷酸化酶、磷酸化酶 b b（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶 a a（活性）（活性）6 6、糖原、糖原6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1 13 32 2 10102 2 10104 4 10106 6 101
35、08 8葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADPATP ADPATP ADP4 45 56 675酶的变构调节与化学修饰调节的异同酶的变构调节与化学修饰调节的异同酶的变构调节酶的变构调节酶的化学修饰调酶的化学修饰调节节共同点共同点细胞水平细胞水平调节；调节；对现有酶主要是关键酶进行对现有酶主要是关键酶进行快速调节快速调节；调节的结果都是使酶调节的结果都是使酶 构象改变构象改变调节因子调节因子变构剂变构剂小分子化合物小分子化合物结合方式结合方式非共价键非共价键可逆结合可逆结合共价共价结合或去除结合或去除能量消耗能量消耗不消耗不消耗ATPATP消耗消耗ATPATP放大效应放大效应无无有有761.
36、1. 酶蛋白合成的调节酶蛋白合成的调节加速酶合成的化合物称为加速酶合成的化合物称为诱导剂诱导剂(inducer)(inducer)减少酶合成的化合物称为减少酶合成的化合物称为阻遏剂阻遏剂(repressor)(repressor)（二）酶的数量调节（二）酶的数量调节（迟缓调节）（迟缓调节）p诱导剂诱导剂和和阻遏剂阻遏剂可在可在转录水平转录水平或或翻译水平翻译水平影影响酶蛋白的合成；响酶蛋白的合成；77 常见的诱导或阻遏方式常见的诱导或阻遏方式 底物对酶合成的诱导和阻遏底物对酶合成的诱导和阻遏 产物对酶合成的阻遏产物对酶合成的阻遏 激素对酶合成的诱导激素对酶合成的诱导 药物对酶合成的诱导药物对酶
37、合成的诱导78 常见的诱导或阻遏方式常见的诱导或阻遏方式 底物对酶合成的诱导和阻遏底物对酶合成的诱导和阻遏 产物对酶合成的阻遏产物对酶合成的阻遏HMG CoA还原酶还原酶是胆固醇生物合成的关键酶，它的是胆固醇生物合成的关键酶，它的合成受胆固醇的反馈阻遏。合成受胆固醇的反馈阻遏。当鼠饲料中酪蛋白含量从当鼠饲料中酪蛋白含量从8%增至增至70%，则鼠肝中的，则鼠肝中的精氨精氨酸酶的活性可增加酸酶的活性可增加20倍倍79 常见的诱导或阻遏方式常见的诱导或阻遏方式 激素对酶合成的诱导激素对酶合成的诱导 药物对酶合成的诱导药物对酶合成的诱导激素激素是高等动物体内影响是高等动物体内影响酶合成酶合成的的最重要
38、最重要的调节因素的调节因素如：如：糖皮质激素糖皮质激素能诱导糖异生途径关键酶的合成能诱导糖异生途径关键酶的合成氨甲喋呤氨甲喋呤治疗肿瘤时，也可因诱导治疗肿瘤时，也可因诱导叶酸还原酶叶酸还原酶的合成的合成而使原来剂量的氨甲喋呤不足而出现药物失效现象。而使原来剂量的氨甲喋呤不足而出现药物失效现象。80 2. 2. 酶蛋白降解的调节酶蛋白降解的调节溶酶体溶酶体蛋白酶体蛋白酶体 释放蛋白水解酶，降解蛋白质释放蛋白水解酶，降解蛋白质 泛素识别、结合蛋白质；泛素识别、结合蛋白质；蛋白水解酶降解蛋白质蛋白水解酶降解蛋白质通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。节酶
39、的含量。81第三节第三节激素水平的代谢调节激素水平的代谢调节82激素激素一、激素是一种信息物质一、激素是一种信息物质激素：是由内分泌细胞及内分泌腺合成与分泌的激素：是由内分泌细胞及内分泌腺合成与分泌的化学物质。化学物质。激素激素通过与其通过与其受体受体的特异识别与结合调节物质代的特异识别与结合调节物质代谢或基因表达。谢或基因表达。激素水平的调节是指多细胞生物通过产生的各种激素来影激素水平的调节是指多细胞生物通过产生的各种激素来影响细胞中酶活性和酶含量的调节方式响细胞中酶活性和酶含量的调节方式83激素作用机制激素作用机制内、外环境改变内、外环境改变机体相关组机体相关组织分泌织分泌激素激素靶细胞产
40、生生物学靶细胞产生生物学效应，适应内外环效应，适应内外环境改变境改变激素与靶细胞激素与靶细胞上的受体结合上的受体结合血液血液84受体作用方式受体作用方式 能识别相应的激素并特异地与之结合，从而能识别相应的激素并特异地与之结合，从而将激素信号转变为细胞内一系列的化学反应，将激素信号转变为细胞内一系列的化学反应，最后表现出激素的生物学效应。最后表现出激素的生物学效应。受体概念受体概念(receptors)(receptors) 分布于靶细胞膜或细胞内的特异蛋白质分布于靶细胞膜或细胞内的特异蛋白质( (糖糖蛋白或脂蛋白蛋白或脂蛋白). ).85细胞外信号分子：细胞外信号分子： 由细胞分泌的调节靶细胞
41、生理活动的一大由细胞分泌的调节靶细胞生理活动的一大类化学物质，又称为配体，或类化学物质，又称为配体，或 第一信使。第一信使。（first messengerfirst messenger）配体概念（配体概念（LigandsLigands） 86激素分类激素分类 膜受体激素：蛋白质激素、肽类激素和儿茶酚膜受体激素：蛋白质激素、肽类激素和儿茶酚胺等胺等 胞内受体激素：类固醇激素和甲状腺激素等胞内受体激素：类固醇激素和甲状腺激素等按激素受体在细胞的部位不同，分为：按激素受体在细胞的部位不同，分为：871. 膜受体激素的作用方式膜受体激素的作用方式激素作用方式激素作用方式88 胞胞内内受受体体激激素素
42、的的作作用用方方式式8990配体与受体结合配体与受体结合交换交换GTP/GDPGTP/GDP（G G蛋白活化）蛋白活化）结合并激活结合并激活ACAC（腺苷酸环化酶）（腺苷酸环化酶）生成生成cAMPcAMP（第二信使）（第二信使） 激活激活PKAPKA 发挥作用发挥作用 蛋白激酶蛋白激酶A(PKA)A(PKA)途径途径（cAMP-PKA途径）途径）91 由蛋白激酶由蛋白激酶A激活酶的级联放大系统分解肌糖原激活酶的级联放大系统分解肌糖原92第四节第四节整体调节整体调节93 下丘脑下丘脑- -腺垂体腺垂体- -靶内分泌腺轴靶内分泌腺轴(+)(+)(-)(-)(-)(-)下丘脑下丘脑腺垂体腺垂体靶内靶
43、内分泌腺分泌腺短反馈短反馈长反馈长反馈超短反馈超短反馈神经神经-体液调节体液调节中枢神经细胞中枢神经细胞（神经递质）（神经递质）下下丘脑丘脑（促（促甲状腺释放素等甲状腺释放素等）腺腺垂体垂体（促甲状腺素等）（促甲状腺素等）靶内分泌腺靶内分泌腺（甲状腺素等）（甲状腺素等）94（一）饥饿状态下的代谢调节（一）饥饿状态下的代谢调节糖原消耗糖原消耗血糖趋于降低血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少胰高血糖素胰高血糖素分泌增加分泌增加 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化1. 1. 短期饥饿（短期饥饿（1 13 3天）天）整体水平的代谢调节整体水平的代谢调节95 （1 1）蛋白质代谢变化）蛋白质代
44、谢变化分解加强，氨基酸异生成糖分解加强，氨基酸异生成糖（2 2）糖代谢变化）糖代谢变化 糖异生加强，糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低组织对葡萄糖利用降低（3 3）脂代谢变化）脂代谢变化 脂肪动员加强，酮体生成增多脂肪动员加强，酮体生成增多962. 2. 长期饥饿长期饥饿（1 1）蛋白质代谢变化）蛋白质代谢变化 蛋白质分解减少蛋白质分解减少（2 2）糖代谢变化）糖代谢变化肾糖异生增强肾糖异生增强（3 3）脂代谢变化）脂代谢变化脂肪动员进一步加强脂肪动员进一步加强脑组织利用酮体增加脑组织利用酮体增加97（二）应激状态下的代谢调节（二）应激状态下的代谢调节 应激：指人体对受到一些对身体、精神、情应激
45、：指人体对受到一些对身体、精神、情绪上的所有的绪上的所有的有害刺激有害刺激（包括内部的和外部（包括内部的和外部的刺激）所作出的一系列的的刺激）所作出的一系列的“紧张状态紧张状态”应激应激时，体内时，体内代谢均加强；代谢均加强；的代谢变化均趋向的代谢变化均趋向分解代谢加强分解代谢加强、合成代谢受到抑制合成代谢受到抑制，以帮助机体渡过以帮助机体渡过“紧急状态紧急状态”；若应激状态持续时间；若应激状态持续时间较长，则会导致机体因消耗过多而出现三大营养物质较长，则会导致机体因消耗过多而出现三大营养物质代谢的紊乱。代谢的紊乱。9899 体内蛋白质分解儿茶酚胺胰高血糖素生长激素糖皮质激素胰岛素 应激（st
46、ress）糖原分解糖异生（一）糖代谢变化血糖脂肪动员脂肪酸酮体脂肪分解（二）脂肪代谢变化氨基酸尿素合成（三）蛋白质代谢变化100代谢紊乱与代谢综合征代谢紊乱与代谢综合征 肥胖、型糖尿病、糖耐量异常、高血压、高甘油三脂血症等临床疾病的聚集。由于代谢综合征中的每一种成分都是心血管病的危险因素，它们的联合作用更强， 代谢综合征是指人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态，是一组复杂的代谢紊乱症候群。101n代谢综合征的核心是胰岛素抵抗。n产生胰岛素抵抗的原因有遗传性(基因缺陷)和获得性(环境因素)两个方面。n从普通意义上来说，胰岛素抵抗即胰岛素促进葡萄糖利用能力的下降。由于葡萄糖利
47、用减少引起血糖水平升高，继而胰岛素代偿性增多，表现为高胰岛素血症，这是胰岛素抵抗的直接表现。102肥胖是一种多种因素引起的食欲和能量调肥胖是一种多种因素引起的食欲和能量调节紊乱性代谢综合征。节紊乱性代谢综合征。103肥胖肥胖1.胰岛素分泌异常胰岛素分泌异常2.糖脂代谢异常糖脂代谢异常1.减轻体重减轻体重（1）饮食调节：）饮食调节：合理饮食，控制总热卡量，减低脂肪摄入。（2）运动锻炼：）运动锻炼：适当体力活动和体育运动，提倡每日进行轻至中等强度体力活动30分钟2.减轻胰岛素抵抗减轻胰岛素抵抗 在减肥和运动外，二甲双胍和胰岛素增敏药噻唑烷二酮类物都是临床常用的增加胰岛素敏感性的药物，但两者治疗代谢
48、综合征的作有机制存在很大差异。遗传遗传性别性别年龄年龄职业职业饮食饮食疾病疾病运动运动生活方式生活方式104掌握内容：掌握内容：物质代谢的相互转变关系、细胞水平代谢调节物质代谢的相互转变关系、细胞水平代谢调节的概念、方式，关键酶的特点，酶的结构调节分类，变构调的概念、方式，关键酶的特点，酶的结构调节分类，变构调节，化学修饰调节概念、特点及生理意义。节，化学修饰调节概念、特点及生理意义。熟悉内容：熟悉内容：细胞膜结构及酶分布对代谢调节的作用，激素细胞膜结构及酶分布对代谢调节的作用，激素水平代谢调节的基本原理。水平代谢调节的基本原理。了解内容：了解内容：酶数量调节，整体水平调节酶数量调节，整体水平
49、调节小小 结结105组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系器官组织器官组织特有酶特有酶功能功能代谢途径代谢途径代谢物代谢物代谢产物代谢产物肝肝葡萄糖激酶葡萄糖激酶葡萄糖葡萄糖-6-P-6-P-酶酶甘油激酶甘油激酶代谢枢纽代谢枢纽糖异生、脂糖异生、脂酸酸B B氧化、氧化、糖有氧氧化糖有氧氧化葡萄糖、葡萄糖、脂酸、甘脂酸、甘油、油、aaaa葡萄糖、葡萄糖、VLDLVLDL、HDLHDL、酮体酮体脑脑神经中枢神经中枢 糖有氧氧化、糖有氧氧化、糖酵解、糖酵解、aaaa代谢代谢葡萄糖、葡萄糖、aaaa、酮体、酮体、脂酸脂酸乳酸、乳酸、 COCO2 2、H H2 2O O心心脂蛋白酯酶、脂蛋
50、白酯酶、呼吸链丰富呼吸链丰富泵出血液泵出血液有氧氧化有氧氧化乳酸、葡乳酸、葡萄糖、萄糖、VLDLVLDLCOCO2 2、H H2 2O O106器官组织特有酶功能代谢途径代谢物代谢产物脂肪组织脂蛋白酯酶，激素敏感性脂肪酶储存及动员脂肪酯化脂酸、脂解VLDL、CM游离脂酸、甘油肌肉脂蛋白酯酶、呼吸链丰富收缩糖酵解、糖有氧氧化葡萄糖、 乳酸、 CO2、H2O 肾甘油激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶排泄尿液、糖异生糖异生、糖酵解、酮体生成葡萄糖、甘油葡萄糖红细胞无线粒体运输氧糖酵解葡萄糖乳酸组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系107G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）
