1、目目 录录第十四章物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节Interrelationships and Regulation of Metabolism目目 录录物质代谢的特点物质代谢的特点Characteristics of Metabolism第一节第一节目目 录录一、体内各种物质代谢彼此互相联系一、体内各种物质代谢彼此互相联系构成统一的整体构成统一的整体n体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政，盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政，而是同时进行的，而且彼此互相联系，或相互而是同时进行的，而且彼此互相联系，或
2、相互转变，或相互依存，构成统一的整体。转变，或相互依存，构成统一的整体。目目 录录 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄目目 录录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二、机体存在精细的物质代谢调节机制二、机体存在精细的物质代谢调节机制n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。目目 录录三、各组织、器官物质代谢各具特色三、各组织、器官
3、物质代谢各具特色结构不同结构不同酶系的种类、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、功能各异功能各异目目 录录四、各种物质代谢的代谢物均具有四、各种物质代谢的代谢物均具有共同的代谢池共同的代谢池例如：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代代谢谢池池目目 录录五、五、ATP是机体储存能量及消耗能量是机体储存能量及消耗能量的共同形式的共同形式营养物营养物分分 解解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能目目 录录六、六、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例如：例如
4、：乙酰乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径目目 录录物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Interrelationships among Metabolic Pathways of Carbohydrates,Lipids,and Proteins第二节第二节目目 录录一、在能量代谢上相互联系相互制约一、在能量代谢上相互联系相互制约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CoATAC2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATP+H2OCO2糖、脂及蛋白质可在体内氧化供能。虽然它们在体糖、脂及蛋白质可在体
5、内氧化供能。虽然它们在体内分解氧化的代谢途径各不相同，但有共同规律。内分解氧化的代谢途径各不相同，但有共同规律。目目 录录乙酰辅酶乙酰辅酶A是三大营养物共同的中间代谢物，是三大营养物共同的中间代谢物，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同代谢途径，释出的能量均以代谢途径，释出的能量均以ATP形式储存。形式储存。从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。替，并互相制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。蛋白质的消耗。目目 录录脂肪分解脂肪分解
6、增强增强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其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。他物质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-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：目目 录录饥饿时饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生，蛋白质分解蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主为主,蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周目目 录录二、糖、脂和蛋白质代谢通过共同二、糖、脂和蛋白质代谢通过共同中间产物相互
7、联系中间产物相互联系n体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立，而是相互关联的。立，而是相互关联的。n它们通过共同的中间代谢物，即两种代谢途径汇它们通过共同的中间代谢物，即两种代谢途径汇合时的中间产物，合时的中间产物，经经三羧酸循环和生物氧化等联三羧酸循环和生物氧化等联成整体。成整体。n三者之间可以互相转变，当一种物质代谢障碍时三者之间可以互相转变，当一种物质代谢障碍时可引起其它物质代谢的紊乱。可引起其它物质代谢的紊乱。目目 录录（一）糖在体内可转变为脂而脂酸不能转变为糖（一）糖在体内可转变为脂而脂酸不能转变为糖n当摄入的糖量超过体内能量消耗时，糖
8、可以当摄入的糖量超过体内能量消耗时，糖可以转变为脂肪。转变为脂肪。葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）目目 录录脂酸脂酸乙酰乙酰CoA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、肠磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄糖糖n脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。目目 录录饥饿、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氧化受阻受阻n脂肪分解代谢的强度及顺利进行，
9、还有赖于脂肪分解代谢的强度及顺利进行，还有赖于糖代谢的正常进行。糖代谢的正常进行。目目 录录例如：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（二）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可（二）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可与糖相互转变与糖相互转变 n20种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。目目 录录糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸n糖代谢中间代谢物仅能在体内转变成糖代谢中间代谢物仅能在体内转变成12种非必需种非必需氨基酸。氨基酸。例如：例如：目目 录
10、录氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪（三）蛋白质（三）蛋白质/氨基酸可转变为脂肪而脂类氨基酸可转变为脂肪而脂类不能转变为氨基酸不能转变为氨基酸/蛋白质蛋白质n蛋白质可转变为脂肪。蛋白质可转变为脂肪。目目 录录丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂n氨基酸也可作为合成磷脂的原料氨基酸也可作为合成磷脂的原料。目目 录录脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛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n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。目目 录录甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰
11、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（四）氨基酸是合成核酸的重要原料（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径提供。合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨
12、酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联氨基酸、糖及脂肪代谢的联系系T A C目目 录录目目 录录组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系Characteristics and Interrelationships of Metabolism of Special Tissues and Organs第三节第三节目目 录录一、肝是机体物质代谢的枢纽一、肝是机体物质代谢的
13、枢纽n肝是人体的中心生化工厂肝是人体的中心生化工厂。n肝在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中肝在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。均具有独特而重要的作用。n肝是体内能合成尿素、酮体的唯一器官，也是肝是体内能合成尿素、酮体的唯一器官，也是合成内源性合成内源性类类脂、胆固醇、蛋白质等最多、最脂、胆固醇、蛋白质等最多、最活跃的器官。活跃的器官。n虽然肝储存糖原、糖异生途径活跃，可是肝能虽然肝储存糖原、糖异生途径活跃，可是肝能量供应通常以氧化脂酸为主。量供应通常以氧化脂酸为主。目目 录录合成、储存糖原合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖
14、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：例：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。目目 录录酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖二、心优先利用酮体、脂酸并以有氧二、心优先利用酮体、脂酸并以有氧氧化为主氧化为主目目 录录 三、脑耗氧量大并以葡萄糖为供能物质三、脑耗氧量大并以葡萄糖为供能物质n脑是机体耗能大的主要器官，耗脑是机体耗能大的主要器官，耗O2量占全身耗量占全身耗O2的的20%25%。n几乎以葡萄糖为唯一供能物质。每几乎以葡萄糖为唯一供能物质。每天耗用葡萄糖约天耗用葡萄糖约100g。由于脑组织。由于脑组织无糖原储存，其耗用
15、的葡萄糖主要无糖原储存，其耗用的葡萄糖主要由血糖供应。由血糖供应。n血糖供应不足时，主要利用由肝生血糖供应不足时，主要利用由肝生成的酮体作为能源。成的酮体作为能源。目目 录录四、肌肉通常以氧化脂酸为主且在四、肌肉通常以氧化脂酸为主且在剧烈运动时产生乳酸剧烈运动时产生乳酸n肌肉组织通常以氧化脂酸为主，在剧烈运动时则肌肉组织通常以氧化脂酸为主，在剧烈运动时则以糖的无氧酵解产生乳酸为主。以糖的无氧酵解产生乳酸为主。n由于肌肉缺乏葡萄糖由于肌肉缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，因此肌糖原不能磷酸酶，因此肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。直接分解成葡萄糖提供血糖。目目 录录五、红细胞代谢以糖酵解为主五、红细胞代
16、谢以糖酵解为主 n红细胞能量主要来自葡萄糖的酵解途径，磷酸戊红细胞能量主要来自葡萄糖的酵解途径，磷酸戊糖途径和糖醛酸循环比较旺盛。糖途径和糖醛酸循环比较旺盛。n由于红细胞没有线粒体，因此不能进行糖的有氧由于红细胞没有线粒体，因此不能进行糖的有氧氧化，也不能利用脂酸及其它非糖物质，氧化，也不能利用脂酸及其它非糖物质，目目 录录 六、脂肪组织是合成及储存脂肪的六、脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织重要组织n脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织。脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织。n脂肪细胞还含有动员脂肪的激素敏感甘油三酯脂脂肪细胞还含有动员脂肪的激素敏感甘油三酯脂肪酶，能使储存的脂肪分解成脂酸和甘油
17、释入血肪酶，能使储存的脂肪分解成脂酸和甘油释入血循环以供机体其它组织能源的需要。循环以供机体其它组织能源的需要。目目 录录七、肾也可进行糖异生和生成酮体七、肾也可进行糖异生和生成酮体n肾可进行糖异生、生成酮体，肾可进行糖异生、生成酮体，它是除肝外唯一可进行此两种它是除肝外唯一可进行此两种代谢的器官。代谢的器官。n肾髓质因无线粒体，主要由糖肾髓质因无线粒体，主要由糖酵解供能，而肾皮质则主要由酵解供能，而肾皮质则主要由脂酸及酮体的有氧氧化供能。脂酸及酮体的有氧氧化供能。目目 录录重要器官及组织氧化供能的特点重要器官及组织氧化供能的特点 目目 录录目目 录录代谢调节代谢调节Regulations o
18、f Metabolism第四节第四节目目 录录主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶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，这种调节称为的活性及含量进行调节，这种调节称为原始调原始调节节或或细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节。单细胞生物单细胞生物一、代谢调节分为三级水平调节一、代谢调节分为三级水平调节n代谢调节普遍存在于生物界，是生物进化过程代谢调节普遍存在于生物界，是生物进化过程中逐步形成的反应和适应。中逐步形成的反应和适应。n进化程度愈高的生物其代谢途径越复杂，代谢进化程度愈高的生物其代谢途径越复杂，代谢调节方式亦愈复杂。调节方式亦愈复杂。目目 录录高等生物高等生物 三级水平
19、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高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其它它细胞发挥代谢调节作用。细胞发挥代谢调节作用。整体水平代谢调节整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及在中枢神经系统的控制下，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调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素
20、的互相协调而对机体代谢进行综合调节。的互相协调而对机体代谢进行综合调节。目目 录录n细胞水平代谢调节、激素水平代谢调节及整体细胞水平代谢调节、激素水平代谢调节及整体水平代谢的调节统称为水平代谢的调节统称为三级水平代谢调节三级水平代谢调节。n在代谢调节的三级水平中，细胞水平代谢调节在代谢调节的三级水平中，细胞水平代谢调节是基础，激素及神经对代谢的调节都是通过细是基础，激素及神经对代谢的调节都是通过细胞水平的代谢调节实现的胞水平的代谢调节实现的。目目 录录 二、细胞水平的调节主要是对酶活性的调节二、细胞水平的调节主要是对酶活性的调节（一）细胞酶系在细胞和亚细胞区域分布（一）细胞酶系在细胞和亚细胞区
21、域分布有利于酶活性调节有利于酶活性调节n细胞是组成组织及器官的最基本功能单位。细胞是组成组织及器官的最基本功能单位。n代谢途径有关酶类常常组成酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成酶体系，分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中。细胞的某一区域或亚细胞结构中。目目 录录主要代谢途径（多酶体系）在细胞内的分布主要代谢途径（多酶体系）在细胞内的分布目目 录录n酶在不同组织细胞和细胞内不同细胞器的区域化分布使酶在不同组织细胞和细胞内不同细胞器的区域化分布使各组织细胞和各亚细胞结构具有各自的代谢酶谱。各组织细胞和各亚细胞结构具有各自的代谢酶谱。n同工酶谱的差异也使各组织细胞具有各自的代谢特点，同工酶谱的差异
22、也使各组织细胞具有各自的代谢特点，各种代谢途径互不干扰而又便于彼此协调。各种代谢途径互不干扰而又便于彼此协调。n多酶体系、多功能酶、以及同一代谢途径中各种酶的区多酶体系、多功能酶、以及同一代谢途径中各种酶的区域化分布使一系列酶反应连续进行，有利于提高反应速域化分布使一系列酶反应连续进行，有利于提高反应速率和调控。率和调控。n代谢物本身也会在细胞内的不同亚细胞器或区间隔离分代谢物本身也会在细胞内的不同亚细胞器或区间隔离分布，直接影响相关代谢的反应速率；同时更便于酶对代布，直接影响相关代谢的反应速率；同时更便于酶对代谢途径的调节。谢途径的调节。目目 录录n代谢途径实质上是一系列酶催化的化学反应，其
23、代谢途径实质上是一系列酶催化的化学反应，其速度和方向不是由这条途径中速度和方向不是由这条途径中每每一个酶而是其中一个酶而是其中一个或几个具有调节作用的关键酶的活性所决定一个或几个具有调节作用的关键酶的活性所决定的。这些调节代谢的酶称为的。这些调节代谢的酶称为调节酶调节酶(regulatory enzymes)和和/或或关键酶关键酶(key enzymes)。n调节某些关键酶或调节酶的活性是细胞代谢调节调节某些关键酶或调节酶的活性是细胞代谢调节的一种重要方式。的一种重要方式。目目 录录 它催化的反应速度最慢，因此称它催化的反应速度最慢，因此称为限速酶为限速酶(limiting velocity
24、enzymes)，它的活性决定，它的活性决定整个代谢途径的速度；整个代谢途径的速度；这类酶催化单向反应，或非平衡反应，因这类酶催化单向反应，或非平衡反应，因此它的活性决定整个代谢途径的方向；此它的活性决定整个代谢途径的方向；这类酶活性除受底物控制外，还受多种代这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。谢物或效应剂的调节。调节酶或关键酶所催化的反应具有下述特点：调节酶或关键酶所催化的反应具有下述特点：目目 录录某些重要代谢途径的关键酶某些重要代谢途径的关键酶糖原合酶糖原合酶目目 录录 快速代谢快速代谢 迟缓代谢迟缓代谢 在数秒、数分钟内发生；在数秒、数分钟内发生；通过改变酶的分子结
25、构，从而改变其活性通过改变酶的分子结构，从而改变其活性；分为别分为别构构调节及化学修饰调节两种。调节及化学修饰调节两种。n代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节实现的。一般需数小时或数天才能实现；一般需数小时或数天才能实现；通过对酶蛋白分子的合成或降解以改变细胞内通过对酶蛋白分子的合成或降解以改变细胞内酶的含量调节。酶的含量调节。目目 录录（二）小分子代谢物通过改变关键酶的构象（二）小分子代谢物通过改变关键酶的构象别构调节酶活性别构调节酶活性n别别构构酶（酶（allosteric enzyme）n别别构构调节（调节（allosteric regulat
26、ion）n别别构构效应剂（效应剂（allosteric effector）1 1、代谢途径中的关键酶大多是别位酶、代谢途径中的关键酶大多是别位酶 目目 录录小分子化合物与酶分子活性中心以外的小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的别构调节。别构调节。酶的别构调节酶的别构调节被调节的酶称为别构酶。被调节的酶称为别构酶。使酶发生变构效应的物质，称为别构效应剂。使酶发生变构效应的物质，称为别构效应剂。目目 录录目目 录录n别别构构效应剂可以是酶的底物，也可
27、是酶体系的终效应剂可以是酶的底物，也可是酶体系的终产物，或其它小分子代谢物。产物，或其它小分子代谢物。n它们在细胞内浓度的改变能灵敏地反映代谢途径它们在细胞内浓度的改变能灵敏地反映代谢途径的强度和能量供求情况，并使关键酶构象改变影的强度和能量供求情况，并使关键酶构象改变影响酶活性，从而调节代谢的强度、方向以及细胞响酶活性，从而调节代谢的强度、方向以及细胞能量的供需平衡。能量的供需平衡。目目 录录别构效应剂别构效应剂 +酶的调节亚基酶的调节亚基酶的构象改变酶的构象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分子多聚化目目
28、录录2 2代谢途径的起始物或产物通过别构调节使代谢途径的起始物或产物通过别构调节使代谢途径合理进行代谢途径合理进行 n代谢途径终产物常可使催化该途径起始反代谢途径终产物常可使催化该途径起始反应的酶受到抑制，即应的酶受到抑制，即反馈抑制反馈抑制(feedback inhibition)。这类抑制多为别。这类抑制多为别构构抑制，这样抑制，这样可使代谢物的生成不致过多。可使代谢物的生成不致过多。目目 录录乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA例如：例如：目目 录录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进糖的储存促进糖
29、的储存n别别构构调节还可使能量得以有效利用，不致浪费。调节还可使能量得以有效利用，不致浪费。目目 录录柠檬酸柠檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成n别别构构调节还可使不同代谢途径相互协调。调节还可使不同代谢途径相互协调。目目 录录（三）酶促化学修饰调节关键酶的活性（三）酶促化学修饰调节关键酶的活性n酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰共价修饰(covalent modification)，从而引起酶活，从而引起酶活性改变，这种调节称为性改变，这种调节
30、称为酶的化学修饰（酶的化学修饰（chemical modification）调节）调节。1 1很多代谢途径的调节酶通过化学修饰调节酶活性很多代谢途径的调节酶通过化学修饰调节酶活性目目 录录磷酸化磷酸化 -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 与与 S S 互变互变n酶的化学修饰主要有：酶的化学修饰主要有：目目 录录n有很多调节酶通过磷酸化和有很多调节酶通过磷酸化和/或脱磷酸化调节相关或脱磷酸化调节相关代谢途径。代谢途径。目目 录录n酶蛋白分子中丝氨酸、苏氨酸及酪氨酸的酶蛋白分子中丝氨酸、苏氨酸及酪氨酸的羟基羟基是磷酸化修饰的位点
31、。是磷酸化修饰的位点。n酶的磷酸化与脱磷酸反应是不可逆的，分酶的磷酸化与脱磷酸反应是不可逆的，分别由别由蛋白激酶（蛋白激酶（protein kinase）及及磷蛋白磷蛋白磷酸酶磷酸酶(protein phosphatase)催化完成。催化完成。目目 录录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磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 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目目 录录 绝大多数属于这类调节方式的酶都具无活性（或低绝大多数属于这类调节方式的酶都具无活性（或低活性）和有活性（或高活性）两种形式。它们之间
32、活性）和有活性（或高活性）两种形式。它们之间在两种不同酶的催化下发生共价修饰，可以互相转在两种不同酶的催化下发生共价修饰，可以互相转变。催化互变反应的酶在体内受调节因素如激素的变。催化互变反应的酶在体内受调节因素如激素的控制。控制。与别与别构构调节不同，化学修饰是由酶催化引起的共价调节不同，化学修饰是由酶催化引起的共价键的变化，且因其是酶促反应，故有放大效应。催键的变化，且因其是酶促反应，故有放大效应。催化效率常较别化效率常较别构构调节高。调节高。2 2酶促化学修饰调节有几个特点酶促化学修饰调节有几个特点目目 录录 磷酸化与脱磷酸是最常见的酶促化学修饰反应。磷酸化与脱磷酸是最常见的酶促化学修饰
33、反应。化学修饰调节往往由一组级联反应组成，并与别化学修饰调节往往由一组级联反应组成，并与别构构调节组合，因此作用迅速，又有放大效应。因此，调节组合，因此作用迅速，又有放大效应。因此，是体内调节酶活性经济而有效的方式。是体内调节酶活性经济而有效的方式。目目 录录3 3别构调节与化学修饰调节协同别构调节与化学修饰调节协同n别别构构调节与化学修饰调节只是调节酶活性的两调节与化学修饰调节只是调节酶活性的两种不同方式，而对某一具体酶而言，它可同时种不同方式，而对某一具体酶而言，它可同时受这两种方式的调节，二者相辅相成，对细胞受这两种方式的调节，二者相辅相成，对细胞水平代谢调节的顺利进行及内环境的稳定具有
34、水平代谢调节的顺利进行及内环境的稳定具有重要意义。重要意义。目目 录录1 1诱导或阻遏酶蛋白基因表达可改变酶含量诱导或阻遏酶蛋白基因表达可改变酶含量加速酶合成的化合物称为诱导剂加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为阻遏剂减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)（四）调节细胞内酶的含量改变酶的活性（四）调节细胞内酶的含量改变酶的活性n酶的底物、产物、激素或药物均可影响酶的合成。酶的底物、产物、激素或药物均可影响酶的合成。n诱导剂或阻遏剂是在酶蛋白生物合成的转录或翻译诱导剂或阻遏剂是在酶蛋白生物合成的转录或翻译过程中发挥作用，但影响转录较常见。过程中发挥作用
35、，但影响转录较常见。目目 录录 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作用普遍存在于生底物对酶合成的诱导和阻遏作用普遍存在于生物界；物界；代谢反应的产物不仅可别代谢反应的产物不仅可别构构抑制或反馈抑制关抑制或反馈抑制关键酶或催化起始反应酶的活性，而且还可阻遏键酶或催化起始反应酶的活性，而且还可阻遏这些酶的基因表达；这些酶的基因表达；激素对酶表达的诱导很常见；激素对酶表达的诱导很常见；很多药物和毒物对酶表达的影响；很多药物和毒物对酶表达的影响；目目 录录2 2改变酶蛋白分子降解速度也能调节细胞酶含量改变酶蛋白分子降解速度也能调节细胞酶含量n细胞内蛋白质的降解有两条主
36、要途径：细胞内蛋白质的降解有两条主要途径：存在于溶酶体（存在于溶酶体（lysosome）的）的ATP-非依赖途径；非依赖途径；存在于蛋白酶体（存在于蛋白酶体（proteosome）的依赖）的依赖ATP的泛素途径的泛素途径n凡能改变或影响这两种蛋白质降解机制的因素，凡能改变或影响这两种蛋白质降解机制的因素，都可间接影响酶蛋白的降解速度，进而影响代谢都可间接影响酶蛋白的降解速度，进而影响代谢途径。途径。目目 录录三、激素通过特异受体和信号通路调节代谢三、激素通过特异受体和信号通路调节代谢n通过激素来调控物质代谢是高等动物体内代谢调通过激素来调控物质代谢是高等动物体内代谢调节的重要方式。节的重要方式
37、。n不同激素作用于不同组织产生不同的生物效应，不同激素作用于不同组织产生不同的生物效应，表现较高的组织特异性和效应特异性。这是激素表现较高的组织特异性和效应特异性。这是激素作用的一个重要特点。作用的一个重要特点。n激素之所以能对特定的组织或细胞（即靶组织或激素之所以能对特定的组织或细胞（即靶组织或靶细胞）发挥作用，是由于该组织或细胞存在有靶细胞）发挥作用，是由于该组织或细胞存在有能特异识别和结合相应激素的受体（能特异识别和结合相应激素的受体（receptor）。）。目目 录录膜受体激素膜受体激素胞内受体激素胞内受体激素n按激素受体在细胞的部位不同，可将激素按激素受体在细胞的部位不同，可将激素分
38、为两大类分为两大类:目目 录录（一）膜受体激素通过跨膜传递将信息传递（一）膜受体激素通过跨膜传递将信息传递到细胞内调节代谢到细胞内调节代谢n膜受体是存在于细胞表面质膜上的跨膜糖蛋白。膜受体是存在于细胞表面质膜上的跨膜糖蛋白。n这类激素包括胰岛素、生长激素，促性腺激素，这类激素包括胰岛素、生长激素，促性腺激素，促甲状腺激素，甲状旁腺素等蛋白质类激素，生促甲状腺激素，甲状旁腺素等蛋白质类激素，生长因子等肽类及肾上腺素等儿茶酚胺类激素。长因子等肽类及肾上腺素等儿茶酚胺类激素。n这类激素作为第一信使分子与相应的靶细胞膜受这类激素作为第一信使分子与相应的靶细胞膜受体结合后，通过跨膜传递将所携带的信息传递
39、到体结合后，通过跨膜传递将所携带的信息传递到细胞内。然后通过第二信使将信号逐级放大，产细胞内。然后通过第二信使将信号逐级放大，产生显著代谢效应。生显著代谢效应。目目 录录目目 录录（二）激素（二）激素-胞内受体复合物通过基因转录胞内受体复合物通过基因转录调节细胞内酶含量调节细胞内酶含量n这类激素包括类固醇激素、甲状腺素、这类激素包括类固醇激素、甲状腺素、1,25(OH)2维生素维生素D3及视黄酸等疏水性激素。及视黄酸等疏水性激素。n受体位于胞液或细胞核内。受体位于胞液或细胞核内。n激素与受体结合，引起受体构象改变。然后由两激素与受体结合，引起受体构象改变。然后由两个激素受体复合物形成二聚体，与
40、个激素受体复合物形成二聚体，与DNA的特定序的特定序列即列即激素应答元件（激素应答元件（hormone response element,HRE）结合，促进（或抑制）相邻的基因转录，结合，促进（或抑制）相邻的基因转录，进而促进（或阻遏）蛋白质或酶的合成，调节细进而促进（或阻遏）蛋白质或酶的合成，调节细胞内酶的含量。胞内酶的含量。目目 录录目目 录录四、机体通过神经系统及神经四、机体通过神经系统及神经-体液途体液途径对物质代谢进行整体调节径对物质代谢进行整体调节n在神经系统主导下，机体通过神经在神经系统主导下，机体通过神经-体液途径体液途径将不同组织、器官进行的，细胞水平、激素水将不同组织、器官
41、进行的，细胞水平、激素水平直接调控的各种物质代谢途径协调起来，以平直接调控的各种物质代谢途径协调起来，以适应环境变化，维持内环境相对恒定。适应环境变化，维持内环境相对恒定。目目 录录1 1短期饥饿糖利用减少而脂动员加强短期饥饿糖利用减少而脂动员加强（一）不同饥饿状态糖、脂和蛋白质代谢（一）不同饥饿状态糖、脂和蛋白质代谢变化不同变化不同饥饿饥饿1 1 3 3天天糖原消耗，血糖趋于降低糖原消耗，血糖趋于降低胰岛素分泌减少，胰高血糖素胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加分泌增加目目 录录（1 1）各种组织对葡萄糖的利用普遍降低）各种组织对葡萄糖的利用普遍降低 （2 2）糖异生作用增强）糖异生作用增强
42、速度：速度：肝脏糖异生速度约为肝脏糖异生速度约为150克葡萄糖克葡萄糖/天；天；原料：原料：30%来自乳酸，来自乳酸，10%来自甘油，其余来自甘油，其余40%来自来自氨基酸。氨基酸。场所：场所：肝脏是饥饿初期糖异生的主要场所，约占肝脏是饥饿初期糖异生的主要场所，约占80%，小部份（约小部份（约20%）则在肾皮质中进行。）则在肾皮质中进行。目目 录录（3 3）脂肪动员加强且酮体生成增多）脂肪动员加强且酮体生成增多 血浆甘油和游离脂酸含量升高，脂肪组织血浆甘油和游离脂酸含量升高，脂肪组织动员出的脂酸约动员出的脂酸约25%在肝脏生成酮体。在肝脏生成酮体。脂酸和酮体成为心肌、骨骼肌和肾皮质的脂酸和酮体
43、成为心肌、骨骼肌和肾皮质的重要燃料，一部分酮体可被大脑利用。重要燃料，一部分酮体可被大脑利用。目目 录录（4 4）肌肉蛋白质分解加强：）肌肉蛋白质分解加强：蛋白质分解增强出现略迟。蛋白质分解增强出现略迟。蛋白质分解加强时，释放入血的氨基酸蛋白质分解加强时，释放入血的氨基酸量增加。量增加。肌肉蛋白质分解的氨基酸大部份转变为肌肉蛋白质分解的氨基酸大部份转变为丙氨酸和谷氨酰胺释放入血循环。丙氨酸和谷氨酰胺释放入血循环。目目 录录2 2长期饥饿时代谢改变与短期饥饿不同长期饥饿时代谢改变与短期饥饿不同n脂肪动员进一步加强，肝脏生成大量酮体，脑组织脂肪动员进一步加强，肝脏生成大量酮体，脑组织利用酮体增加，
44、超过葡萄糖，占总耗氧量的利用酮体增加，超过葡萄糖，占总耗氧量的60%。n肌肉以脂酸为主要能源，以保证酮体优先供应脑组肌肉以脂酸为主要能源，以保证酮体优先供应脑组织；肌肉蛋白质分解减少，肌肉释出氨基酸减少，织；肌肉蛋白质分解减少，肌肉释出氨基酸减少，负氮平衡有所改善。负氮平衡有所改善。n乳酸和丙酮酸成为肝糖异生的主要来源。肾脏糖异乳酸和丙酮酸成为肝糖异生的主要来源。肾脏糖异生作用明显增强。生作用明显增强。目目 录录（二）应激时血糖、脂和蛋白质分解加强（二）应激时血糖、脂和蛋白质分解加强n应激应激(stress)指人体受到一些异乎寻常的刺激，如指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧
45、、中毒、感染及剧烈情创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的绪波动等所作出一系列反应的“紧张状态紧张状态”。n应激状态时，交感神经兴奋，肾上腺髓质及皮质应激状态时，交感神经兴奋，肾上腺髓质及皮质激素分泌增多，血浆胰高血糖素及生长激素水平激素分泌增多，血浆胰高血糖素及生长激素水平增加，而胰岛素分泌减少。增加，而胰岛素分泌减少。目目 录录1 1血糖升高血糖升高 n肾上腺素及胰高血糖素分泌增加均可激活肾上腺素及胰高血糖素分泌增加均可激活磷酸化酶促进肝糖原分解；磷酸化酶促进肝糖原分解；n肾上腺皮质激素及胰高血糖素使糖异生加肾上腺皮质激素及胰高血糖素使糖异生加强，不断补充血糖
46、；强，不断补充血糖；n肾上腺皮质激素及生长素使周围组织对糖肾上腺皮质激素及生长素使周围组织对糖的利用降低。的利用降低。目目 录录2 2脂肪动员增强脂肪动员增强 n血浆游离脂酸升高，成为心肌，骨骼肌血浆游离脂酸升高，成为心肌，骨骼肌及肾脏等组织主要能量来源。及肾脏等组织主要能量来源。3 3蛋白质分解增强蛋白质分解增强 n肌肉释出丙氨酸等氨基酸增加，同时尿肌肉释出丙氨酸等氨基酸增加，同时尿素生成及尿氮排出增加，呈负氮平衡素生成及尿氮排出增加，呈负氮平衡。目目 录录 应激时机体的代谢改变应激时机体的代谢改变目目 录录n肥胖是一种由食欲和能量调节紊乱引起肥胖是一种由食欲和能量调节紊乱引起的疾病，与遗传
47、、环境、膳食结构及体的疾病，与遗传、环境、膳食结构及体力活动等多种因素有关，其发病过程复力活动等多种因素有关，其发病过程复杂，与糖尿病、高血压、心脑血管疾病杂，与糖尿病、高血压、心脑血管疾病密切相关，危害严重。密切相关，危害严重。（三）肥胖是由多因素引起的食欲和能量（三）肥胖是由多因素引起的食欲和能量代谢调节紊乱代谢调节紊乱目目 录录1 1几种激素参与正常食欲、进食的调节几种激素参与正常食欲、进食的调节（1 1）某些激素引起饱感而终止进食）某些激素引起饱感而终止进食 食物消化后的分解产物如葡萄糖、肽、氨基酸、食物消化后的分解产物如葡萄糖、肽、氨基酸、脂酸等可通过肝及消化道的化感受器的刺激产生脂
48、酸等可通过肝及消化道的化感受器的刺激产生某些激素，影响机体的食欲。某些激素，影响机体的食欲。目目 录录（2 2）机体储存脂肪量通过激素作用于脑调节进食）机体储存脂肪量通过激素作用于脑调节进食 l胰岛素胰岛素可作用于脑、抑制进食；可作用于脑、抑制进食；l由脂肪细胞合成分泌的由脂肪细胞合成分泌的瘦蛋白瘦蛋白也可通过脑而抑制也可通过脑而抑制进食。进食。这两种激素是反映体内脂肪储存量的主要这两种激素是反映体内脂肪储存量的主要信息分子。信息分子。目目 录录瘦蛋白（瘦蛋白（leptin）n合成：合成：脂肪细胞脂肪细胞n靶组织：靶组织：下丘脑弓状核下丘脑弓状核n作用方式：作用方式：与与瘦蛋白受体瘦蛋白受体(
49、leptin receptor)结合而激活结合而激活PKA途径调控多种物质代谢。途径调控多种物质代谢。n合成调节：合成调节：脂肪组织体积增加时合成增加，储脂减少，脂肪组织体积增加时合成增加，储脂减少，合成降低。合成降低。目目 录录n生物学效应：生物学效应：抑制食欲；抑制食欲；抑制脂肪的合成，刺激脂酸的抑制脂肪的合成，刺激脂酸的-氧化，增加能量消耗，氧化，增加能量消耗，以减少储脂，使体重下降；以减少储脂，使体重下降；瘦蛋白还能增加线粒体瘦蛋白还能增加线粒体解偶联蛋白解偶联蛋白(UCP)表达，使氧化表达，使氧化磷酸化解偶联而增加热能的释放，最终使体重下降；磷酸化解偶联而增加热能的释放，最终使体重下
50、降；降低降低T3的生成，降低基础代谢；的生成，降低基础代谢；降低性激素的生成减少性器官生长发育及生殖；降低性激素的生成减少性器官生长发育及生殖；增加糖皮质激素的生成，减少脂肪的动员。增加糖皮质激素的生成，减少脂肪的动员。有利于动物在严重营养缺乏时的体重的保持及有利于动物在严重营养缺乏时的体重的保持及维持存活。维持存活。目目 录录胰岛素（胰岛素（insulin）n合成：合成：胰腺胰腺 细胞细胞n靶组织：靶组织：下丘脑弓状核神经元下丘脑弓状核神经元n作用方式：作用方式：作用于弓状核胰岛素受体而产生效应作用于弓状核胰岛素受体而产生效应目目 录录n生物学效应：生物学效应：一方面使弓状核增食欲神经元抑制
