1、目目 录录糖、脂类、蛋白质代谢的相互糖、脂类、蛋白质代谢的相互联系及调节联系及调节第第 五五 节节目目 录录目目 录录二、代二、代 谢谢 调调 节节The Regulation of MetabolismThe Regulation of Metabolism目目 录录 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。主要通过细胞内代谢物浓度的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变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为调节，这种调节称为原始调节原始调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目目 录录 高等生物高等生
2、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内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他细胞发分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细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中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经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
3、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。目目 录录 （一）细胞水平的代谢调节（一）细胞水平的代谢调节目目 录录1 1、细胞内酶的隔离分布、细胞内酶的隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 。目目 录录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胞液胞液胞液胞液(个别酶在线粒体个别酶在线粒体)目目 录录多酶体
4、系多酶体系分布分布线粒体线粒体脂酸脂酸 氧化氧化脂酸脂酸合成合成胞液胞液内质网、胞液内质网、胞液胆固醇胆固醇合成合成磷脂磷脂合成合成内质网内质网DNA、RNA合成合成细胞核细胞核目目 录录 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血红素血红素合成合成内质网、胞液内质网、胞液线粒体、胞液线粒体、胞液目目 录录 速度最慢，速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其故又称其为为限速酶限速
5、酶(limiting velocity enzymes)。催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性 决定整个代谢途径的方向。决定整个代谢途径的方向。这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或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。效应剂的调节。关键酶催化的反应具有以下特点：关键酶催化的反应具有以下特点：代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方 向由其中的关键酶决定向由其中的关键酶决定 。目目 录录例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶目目 录录 快速代谢快速代谢 迟缓代谢迟缓代谢数秒、数分钟数秒
6、、数分钟通过改变酶的活性通过改变酶的活性数小时、几天数小时、几天通过改变酶的含量通过改变酶的含量 变构调节变构调节(allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节(chemical modification)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。目目 录录1.变构调节的概念变构调节的概念小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位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化，从而改变特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的酶的活性，这种调节称为酶的变构调节变构调节
7、或或别构调节别构调节。（二）关键酶的变构调节（二）关键酶的变构调节目目 录录 被调节的酶称为被调节的酶称为变构酶变构酶或或别构酶别构酶(allosteric enzyme)使酶发生变构效应的物质，称为使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂变构效应剂(allosteric effector)变构激活剂变构激活剂 allosteric effector 引起酶活性引起酶活性增加增加的变构效应剂。的变构效应剂。变构抑制剂变构抑制剂 allosteric effector 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。目目 录录 2.变构调节的机制变构调节的机制变构酶变构酶催化亚基催化亚基调
8、节亚基调节亚基变构效应剂：变构效应剂：底物、终产物底物、终产物其他小分子代谢物其他小分子代谢物目目 录录 变构效应剂变构效应剂 +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 录录 3.变构调节的生理意义变构调节的生理意义 代谢终产物反馈抑制代谢终产物反馈抑制(feedback inhibition)反应反应 途径中的酶，使代谢物不致生成过多。途径中的酶，使代谢物不致生成过多。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（一般
9、了解）（一般了解）目目 录录 变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。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的储存（一般了解）（一般了解）目目 录录 变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。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（一般了解）（一般了解）目目 录录 （三）酶的化学修饰（三）酶的化学修饰(又称共价修饰）调节又称共价修饰）调节 1.1.化学修饰的概念化学修饰的概念酶蛋白肽
10、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，这种调节称为酶的化学修饰性改变，这种调节称为酶的化学修饰。目目 录录 2.化学修饰的主要方式化学修饰的主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 与与 S S 互变互变目目 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-P
11、O32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白目目 录录 3.3.化学修饰的特点化学修饰的特点 （要求掌握）（要求掌握）酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在 不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互 相转变。催化互变反应的酶在体内可受调相转变。催化互变反应的酶在体内可受调 节因素如激素的调控。节因素如激素的调控。具有放大效应，效率较变构调节高。具有放大效应，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。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。目目 录录 （四）酶
12、量的调节（四）酶量的调节 1.酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏 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)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)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合成的诱导目目 录录 2.2.酶蛋白降解酶蛋白降解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、
13、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，也能调节通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节 酶的含量。酶的含量。目目 录录内、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激素与靶细胞激素与靶细胞上的受体结合上的受体结合靶细胞产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 激素作用机制激素作用机制 二、激素水平的代谢调节二、激素水平的代谢调节 部分内容见部分内容见P230第十第十六六章章 细胞信号转导细胞信号转导目目 录录 激素分类激素分类 按激素的化学组成分为按激素的化学组成分为 含氮激素含氮激素 ：如肾上腺素
14、、甲状腺、如肾上腺素、甲状腺、促甲状腺促甲状腺 激素激素 、胰高血糖素、胰岛素、生长、胰高血糖素、胰岛素、生长 激素等激素等。类固醇激素类固醇激素:如性激素、皮质醇、醛固酮等如性激素、皮质醇、醛固酮等 按激素受体的分布部位分为按激素受体的分布部位分为 ：胞内受体激素胞内受体激素:甲状腺素、类固醇激素甲状腺素、类固醇激素 胞膜受体激素胞膜受体激素:除甲状腺素外其他的含氮激素除甲状腺素外其他的含氮激素 （要求熟悉）（要求熟悉）目目 录录 受体的定义：受体的定义：(一般了解一般了解)是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与 之结合的成分，它能把识别和接
15、受的信号正确无误之结合的成分，它能把识别和接受的信号正确无误 地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应的地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应的 特殊蛋白质，个别受体是糖脂。特殊蛋白质，个别受体是糖脂。能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称为能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称为配体配体 (ligand)(ligand)。目目 录录 受体作用的特点受体作用的特点 高度专一性高度专一性 高度亲和力高度亲和力可饱和性可饱和性可逆性可逆性 特定的作用模式特定的作用模式配体浓度配体浓度受体饱和度（）受体饱和度（）配体受体结合曲线配体受体结合曲线目目 录录（一）受体的分类与功能（一）受体的分类与
16、功能 根据细胞定位根据细胞定位 1.1.膜受体膜受体(membrane receptor)(membrane receptor)存在于存在于细胞质膜细胞质膜上的受体，绝大部分是镶嵌糖蛋白。上的受体，绝大部分是镶嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：离子通道受体，离子通道受体，GG蛋白偶联受体和单跨膜受体。蛋白偶联受体和单跨膜受体。目目 录录此类受体的信息传递可归纳为此类受体的信息传递可归纳为 激素激素 受体受体蛋白蛋白酶酶 第二信使第二信使蛋白激酶蛋白激酶酶或其它功能蛋白酶或其它功能蛋白 生物学效应生物学效应目目 录录 受体活性的调节受体活性
17、的调节 磷酸化与脱磷酸化作用磷酸化与脱磷酸化作用 膜磷脂的代谢的影响膜磷脂的代谢的影响 酶促水解作用酶促水解作用 蛋白的调节蛋白的调节目目 录录（一）（一）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目目 录录 第二信使第二信使(secondary messenger)(secondary messenger)在细胞内传递信息的小分子物质，如：在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca2+Ca2+、甘油二酯（甘油二酯（DGDG）、三磷酸肌醇（）、三磷酸肌醇（IPIP3 3）、丝氨酸、丝氨酸 （CerCer）、cAMPcAMP、cGMPcGMP、等。、等。目目 录录cAMP-cA
18、MP-蛋白激酶途径蛋白激酶途径组成组成胞外信息分子，受体，胞外信息分子，受体，GG蛋白，蛋白，腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase(adenylate cyclase，AC)AC)，cAMPcAMP，蛋白激酶蛋白激酶 A(protein kinase AA(protein kinase A，PKA)PKA)1.cAMP 1.cAMP 的合成与分解的合成与分解PPiATPACMg2+cAMP5-AMP 磷酸二酯酶磷酸二酯酶H2OMg2+举例：目目 录录NOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHATPACPPiNOCH2OOHONNNNH2POOHc
19、AMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHAMPPDEH2O磷酸二酯酶磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)(phosphodiesterase,PDE)腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)目目 录录2.2.蛋白激酶（蛋白激酶（PKAPKA）的激活）的激活R 调节亚基调节亚基 C 催化亚基催化亚基3 3 PKAPKA的作用的作用通过对效应蛋白的磷酸化作用，通过对效应蛋白的磷酸化作用，实现其调节功能。实现其调节功能。对代谢的调节作用对代谢的调节作用目目 录录目目 录录 胞胞内内受受体体激激素素的的作作用用方方式式目目 录录（一）饥饿（一）
20、饥饿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.短期饥饿（短期饥饿（13天）天）三、整体水平的代谢调节三、整体水平的代谢调节（要求掌握）（要求掌握）目目 录录（1）蛋白质代谢变化）蛋白质代谢变化 肌肉蛋白分解加强，释放入血液氨基酸量肌肉蛋白分解加强，释放入血液氨基酸量（2）糖代谢变化）糖代谢变化 肝肝糖异生加强，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）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，酮体生成增多目目 录录 2.长期饥饿长期饥饿 蛋白质分解减
21、少蛋白质分解减少(由于脂肪动员由于脂肪动员可抑制蛋白质可抑制蛋白质 的进一步分解的进一步分解 （2）糖代谢变化）糖代谢变化 肝肾糖异生增强肝肾糖异生增强，因肌肉蛋白质分解，因肌肉蛋白质分解释放入血的释放入血的 氨基酸氨基酸肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸 （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 （1）蛋白质代谢变化）蛋白质代谢变化 目目 录录（二）应（二）应 激激1.1.概念概念应激应激(stress)指人体受到一些异乎寻常指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中的刺激，如创伤、
22、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的反应的“紧张状态紧张状态”。目目 录录2.机体整体反应机体整体反应交感神经兴奋交感神经兴奋肾上腺髓质及皮质激素分泌增多肾上腺髓质及皮质激素分泌增多胰高血糖素胰高血糖素、生长激素增加，、生长激素增加，胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化目目 录录3.代谢改变代谢改变（1）血糖升高血糖升高（2）脂肪动员增强脂肪动员增强（3）蛋白质分解加强）蛋白质分解加强目目 录录目目 录录目目 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
23、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 2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸脂酸乙酰乙酰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目目 录录 3.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 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目目 录录（二）糖与氨基酸代
24、谢的相互联系（二）糖与氨基酸代谢的相互联系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 1.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-酮酸酮酸 可转变为糖。可转变为糖。目目 录录 2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需非必需 氨基酸氨基酸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目目 录录氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1.蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪 2.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丝氨酸丝氨酸
25、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（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系目目 录录 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。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 3.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（四）核酸与糖、蛋白质（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系代谢的相互联系 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 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目目 录录 葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸GluAr精精His组组Pr脯脯Val缬缬Ile异亮异亮Met蛋蛋Thr苏苏胆固醇、酮体胆固醇、酮体脂肪脂肪甘油甘油脂酸脂酸Ala丙丙Trp色色Ser丝丝Gly甘甘Thr酪酪Cys(半胱半胱)Asp天冬天冬Ty色色Pro脯脯
