1、第第 十十 章章 代谢的整合与调节代谢的整合与调节(Integration and Regulation of Metabolism)1PPT学习交流第一节第一节 代谢的整体性代谢的整体性第二节第二节 代谢调节的主要方式代谢调节的主要方式第三节第三节 体内重要组织和器官的代谢特点体内重要组织和器官的代谢特点2PPT学习交流重点难点重点难点熟悉熟悉了解了解掌握掌握1.代谢的整体性代谢的整体性2.代谢调节的方式代谢调节的方式3.重要组织器官的代谢特点重要组织器官的代谢特点1.细胞内物质代谢的调节方式细胞内物质代谢的调节方式2.饱食、空腹、饥饿状态下的整体代谢饱食、空腹、饥饿状态下的整体代谢1.激素
2、调节靶细胞的代谢激素调节靶细胞的代谢2.营养过剩和应激状态下的整体代谢营养过剩和应激状态下的整体代谢3PPT学习交流代谢的整体性代谢的整体性第第 一一 节节(Integrity of Metabolism)4PPT学习交流（一）代谢的整体性（一）代谢的整体性一、一、体内代谢过程互相联系形成一个整体体内代谢过程互相联系形成一个整体 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水维生素维生素各种物质代谢之间互有联系，相互依存，构成统一的整体。各种物质代谢之间互有联系，相互依存，构成统一的整体。消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄无机盐无机盐5PPT学习交流（二）（二）体内各种代谢物都具有各自共同的
3、代谢池体内各种代谢物都具有各自共同的代谢池各各种种组组织织 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例如例如6PPT学习交流（三）（三）体内代谢体内代谢处于动态平衡处于动态平衡7PPT学习交流（四）氧化分解产生的（四）氧化分解产生的NADPH为合成代谢提供所需的还原当量为合成代谢提供所需的还原当量乙酰乙酰CoANADPH +H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径氧化反应氧化反应还原反应还原反应8PPT学习交流二、物质二、物质代谢代谢与能量代谢相互关联与能量代谢相互关联三大营养物质三大营养物质各自代谢途径各自代谢途径共同中间共同中间产物产物共同代谢共同代
4、谢途径途径糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoA2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPTACCO2三大营养物质可在体内氧化供能三大营养物质可在体内氧化供能9PPT学习交流从能量供应的角度看，三大营养物质可以互从能量供应的角度看，三大营养物质可以互相代替，互相补充，但也互相制约。相代替，互相补充，但也互相制约。一般情况下，机体优先利用燃料的次序是糖一般情况下，机体优先利用燃料的次序是糖（50-70%）、脂肪（）、脂肪（10-40%）和蛋白质。供能）和蛋白质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。10PPT学习交流饥饿饥饿肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分
5、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 天天一周以上一周以上11PPT学习交流脂肪分解脂肪分解增强增强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，常能抑制和节约其他物质的氧化分解。任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的氧化分解。糖分解被抑制糖分解被抑制 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制(糖分解代谢关键酶之一糖分解代谢关键酶之一)例如：例如：12PPT学习交流糖分解糖分解增强增强ATP脂酸合成增加脂酸合成增加分解抑制分解抑制 抑制抑制异柠檬酸脱氢酶异柠
6、檬酸脱氢酶（三羧酸循环关键酶）（三羧酸循环关键酶）柠檬酸柠檬酸堆积堆积出线粒体出线粒体 激活激活乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶（脂酸合成关键酶）（脂酸合成关键酶）13PPT学习交流三、糖、脂质和蛋白质三、糖、脂质和蛋白质代谢代谢通过中间代谢物而相互联系通过中间代谢物而相互联系体内糖、体内糖、脂质脂质、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此孤立的，、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此孤立的，而是通过共同的中间代谢物、柠檬酸循环和生物氧化等彼此联而是通过共同的中间代谢物、柠檬酸循环和生物氧化等彼此联系、相互转变。系、相互转变。一种物质的代谢障碍可引起其他物质的代谢紊乱，如糖一种物质的代谢障碍可引起其他物质的代谢紊乱，
7、如糖尿病时糖代谢的障碍，可引起脂代谢、蛋白质代谢甚至水盐代尿病时糖代谢的障碍，可引起脂代谢、蛋白质代谢甚至水盐代谢紊乱。谢紊乱。14PPT学习交流15PPT学习交流（一）葡萄糖可转变为脂肪酸（一）葡萄糖可转变为脂肪酸摄入的糖量超过能量消耗时摄入的糖量超过能量消耗时 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）16PPT学习交流（一）葡萄糖可转变为脂肪酸（一）葡萄糖可转变为脂肪酸脂肪酸不能在体内转变为葡萄糖脂肪酸不能在体内转变为葡萄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
8、-甘油甘油葡葡萄萄糖糖17PPT学习交流（一）葡萄糖可转变为脂肪酸（一）葡萄糖可转变为脂肪酸脂肪酸分解依赖于糖代谢脂肪酸分解依赖于糖代谢饥饿、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：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18PPT学习交流（二）葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变（二）葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变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，可转变为糖酮酸，可转变为糖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19PPT学习交流（二）葡萄糖与大部分氨
9、基酸可以相互转变（二）葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需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20PPT学习交流（三）氨基酸可转变为多种脂质但脂质几乎不能转变为氨基酸（三）氨基酸可转变为多种脂质但脂质几乎不能转变为氨基酸蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪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氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪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21PPT学习
10、交流（三）氨基酸可转变为多种脂质，但脂质几乎不能转变为氨基酸（三）氨基酸可转变为多种脂质，但脂质几乎不能转变为氨基酸仅脂肪中的甘油可转变为非必需氨基酸仅脂肪中的甘油可转变为非必需氨基酸 但不能说，脂质可转变为氨基酸但不能说，脂质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22PPT学习交流琥珀酰琥珀酰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甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰C
11、oA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、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T A C23PPT学习交流（四）一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料（四）一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内
12、合成核酸的重要原料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24PPT学习交流代谢调节的主要方式代谢调节的主要方式第第 二二 节节(The Main Ways of Metabolic Regulation)25PPT学习交流高等生物高等生物 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内分泌细胞及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挥代谢调节作
13、用。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。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递质对靶细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调节某些细胞的代谢及胞直接发生影响，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而对机体代谢进行综合调节。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。26PPT学习交流一、细胞一、细胞内内物质物质代谢代谢主要通过对关键酶活性的调节来实现的主要通过对关键酶活性的调节来实现的 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代
14、谢调节主要是酶水平的调节。细胞内酶呈隔离分布。细胞内酶呈隔离分布。代谢途径的速度、方向由其中的代谢途径的速度、方向由其中的关键酶关键酶的活性决定。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。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。27PPT学习交流（一）各种代谢在细胞内区隔分布是物质代谢及其调节的（一）各种代谢在细胞内区隔分布是物质代谢及其调节的亚细胞结构基础亚细胞结构基础多酶体系多酶体系分布分布多酶体系多酶体系分布分布DNA、RNA合成合成细胞核细胞核糖酵解糖酵解细胞质细胞质蛋白质合成蛋白质合成内质网、细胞质内质网、细胞质戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径细胞质细胞质糖原合成糖原合
15、成细胞质细胞质糖异生糖异生细胞质细胞质、线粒体、线粒体脂肪酸合成脂肪酸合成细胞质细胞质脂肪酸氧化脂肪酸氧化细胞质、线粒体细胞质、线粒体胆固醇合成胆固醇合成内质网、细胞质内质网、细胞质多种水解酶多种水解酶溶酶体溶酶体磷脂合成磷脂合成内质网内质网柠檬酸循环柠檬酸循环线粒体线粒体血红素合成血红素合成细胞质、线粒体细胞质、线粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体尿素合成尿素合成细胞质、线粒体细胞质、线粒体 28PPT学习交流酶的这种区隔分布，能避免不同代谢途径之间彼酶的这种区隔分布，能避免不同代谢途径之间彼此干扰，使同一代谢途径中的系列酶促反应能够更顺此干扰，使同一代谢途径中的系列酶促反应能够更顺利地连
16、续进行，既提高了代谢途径的进行速度，也有利地连续进行，既提高了代谢途径的进行速度，也有利于调控。利于调控。29PPT学习交流（二）关键酶活性决定整个代谢途径的速度和方向（二）关键酶活性决定整个代谢途径的速度和方向 关键酶催化的反应特点关键酶催化的反应特点 常常催化一条代谢途径的第一步反应或分支点上的反应，速度最慢，其常常催化一条代谢途径的第一步反应或分支点上的反应，速度最慢，其活性能决定整个代谢途径的总速度。活性能决定整个代谢途径的总速度。常催化单向反应或非平衡反应，其活性能决定整个代谢途径的方向。常催化单向反应或非平衡反应，其活性能决定整个代谢途径的方向。酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物
17、或效应剂调节。酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂调节。关键酶（关键酶（key enzymes）代谢过程中具有调节作用的酶。代谢过程中具有调节作用的酶。30PPT学习交流某些重要的代谢途径的关键酶某些重要的代谢途径的关键酶代谢途径代谢途径关键酶关键酶糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系柠檬酸循环柠檬酸循环异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系柠檬酸合酶柠檬酸合酶糖原分解糖原分解磷酸化酶磷酸化酶糖原合成糖原合成糖原合酶糖原合酶糖异生糖异生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇
18、式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖果糖-1,6-二磷酸酶二磷酸酶葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶脂肪酸合成脂肪酸合成乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶羧化酶脂肪酸分解脂肪酸分解肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶I胆固醇合成胆固醇合成HMG辅酶辅酶A还原酶还原酶31PPT学习交流快速调节（改变酶分子结构）快速调节（改变酶分子结构）迟缓调节（改变酶含量）迟缓调节（改变酶含量）数秒、数分钟数秒、数分钟改变单个酶分子的催化能力改变单个酶分子的催化能力数小时、几天数小时、几天调节酶的合成与降解速度调节酶的合成与降解速度 调节关键酶活性（酶分子结构改变或酶含量改变）调节关键酶活性（酶分子结构改变或酶含量改变）是细胞是细胞
19、水平代谢调节的基本方式，也是激素水平代谢调节和整体代谢调水平代谢调节的基本方式，也是激素水平代谢调节和整体代谢调节的重要环节。节的重要环节。别构调节别构调节 (allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节 (chemical modification)32PPT学习交流（三）别构调节通过别构效应改变关键酶活性（三）别构调节通过别构效应改变关键酶活性 一些小分子化合物能与酶蛋白分子活性中心外的特定一些小分子化合物能与酶蛋白分子活性中心外的特定部位特异结合，改变酶蛋白分子构象、从而改变酶活性，部位特异结合，改变酶蛋白分子构象、从而改变酶活性，这种调节称为酶的这种调节称为酶的
20、别构调节别构调节(allosteric regulation)。1.别构调节是生物界普遍存在的代谢调节方式别构调节是生物界普遍存在的代谢调节方式 33PPT学习交流一些代谢途径中的别构酶及其效应剂一些代谢途径中的别构酶及其效应剂代谢途径别构酶别构激活剂别构抑制剂糖酵解磷酸果糖激酶-1 F-2,6-BP、AMP、ADP、F-1,6-BP柠檬酸、ATP 丙酮酸激酶F-1,6-BP、ADP、AMPATP、丙氨酸己糖激酶 葡糖-6-磷酸丙酮酸氧化脱羧丙酮酸脱氢酶复合体AMP、CoA、NAD+、ADP、AMPATP、乙酰CoA、NADH柠檬酸循环柠檬酸合酶乙酰CoA、草酰乙酸、ADP柠檬酸、NADH、A
21、TP-酮戊二酸脱氢酶复合体 琥珀酰CoA、NADH异柠檬酸脱氢酶ADP、AMPATP糖原分解磷酸化酶（肌）AMPATP、葡糖-6-磷酸磷酸化酶（肝）葡萄糖、F-1,6-BP、F-1-P糖异生丙酮酸羧化酶乙酰CoAAMP脂肪酸合成乙酰辅酶A羧化酶乙酰CoA、柠檬酸、异柠檬酸软脂酰CoA、长链脂酰CoA氨基酸代谢谷氨酸脱氢酶ADP、GDPATP、GTP嘌呤合成PRPP酰胺转移酶PRPPIMP、AMP、GMP嘧啶合成氨基甲酰磷酸合成酶II UMP34PPT学习交流2.别构效应剂通过改变酶分子构象改变酶活性别构效应剂通过改变酶分子构象改变酶活性别构酶别构酶催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基别构效应剂：别
22、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35PPT学习交流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36PPT学习交流（1）调节亚基含有一个）调节亚基含有一个“假底物假底物”（pseudosubstrate）序列）序列 “假底物假底物”序列能阻止催化亚基结合底物，抑制酶活性；效应剂结合调序列能阻止催化亚基结合底物，抑制酶活性；效应剂结合调节亚基导致节亚基导致“假底物假底物”序列构象变化，释放催化亚基，使其发挥催化作用。序
23、列构象变化，释放催化亚基，使其发挥催化作用。如如cAMP激活激活PKA。（2）别构效应剂与调节亚基结合，能引起酶分子三级和）别构效应剂与调节亚基结合，能引起酶分子三级和/或四级结构在或四级结构在“T”构象（紧密态、无活性低活性）与构象（紧密态、无活性低活性）与“R”构象（松弛态、有活性高活性）构象（松弛态、有活性高活性）之间互变，从而影响酶活性。如氧调节之间互变，从而影响酶活性。如氧调节Hb。别构效应的机制有两种：别构效应的机制有两种：37PPT学习交流3.别构调节使一种物质的代谢与相应的代谢需求和相关物质的代谢协调别构调节使一种物质的代谢与相应的代谢需求和相关物质的代谢协调调节相应代谢的强度
24、、方向，以协调相关调节相应代谢的强度、方向，以协调相关代谢、满足相应代谢需求代谢、满足相应代谢需求 别构效应剂（底物、终产物、其他小分子代谢物）别构效应剂（底物、终产物、其他小分子代谢物）细胞内浓度的改变细胞内浓度的改变（反映相关代谢途径的强度和相应的代谢需求）（反映相关代谢途径的强度和相应的代谢需求）关键酶构象改变，影响酶活性关键酶构象改变，影响酶活性38PPT学习交流 代谢终产物代谢终产物反馈抑制反馈抑制(feedback inhibition)反应途径中的关键反应途径中的关键酶，避免产生超多需要的产物酶，避免产生超多需要的产物乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长
25、链脂酰长链脂酰CoA39PPT学习交流 变构调节使能量得以有效利用，避免生成过多造成浪费变构调节使能量得以有效利用，避免生成过多造成浪费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40PPT学习交流 变构调节使不同的代谢途径相互协调进行变构调节使不同的代谢途径相互协调进行柠檬酸柠檬酸+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41PPT学习交流（四）化学修饰调节通过酶促共价修饰调节酶活性（四）化学修饰调节通过酶促共价修饰调节酶活性1.酶促共价修饰有多种形式酶促共价修饰有多
26、种形式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)，从而引起酶活性，从而引起酶活性改变，这种调节称为改变，这种调节称为酶的化学修饰。酶的化学修饰。42PPT学习交流（四）化学修饰调节通过酶促共价修饰调节酶活性（四）化学修饰调节通过酶促共价修饰调节酶活性1.酶促共价修饰有多种形式酶促共价修饰有多种形式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43PPT学习交流磷酸化磷酸化
27、/去磷酸化修饰对酶活性的调节去磷酸化修饰对酶活性的调节酶化学修饰类型酶活性改变糖原磷酸化酶磷酸化/去磷酸化激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化/去磷酸化激活/抑制糖原合酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活丙酮酸脱羧酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活磷酸果糖激酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活丙酮酸脱氢酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活HMG-CoA还原酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活HMG-CoA还原酶激酶磷酸化/去磷酸化激活/抑制乙酰CoA羧化酶磷酸化/去磷酸化抑制/激活脂肪细胞甘油三酯脂酶磷酸化/去磷酸化激活/抑制44PPT学习交流酶的磷酸化与去磷酸化酶的磷酸化与去磷酸化45PPT学习交流2.酶的化学修饰调节具有级联放大效应
28、酶的化学修饰调节具有级联放大效应酶促化学修饰的特点酶促化学修饰的特点：受化学修饰调节的关键酶都具无（或低）活性和有（或高）活性两种形式，由两种酶受化学修饰调节的关键酶都具无（或低）活性和有（或高）活性两种形式，由两种酶催化发生共价修饰，互相转变。催化发生共价修饰，互相转变。酶的化学修饰是另外一个酶的酶促反应，特异性强，有放大效应。酶的化学修饰是另外一个酶的酶促反应，特异性强，有放大效应。磷酸化与去磷酸化是最常见的酶促化学修饰反应，作用迅速，有放大效应，是调节酶磷酸化与去磷酸化是最常见的酶促化学修饰反应，作用迅速，有放大效应，是调节酶活性经济有效的方式。活性经济有效的方式。催化共价修饰的酶自身常
29、受别构调节、化学修饰调节，并与激素调节偶联，形成由信催化共价修饰的酶自身常受别构调节、化学修饰调节，并与激素调节偶联，形成由信号分子、信号转导分子和效应分子组成的级联反应。号分子、信号转导分子和效应分子组成的级联反应。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。46PPT学习交流（五）通过改变细胞内酶含量调节酶活性（五）通过改变细胞内酶含量调节酶活性1.诱导或阻遏酶蛋白基因表达调节酶含量诱导或阻遏酶蛋白基因表达调节酶含量酶的底物、产物、激素或药物可诱导或阻遏酶蛋白基因的表达。诱导剂或阻遏酶的底物、产物、激素或药物可诱导或阻遏酶蛋白基因的表达。诱导剂或阻遏
30、剂在酶蛋白生物合成的转录或翻译过程中发挥作用，影响转录较常见。剂在酶蛋白生物合成的转录或翻译过程中发挥作用，影响转录较常见。体内也有一些酶，其浓度在任何时间、任何条件下基本不变，几乎恒定。这类体内也有一些酶，其浓度在任何时间、任何条件下基本不变，几乎恒定。这类酶称为酶称为组成（型）酶组成（型）酶（constitutive enzyme），如甘油醛），如甘油醛-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶（glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase，GAPDH），常作为基因表），常作为基因表达变化研究的内参照（达变化研究的内参照（internal control）。）。酶的诱导
31、剂经常是底物或类似物酶的诱导剂经常是底物或类似物酶的阻遏剂经常是代谢产物酶的阻遏剂经常是代谢产物47PPT学习交流（五）通过改变细胞内酶含量调节酶活性（五）通过改变细胞内酶含量调节酶活性2.改变酶蛋白降解速度调节酶含量改变酶蛋白降解速度调节酶含量溶酶体溶酶体泛素泛素-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；蛋白水解酶降解蛋白质泛素识别、结合蛋白质；蛋白水解酶降解蛋白质通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。48PPT学习交流二、激素通过特异性受体调节靶细胞的代谢二、激素通过特异性受体调
32、节靶细胞的代谢内、外环境改变内、外环境改变机体相关组织机体相关组织分泌激素分泌激素激素与靶细胞上激素与靶细胞上的受体结合的受体结合靶细胞产生生物学效应，靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变适应内外环境改变49PPT学习交流二、激素通过特异性受体调节靶细胞的代谢二、激素通过特异性受体调节靶细胞的代谢n激素分类激素分类 膜受体激素膜受体激素 胞内受体激素胞内受体激素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：50PPT学习交流（一）膜受体激素通过跨膜信号转导调节代谢（一）膜受体激素通过跨膜信号转导调节代谢51PPT学习交流腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化
33、酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性）52PPT学习交流（二）胞内受体激素通过激素（二）胞内受体激素通过激素-胞内
34、受体复合物改变基因表达、调节代谢胞内受体复合物改变基因表达、调节代谢53PPT学习交流三、机体通过神经系统及神经三、机体通过神经系统及神经-体液途径协调整体的代谢体液途径协调整体的代谢整体水平调节：整体水平调节：在神经系统主导下，调节激素释放，在神经系统主导下，调节激素释放，并通过激素整合不同组织器官的各种代谢，实现整体并通过激素整合不同组织器官的各种代谢，实现整体调节，以适应饱食、空腹、饥饿、营养过剩、应激等调节，以适应饱食、空腹、饥饿、营养过剩、应激等状态，维持整体代谢平衡。状态，维持整体代谢平衡。54PPT学习交流（一）饱食状态下机体三大物质代谢与膳食组成有关（一）饱食状态下机体三大物质
35、代谢与膳食组成有关（1）机体主要分解葡萄糖供能）机体主要分解葡萄糖供能（2）未被分解的葡萄糖，部分合成肝糖原和肌糖原贮存；部分在）未被分解的葡萄糖，部分合成肝糖原和肌糖原贮存；部分在肝内合成甘油三酯，以肝内合成甘油三酯，以VLDL形式输送至脂肪等组织。形式输送至脂肪等组织。（3）吸收的甘油三酯，部分经肝转换成内源性甘油三酯，大部分）吸收的甘油三酯，部分经肝转换成内源性甘油三酯，大部分输送到脂肪组织、骨骼肌等转换、储存或利用。输送到脂肪组织、骨骼肌等转换、储存或利用。混合膳食混合膳食胰岛素水平中度升高：胰岛素水平中度升高：55PPT学习交流（一）饱食状态下机体三大物质代谢与膳食组成有关（一）饱食
36、状态下机体三大物质代谢与膳食组成有关（1）部分葡萄糖合成肌糖原和肝糖原和）部分葡萄糖合成肌糖原和肝糖原和VLDL（2）大部分葡萄糖直接被输送到脂肪组织、骨骼肌、脑等组织）大部分葡萄糖直接被输送到脂肪组织、骨骼肌、脑等组织转换成甘油三酯等非糖物质储存或利用。转换成甘油三酯等非糖物质储存或利用。高糖膳食高糖膳食胰岛素水平明显升高，胰高血糖素降低：胰岛素水平明显升高，胰高血糖素降低：56PPT学习交流（一）饱食状态下机体三大物质代谢与膳食组成有关（一）饱食状态下机体三大物质代谢与膳食组成有关（1）肝糖原分解补充血糖）肝糖原分解补充血糖（2）肝利用氨基酸异生为葡萄糖补充血糖）肝利用氨基酸异生为葡萄糖补
37、充血糖（3）部分氨基酸转化成甘油三酯）部分氨基酸转化成甘油三酯（4）还有部分氨基酸直接输送到骨骼肌。）还有部分氨基酸直接输送到骨骼肌。高蛋白膳食高蛋白膳食胰岛素水平中度升高，胰高血糖素水平升高：胰岛素水平中度升高，胰高血糖素水平升高：57PPT学习交流（一）饱食状态下机体三大物质代谢与膳食组成有关（一）饱食状态下机体三大物质代谢与膳食组成有关（1）肝糖原分解补充血糖）肝糖原分解补充血糖（2）肌组织氨基酸分解，转化为丙酮酸，输送至肝异生为葡萄糖，）肌组织氨基酸分解，转化为丙酮酸，输送至肝异生为葡萄糖，补充血糖。补充血糖。（3）吸收的甘油三酯主要输送到脂肪、肌组织等。）吸收的甘油三酯主要输送到脂肪
38、、肌组织等。（4）脂肪组织在接受吸收的甘油三酯同时，也部分分解脂肪成脂）脂肪组织在接受吸收的甘油三酯同时，也部分分解脂肪成脂肪酸，输送到其他组织。肪酸，输送到其他组织。（5）肝氧化脂肪酸，产生酮体。）肝氧化脂肪酸，产生酮体。高脂膳食高脂膳食胰岛素水平降低，胰高血糖素水平升高：胰岛素水平降低，胰高血糖素水平升高：58PPT学习交流（二）空腹机体物质代谢以糖原分解、糖异生和中度脂肪动员为特征（二）空腹机体物质代谢以糖原分解、糖异生和中度脂肪动员为特征（1）餐后）餐后68小时小时 肝糖原即开始分解补充血糖。肝糖原即开始分解补充血糖。（2）餐后）餐后1618小时小时 肝糖原即将耗尽，糖异生补充血糖。肝
39、糖原即将耗尽，糖异生补充血糖。脂肪动员中度增加，释放脂肪酸。脂肪动员中度增加，释放脂肪酸。肝氧化脂肪酸，产生酮体，主要供应肌组织。肝氧化脂肪酸，产生酮体，主要供应肌组织。骨骼肌部分氨基酸分解，补充肝糖异生的原料。骨骼肌部分氨基酸分解，补充肝糖异生的原料。空腹：通常指餐后空腹：通常指餐后12小时以后，体内胰岛素水平降低，胰高血糖素升高。小时以后，体内胰岛素水平降低，胰高血糖素升高。59PPT学习交流（三）饥饿时机体主要氧化分解脂肪供能（三）饥饿时机体主要氧化分解脂肪供能1.短期饥饿后糖氧化供能减少而脂肪动员加强短期饥饿后糖氧化供能减少而脂肪动员加强糖原消耗糖原消耗血糖趋于降低血糖趋于降低胰岛素分
40、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短期饥饿：短期饥饿：通常指通常指13天未进食天未进食 60PPT学习交流（三）饥饿时机体主要氧化分解脂肪供能（三）饥饿时机体主要氧化分解脂肪供能1.短期饥饿后糖氧化供能减少而脂肪动员加强短期饥饿后糖氧化供能减少而脂肪动员加强（1）机体从葡萄糖氧化供能为主转变为脂肪氧化供能为主：）机体从葡萄糖氧化供能为主转变为脂肪氧化供能为主：除脑组织细胞除脑组织细胞和红细胞外，组织细胞减少摄取利用葡萄糖，增加摄取利用脂肪酸和酮体。和红细胞外，组织细胞减少摄取利用葡萄糖，增加摄取利用脂肪酸和酮体。（2）脂肪动员加强
41、且肝酮体生成增多：）脂肪动员加强且肝酮体生成增多：脂肪动员释放的脂肪酸约脂肪动员释放的脂肪酸约25在肝在肝氧化生成酮体。氧化生成酮体。（3）肝糖异生作用明显增强（）肝糖异生作用明显增强（150g天）天）：以饥饿以饥饿1636小时增加最多。小时增加最多。原料主要来自氨基酸，部分来自乳酸及甘油。原料主要来自氨基酸，部分来自乳酸及甘油。（4）骨骼肌蛋白质分解加强：）骨骼肌蛋白质分解加强：略迟于脂肪动员加强。氨基酸异生成糖。略迟于脂肪动员加强。氨基酸异生成糖。61PPT学习交流（三）饥饿时机体主要氧化分解脂肪供能（三）饥饿时机体主要氧化分解脂肪供能2.长期饥饿可造成器官损害甚至危及生命长期饥饿可造成器
42、官损害甚至危及生命长期饥饿：长期饥饿：指未进食指未进食3天以上天以上（1）脂肪动员进一步加强：）脂肪动员进一步加强：生成大量酮体，脑利用酮体超过葡萄糖。生成大量酮体，脑利用酮体超过葡萄糖。肌组织利用脂肪酸。肌组织利用脂肪酸。（2）蛋白质分解减少：）蛋白质分解减少：释出氨基酸减少。释出氨基酸减少。（3）糖异生明显减少（与短期饥饿相比）：）糖异生明显减少（与短期饥饿相比）：乳酸和甘油成为肝糖异乳酸和甘油成为肝糖异生的主要原料。肾糖异生作用明显增强，几乎与肝相等。生的主要原料。肾糖异生作用明显增强，几乎与肝相等。62PPT学习交流（四）应激使机体分解代谢加强（四）应激使机体分解代谢加强应激（应激（s
43、tress）是机体是机体或细胞为应对或细胞为应对内内、外环境刺激做出一系列外环境刺激做出一系列非非特异性特异性反应反应。这些刺激包括中毒、感染、发热、创伤、疼痛、大剂量运这些刺激包括中毒、感染、发热、创伤、疼痛、大剂量运动或恐惧等。动或恐惧等。应激反应可以是应激反应可以是“一过性一过性”的，也可以是持续性的。的，也可以是持续性的。应激状态下，交感神经兴奋，肾上腺髓质、皮质激素分泌增多，血应激状态下，交感神经兴奋，肾上腺髓质、皮质激素分泌增多，血浆胰高血糖素、生长激素水平增加，而胰岛素分泌减少，引起一系列代浆胰高血糖素、生长激素水平增加，而胰岛素分泌减少，引起一系列代谢改变。谢改变。63PPT学
44、习交流（四）应激使机体分解代谢加强（四）应激使机体分解代谢加强代谢改变代谢改变1.应激使血糖升高应激使血糖升高2.应激使脂肪动员增强应激使脂肪动员增强 3.应激使蛋白质分解加强应激使蛋白质分解加强 这对保证大脑、红细胞的供能有重要意义。这对保证大脑、红细胞的供能有重要意义。为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。骨骼肌释出丙氨酸等氨基酸增加，氨基酸分解增强，负氮平衡。骨骼肌释出丙氨酸等氨基酸增加，氨基酸分解增强，负氮平衡。64PPT学习交流应激时机体的代谢变化应激时机体的代谢变化内分泌腺内分泌腺/组织组织激素及代谢变化激素及代谢变化血中含量变化血中含量变化垂体前叶垂体前叶A
45、CTH分泌增加ACTH 生长素分泌增加生长素胰腺胰腺-细胞细胞胰高血糖素分泌增加胰高血糖素 -细胞细胞胰岛素分泌抑制胰岛素肾上腺髓质肾上腺髓质去甲肾上腺素/肾上腺素分泌增加肾上腺素肾上腺皮质肾上腺皮质皮质醇分泌增加皮质醇肝肝糖原分解增加葡萄糖糖原合成减少 糖异生增强 脂肪酸-氧化增加 骨骼肌骨骼肌糖原分解增加乳酸葡萄糖的摄取利用减少葡萄糖蛋白质分解增加氨基酸脂肪酸-氧化增强 脂肪组织脂肪组织脂肪分解增强游离脂肪酸葡萄糖摄取及利用减少甘油脂肪合成减少 65PPT学习交流（五）肥胖是多因素引起代谢失衡的结果（五）肥胖是多因素引起代谢失衡的结果1.肥胖是多种重大慢性疾病的危险因素加强肥胖是多种重大慢
46、性疾病的危险因素加强肥胖是动脉粥样硬化、冠心病、中风、糖尿病、高血压等疾病的主要危险因素之一，肥胖是动脉粥样硬化、冠心病、中风、糖尿病、高血压等疾病的主要危险因素之一，与痴呆、脂肪肝病、呼吸道疾病和某些肿瘤的发生相关。与痴呆、脂肪肝病、呼吸道疾病和某些肿瘤的发生相关。“代谢综合征代谢综合征”（metabolic syndrome）是指一组以肥胖、高血糖（糖调节受是指一组以肥胖、高血糖（糖调节受损或糖尿病）、高血压以及血脂异常损或糖尿病）、高血压以及血脂异常高高TG（甘油三酯）血症和（或）低（甘油三酯）血症和（或）低HDL-C（高密（高密度脂蛋白胆固醇）血症度脂蛋白胆固醇）血症集结发病的临床征候
47、群，特点是机体代谢上相互关联的危险因素集结发病的临床征候群，特点是机体代谢上相互关联的危险因素在同一个体的组合。其表现为体脂（尤其是腹部脂肪）过剩、高血压、胰岛素耐受、血在同一个体的组合。其表现为体脂（尤其是腹部脂肪）过剩、高血压、胰岛素耐受、血浆胆固醇水平升高以及血浆脂蛋白异常等。浆胆固醇水平升高以及血浆脂蛋白异常等。66PPT学习交流（五）肥胖是多因素引起代谢失衡的结果（五）肥胖是多因素引起代谢失衡的结果2.较长时间的能量摄入大于消耗导致肥胖较长时间的能量摄入大于消耗导致肥胖 过剩能量以脂肪形式储存是肥胖的基本原因。神经内分泌机制失调，就会过剩能量以脂肪形式储存是肥胖的基本原因。神经内分泌
48、机制失调，就会引起摄食行为、物质和能量代谢障碍，导致肥胖。引起摄食行为、物质和能量代谢障碍，导致肥胖。（1）抑制食欲激素功能障碍引起肥胖：瘦蛋白）抑制食欲激素功能障碍引起肥胖：瘦蛋白，胆囊收缩素（，胆囊收缩素（CCK），-促黑激素（促黑激素（-MSH）等）等 （2）刺激食欲激素功能异常增强引起肥胖：如生长激素释放肽，神经肽）刺激食欲激素功能异常增强引起肥胖：如生长激素释放肽，神经肽Y（3）肥胖患者脂连蛋白缺陷）肥胖患者脂连蛋白缺陷（4）胰岛素抵抗导致肥胖）胰岛素抵抗导致肥胖67PPT学习交流（五）肥胖是多因素引起代谢失衡的结果（五）肥胖是多因素引起代谢失衡的结果肥胖源于物质和能量代谢的失衡，一
49、旦形成反过来加重代谢紊乱。肥胖源于物质和能量代谢的失衡，一旦形成反过来加重代谢紊乱。在肥胖形成期：靶细胞对胰岛素敏感，血糖降低，耐糖能力正常。在肥胖形成期：靶细胞对胰岛素敏感，血糖降低，耐糖能力正常。在肥胖稳定期：表现出高胰岛素血症，组织对胰岛素抵抗，耐糖能力降低，血在肥胖稳定期：表现出高胰岛素血症，组织对胰岛素抵抗，耐糖能力降低，血糖正常或升高。糖正常或升高。越肥胖或胰岛素抵抗：血糖浓度越高，糖代谢的紊乱程度越重，同时脂代谢异越肥胖或胰岛素抵抗：血糖浓度越高，糖代谢的紊乱程度越重，同时脂代谢异常，高胆固醇、高常，高胆固醇、高LDL-C、低、低HDL-C）、高甘油三酯。）、高甘油三酯。68PP
50、T学习交流体内重要组织和器官的代谢特点体内重要组织和器官的代谢特点第第 三三 节节(The Important Metabolic Characteristics of Tissues and Organs in the Body)69PPT学习交流满足机体各组织、器官基本细胞功能需要的代谢基本满足机体各组织、器官基本细胞功能需要的代谢基本相同，但人体各组织、器官高度分化，功能各异，这些组相同，但人体各组织、器官高度分化，功能各异，这些组织、器官的代谢具有各自的特点。织、器官的代谢具有各自的特点。在这些组织、器官的细胞中形成了特定的酶谱，即不在这些组织、器官的细胞中形成了特定的酶谱，即不同的酶
