物質代謝的聯系與調節(jié)第一節(jié)物質代謝的特點（一）整體性體內各種物質包括糖、脂、蛋白質、水、無機鹽、維生素等的代謝不是彼此孤立各自為政，而是同時進行的，而且彼此互相聯系，或相互轉變，或相互依存，構成統(tǒng)一的整體。（二）代謝調節(jié)機體存在精細的調節(jié)機制，不斷調節(jié)各種物質代謝的強度、方向和速度以適應內外環(huán)境的變化。代謝調節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。（三）各組織、器官物質代謝各具特色由于各組織、器官的結構不同，所含有酶系的種類和含量各不相同，因而代謝途徑及功能各異，各具特色。例如肝在糖、脂、蛋白質代謝上具有特殊重要的作用，是人體物質代謝的樞紐。（四）各種代謝物均具有各自共同的代謝池無論是體外攝人的營養(yǎng)物或體內各組織細胞的代謝物，只要是同一化學結構的物質在進行中間代謝時，不分彼此，參加到共同的代謝池中參與代謝。（五）ATP是機體能量利用的共同形式糖、脂及蛋白質在體內分解氧化釋出的能量，均儲存在ATP的高能磷酸鍵中。（六）NADPH是合成代謝所需的還原當量參與還原合成代謝的還原酶則多以NADPH為輔酶，提供還原當量。如糖經戊糖磷酸途徑生成的NADPH既可為乙酰輔酶A合成脂酸，又可為乙酰輔酶A合成固醇提供還原當量。第二節(jié) 物質代謝的相互聯系一、在能量代謝上的相互聯系乙酰輔酶A是三大營養(yǎng)物共同的中間代謝物，三竣酸循環(huán)是糖、脂、蛋白質最后分解的共同代謝途徑，釋出的能量均以ATP形式儲存。從能量供應的角度看，這三大營養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。二、糖、脂和蛋白質代謝之間的聯系體內糖、脂、蛋白質和核酸等的代謝不是彼此獨立，而是相互關聯。它們通過共同的中間代謝物，即兩種代謝途徑匯合時的中間產物，三竣酸循環(huán)和生物氧化等聯成整體。（一）糖代謝與脂代謝的相互聯系當攝人的糖量超過體內能量消耗時，除合成少量糖原儲存在肝及肌肉外，生成的檸檬酸及ATP可變構激活乙酰輔酶A竣化酶，使由糖代謝源源而來的大量乙酰輔酶A得以竣化成丙二酰輔酶A，進而合成脂酸及脂肪在脂肪組織中儲存，即糖可以轉變?yōu)橹?。然而，脂肪絕大部分不能在體內轉變?yōu)樘恰＃ǘ┨谴x與氨基酸代謝的相互聯系氨基酸，除生酮氨基酸外，都可通過脫氨作用，生成相應的a一酮酸。這些a-酮酸可通過三竣酸循環(huán)及生物氧化生成C0及H0并釋出能量，生成ATP,也可轉變成某些中間代謝物如丙酮酸，循糖異生途徑轉變?yōu)樘?。同時，糖代謝的一些中間代謝物，如丙酮酸、a一酮戊二酸、草酰乙酸等也可氨基化成某些非必需氨基酸。（三）脂類代謝與氨基酸代謝的相互聯系氨基酸無論生糖、生酮或生酮兼生糖氨基酸分解后均生成乙酰輔酶A,后者經還原縮合反應可合成脂酸進而合成脂肪，即蛋白質可轉變?yōu)橹?。乙酰輔酶A也可合成膽固醇以滿足機體的需要。此外，氨基酸也可作為合成磷脂的原料，但脂類不能轉變?yōu)榘被?，（四）核酸與氨基酸代謝的相互關系氨基酸還是體內合成核酸（RNA、DNA）的重要原料，如嘌吟的合成需甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺及一碳單位；嘧啶的合成需天冬氨酸、谷氨酰胺及一碳單位為原料。合成核甘酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供。第三節(jié)組織、器官的代謝特點及聯系第四節(jié)代謝調節(jié)高等動物通過細胞水平代謝調節(jié)、激素水平代謝調節(jié)及整體水平代謝調節(jié)統(tǒng)稱為三級水平代謝調節(jié)，在代謝調節(jié)的三級水平中，細胞水平代謝調節(jié)是基礎，激素及神經對代謝的調節(jié)都是通過細胞水平的代謝調節(jié)實現的。①細胞水平代謝調節(jié)：對酶的活性及含量進行調節(jié)②激素水平的代謝調節(jié)：通過激素的分泌來調節(jié)某些細胞的代謝及功能③整體水平的代謝調節(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，或通過激素的分泌來調節(jié)某些細胞的代謝及功能。一、細胞水平的代謝調節(jié)(一)細胞內酶的隔離分布細胞是組成組織及器官的最基本功能單位。代謝途徑有關酶類常常組成酶體系，分布于細胞的某一區(qū)域或亞細胞結構中。酶在細胞內的隔離分布使有關代謝途徑分別在細胞不同區(qū)域內進行，這樣不致使各種代謝途徑互相干擾。調節(jié)酶或關鍵酶又稱為限速酶:在代謝途徑一系列酶催化的化學反應中，其中一個或幾個具有調節(jié)并決定代謝的速度和方向的酶。關鍵酶催化的化學反應特點：①它催化的反應速度慢，它的活性決定整個代謝途徑的總速度；②催化單向反應，或非平衡反應，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)。代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)。按調節(jié)的快慢分為快速調節(jié)和遲緩調節(jié)?？焖僬{節(jié)又分為變構調節(jié)及化學修飾兩種；遲緩調節(jié)為酶蛋白分子的合成或降解。(二)關鍵酶的變構調節(jié)1.概念(1)變構調節(jié)或別位調節(jié)：小分子化合物與酶蛋白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)。(2)變構酶或別位酶：被調節(jié)的酶(3)變構效應劑：使酶發(fā)生變構效應的物質；變構激活劑：引起酶活性增加；變構抑制劑：引起酶活性降低；.變構調節(jié)的機制⑴變構酶的結構特點：四級結構；催化亞基；調節(jié)亞基。(2)變構效應劑與調節(jié)亞基結合的特點：通過非共價鍵與調節(jié)亞基結合，引起酶的構象改變(如變?yōu)槭杷苫蚓o密)，從而影響酶與底物的結合，使酶的活性受到抑制或激活。.變構調節(jié)的生理意義(1)代謝途徑終產物?？墒勾呋撏緩狡鹗挤磻拿甘艿揭种?，即反饋抑制，使代謝物的生成不致過多。(2)變構調節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費。(3)變構調節(jié)使不同代謝途徑相互協調。（三）酶的化學修飾調節(jié).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，從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為酶的化學修飾。.方式：磷酸化與脫磷酸，乙?；c脫乙酰，甲基化與去甲基，腺昔化與脫腺昔及SH與-S-S-互變等。.酶促化學修飾的特點⑴酶都具無活性（或低活性）和有活性（或高活性）兩種形式。它們之間在兩種不同酶的催化下發(fā)生共價修飾，可以互相轉變。（2）存在級聯放大式效應。由于酶促化學修飾是酶所催化的反應，故有瀑布式（逐級放大）效應。少量的調節(jié)因素就可通過加速這種酶促反應，使大量的另一種酶發(fā)生化學修飾。（3）磷酸化與脫磷酸是最常見的酶促化學修飾反應。與合成酶蛋白所消耗的ATP比少，經濟而有效，且作用迅速。（四）酶量的調節(jié).酶蛋白合成的誘導與阻遏（1）底物對酶合成的誘導和阻遏：普遍存在于生物界。（2）產物對酶合成的阻遏：代謝反應的產物不僅可變構抑制或反饋抑制關鍵酶或催化起始反應酶的活性，而且還可阻遏這些酶的合成。（3）激素對酶合成的誘導：例如糖皮質激素能誘導一些氨基酸分解酶和糖異生關鍵酶的合成，而胰島素則能誘導糖酵解和脂酸合成途徑中關鍵酶的合成。⑷藥物對酶合成的誘導：很多藥物和毒物可促進肝細胞微粒體中單加氧酶（或混合功能氧化酶）或其他一些藥物代謝酶的誘導合成，從而使藥物失活，具有解毒作用。然而，這也是引起耐藥現象的原因。.酶蛋白降解改變酶蛋白分子的降解速度也能調節(jié)細胞內酶的含量。細胞蛋白水解酶主要存在于溶酶體中，故凡能改變蛋白水解酶活性或影響蛋白酶從溶酶體釋出速度的因素，都可間接影響酶蛋白的降解速度。二、激素水平的代謝調節(jié)不同激素作用于不同組織產生不同的生物效應，表現出較高的組織特異性和效應特異性。激素與靶細胞受體結合后，能將激素的信號，跨膜傳遞人細胞內，轉化為一系列細胞內的化學反應，最終表現出激素的生物學效應。按激素受體在細胞的部位不同，可將激素分為兩大類：1、膜受體激素：膜受體是存在于細胞表面質膜上的跨膜糖蛋白。這類激素作為第一信使分子與相應的靶細胞膜受體結合后，通過跨膜傳遞將所攜帶的信息傳遞到細胞內。然后通過第二信使將信號逐級放大，產生顯著代謝效應。2、胞內受體激素：包括類固醇激素，前列腺素，這些激素可透過脂雙層細胞質膜進人細胞；與相應的胞內受體結合。他們的受體大多數位于細胞核內，亦有在胞液中與激素結合后再進入核內與其核內特異受體結合，引起受體構象改變。然后由兩個激素受體復合物形成二聚體，與DNA的特定序列即激素反應元件結合，促進(或抑制)相鄰的基因轉錄，進而促進(或阻遏)蛋白質或酶的合成，調節(jié)細胞內酶的含量，從而對細胞代謝進行調節(jié)。三、整體調節(jié)(一)饑餓.短期饑餓(1)肌肉蛋白質分解加強：(2)糖異生作用增強(3)脂肪動員加強，酮體生成增多：⑷組織對葡萄糖的利用降低：總之，饑餓時的主要能量來源是儲存的蛋白質和脂肪.長期饑餓：長期饑餓時代謝的改變與短期饑餓不同：⑴脂肪動員進一步加強，肝生成大量酮體，(2)肌肉以脂酸為主要能源，以保證酮體優(yōu)先供應腦組織。(3)肌肉蛋白質分解減少，肌肉釋出氨基酸減少；乳酸和丙酮酸成為肝糖異生的主要來源。(4)腎糖異生作用明顯增強，(5)因肌肉蛋白分解減少，負氮平衡有所改善。(二)應激應激(shess)是人體受到一些異乎尋常的刺激，如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、感染以及劇烈情緒激動等所作出一系列反應的“緊張狀態(tài)”。.血糖升高；.脂肪動員增強：血漿游離脂酸升高，成為心肌，骨骼肌及腎等組織主要能量來源；.蛋白質分解加強：肌肉釋出丙氨酸等氨基酸增加，同時尿素生成及尿氮排出增加，呈負氮平衡。體內各種物質代謝是相互聯系、相互制約的。體內物質代謝的特點：①整體性；②在精細調節(jié)下進行；③動態(tài)平衡；④具共同的代謝池；⑨TP是共同能量形式；⑥NADPH是代謝所需的還原當量。各代謝途徑之間可通過共同樞紐性中間產物互相聯系和轉變。糖、脂肪、蛋白質等營養(yǎng)素在供應能量上可互相代替，互相制約，但不能完全互相轉變，因為有些代謝反應是不可逆的。各組織、器官有獨特的代謝方式。肝是物質代謝的中心。從腸道吸收進入人體的營養(yǎng)素，幾乎都是經肝的處理和中轉；各器官所需的營養(yǎng)素大多也通過肝的加工或轉變，有的代謝終產物還需通過肝解毒和排出。代謝調節(jié)可分為三級水平，即細胞水平調節(jié)、激素水平調節(jié)和以中樞神經系統(tǒng)為主導的整體調節(jié)。細胞水平調節(jié)主要通過改變關鍵酶的活性來實現。酶活性的調節(jié)既可通過改變現有酶分子的結構，又可通過改變酶的含量完成。前者較快，后者緩慢而持久。酶結構調節(jié)包括酶的變構調節(jié)與酶蛋白的化學修飾調節(jié)。變構調節(jié)系變構劑與酶的調節(jié)亞基結合引起酶分子構象改變，。導致其催化活性改變，不涉及共價鍵與組成的變化。而酶的化學修飾調節(jié)是酶催化的化學反應，涉及酶蛋白的化學結構共價鍵與組成的變化；有磷酸化、甲基化、乙酰化等方式，?以磷酸化為主；化學修飾調節(jié)具有放大效應；以調節(jié)代謝強度為主。變構調節(jié)與化學修飾調節(jié)二者相輔相成，其調節(jié)作用不可截