關于物質代謝聯(lián)系與調控一、物質代謝的概念1、新陳代謝（metabolism）是機體與外界環(huán)境不斷進行物質交換的過程。2、基礎代謝（basalmetabolism）是指人體在清醒而安靜的狀態(tài)中，同時又沒有食物的消化與吸收作用的情況下，并處于適宜溫度，所消耗的能量。第一節(jié)物質代謝概念與特點第2頁,共67頁，2024年2月25日，星期天3、研究方法（1）同位素示蹤法：

常用同位素的放射性及其半衰期同位素放射性半衰期同位素放射性半衰期3H14C45Ca32Pβ-β-β-β-12.3年5760年153天14天35S131I125I59Feβ-β-，γγβ-，γ87天

8天60天46.3天第3頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（2）致突變法：第4頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二物質代謝的特點

體內各種物質（糖、脂、蛋白質、水、無機鹽和維生素等）的代謝構成一個統(tǒng)一的整體彼此相互聯(lián)系或相互轉化或相互依存（一）整體性第5頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

機體存在精細的調節(jié)機制，使各種物質代謝能適應內外環(huán)境的變化。調節(jié)各種物質代謝的強度調節(jié)各種物質代謝的方向調節(jié)各種物質代謝的速度（二）代謝調節(jié)第6頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

各組織、器官所含酶系不同，因而代謝途徑及功能各異。肝臟含糖、脂、蛋白質代謝的各種酶系，是物質代謝的總樞紐脂肪組織含激素敏感脂肪酶，能進行脂肪的儲存與動員腦組織、紅細胞有糖代謝酶系，能利用糖氧化供能（三）各組織、器官物質代謝各具特色第7頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

各種代謝池（如氨基酸代謝池、血糖代謝池）；同一種代謝物共同參加到同一代謝池中代謝（如各種來源的血糖均通過血糖代謝池參與各種組織的代謝）。（四）各種代謝物均具各自的代謝池第8頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（五）ATP是體內能量利用的共同形式（六）NADPH是體內各種合成代謝所需的還原當量生物大分子的合成、肌肉收縮、神經(jīng)沖動的傳導、細胞滲透壓及形態(tài)的維持等乙酰輔酶A合成脂酸、合成固醇等第9頁,共67頁，2024年2月25日，星期天本章目錄第一節(jié)物質代謝概念與特點第二節(jié)物質代謝的相互聯(lián)系第三節(jié)組織器官的代謝特點及聯(lián)系第四節(jié)代謝調節(jié)

第10頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)物質代謝的相互聯(lián)系乙酰輔酶A是三大營養(yǎng)物質代謝共同的中間代謝物；三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)物質分解代謝共同的最后代謝途徑；分解代謝釋放的能量均以ATP的形式儲存；從能量供應角度看，三大營養(yǎng)素可以相互代替，并相互制約。一、在能量代謝上的相互聯(lián)系第11頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二、三大代謝之間的相互聯(lián)系

（一）糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解從頭合成脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖代謝脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖

(植物)乙醛酸循環(huán)

-氧化糖異生TCA第12頁,共67頁，2024年2月25日，星期天糖代謝和脂肪代謝的關系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸

氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物第13頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二、三大代謝之間的相互聯(lián)系（一）糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系糖變脂攝糖過多→檸檬酸↑ATP↑變構+乙酰輔酶A羧化酶↑乙酰輔酶A

↑合成脂肪酸↑儲脂↑肥胖及血TG

↑第14頁,共67頁，2024年2月25日，星期天脂肪酸不能轉變?yōu)樘侵局舅帷鼊訂T甘油↑糖

↑（少）α-磷酸甘油↑

（少）乙酰CoA↑↑（多）

脂肪分解代謝有賴于糖代謝：糖代謝

草酰乙酸

三羧酸循環(huán)糖異生高酮血癥第15頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

除生酮aa外，其余aa均可生成

-酮酸，并循糖異生途徑轉變?yōu)樘翘谴x中間產(chǎn)物可氨基化轉變?yōu)榉潜匦鑑a（但不能轉變成8種必需aa）食物中蛋白質能代替糖、脂供能但食物中糖、脂不能代替蛋白質（二）糖代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系糖→→α-酮酸氨基酸蛋白質

NH3蛋白質氨基酸α-酮酸糖（生糖氨基酸）第16頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

所有aa均分解能生成乙酰CoA，用于脂肪、膽固醇合成aa（如Ser）亦可作為磷脂合成原料僅脂肪動員的甘油可進入糖酵解途徑并轉變?yōu)榉潜匦鑑a（但不能轉變成8種必需aa）（三）脂代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系脂肪甘油磷酸二羥丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白質蛋白質氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）第17頁,共67頁，2024年2月25日，星期天Gly（甘）、Asp（天冬）、Gln（谷氨酰胺）及一碳單位是合成嘌呤的原料Asp、Gln及一碳單位是合成嘧啶的原料（四）核酸與氨基酸代謝的相互關系第18頁,共67頁，2024年2月25日，星期天糖類脂類氨基酸和核苷酸之間的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸

甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸

氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質淀粉、糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖第19頁,共67頁，2024年2月25日，星期天本章目錄第一節(jié)物質代謝概念與特點第二節(jié)物質代謝的相互聯(lián)系第三節(jié)組織器官的代謝特點及聯(lián)系第四節(jié)代謝調節(jié)

第20頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)組織器官的代謝特點及聯(lián)系1.肝機體物質代謝的總樞紐,是人體的中心生化工廠2.心臟依次以酮體、乳酸、FFA和糖氧化供能（有氧氧化為主）（了解，自學）第21頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

3.腦機體耗能的主要器官（耗氧20%~25%）；幾乎以血糖來源的葡萄糖為唯一能源（每天~100g）；長期饑餓時亦可氧化酮體供能。4.肌肉組織以氧化脂酸為主；劇烈運動時進行無氧酵解生成乳酸；肌糖原對血糖無貢獻（無葡萄糖-6-磷酸酶活性）。第22頁,共67頁，2024年2月25日，星期天5.紅細胞

由糖酵解供能，每天耗~30g葡萄糖，不能利用脂肪酸酮體氧化供能（無線粒體）6.脂肪組織

儲存脂肪；脂肪動員7.腎

能進行糖異生（與肝相當），并能儲存糖原；亦能利用酮體氧化供能；腎髓質無線粒體，只能通過糖酵解供能。第23頁,共67頁，2024年2月25日，星期天本章目錄第一節(jié)物質代謝概念與特點第二節(jié)物質代謝的相互聯(lián)系第三節(jié)組織器官的代謝特點及聯(lián)系第四節(jié)代謝調節(jié)

第24頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)代謝調節(jié)（重點與難點）代謝調節(jié)作用的三個水平：細胞水平的代謝調節(jié)（酶活性和酶量，代謝物濃度，區(qū)室化）---本章重點

激素水平的代謝調節(jié)（內分泌細胞→激素→細胞內代謝）

整體水平的代謝調節(jié)（中樞神經(jīng)→神經(jīng)遞質→效應器→激素分泌→細胞內代謝）第25頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（一）酶在細胞內隔離分布（區(qū)室化）

各代謝途徑的有關酶類，常組成酶體系，分布于細胞的某一區(qū)域或亞細胞結構中，使不同的代謝途徑在細胞不同區(qū)域內進行。胞液：糖酵解、糖原合成與分解、糖異生、磷酸戊糖途徑、脂酸合成酶系線粒體：三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化、呼吸鏈、脂酸氧化酶系胞核：核酸合成酶系一、細胞水平的代謝調節(jié)第26頁,共67頁，2024年2月25日，星期天調節(jié)酶（關鍵酶、限速酶）的概念

一個代謝途徑的速度和方向，常由一個或幾個具有調節(jié)作用的關鍵酶的活性所決定。這些調節(jié)代謝的酶稱調節(jié)酶（regulatoryenzyme）或關鍵酶（keyenzyme）第27頁,共67頁，2024年2月25日，星期天1.所催化的反應速度最慢，故又稱限速酶；關鍵酶的特點2.催化單向反應或非平衡反應，故能決定整個代謝途徑的方向；3.酶活性除受底物影響外，還受多種代謝物或效應劑的調節(jié)。第28頁,共67頁，2024年2月25日，星期天糖原分解磷酸化酶糖原合成糖原合酶糖酵解

己糖激酶，PFK-1，丙酮酸激酶糖有氧氧化

丙酮酸脫氫酶系，檸檬酸合酶，

異檸檬酸脫氫酶,α酮戊二酸脫氫酶系糖異生

丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,果糖1,6-二磷酸酶,葡萄糖-6-磷酸酶脂酸合成

乙酰CoA羧化酶膽固醇合成HMGCoA還原酶

某些重要代謝途徑的關鍵酶代謝途徑關鍵酶第29頁,共67頁，2024年2月25日，星期天變構調節(jié)共價(化學)修飾調節(jié)代謝調節(jié)主要通過對關鍵酶活性的調節(jié)實現(xiàn)快速調節(jié)(數(shù)秒~數(shù)分)遲緩調節(jié)(數(shù)小時~數(shù)天)酶的代謝調節(jié)酶量的調節(jié)酶蛋白的合成酶蛋白的降解酶活性調節(jié)第30頁,共67頁，2024年2月25日，星期天(二)關鍵酶的變構調節(jié)1.變構調節(jié)(別構調節(jié))allostericregulation

小分子物質與酶蛋白分子活性中心以外的部位非共價鍵結合，使酶蛋白構象發(fā)生變化，從而增強或減弱酶的活性。這種調節(jié)方式稱~第31頁,共67頁，2024年2月25日，星期天變構部位(別構部位)

allostericsite

與變構效應劑結合的部位變構酶(別構酶)allostericenzyme

被變構調節(jié)的酶變構效應劑allostericeffector

使酶發(fā)生變構效應的物質第32頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2.變構調節(jié)的機制變構酶(寡聚酶)催化亞基調節(jié)亞基與底物結合起催化作用與變構效應劑非共價結合起調節(jié)作用變構效應劑的種類：底物，代謝終產(chǎn)物，代謝中間產(chǎn)物，其他小分子代謝物第33頁,共67頁，2024年2月25日，星期天酶活性的變構調節(jié)示意圖變構劑酶底物活性中心變構中心變構抑制第34頁,共67頁，2024年2月25日，星期天A→B→C→D→E→……→Z

F→G→……→

Z(-)(-)(-)(-)3.變構調節(jié)的生理意義:

反饋調節(jié)feedbackA→B→CD→E→……→

Y

第35頁,共67頁，2024年2月25日，星期天糖酵解

己糖激酶AMP,ADP,FDP,PiG-6-P,ATPPFK-1FDP

檸檬酸丙酮酸激酶ATP,乙酰CoATAC

檸檬酸合酶

AMP

ATP,長鏈脂酰CoA

異檸檬酸脫氫酶

AMP,ADP

ATP糖異生

丙酮酸羧化酶乙酰CoA,ATP

AMP糖原分解磷酸化酶b

AMP,G-1-P,PiATP,G-6-P脂酸合成

乙酰CoA羧化酶

檸檬酸,異檸檬酸長鏈脂酰CoA

氨基酸代謝

谷氨酸脫氫酶ADP,亮氨酸,蛋氨酸GTP,ATP,NADH嘌呤合成

Gln-PRPP酰胺轉移酶AMP,GMP嘧啶合成

Asp轉甲酰酶CTP,UTP核酸合成脫氧胸苷激酶dCTP,dATPdTTP

一些代謝途徑中的變構酶及其變構劑(了解)代謝途徑變構酶變構激活劑變構抑制劑第36頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（三）酶的共價修飾調節(jié)概念一種酶在另一種酶的催化下，通過共價鍵的斷裂與生成，結合或移去某基團，使酶活性改變，這種調節(jié)稱酶的共價修飾調節(jié)

covalentmodificationregulation

或化學修飾調節(jié)

chemicalmodificationregulation第37頁,共67頁，2024年2月25日，星期天屬快速調節(jié)，包括:（三）酶的共價修飾調節(jié)磷酸化/脫（去）磷酸化(最常見)乙?；?脫乙?；谆?去甲基化腺苷化與脫腺苷SH/-S-S-第38頁,共67頁，2024年2月25日，星期天酶的磷酸化與脫磷酸化酶蛋白磷蛋白磷酸酶PiH2O蛋白激酶ATPADPMg2+酶蛋白ThrSerTyr—OHThrSerTyr—O-PO32-第39頁,共67頁，2024年2月25日，星期天糖原磷酸化酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制糖原合酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活丙酮酸脫羧酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活磷酸果糖激酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活丙酮酸脫氫酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活HMGCoA還原酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活HMGCoA還原酶激酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制乙酰CoA羧化酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活甘油三酯脂肪酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制黃嘌呤氧化脫氫酶SH/-S-S-脫氫酶/氧化酶酶化學修飾類型酶活性改變

表10-5酶促化學修飾對酶活性的調節(jié)第40頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2.酶促化學修飾的特點(1)化學修飾酶一般都具有無活性（低活性）和有活性（高活性）兩種形式，它們之間在不同的酶催化下可相互轉變。酶受激素的調節(jié)。（可控）(2)化學修飾由酶催化引起共價鍵的變化，酶促反應具有級聯(lián)放大效應。（效率高）(3)磷酸化與脫磷酸是最常見的。(經(jīng)濟有效)(4)許多化學修飾酶也同時受到變構調節(jié)，酶的化學修飾和變構調節(jié)兩者相輔相成。（完善）第41頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（四）酶含量的調節(jié)概念：通過調節(jié)酶的含量（即通過控制酶蛋白的合成與分解的速度）來實現(xiàn)對代謝反應速度和強度的調節(jié)。特點：酶蛋白的合成或降解所需時間較長，消耗ATP較多，屬遲緩調節(jié)，作用慢（幾小時~幾天）、持續(xù)時間長。第42頁,共67頁，2024年2月25日，星期天1.酶蛋白合成的誘導與阻遏酶的底物、激素或藥物能在轉錄水平增加酶的合成。誘導劑——加速酶蛋白合成的化合物阻遏劑——減少酶蛋白合成的化合物1）底物對酶合成的誘導與阻遏例：酪蛋白（飼料）精氨酸酶量（鼠肝）+第43頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2）產(chǎn)物對酶合成的阻遏例：膽固醇

—HMG-CoA還原酶量（肝）

3）激素對酶合成的誘導例：糖皮質激素糖異生4種限速酶量+4）藥物對酶合成的誘導血游離膽紅素(新生兒黃疸)苯巴比妥葡萄糖醛酸基轉移酶（肝微粒體）+第44頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2.酶蛋白的降解細胞內酶蛋白的降解由蛋白水解酶類催化。有：1）溶酶體中的蛋白水解酶2）蛋白酶體由多種蛋白水解酶組成，需要泛素參與。第45頁,共67頁，2024年2月25日，星期天泛素:由76個aa組成，分子量8.5kD,

待降解的蛋白質與泛素結合（即泛素化）后，可迅速被酶降解。

這種降解作用與細胞周期性調節(jié)蛋白（cyclin）的降解有關，故泛素參與細胞周期的調控第46頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二、激素水平的調節(jié)激素(hormone)概念及作用方式內分泌細胞生物效應分泌激素血液受體或靶細胞第47頁,共67頁，2024年2月25日，星期天受體作用方式能識別相應的激素并特異地與之結合，從而將激素信號轉變?yōu)榧毎麅纫幌盗械幕瘜W反應，最后表現(xiàn)出激素的生物學效應。受體（receptor)概念

分布于靶細胞膜或細胞內的特異蛋白質(糖蛋白或脂蛋白)。第48頁,共67頁，2024年2月25日，星期天1.膜受體激素激素分為膜受體激素和細胞內受體激素膜受體是細胞表面質膜上的跨膜糖蛋白。這類激素都是親水的，包括：胰島素、生長激素、促性腺激素、促甲狀腺激素等蛋白類激素；生長因子等肽類激素；及腎上腺素等兒茶酚胺類激素。第49頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

激素作為第一信使與靶細胞膜上的受體結合，通過跨膜信息傳遞，轉變?yōu)榧毎麅鹊牡诙攀剐盘?，并通過級聯(lián)放大，產(chǎn)生細胞生物學效應。作用第50頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2.細胞內受體激素

有類固醇激素、甲狀腺素、前列腺素、1,25(OH)2-D3及視黃酸等疏水性激素，均為分子量較小的脂溶性激素。第51頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

激素易透過細胞膜，并與胞內特異性受體結合，形成激素-受體復合物作用于染色質特定序列（激素作用元件），調節(jié)特異性mRNA的轉錄及蛋白質的合成而發(fā)揮生理作用。作用：第52頁,共67頁，2024年2月25日，星期天酶級聯(lián)系統(tǒng)調控示意圖意義：由于酶的共價修飾反應是酶促反應，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應，而使大量的另一種酶發(fā)生化學修飾，從而獲得放大效應。這種調節(jié)方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液腎上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖ATPADPATPADP456第53頁,共67頁，2024年2月25日，星期天三、整體調節(jié)

在不同生理和病理狀況下，機體的神經(jīng)系統(tǒng)的活動、激素的分泌和各代謝途徑中的酶(三個調節(jié)水平)均發(fā)生相應的變化，使各種物質代謝的速度與同外環(huán)境的變化相適應，以保證機體的能量需要和內環(huán)境的相對恒定。例如：在饑餓和應激狀態(tài)下的物質代謝調節(jié)。第54頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（一）饑餓代謝變化的基本規(guī)律：

在饑餓狀態(tài)下，機體發(fā)生一系列生理和代謝變化。

基本表現(xiàn)為各個組織細胞從依賴食物提供葡萄糖，逐步轉變并適應以自身儲脂為主要能量來源的過程；蛋白質分解提供能量也明顯增加；氮平衡轉向負氮平衡。第55頁,共67頁，2024年2月25日，星期天饑餓分期短期饑餓(1~2周)長期饑餓(2周以上)又稱糖異生期。主要靠肝臟糖異生葡萄糖和肝外組織節(jié)省葡萄糖的利用維持血糖水平，以滿足腦組織對糖的需求。又稱蛋白保存期。體內各個組織包括腦組織都以脂肪酸和酮體作為主要能源。第56頁,共67頁，2024年2月25日，星期天1.短期饑餓血糖的維持：饑餓頭2天，主要靠肝糖原分解維持血糖水平；2天后則主要依靠肝糖異生維持血糖水平。能源:

饑餓時主要能源是儲脂（占85%）和蛋白質。第57頁,共67頁，2024年2月25日，星期天激素分泌的變化：饑餓時血糖水平下降到一定程度后，剌激胰島α-細胞分泌胰高血糖素，抑制β-細胞分泌胰島素。使胰島素/胰高血糖素比值降低，此比值在整個饑餓期間發(fā)揮至關重要的作用。1.短期饑餓第58頁,共67頁，2024年2月25日，星期天代謝變化：1）肝糖原分解作用加強饑餓胰島素/胰高血糖素比值↓肝細胞腺苷酸環(huán)化酶↑級聯(lián)放大系統(tǒng)糖原磷酸化酶↑糖原合酶↓肝糖原分解作用↑第59頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2）肌肉蛋白分解加強肌肉蛋白質分解加強，氨基酸以丙氨酸和谷氨酰胺形式進入血循環(huán)；饑餓2天后，肝糖元耗盡；進入肝臟后作為糖異生的原料。第60頁,共67頁，2024年2