08ch10RegulationofMetabolism本科白

1、第十章第十章 物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节connection and regulation of metabolism of carbohydrate, lipids and protein2本章大纲要求本章大纲要求1、目的与基本要求、目的与基本要求v（1）掌握糖、脂肪和蛋白质之间的相互）掌握糖、脂肪和蛋白质之间的相互联系和细胞水平酶结构的调节。联系和细胞水平酶结构的调节。v（2）熟悉激素水平和整体水平的调节。）熟悉激素水平和整体水平的调节。32、教学内容、教学内容v（1）体内糖、脂类、氨基酸代谢途径各代谢途径之间）体内糖、脂类、氨基酸代谢途径各代谢途径之间的相互联系及调节机制；

2、物质代谢动态平衡、整体性、的相互联系及调节机制；物质代谢动态平衡、整体性、物质代谢与能量代谢统一的概念；体内主要器官或组织，物质代谢与能量代谢统一的概念；体内主要器官或组织，如肝、脑、心和肌肉主要物质代谢途径特点、供能方式如肝、脑、心和肌肉主要物质代谢途径特点、供能方式与特异酶分布的关系。与特异酶分布的关系。v（2）代谢调节的分级，即细胞水平调节、激素调节及）代谢调节的分级，即细胞水平调节、激素调节及中枢神经系统主导的整体调节。中枢神经系统主导的整体调节。v（3）细胞水平的调节一重点酶结构的调节；两种酶结）细胞水平的调节一重点酶结构的调节；两种酶结构调节方式的特点及相互关系及其生理意义；酶含量

3、调构调节方式的特点及相互关系及其生理意义；酶含量调节的两种方式一诱导和阻遏及其代谢调节中的意义及与节的两种方式一诱导和阻遏及其代谢调节中的意义及与临床实践的关系。临床实践的关系。v（4）激素水平和整体水平的调节。）激素水平和整体水平的调节。43、考核知识点和考核要求、考核知识点和考核要求v（1）识记：代谢调节的分级；细胞水平两）识记：代谢调节的分级；细胞水平两种酶结构调节方式的特点及相互关系及其种酶结构调节方式的特点及相互关系及其生理意义。生理意义。v（2）领会：糖、脂类、氨基酸代谢途径各）领会：糖、脂类、氨基酸代谢途径各代谢途径之间的相互联系及调节机制。代谢途径之间的相互联系及调节机制。v（

4、3）简单应用：短期饥饿、长期饥饿时机）简单应用：短期饥饿、长期饥饿时机体代谢的变化。体代谢的变化。 5第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点开放性开放性 有序性有序性 整体性整体性 统一性统一性合理性合理性 酶催化酶催化 可调性可调性atp是能量载体是能量载体nadph是还原当量的主要载体是还原当量的主要载体网络化运行网络化运行6第二节第二节 组织、器官的代谢特点及组织、器官的代谢特点及相互联系相互联系一、几个重要组织、器官的代谢特点一、几个重要组织、器官的代谢特点（一）肝（一）肝v肝是机体物质代谢的枢纽；耗肝是机体物质代谢的枢纽；耗o2量占全身耗量占全身耗o2量量的的20%v特有途径：糖

5、原分解；糖原合成；糖异生；合成特有途径：糖原分解；糖原合成；糖异生；合成尿素；合成酮体；合成全部血浆蛋白和几种凝血尿素；合成酮体；合成全部血浆蛋白和几种凝血因子；合成因子；合成vldl、hdl和载脂蛋白代谢的酶；和载脂蛋白代谢的酶；合成胆汁酸。合成胆汁酸。7（二）脑（二）脑v脑不为其他器官和组织提供能量，是机体脑不为其他器官和组织提供能量，是机体耗能大的主要器官。耗能大的主要器官。v耗耗o2量占全身耗量占全身耗o2量的量的20%25%v正常情况下以葡萄糖为唯一供能物质，耗正常情况下以葡萄糖为唯一供能物质，耗用的葡萄糖随时由血糖供应用的葡萄糖随时由血糖供应v长期饥饿主要利用酮体为能源长期饥饿主要

6、利用酮体为能源8（三）肌肉组织（三）肌肉组织v通常以氧化脂酸为主，剧烈运动时以糖的通常以氧化脂酸为主，剧烈运动时以糖的无氧酵解为主无氧酵解为主v因缺乏葡萄糖因缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，肌糖原不能直接磷酸酶，肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖分解成葡萄糖提供血糖v禁食和长期饥饿时，部分骨骼肌蛋白被降禁食和长期饥饿时，部分骨骼肌蛋白被降解通过丙氨酸解通过丙氨酸-葡萄糖循环等机制为肝脏的葡萄糖循环等机制为肝脏的糖异生提供原料和维持血糖水平。糖异生提供原料和维持血糖水平。9（四）肾（四）肾v糖异生和生成酮体，正常情况下生成葡萄糖糖异生和生成酮体，正常情况下生成葡萄糖量较少，饥饿量较少，饥饿56周后几乎与

7、肝等同周后几乎与肝等同v肾髓质无线粒体，故主要由糖酵解供能，肾肾髓质无线粒体，故主要由糖酵解供能，肾皮质则主要由脂酸及酮体的有氧氧化供能皮质则主要由脂酸及酮体的有氧氧化供能v谷氨酰胺的生成谷氨酰胺的生成10二、主要器官间的代谢联系二、主要器官间的代谢联系v严密的整体系统严密的整体系统v肝脏是调节和联系全身器官代谢的枢纽肝脏是调节和联系全身器官代谢的枢纽（1）乳酸循环）乳酸循环（2）酮体的生成）酮体的生成（3）脂肪分解产生的甘油）脂肪分解产生的甘油（4）脂肪动员）脂肪动员（5）短期饥饿时葡萄糖）短期饥饿时葡萄糖-丙氨酸循环丙氨酸循环11第三节第三节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系一、在能量

8、代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系1.乙酰乙酰coa是三大营养物质共同的中间代谢产物是三大营养物质共同的中间代谢产物2.三羧酸循环是糖、脂、蛋白质彻底分解的最终三羧酸循环是糖、脂、蛋白质彻底分解的最终分解机制分解机制3.供能以糖及脂为主，节约蛋白质的消耗供能以糖及脂为主，节约蛋白质的消耗121. 糖的有氧氧化糖的有氧氧化2. 脂肪酸氧化分解脂肪酸氧化分解3. 酮体氧化分解酮体氧化分解4. 氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢1. 进入三羧酸循环进入三羧酸循环2. 合成脂肪酸合成脂肪酸3. 合成酮体合成酮体 4. 合成胆固醇合成胆固醇乙酰乙酰coa来来 源源去去 路路13二、糖、脂和蛋白质之间的

9、相互联系二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系v（1）摄入糖量超过能量消耗时，一方面）摄入糖量超过能量消耗时，一方面合成糖原，更多的是转变为脂肪储存合成糖原，更多的是转变为脂肪储存v（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，但脂肪酸不能转变为葡萄糖但脂肪酸不能转变为葡萄糖v（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14（二）糖与氨基酸代谢的相互联系（二）糖与氨基酸代谢的相互联系v（1）生糖氨基酸）生糖氨基酸v（2）糖代谢的中间产物可氨基化生成某）糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸

10、。些非必需氨基酸。15（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v（1）蛋白质可以转变为脂肪）蛋白质可以转变为脂肪v（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v（3）脂肪的甘油部分可转变为非必需氨）脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸，但脂酸不能转变为非必需氨基酸基酸，但脂酸不能转变为非必需氨基酸16（四）核酸与糖、蛋白质代谢的（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互关系相互关系v（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v（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17嘌呤18第四节第四节 代谢调节代谢调节 细胞水平细胞

11、水平的调节（细胞中的酶）的调节（细胞中的酶） 激素水平激素水平的调节（内分泌腺）的调节（内分泌腺） 整体水平整体水平的调节（神经系统）的调节（神经系统）v分为三级水平分为三级水平v代谢调节含义代谢调节含义 指在某些条件影响下，细胞能够指在某些条件影响下，细胞能够启动或加速某一代谢过程，而在另一条件下则又能启动或加速某一代谢过程，而在另一条件下则又能使之终止或减慢。使之终止或减慢。19 一、细胞水平的调节一、细胞水平的调节v含义：是生物最基本的调节方式。主要含义：是生物最基本的调节方式。主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的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，从而实现对物质活性

12、及含量进行调节，从而实现对物质代谢的调节。代谢的调节。20（一）细胞代谢途径的区域化分布（一）细胞代谢途径的区域化分布催化某一代谢途径的酶类常常组成催化某一代谢途径的酶类常常组成多酶体系多酶体系，定，定位分布于细胞的某一位分布于细胞的某一亚细胞结构中亚细胞结构中。关键酶：关键酶： 在多酶体系催化的一系列代谢途径中在多酶体系催化的一系列代谢途径中活性最活性最低的酶低的酶催化的那一步称为催化的那一步称为限速反应限速反应，催化该步反，催化该步反应的酶称为应的酶称为关键酶关键酶(key enzyme) ，又称为，又称为限速酶限速酶(limiting velocity enzyme)。 21代谢途径代谢

13、途径 定位定位 关键酶关键酶糖原合成糖原合成 胞液胞液 糖原合成酶糖原合成酶糖原分解糖原分解 胞液胞液 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖酵解糖酵解 胞液胞液 己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶糖的有氧氧化糖的有氧氧化 胞液、线粒体胞液、线粒体 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系三羧酸循环三羧酸循环 线粒体线粒体 柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、 -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系糖异生糖异生 胞液、线粒体胞液、线粒体 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、丙酮酸羧化酶、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磷酸戊糖途径磷酸戊糖

14、途径 胞液胞液 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶脂肪酸合成脂肪酸合成 胞液胞液 乙酰乙酰coa羧化酶羧化酶脂肪酸的脂肪酸的(-)氧化氧化 胞液、线粒体胞液、线粒体 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 胞液、内质网胞液、内质网 hmg-coa还原酶还原酶尿素合成尿素合成 胞液、线粒体胞液、线粒体 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶主要代谢途径在细胞内的定位及其关键酶主要代谢途径在细胞内的定位及其关键酶22（二）关键酶活性的调节（二）关键酶活性的调节关键酶催化的反应具有下述特点关键酶催化的反应具有下述特点: 1.催化的催化的反应速度最慢反应速度最慢2.催化催化单向反应单向

15、反应3. 常受多种常受多种效应物效应物（底物、代谢产物）的调节（底物、代谢产物）的调节4.关键酶往往处于代谢途径的关键酶往往处于代谢途径的起始点或分支处起始点或分支处。23快速调节快速调节 酶原的激活酶原的激活 变构调节变构调节 化学修饰调节化学修饰调节241、变构调节、变构调节v概念概念（allosteric regulation） ：小分子化：小分子化合物、酶的活性中心以外、非共价键结合物、酶的活性中心以外、非共价键结合、构象改变、酶催化活性改变。合、构象改变、酶催化活性改变。v变构酶或别构酶变构酶或别构酶v变构效应剂：酶的底物、酶体系的终产变构效应剂：酶的底物、酶体系的终产物、其它小分子

16、化合物物、其它小分子化合物 变构激活剂变构激活剂 变构抑制剂变构抑制剂25 变构调节的机制变构调节的机制1、变构酶分子中常含有多个亚基，酶分子的催化、变构酶分子中常含有多个亚基，酶分子的催化部位（活性中心）和调节部位有的在同一亚基的部位（活性中心）和调节部位有的在同一亚基的不同部位，也有的不在同一亚基内。含催化部位不同部位，也有的不在同一亚基内。含催化部位的亚基称为的亚基称为催化亚基催化亚基，含调节部位的亚基称为，含调节部位的亚基称为调调节亚基节亚基。2、变构效应剂通过非共价键与变构酶的调节亚基、变构效应剂通过非共价键与变构酶的调节亚基结合，引起酶的构象改变，从而影响酶与底物的结合，引起酶的构

17、象改变，从而影响酶与底物的结合，激活或抑制酶的活性。结合，激活或抑制酶的活性。26变构调节的生理意义变构调节的生理意义（1）通过反馈抑制避免生成多余产物、防）通过反馈抑制避免生成多余产物、防止造成浪费止造成浪费v反馈调节反馈调节(feedback regulation) 负反馈作用（又称反馈抑制）负反馈作用（又称反馈抑制） 正反馈作用（即反馈激活）正反馈作用（即反馈激活）27变构调节的生理意义变构调节的生理意义（2）可使不同代谢途径相互协调）可使不同代谢途径相互协调v例如：柠檬酸既可变构抑制磷酸果糖激例如：柠檬酸既可变构抑制磷酸果糖激酶，又可变构激活乙酰酶，又可变构激活乙酰coa羧化酶，使羧化

18、酶，使多余的乙酰多余的乙酰coa合成脂肪酸。合成脂肪酸。282、化学修饰调节、化学修饰调节v概念：概念： 酶蛋白多肽链上某些残基在酶的催化下酶蛋白多肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰使酶的构象发生改变，从发生可逆的共价修饰使酶的构象发生改变，从而改变酶活性的过程。而改变酶活性的过程。v酶的化学修饰主要有磷酸化与脱磷酸、乙酰化酶的化学修饰主要有磷酸化与脱磷酸、乙酰化与脱乙酰、甲基化与去甲基、腺苷化与脱腺苷与脱乙酰、甲基化与去甲基、腺苷化与脱腺苷化及化及sh与与ss互变等。互变等。29v磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化是最常见的修饰方式是最常见的修饰方式30酶的化学修饰的特点酶的化学修饰的

19、特点（1）相对无活性和有活性的两种形式）相对无活性和有活性的两种形式（2）属于酶促共价修饰）属于酶促共价修饰（3）磷酸化与脱磷酸化最常见）磷酸化与脱磷酸化最常见（4）磷酸化化学修饰的信息源主要是激）磷酸化化学修饰的信息源主要是激素素第二信使系统，通过级联方式对激第二信使系统，通过级联方式对激素的信号起放大作用。素的信号起放大作用。31酶的化学修饰调节的主要生理意义酶的化学修饰调节的主要生理意义(1)通过磷酸化通过磷酸化/脱磷酸化改变酶活性以控制脱磷酸化改变酶活性以控制酶促反应速度，由于反应快又有放大作酶促反应速度，由于反应快又有放大作用，故便于应激。用，故便于应激。(2)应激情况下，少量激素的

20、释放，即可通应激情况下，少量激素的释放，即可通过一系列的级联酶促化学修饰反应，迅过一系列的级联酶促化学修饰反应，迅速引起关键酶的级联放大及相应的生理速引起关键酶的级联放大及相应的生理效应，以适应应激的需要。效应，以适应应激的需要。323、酶原与酶原激活、酶原与酶原激活4、同工酶的调节、同工酶的调节v同工酶的概念同工酶的概念v同工酶谱同工酶谱v举例：乳酸脱氢酶举例：乳酸脱氢酶33慢速调节慢速调节1、概念：通过改变酶合成或降解以调节细胞内的、概念：通过改变酶合成或降解以调节细胞内的酶含量，从而调节代谢的速度和强度。酶含量，从而调节代谢的速度和强度。2、分为：、分为：（1）酶蛋白合成的诱导与阻遏）酶

21、蛋白合成的诱导与阻遏（2）酶蛋白的降解）酶蛋白的降解34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酶的加速酶合成的化合物称为酶的诱导剂诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为酶的减少酶合成的化合物称为酶的阻遏剂阻遏剂(repressor)v底物对酶合成的诱导和阻遏底物对酶合成的诱导和阻遏v产物对酶合成的阻遏产物对酶合成的阻遏v激素对酶合成的诱导激素对酶合成的诱导v药物对酶合成的诱导药物对酶合成的诱导 35诱导剂或阻遏剂诱导剂或阻遏剂 被诱导或阻遏的酶被诱导或阻遏的酶 意义意义底物诱导底物诱导 食物酪蛋白食物酪蛋白 鼠肝精氨酸酶鼠肝精氨酸酶 适应氨基酸代谢的需要适应

22、氨基酸代谢的需要 产物阻遏产物阻遏 胆固醇胆固醇 hmg-coa还原酶还原酶 胆固醇可通过反馈阻遏胆固醇可通过反馈阻遏 减少胆固醇的合成减少胆固醇的合成激素诱导激素诱导 糖皮质激素糖皮质激素 色氨酸吡咯酶色氨酸吡咯酶 氨基酸分解酶类氨基酸分解酶类 促进糖异生促进糖异生 糖异生关键酶糖异生关键酶 胰岛素胰岛素 糖酵解及脂肪酸合成关键酶糖酵解及脂肪酸合成关键酶 促进糖的利用及脂肪酸的合成促进糖的利用及脂肪酸的合成药物诱导药物诱导 苯巴比妥苯巴比妥 肝微粒体加单氧酶肝微粒体加单氧酶 与耐药现象有关，治疗与耐药现象有关，治疗 肝微粒体葡萄糖醛酸基转移酶肝微粒体葡萄糖醛酸基转移酶 新生儿黄疸新生儿黄疸36酶蛋白的降解酶蛋白的降解a.改变酶蛋白降解的速度也可控制细胞内酶蛋白的改变酶蛋白降解的速度也可控制细胞内酶蛋白的含量。含量。b. 凡能改变蛋白水解酶活性或影响其从溶酶体中凡能改变蛋白水解酶活性或影响其从溶酶体中释出的速度的因素，都可间接影响酶蛋白的降释出的速度的因素，都可间接影响酶蛋白的降解速度。解速度。c. 细胞内其它蛋白酶体的作用。细胞内其它蛋白酶体的作用。d.泛素：泛素：8.5 kda的作用。泛素与待降解的蛋白质的作用。泛素与待降解的蛋白质共价连接后，即可使该蛋白迅速降解。共价连接后，即可使该蛋白迅速降解。37二二 、激素水平的代谢调节、激素水平的代谢调节v激