第章物质代谢调节与整合ppt课件

1、第十五章第十五章物质代谢调理与整合物质代谢调理与整合 REGULATION AND REGULATION AND INTEGRATION OF INTEGRATION OF METABOLISMMETABOLISM代谢的稳态和整体性代谢的稳态和整体性 Homeostasis and Integration of Metabolism第一节第一节一、代谢调理维持稳态一、代谢调理维持稳态n生物体对抗外环境变化，维持内环境恒定，即生物体对抗外环境变化，维持内环境恒定，即稳态稳态homeostasis。从生物化学角度认识稳。从生物化学角度认识稳态，就是生物体经过调理机制，补偿外环境变态，就是生物体经过

2、调理机制，补偿外环境变化而维持的代谢动力学稳定形状化而维持的代谢动力学稳定形状代谢稳态代谢稳态metabolic homeostasis。 一各种代谢途径的共同特性是代谢一各种代谢途径的共同特性是代谢 整合的根底整合的根底二、各种物质代谢途径整合为一致的整体二、各种物质代谢途径整合为一致的整体1各种物质代谢途径各种物质代谢途径“会聚共同的代谢池会聚共同的代谢池 2ATP是能量是能量“流通的共同方式流通的共同方式 3分解代谢途径产生的分解代谢途径产生的NADPH为合成代谢提供复原当量为合成代谢提供复原当量 4分解分解/合成代谢途径具有共同的中间代谢物合成代谢途径具有共同的中间代谢物 5线粒体是代

3、谢途径和代谢调理信号的整合点线粒体是代谢途径和代谢调理信号的整合点 三大营养素三大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoATAC2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATP+H2OCO2二各种代谢途径相互联络构成一致二各种代谢途径相互联络构成一致 的整体的整体1各种物质代谢途径在能量代谢方面相互补充、各种物质代谢途径在能量代谢方面相互补充、相互制约相互制约 乙酰辅酶乙酰辅酶A是三大营养物共同的中间代谢物，是三大营养物共同的中间代谢物，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同代谢途径，释出的能量均以代谢途径，释

4、出的能量均以ATP方式储存。方式储存。 从能量供应的角度看，三大营养素可以相互替从能量供应的角度看，三大营养素可以相互替代，并相互制约。代，并相互制约。普通情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约普通情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的耗费。蛋白质的耗费。脂肪分解加强脂肪分解加强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，常能抑制和节约其任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。他物质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制糖分解代谢限速酶之一糖分解代谢限速酶之一例如：例如：饥饿时饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解

5、 ，肌糖原分解，肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生，蛋白质分解，蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能为主以脂酸、酮体分解供能为主,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n体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立，而是相互关联的。立，而是相互关联的。n它们经过共同的中间代谢物，即两种代谢途径集它们经过共同的中间代谢物，即两种代谢途径集合时的中间产物，经三羧酸循环和生物氧化等联合时的中间产物，经三羧酸循环和生物氧化等联成整体。成整体。n三者之间可以相互转变，当一种物质代谢妨碍时三者之间可以相互转变，当一种物质代谢妨碍时可引起其他物质代谢的紊

6、乱。可引起其他物质代谢的紊乱。2各类物质代谢经过共同中间产物相互联络、相互各类物质代谢经过共同中间产物相互联络、相互转化转化 1糖在体内可转变为脂而脂酸不能转变为糖糖在体内可转变为脂而脂酸不能转变为糖n当摄入的糖量超越体内能量耗费时，糖可以当摄入的糖量超越体内能量耗费时，糖可以转变为脂肪。转变为脂肪。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n脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。饥饿、糖供应缺

7、乏或糖代谢妨碍时饥饿、糖供应缺乏或糖代谢妨碍时:高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对缺乏相对缺乏糖缺乏糖缺乏脂肪大量发动脂肪大量发动酮体生成添加酮体生成添加氧化受阻氧化受阻n脂肪分解代谢的强度及顺利进展，还有赖于脂肪分解代谢的强度及顺利进展，还有赖于糖代谢的正常进展。糖代谢的正常进展。 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2绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可与糖相互转变与糖相互转变 n20种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。 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-

8、 -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n糖代谢中间代谢物仅能在体内转变成糖代谢中间代谢物仅能在体内转变成12种非必需种非必需氨基酸。氨基酸。例如：例如：氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪3蛋白质蛋白质/氨基酸可转变为脂肪而脂类不氨基酸可转变为脂肪而脂类不能转变为氨基酸能转变为氨基酸/蛋白质蛋白质n蛋白质可转变为脂肪。蛋白质可转变为脂肪。 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n氨基酸也可作为合成磷脂的原料氨基酸也可作为合成磷脂的原料 。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

9、基酸某些非必需氨基酸n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。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4氨基酸是合成核酸的重要原料氨基酸是合成核酸的重要原料 合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。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脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝

10、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 甲硫氨酸甲硫氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 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、糖及脂肪代谢的联络氨基酸、糖及脂肪代谢的联络T A C目目 录录 肝在代谢调理与整合中的作用肝在代谢调理与整合中的作用Roles of the Liver in Metabolic Regulation and Integrati

11、on第二节第二节一、肝是物质代谢的中心器官一、肝是物质代谢的中心器官一肝的组织构造和化学组成决议其在代谢中一肝的组织构造和化学组成决议其在代谢中的中心作用的中心作用二肝在物质代谢中承当加工、保送、分配的二肝在物质代谢中承当加工、保送、分配的角色角色肝是维持血糖正常程度的重要器官肝是维持血糖正常程度的重要器官糖异生糖异生 肝糖原的合成与分解肝糖原的合成与分解糖酵解途径糖酵解途径 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径肝内进展那些糖代谢途径？肝内进展那些糖代谢途径？作用：维持血糖浓度恒定，保证全身各组织，作用：维持血糖浓度恒定，保证全身各组织，尤其是大脑和红细胞的能量供应尤其是大脑和红细胞的能量供应二、肝是糖代

12、谢转换和糖异生的主要器官二、肝是糖代谢转换和糖异生的主要器官不同营养形状下肝内如何进展糖代谢？不同营养形状下肝内如何进展糖代谢？n饱食形状饱食形状n肝糖原合成肝糖原合成n过多糖那么转化为脂肪，以过多糖那么转化为脂肪，以VLDL方式输出方式输出n空腹形状空腹形状n肝糖原分解肝糖原分解n饥饿形状饥饿形状n以糖异生为主以糖异生为主n脂肪发动脂肪发动酮体合成酮体合成 节省葡萄糖节省葡萄糖一肝是内源性甘油三酯合成的主要场所一肝是内源性甘油三酯合成的主要场所二饥饿时肝合成酮体供应肝外组织二饥饿时肝合成酮体供应肝外组织/器官器官三血浆胆固醇及磷脂主要来源于肝三血浆胆固醇及磷脂主要来源于肝三、肝是内源性脂类和

13、酮体合成的场所三、肝是内源性脂类和酮体合成的场所作用：在脂类的消化、吸收、合成、分解与运作用：在脂类的消化、吸收、合成、分解与运输均具有重要作用。输均具有重要作用。n 肝内进展的脂类代谢主要有哪些？肝内进展的脂类代谢主要有哪些？n脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、酮体的脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、酮体的生成、胆固醇的合成与转变、脂蛋白与载脂蛋白生成、胆固醇的合成与转变、脂蛋白与载脂蛋白的合成的合成 (VLDL、HDL、apo C)、脂蛋白的降、脂蛋白的降解解 (LDL)。 肝在脂类代谢各过程中的作用肝在脂类代谢各过程中的作用n肝细胞合成并分泌胆汁酸，协助脂类物质的消肝细胞合成并分泌胆汁酸

14、，协助脂类物质的消化与吸收。化与吸收。n肝细胞是体内代谢脂酸的主要器官，也是脂酸肝细胞是体内代谢脂酸的主要器官，也是脂酸-氧化的重要场所。氧化的重要场所。n肝在调理机体胆固醇平衡上起着中心作用。肝在调理机体胆固醇平衡上起着中心作用。n肝处于脂蛋白的中心位置。肝处于脂蛋白的中心位置。n肝磷脂尤其是卵磷脂的合成非常活泼。肝磷脂尤其是卵磷脂的合成非常活泼。四、肝有合成尿素及调整氨基酸代谢池的四、肝有合成尿素及调整氨基酸代谢池的特殊功能特殊功能n在血浆蛋白质代谢中的作用：在血浆蛋白质代谢中的作用：n合成与分泌血浆蛋白质合成与分泌血浆蛋白质球蛋白除外球蛋白除外n去除血浆蛋白质清蛋白除外去除血浆蛋白质清蛋

15、白除外n在氨基酸代谢中的作用：在氨基酸代谢中的作用：n氨基酸的脱氨基、脱羧基、脱硫、转甲基等支氨基酸的脱氨基、脱羧基、脱硫、转甲基等支链氨基酸除外。链氨基酸除外。n去除血氨及胺类，合成尿素。去除血氨及胺类，合成尿素。肝外组织肝外组织/ /器官的代谢特点及器官的代谢特点及联络联络Characteristic and Characteristic and Interconnection of Interconnection of Metabolism in Extrahepatic Metabolism in Extrahepatic Tissue/OrganTissue/Organ第三节第三节n

16、一餐后脂肪组织加强脂肪合成一餐后脂肪组织加强脂肪合成n二饥饿时脂肪组织加强脂解二饥饿时脂肪组织加强脂解/释放能储释放能储 一、脂肪组织是机体最重要的一、脂肪组织是机体最重要的“能储能储 二、脑氧化葡萄糖和酮体供能并具有特殊的二、脑氧化葡萄糖和酮体供能并具有特殊的氨基酸稳态机制氨基酸稳态机制n一脑是机体耗氧最多的器官，一脑是机体耗氧最多的器官，耗耗O2量占全身耗量占全身耗O2的的20%25%。n二葡萄糖和酮体是脑的主要能二葡萄糖和酮体是脑的主要能源。每天耗用葡萄糖约源。每天耗用葡萄糖约100g。由于。由于脑组织无糖原储存，其耗用的葡萄脑组织无糖原储存，其耗用的葡萄糖主要由血糖供应。血糖供应缺乏糖

17、主要由血糖供应。血糖供应缺乏时，主要利用由肝生成的酮体作为时，主要利用由肝生成的酮体作为能源。能源。 n三脑具有特异的氨基酸三脑具有特异的氨基酸/氨代氨代谢稳态机制谢稳态机制酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖三、心肌以有氧氧化分解脂肪酸、酮三、心肌以有氧氧化分解脂肪酸、酮体和乳酸供能为主体和乳酸供能为主一心肌细胞以有氧氧化供能为主一心肌细胞以有氧氧化供能为主二有氧氧化分解脂肪酸、酮体和乳酸是心肌的主二有氧氧化分解脂肪酸、酮体和乳酸是心肌的主要供能方式要供能方式四、骨骼肌兼具有氧氧化和酵解供四、骨骼肌兼具有氧氧化和酵解供能机制能机制n肌肉组织通常以氧化脂酸为主，在猛烈运动时那肌肉组织

18、通常以氧化脂酸为主，在猛烈运动时那么以糖的无氧酵解产生乳酸为主。么以糖的无氧酵解产生乳酸为主。n由于肌肉缺乏葡萄糖由于肌肉缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，因此肌糖原不能磷酸酶，因此肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。直接分解成葡萄糖提供血糖。重要器官及组织氧化供能的特点重要器官及组织氧化供能的特点 目目 录录物质代谢调理机制物质代谢调理机制Regulatory Mechanism of Metabolism第四节第四节主要经过细胞内代谢物浓度的变化，对酶主要经过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进展调理，这种调理称为原始调的活性及含量进展调理，这种调理称为原始调理或细胞程度代谢调理。理或细胞程度

19、代谢调理。单细胞生物单细胞生物* 代谢调理分为三级程度调理代谢调理分为三级程度调理n代谢调理普遍存在于生物界，是生物进化过程代谢调理普遍存在于生物界，是生物进化过程中逐渐构成的反响和顺应。中逐渐构成的反响和顺应。n进化程度愈高的生物其代谢途径越复杂，代谢进化程度愈高的生物其代谢途径越复杂，代谢调理方式亦愈复杂。调理方式亦愈复杂。高等生物高等生物 三级程度代谢调理三级程度代谢调理细胞程度代谢调理细胞程度代谢调理激素程度代谢调理激素程度代谢调理高等生物在进化过程中，出现了专司调理功能高等生物在进化过程中，出现了专司调理功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他的内分泌细胞及内分泌器官，其分

20、泌的激素可对其他细胞发扬代谢调理作用。细胞发扬代谢调理作用。整体程度代谢调理整体程度代谢调理在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激素的神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激素的分泌来调理某些细胞的代谢及功能，并经过各种激素分泌来调理某些细胞的代谢及功能，并经过各种激素的相互协调而对机体代谢进展综合调理。的相互协调而对机体代谢进展综合调理。n细胞程度代谢调理、激素程度代谢调理及整体细胞程度代谢调理、激素程度代谢调理及整体程度代谢的调理统称为三级程度代谢调理。程度代谢的调理统称为三级程度代谢调理。n在代谢调理的

21、三级程度中，细胞程度代谢调理在代谢调理的三级程度中，细胞程度代谢调理是根底，激素及神经对代谢的调理都是经过细是根底，激素及神经对代谢的调理都是经过细胞程度的代谢调理实现的。胞程度的代谢调理实现的。 一、细胞程度的调理包括酶活性和一、细胞程度的调理包括酶活性和 酶含量调理酶含量调理一细胞酶系在细胞和亚细胞区域分布一细胞酶系在细胞和亚细胞区域分布有利于酶活性调理有利于酶活性调理n细胞是组成组织及器官的最根本功能单位。细胞是组成组织及器官的最根本功能单位。n代谢途径有关酶类常组成酶体系，分布于细代谢途径有关酶类常组成酶体系，分布于细胞的某一区域或亚细胞构造中。胞的某一区域或亚细胞构造中。主要代谢途径

22、多酶体系在细胞内的分布主要代谢途径多酶体系在细胞内的分布n酶在不同组织细胞和细胞内不同细胞器的区域化分布使酶在不同组织细胞和细胞内不同细胞器的区域化分布使各组织细胞和各亚细胞构造具有各自的代谢酶谱。各组织细胞和各亚细胞构造具有各自的代谢酶谱。n同工酶谱的差别也使各组织细胞具有各自的代谢特点，同工酶谱的差别也使各组织细胞具有各自的代谢特点，各种代谢途径互不干扰而又便于彼此协调。各种代谢途径互不干扰而又便于彼此协调。n多酶体系、多功能酶、以及同一代谢途径中各种酶的区多酶体系、多功能酶、以及同一代谢途径中各种酶的区域化分布使一系列酶反响延续进展，有利于提高反响速域化分布使一系列酶反响延续进展，有利于

23、提高反响速率和调控。率和调控。n代谢物本身也会在细胞内的不同亚细胞器或区间隔离分代谢物本身也会在细胞内的不同亚细胞器或区间隔离分布，直接影响相关代谢的反响速率；同时更便于酶对代布，直接影响相关代谢的反响速率；同时更便于酶对代谢途径的调理。谢途径的调理。n代谢途径本质上是一系列酶催化的化学反响，其代谢途径本质上是一系列酶催化的化学反响，其速度和方向不是由这条途径中每一个酶而是其中速度和方向不是由这条途径中每一个酶而是其中一个或几个具有调理作用的关键酶的活性所决议一个或几个具有调理作用的关键酶的活性所决议的。这些调理代谢的酶称为调理酶的。这些调理代谢的酶称为调理酶(regulatory enzym

24、es)和和/或关键酶或关键酶(key enzymes)。n调理某些关键酶或调理酶的活性是细胞代谢调理调理某些关键酶或调理酶的活性是细胞代谢调理的一种重要方式。的一种重要方式。 它催化的反响速度最慢，因此称为限速酶它催化的反响速度最慢，因此称为限速酶(limiting velocity enzymes)，它的活性决议，它的活性决议整个代谢途径的速度；整个代谢途径的速度； 这类酶催化单向反响，或非平衡反响，因这类酶催化单向反响，或非平衡反响，因此它的活性决议整个代谢途径的方向；此它的活性决议整个代谢途径的方向； 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的

25、调理。谢物或效应剂的调理。 调理酶或关键酶所催化的反响具有下述特点：调理酶或关键酶所催化的反响具有下述特点： 快速代谢快速代谢 缓慢代谢缓慢代谢 在数秒、数分钟内发生；在数秒、数分钟内发生； 经过改动酶的分子构造，从而改动其活性；经过改动酶的分子构造，从而改动其活性； 分为别构调理及化学修饰调理两种。分为别构调理及化学修饰调理两种。n代谢调理主要是经过对关键酶活性的调理实现的。代谢调理主要是经过对关键酶活性的调理实现的。 普通需数小时或数天才干实现；普通需数小时或数天才干实现； 经过对酶蛋白分子的合成或降解以改动细胞内经过对酶蛋白分子的合成或降解以改动细胞内酶的含量调理。酶的含量调理。 二改动

26、酶的分子构造构象可调理酶二改动酶的分子构造构象可调理酶的活性的活性n别构酶别构酶allosteric enzymeallosteric enzymen别构调理别构调理allosteric regulationallosteric regulationn别构效应剂别构效应剂allosteric effectorallosteric effector 1 1、酶的构造调理有变构调理和共价修饰两种、酶的构造调理有变构调理和共价修饰两种 方式方式 小分子化合物与酶分子活性中心以外的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某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改动

27、酶的活性，这种调理称为酶的化，从而改动酶的活性，这种调理称为酶的别构调理。别构调理。酶的别构调理酶的别构调理被调理的酶称为别构酶。被调理的酶称为别构酶。使酶发生变构效应的物质，称为别构效应剂。使酶发生变构效应的物质，称为别构效应剂。n别构效应剂可以是酶的底物，也可是酶体系的终别构效应剂可以是酶的底物，也可是酶体系的终产物，或其他小分子代谢物。产物，或其他小分子代谢物。n它们在细胞内浓度的改动能灵敏地反映代谢途径它们在细胞内浓度的改动能灵敏地反映代谢途径的强度和能量供求情况，并使关键酶构象改动影的强度和能量供求情况，并使关键酶构象改动影响酶活性，从而调理代谢的强度、方向以及细胞响酶活性，从而调理

28、代谢的强度、方向以及细胞能量的供需平衡。能量的供需平衡。别构效应剂别构效应剂 + + 酶的调理亚基酶的调理亚基酶的构象改动酶的构象改动酶的活性改动酶的活性改动激活或抑制激活或抑制 疏松疏松亚基聚合亚基聚合严密严密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化2别构调理经过效应剂别构调理经过效应剂-酶的别构相互作用调酶的别构相互作用调理酶活性理酶活性1效应剂与别构酶结合产生别构激活效应剂与别构酶结合产生别构激活/抑制效应抑制效应 很多小分子化合物作为别构效应剂很多小分子化合物作为别构效应剂allosteric effecter，可经过别构相互作用，可经过别构相互作用allsteric interact

29、ion结合别构酶的调理位点结合别构酶的调理位点/调理亚基，调理亚基，引起酶分子构象变化，从而改动酶活性引起酶分子构象变化，从而改动酶活性别构别构激活或抑制。激活或抑制。 2 2别构效应是经过诱导别构酶的分子构象变化实现的别构效应是经过诱导别构酶的分子构象变化实现的 别构效应剂可以是酶的底物、反响产物或其他别构效应剂可以是酶的底物、反响产物或其他 小分子化合物。小分子化合物。 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3 3别构调理协调代谢途径并合理分配资源别构调理协调代谢途径并合理分配资源 3 3共价修饰经过酶促化学反响调理酶活性共

30、价修饰经过酶促化学反响调理酶活性n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，从而引起酶活性改动，这种调理称为酶的化学修饰性改动，这种调理称为酶的化学修饰chemical modification调理调理 。1 1酶促化学修饰有多种方式酶促化学修饰有多种方式 磷酸化磷酸化 脱磷酸脱磷酸乙酰化乙酰化 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n酶的化学修饰主要有：酶的化学修饰主要有：n有很多调理酶经过磷酸化和有很多调

31、理酶经过磷酸化和/或脱磷酸化调理相关或脱磷酸化调理相关代谢途径。代谢途径。2 2相反的酶促化学修饰协调酶活性的相反的酶促化学修饰协调酶活性的 “开与开与“关：关： 催化蛋白质丝氨酸催化蛋白质丝氨酸/ /苏氨酸的羟基发苏氨酸的羟基发生磷酸化修饰的蛋白激酶称为丝生磷酸化修饰的蛋白激酶称为丝/ /苏氨酸蛋白激苏氨酸蛋白激酶；催化酪氨酸的羟基磷酸化修饰的蛋白激酶称酶；催化酪氨酸的羟基磷酸化修饰的蛋白激酶称为酪氨酸蛋白激酶。为酪氨酸蛋白激酶。 酶的磷酸化与脱磷酸反响是不可逆的，分别酶的磷酸化与脱磷酸反响是不可逆的，分别由蛋白激酶由蛋白激酶protein kinase及磷蛋白磷酸酶及磷蛋白磷酸酶(prot

32、ein phosphatase) 催化完成。催化完成。酶的磷酸化与脱磷酸酶的磷酸化与脱磷酸-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-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白与别构调理类似，反响迅速，见效快；因此，共价修与别构调理类似，反响迅速，见效快；因此，共价修饰、别构调理同属于酶的快调理。饰、别构调理同属于酶的快调理。由于共价修饰是由酶催化的；一个酶分子可催化多个由于共价修饰是由酶催化的；一个酶分子可催化多个底物分子发生反响，故特异性强，并有放大效应。底物分子发生反响，故特异性强，并有放大效应。与改动酶含量调理

33、酶活性方式比较，共价修饰调理耗与改动酶含量调理酶活性方式比较，共价修饰调理耗能少而经济。能少而经济。 酶促化学修饰调理有几个特点酶促化学修饰调理有几个特点3共价修饰与别构调理、激素调理整合为特异信共价修饰与别构调理、激素调理整合为特异信号通路号通路 催化共价修饰的酶常被别构调理、共价修饰所调理，催化共价修饰的酶常被别构调理、共价修饰所调理，所以共价修饰经常偶联别构调理、激素调理，构成所以共价修饰经常偶联别构调理、激素调理，构成由信号分子激素等、转导分子和效应分子调由信号分子激素等、转导分子和效应分子调理酶组成的级联反响，使细胞内酶活性调解更精理酶组成的级联反响，使细胞内酶活性调解更精细、更协调

34、。细、更协调。 三调理细胞内酶的含量可调理酶的活性三调理细胞内酶的含量可调理酶的活性n除调理细胞内酶的构造，生物体还可经过调理除调理细胞内酶的构造，生物体还可经过调理细胞内酶的合成或降解速率，改动酶的含量，细胞内酶的合成或降解速率，改动酶的含量，调理细胞内酶的活性，从而调理代谢。酶的合调理细胞内酶的活性，从而调理代谢。酶的合成、降解所需时间较长数小时或更长，耗成、降解所需时间较长数小时或更长，耗费费ATPATP较多，所以酶量调理属缓慢调理。较多，所以酶量调理属缓慢调理。1 1诱导或阻遏酶蛋白基因表达可改动酶含量诱导或阻遏酶蛋白基因表达可改动酶含量加速酶合成的化合物称为诱导剂加速酶合成的化合物称

35、为诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为阻遏剂减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)n酶的底物、产物、激素或药物均可影响酶的合成。酶的底物、产物、激素或药物均可影响酶的合成。 n诱导剂或阻遏剂是在酶蛋白生物合成的转录或翻译诱导剂或阻遏剂是在酶蛋白生物合成的转录或翻译过程中发扬作用，但影响转录较常见。过程中发扬作用，但影响转录较常见。 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作用普遍存在于生物界；底物对酶合成的诱导和阻遏作用普遍存在于生物界； 代谢反响的产物不仅可别构抑制或反响抑制关键酶或代谢反响的产物不仅可别构抑制或反响抑制关键酶或催化起始反响

36、酶的活性，而且还可阻遏这些酶的基因催化起始反响酶的活性，而且还可阻遏这些酶的基因表达；表达； 激素对酶表达的诱导很常见；激素对酶表达的诱导很常见； 很多药物和毒物对酶表达的影响。很多药物和毒物对酶表达的影响。2 2控制酶蛋白降解也可调理细胞内酶的含量控制酶蛋白降解也可调理细胞内酶的含量 n细胞内蛋白质的降解有两条主要途径细胞内蛋白质的降解有两条主要途径 存在于溶酶体存在于溶酶体lysosome的的ATP-非依赖途径；非依赖途径； 存在于蛋白酶体存在于蛋白酶体proteosome的依赖的依赖ATP的泛素途径的泛素途径n凡能改动或影响这两种蛋白质降解机制的要素，凡能改动或影响这两种蛋白质降解机制的

37、要素，都可间接影响酶蛋白的降解速度，进而影响代谢都可间接影响酶蛋白的降解速度，进而影响代谢途径。途径。 二、激素经过特异受体和信号通路调理代谢二、激素经过特异受体和信号通路调理代谢n经过激素来调控物质代谢是高等动物体内代谢调经过激素来调控物质代谢是高等动物体内代谢调理的重要方式。理的重要方式。n不同激素作用于不同组织产生不同的生物效应，不同激素作用于不同组织产生不同的生物效应，表现较高的组织特异性和效应特异性。这是激素表现较高的组织特异性和效应特异性。这是激素作用的一个重要特点。作用的一个重要特点。n激素之所以能对特定的组织或细胞即靶组织或激素之所以能对特定的组织或细胞即靶组织或靶细胞发扬作用

38、，是由于该组织或细胞存在有靶细胞发扬作用，是由于该组织或细胞存在有能特异识别和结合相应激素的受体能特异识别和结合相应激素的受体receptor。 膜受体激素膜受体激素胞内受体激素胞内受体激素n按激素受体在细胞的部位不同，可将激素按激素受体在细胞的部位不同，可将激素分为两大类分为两大类: :一激素经过靶细胞的特异受体发扬作用一激素经过靶细胞的特异受体发扬作用膜受体激素膜受体激素胞内受体激素胞内受体激素n按激素受体在细胞的部位不同，可将激素按激素受体在细胞的部位不同，可将激素分为两大类分为两大类:二经过激素信号途径调理代谢受多要素二经过激素信号途径调理代谢受多要素影响影响n激素信号途径由激素、受体

39、，以及各种信号转激素信号途径由激素、受体，以及各种信号转导分子、效应分子组成。影响信号途径任一环导分子、效应分子组成。影响信号途径任一环节均可改动相关生物化学反响，调理代谢。除节均可改动相关生物化学反响，调理代谢。除信号途径本身，激素调理还受激素的合成和释信号途径本身，激素调理还受激素的合成和释放、受体的内吞作用、转导放、受体的内吞作用、转导/效应分子表达程度效应分子表达程度等要素影响。等要素影响。 三胰岛素经过三胰岛素经过RAS-非依赖途径促进非依赖途径促进 糖原合成糖原合成 胰岛素可启动多种信号途径，产生即刻胰岛素可启动多种信号途径，产生即刻或长期效应。胰岛素的长期效应经过或长期效应。胰岛

40、素的长期效应经过Ras-依依赖的信号途径促进细胞生长，作用类似胰岛赖的信号途径促进细胞生长，作用类似胰岛素样生长因子素样生长因子IGF。即刻效应经过。即刻效应经过Ras-非依赖的信号途径，促进骨骼肌、脂肪组织非依赖的信号途径，促进骨骼肌、脂肪组织摄取葡萄糖，调理糖代谢相关的酶活性摄取葡萄糖，调理糖代谢相关的酶活性 四很多激素的功能由四很多激素的功能由cAMP介导并受钙介导并受钙 信号调理信号调理n激素信号途径由激素信号途径由cAMP介导并受介导并受Ca2+信号调理。信号调理。其中的典型例子是肾上腺素调理骨骼肌糖原分解。其中的典型例子是肾上腺素调理骨骼肌糖原分解。 三、整体调理就是在神经主导下激

41、素调三、整体调理就是在神经主导下激素调理器官代谢的整合理器官代谢的整合n在神经系统主导下，调理激素释放，并经过激在神经系统主导下，调理激素释放，并经过激素整合不同组织素整合不同组织/器官的细胞内代谢途径，实器官的细胞内代谢途径，实现整体调理，以顺应餐后、饥饿、营养过剩、现整体调理，以顺应餐后、饥饿、营养过剩、应激等形状变化，维持代谢稳态。应激等形状变化，维持代谢稳态。 一激素协调调理不同膳食成分在体内一激素协调调理不同膳食成分在体内的流通方式的流通方式n 膳食成分不同，进食后营养物质在体内膳食成分不同，进食后营养物质在体内“流通不同。流通不同。n 进食混合膳食后，体内胰岛素程度中度升高。在胰岛

42、素进食混合膳食后，体内胰岛素程度中度升高。在胰岛素作用下，由小肠吸收的部分葡萄糖在肝合成糖原、生成丙作用下，由小肠吸收的部分葡萄糖在肝合成糖原、生成丙酮酸，其他大部分保送到脑、骨骼肌、脂肪等肝外组织。酮酸，其他大部分保送到脑、骨骼肌、脂肪等肝外组织。吸收的氨基酸部分经肝保送到肝外组织，部分在肝内转换吸收的氨基酸部分经肝保送到肝外组织，部分在肝内转换为丙酮酸、乙酰辅酶为丙酮酸、乙酰辅酶A，合成甘油三酯，以，合成甘油三酯，以VLDL方式保送方式保送至脂肪、骨骼肌等组织。吸收的甘油三酯乳糜微滴部至脂肪、骨骼肌等组织。吸收的甘油三酯乳糜微滴部分经肝转换内源性甘油三酯，大部分保送到脂肪组织、骨分经肝转换

43、内源性甘油三酯，大部分保送到脂肪组织、骨骼肌等转换骼肌等转换/储存或利用。储存或利用。二进食二进食12 2412 24小时肝糖原分解伴有适度脂小时肝糖原分解伴有适度脂 肪发动和糖异生肪发动和糖异生 进食混合膳食进食混合膳食1212小时后，体内胰岛素程度降低，小时后，体内胰岛素程度降低，胰高血糖素升高。在胰高血糖素作用下，餐后胰高血糖素升高。在胰高血糖素作用下，餐后6 86 8小小时肝糖原即开场分解补充血糖，主要供应脑，兼顾其时肝糖原即开场分解补充血糖，主要供应脑，兼顾其他组织需求。他组织需求。 1 1短期饥饿糖利用减少而脂发动加强短期饥饿糖利用减少而脂发动加强三饥饿时大多数组织转换糖氧化为三饥

44、饿时大多数组织转换糖氧化为脂肪氧化供能脂肪氧化供能饥饿饥饿1 13 3天天糖原耗费，血糖趋于降低糖原耗费，血糖趋于降低胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌添加胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌添加1 1各种组织对葡萄糖的利用普遍降低各种组织对葡萄糖的利用普遍降低 2 2糖异生作用加强糖异生作用加强 速度：肝脏糖异生速度约为速度：肝脏糖异生速度约为150克葡萄糖克葡萄糖/天。天。原料：原料：30%来自乳酸，来自乳酸，10%来自甘油，其他来自甘油，其他40%来自氨基酸。来自氨基酸。场所：肝脏是饥饿初期糖异生的主要场所，约场所：肝脏是饥饿初期糖异生的主要场所，约占占80%，小部份约，小部份约20%那么在肾皮那

45、么在肾皮质中进展。质中进展。 3 3脂肪发动加强且酮体生成增多脂肪发动加强且酮体生成增多 血浆甘油和游离脂酸含量升高，脂肪组织血浆甘油和游离脂酸含量升高，脂肪组织发动出的脂酸约发动出的脂酸约25%在肝脏生成酮体。在肝脏生成酮体。 脂酸和酮体成为心肌、骨骼肌和肾皮质的脂酸和酮体成为心肌、骨骼肌和肾皮质的重要燃料，一部分酮体可被大脑利用。重要燃料，一部分酮体可被大脑利用。 4 4肌肉蛋白质分解加强肌肉蛋白质分解加强 蛋白质分解加强出现略迟。蛋白质分解加强出现略迟。 蛋白质分解加强时，释放入血的氨基酸蛋白质分解加强时，释放入血的氨基酸量添加。量添加。 肌肉蛋白质分解的氨基酸大部分转变为肌肉蛋白质分解

46、的氨基酸大部分转变为丙氨酸和谷氨酰胺释放入血循环。丙氨酸和谷氨酰胺释放入血循环。 2 2饥饿一周后储存的脂肪饥饿一周后储存的脂肪/ /蛋白质耗竭蛋白质耗竭 n脂肪发动进一步加强，肝脏生成大量酮体，脑组织脂肪发动进一步加强，肝脏生成大量酮体，脑组织利用酮体添加，超越葡萄糖，占总耗氧量的利用酮体添加，超越葡萄糖，占总耗氧量的60%。n肌肉以脂酸为主要能源，以保证酮体优先供应脑组肌肉以脂酸为主要能源，以保证酮体优先供应脑组织；肌肉蛋白质分解减少，肌肉释出氨基酸减少，织；肌肉蛋白质分解减少，肌肉释出氨基酸减少，负氮平衡有所改善。负氮平衡有所改善。n乳酸和丙酮酸成为肝糖异生的主要来源。肾脏糖异乳酸和丙酮

47、酸成为肝糖异生的主要来源。肾脏糖异生作用明显加强。生作用明显加强。 四应激时血糖、脂和蛋白质分解加强四应激时血糖、脂和蛋白质分解加强n应激应激(stress)指人体遭到一些异乎寻常的刺激，如指人体遭到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及猛烈心创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及猛烈心情动摇等所作出一系列反响的情动摇等所作出一系列反响的“ 紧张形状紧张形状 。n应激形状时，交感神经兴奋，肾上腺髓质及皮质应激形状时，交感神经兴奋，肾上腺髓质及皮质激素分泌增多，血浆胰高血糖素及生长激素程度激素分泌增多，血浆胰高血糖素及生长激素程度添加，而胰岛素分泌减少。添加，而胰岛素分泌减少。

48、 1 1血糖升高血糖升高 n肾上腺素及胰高血糖素分泌添加均可激活肾上腺素及胰高血糖素分泌添加均可激活磷酸化酶促进肝糖原分解；磷酸化酶促进肝糖原分解；n肾上腺皮质激素及胰高血糖素使糖异生加肾上腺皮质激素及胰高血糖素使糖异生加强，不断补充血糖；强，不断补充血糖；n肾上腺皮质激素及生长素使周围组织对糖肾上腺皮质激素及生长素使周围组织对糖的利用降低。的利用降低。2 2脂肪发动加强脂肪发动加强 n血浆游离脂酸升高，成为心肌，骨骼肌血浆游离脂酸升高，成为心肌，骨骼肌及肾脏等组织主要能量来源。及肾脏等组织主要能量来源。 3 3蛋白质分解加强蛋白质分解加强 n肌肉释出丙氨酸等氨基酸添加，同时尿肌肉释出丙氨酸等氨基酸添加，同时尿素生成及尿氮排出添加，呈负氮平衡素生成及尿氮排出添加，呈负氮平衡 。 应激时机体的代谢改动应激时