物质代谢的整合与调节

1、第十二章物质物质代谢代谢的整合与调节的整合与调节Metabolic Integration & Regulation物质代谢的特点（自学）物质代谢的特点（自学）The Specialty of Metabolism第一节第一节一、体内各种物一、体内各种物质质代代谢过谢过程互相程互相联联系系形成一个整体形成一个整体 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素各种物质代谢之间互有联系，相互依存。各种物质代谢之间互有联系，相互依存。 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄二、机体物二、机体物质质代代谢谢不断受到精不断受到精细调节细调节机体有精细的调节机体有精细的调节机制，

2、调节代谢的机制，调节代谢的强度、方向和速度强度、方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境适应环境的变化的变化三、各三、各组织组织、器官物、器官物质质代代谢谢各具特色各具特色结构不同结构不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异四、体内各种代四、体内各种代谢谢物均具有共同的物均具有共同的代代谢谢池池n例如：例如：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五、五、ATP是机体是机体储储存能量和消耗能量的存能量和消耗能量的共同形式共同形式营养物营养

3、物分解分解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能六、六、NADPH提供合成代提供合成代谢谢所需的所需的还还原当量原当量n例如：例如：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还原反原反应应物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships第二节第二节一、各种能量物一、各种能量物质质的代的代谢谢相互相互联联系系相互制相互制约约三大营养素各三大营养素各自代谢途径自代谢途径共同中共同中间产物间产物共同代谢共同代谢途径途径糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoACoATCA2H2H氧氧化化

4、磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三大营养素可在体内氧化供能。三大营养素可在体内氧化供能。从能量供应的角度看，三大营养素可以从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。互相代替，并互相制约。一般情况下，机体优先利用燃料的次序一般情况下，机体优先利用燃料的次序是糖原（是糖原（50-70%50-70%）、脂肪（）、脂肪（10-40%10-40%）和蛋白）和蛋白质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。的消耗。 二、糖、脂和蛋白二、糖、脂和蛋白质质代代谢谢通通过过中中间间代代谢谢物而相互物而相互联联系系 糖、脂、蛋白糖、脂、蛋白质质和核酸通和核酸通

5、过过共同的中共同的中间间代代谢谢物、物、柠柠檬酸循檬酸循环环、生物氧化等彼此、生物氧化等彼此联联系且相互系且相互转变转变。一种物。一种物质质代代谢谢障碍可引起其他物障碍可引起其他物质质代代谢谢的的紊乱。紊乱。Acetyl-CoA is the major metabolite that connect metabolic pathways （一）（一）葡萄糖可葡萄糖可转变为转变为脂肪酸脂肪酸 1. 摄摄入的糖量超入的糖量超过过能量消耗能量消耗时时： ： 2. 脂肪的甘油部分能在体内脂肪的甘油部分能在体内转变为转变为糖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

6、肝、肾、肠磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄糖糖（二）（二）葡萄糖与大部分氨基酸可以相互葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变转变 1. 蛋白蛋白质质可以可以转变为转变为脂肪脂肪（三）（三）氨基酸可氨基酸可转变为转变为多种脂多种脂质质但脂但脂质质几乎不能几乎不能转变为转变为氨基酸氨基酸 。2. 脂肪的甘油部分可脂肪的甘油部分可转变为转变为非必需氨基酸非必需氨基酸， ，但但不能不能说说，脂，脂类类可可转变为转变为氨基酸氨基酸（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 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甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸

7、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肝在物肝在物质质代代谢谢中的作用（自学中的作用（自学） ）Function of Liver in Material Metabolism第三节第三节n作用：作用：一、肝是一、肝是维维持血糖水平相持血糖水平相对稳对稳定的定的重要器官重要器官维持血糖水平相对稳定，保障全身各维持血糖水平相对稳定，保障全身各组织，尤其是大脑和红细胞的能量供应。组织，尤其是大脑和红细胞的能量供应。（一）肝内生成的葡糖（一）肝内生成的葡糖-6-磷酸是糖代磷酸是糖代谢谢的枢的枢纽纽G（补充血糖）（补充

8、血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径） 葡糖醛酸葡糖醛酸（进入葡糖醛酸途径）（进入葡糖醛酸途径）其他单糖其他单糖脂肪脂肪（二）肝是糖异生的主要（二）肝是糖异生的主要场场所所n不同不同营营养状养状态态下肝内如何下肝内如何进进行糖代行糖代谢谢？饱食状态：饱食状态： 肝糖原合成肝糖原合成过多糖则转化为脂肪，以过多糖则转化为脂肪，以VLDLVLDL形式输出形式输出肝糖原分解肝糖原分解以糖异生为主以糖异生为主脂肪动员脂肪动员酮体合成酮体合成 节省葡萄糖节省葡萄糖饥

9、饿状态：饥饿状态：空腹状态：空腹状态：二、肝在脂二、肝在脂质质代代谢谢中占据中心地位中占据中心地位n作用：作用：在脂类的消化、吸收、合成、分解在脂类的消化、吸收、合成、分解与运输均具有重要作用。与运输均具有重要作用。（一）肝在脂（一）肝在脂质质消化吸收中具有重要作用消化吸收中具有重要作用 肝细胞合成和分泌的胆汁酸，是脂质消化肝细胞合成和分泌的胆汁酸，是脂质消化吸收必不可少的物质。吸收必不可少的物质。厌油腻、脂肪泻等厌油腻、脂肪泻等肝功能下肝功能下降降胆道阻塞胆道阻塞饱食后合成甘油三酯、饱食后合成甘油三酯、 胆固醇胆固醇 、磷脂，并以、磷脂，并以VLDLVLDL形式分泌入血，供其他组织器官摄取与

10、形式分泌入血，供其他组织器官摄取与利用；利用；饥饿时，肝脂肪酸饥饿时，肝脂肪酸-氧化产生的大量乙酰辅酶氧化产生的大量乙酰辅酶A A有两条去路，一是彻底氧化供能，二是生成有两条去路，一是彻底氧化供能，二是生成酮体。酮体。合成分泌的合成分泌的apo C是毛细血管内皮细胞是毛细血管内皮细胞LPL的激活剂。的激活剂。（二）肝是甘油三（二）肝是甘油三酯酯和脂肪酸代和脂肪酸代谢谢的中枢器官的中枢器官（三）肝是（三）肝是维维持机体胆固醇平衡的主要器官持机体胆固醇平衡的主要器官肝是合成胆固醇最活跃的器官，是血浆胆固醇肝是合成胆固醇最活跃的器官，是血浆胆固醇的主要来源；的主要来源；胆汁酸的生成是肝降解胆固醇的最

11、重要途径；胆汁酸的生成是肝降解胆固醇的最重要途径；肝也是体内胆固醇的主要排泄器官；肝也是体内胆固醇的主要排泄器官； 肝对胆固醇的酯化也具有重要作用。肝对胆固醇的酯化也具有重要作用。（四）肝是血（四）肝是血浆浆磷脂的主要来源磷脂的主要来源体内大多数组织都能合成磷脂，但肝合成最体内大多数组织都能合成磷脂，但肝合成最活跃。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血活跃。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血液中磷脂的主要来源。液中磷脂的主要来源。 三、肝的蛋白三、肝的蛋白质质合成及分解代合成及分解代谢谢均非常活均非常活跃跃（一）肝合成多数血（一）肝合成多数血浆浆蛋白蛋白质质肝细胞的一个重要功能是合成与分泌血

12、浆蛋肝细胞的一个重要功能是合成与分泌血浆蛋白质；白质；肝还是清除血浆蛋白质（清蛋白除外）的重肝还是清除血浆蛋白质（清蛋白除外）的重要器官。要器官。（二）肝内氨基酸代（二）肝内氨基酸代谢谢十分活十分活跃跃v催化氨基酸转氨基、脱氨基、转甲基、脱羧基等反催化氨基酸转氨基、脱氨基、转甲基、脱羧基等反应的酶类十分丰富应的酶类十分丰富v分解氨基酸、合成非必需氨基酸分解氨基酸、合成非必需氨基酸v利用一些氨基酸合成各种含氮化合物，如嘌呤类衍利用一些氨基酸合成各种含氮化合物，如嘌呤类衍生物、嘧啶类衍生物、肌酸、乙醇胺、胆碱等。生物、嘧啶类衍生物、肌酸、乙醇胺、胆碱等。（三）肝是机体解（三）肝是机体解“ “氨毒氨

13、毒” ”的主要器官的主要器官v合成尿素：氨基甲酰磷酸合成酶合成尿素：氨基甲酰磷酸合成酶及鸟氨酸氨基及鸟氨酸氨基甲酰转移酶只存在于肝细胞线粒体。甲酰转移酶只存在于肝细胞线粒体。v合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺四、肝参与多种四、肝参与多种维维生素和生素和辅酶辅酶的代的代谢谢（一）肝在脂溶性（一）肝在脂溶性维维生素吸收和血液运生素吸收和血液运输输中中具有重要作用具有重要作用 胆汁酸胆汁酸脂溶性维生素脂溶性维生素A A、D D、E E和和K K吸收吸收 视黄醇结合蛋白视黄醇结合蛋白结合运输视黄醇结合运输视黄醇 维生素维生素D D结合蛋白结合蛋白结合运输维生素结合运输维生素D D （二）肝（二）肝储储存多种存

14、多种维维生素生素 储存维生素储存维生素A A、E E、K K及及B12B12，富含维生素，富含维生素B1B1、B2B2、B6B6、泛酸和叶酸。、泛酸和叶酸。（三）肝参与多数（三）肝参与多数维维生素的生素的转转化化v胡萝卜素胡萝卜素维生素维生素Av维生素维生素PPNAD+和和NADP+v泛酸泛酸辅酶辅酶Av维生素维生素B1焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素v维生素维生素D325-羟维生素羟维生素D3五、肝参与多种激素的五、肝参与多种激素的灭灭活活激素的灭活激素的灭活 (inactivation): 激素主要在肝激素主要在肝中转化、降解或失去活性的过程称为激素的中转化、降解或失去活性的过程称为激素的灭活。灭

15、活。n主要方式主要方式： ：生物转化作用生物转化作用肝外重要组织器官的物质代谢特肝外重要组织器官的物质代谢特点及联系（自学）点及联系（自学）Characteristic and Interconnection of Metabolism in Extra-hepatic Tissue/Organ第四节第四节正常优先以脂酸为燃料产生正常优先以脂酸为燃料产生ATP。能量可依次以消耗自由脂。能量可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供。供。 一、心肌一、心肌优优先利用脂肪酸氧化分解供能先利用脂肪酸氧化分解供能 （一）心肌可利用多种（一）心肌可利用多种营营养物养物质

16、质及其代及其代谢谢中中间产间产物物为为能源能源（二）心肌（二）心肌细细胞分解胞分解营营养物养物质质供能方式以有氧氧化供能方式以有氧氧化为为主主脂肪酸脂肪酸葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸酮体酮体心肌细胞富含心肌细胞富含LDH1、 、肌红蛋白、细胞色素及线粒体。肌红蛋白、细胞色素及线粒体。 二、二、脑脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大主要利用葡萄糖供能且耗氧量大 （一）葡萄糖和（一）葡萄糖和酮酮体是体是脑脑的主要能量物的主要能量物质质（二）（二）脑脑耗氧量高达全身耗氧耗氧量高达全身耗氧总总量的四分之一量的四分之一（三）（三）脑脑具有特异的氨基酸及其代具有特异的氨基酸及其代谢调节谢调节机制机制葡萄糖为主要能源，葡

17、萄糖为主要能源，每天消耗约每天消耗约100g100g。不能利。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。时，利用酮体。合成、储存肌糖原和磷酸肌酸；合成、储存肌糖原和磷酸肌酸；通常以脂酸氧化为主要供能方式；通常以脂酸氧化为主要供能方式； 剧烈运动时，以糖酵解为主。剧烈运动时，以糖酵解为主。三、骨骼肌主要氧化脂肪酸，三、骨骼肌主要氧化脂肪酸，强强烈运烈运动动产产生大量乳酸生大量乳酸（一）不同（一）不同类类型骨骼肌型骨骼肌产产能方式不同能方式不同直接能源：直接能源：ATP磷酸肌酸：可快速转移能量，生成磷酸肌酸：可快速转移能量，生成ATP静息状态：以有氧氧化肌糖原、脂肪酸、酮体为

18、主静息状态：以有氧氧化肌糖原、脂肪酸、酮体为主剧烈运动：糖无氧酵解供能大大增加剧烈运动：糖无氧酵解供能大大增加乳酸循环：整合糖异生与肌糖酵解途径乳酸循环：整合糖异生与肌糖酵解途径红肌：耗能多，富含肌红蛋白及细胞色素红肌：耗能多，富含肌红蛋白及细胞色素体系，具有较强氧化磷酸化能力。体系，具有较强氧化磷酸化能力。白肌：耗能少，主要靠酵解供能。白肌：耗能少，主要靠酵解供能。（二）骨骼肌适（二）骨骼肌适应应不同耗能状不同耗能状态选择态选择不同能源不同能源四、糖酵解是成熟四、糖酵解是成熟红细红细胞的供能主要途径胞的供能主要途径成熟红细胞没有线粒体，成熟红细胞没有线粒体，不能进行营养物质的有氧氧化，不能进

19、行营养物质的有氧氧化，不能利用脂肪酸和其他非糖物不能利用脂肪酸和其他非糖物质作为能源。葡萄糖酵解是其质作为能源。葡萄糖酵解是其主要能量来源。主要能量来源。 五、五、脂肪脂肪组织组织是是储储存和存和释释放能量的重要放能量的重要场场所所（一）机体将从膳食中（一）机体将从膳食中摄摄取的能量主要取的能量主要储储存于脂存于脂肪肪组织组织膳食脂肪：以膳食脂肪：以CMCM形式运输至脂肪组织储存。形式运输至脂肪组织储存。膳食糖：主要运输至肝转化成脂肪，以膳食糖：主要运输至肝转化成脂肪，以VLDLVLDL形式形式运输至脂肪组织储存。部分在脂肪细胞转化为脂肪运输至脂肪组织储存。部分在脂肪细胞转化为脂肪储存。储存。

20、（二）（二）饥饿时饥饿时主要靠分解主要靠分解储储存于脂肪存于脂肪组织组织的脂肪的脂肪供能供能饥饿饥饿脂解激素脂解激素HSL脂肪脂肪动员动员脂肪酸脂肪酸甘油甘油酮酮体体肝肝氧化供能氧化供能肾髓质无线粒体，主要由糖酵肾髓质无线粒体，主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。有氧氧化供能。一般情况下，肾糖异生只有肝一般情况下，肾糖异生只有肝糖异生葡萄糖量的糖异生葡萄糖量的10%。长期饥饿。长期饥饿（56周），肾糖异生可达每天周），肾糖异生可达每天40g，与肝糖异生的量几乎相等。，与肝糖异生的量几乎相等。 六、六、肾肾能能进进行糖异生和行糖异生和酮酮体生成体生

21、成物质代谢调节的主要方式物质代谢调节的主要方式The main way for Regulation of Metabolism第五节第五节Three levels of metabolic regulationCellular regulationHormonal regulationGeneral regulation 一、一、细细胞水平的代胞水平的代谢调节谢调节主要主要调节调节关关键酶键酶活性活性 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代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(k

22、ey enzyme)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代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。实现的。（一）（一）各种代各种代谢酶谢酶在在细细胞内区隔分布是物胞内区隔分布是物质质代代谢谢及及其其调节调节的的亚细亚细胞胞结结构基构基础础代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 。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及及RNA合成合成细胞核细胞核糖酵解糖酵解胞液胞液蛋白质合成蛋白质合成内质网，胞液内质网，胞液 戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径胞液胞液糖原合成糖原合成胞液胞液糖异生糖异生

23、胞液胞液脂肪酸合成脂肪酸合成胞液胞液脂肪酸脂肪酸氧化氧化线粒体线粒体胆固醇合成胆固醇合成内质网，胞液内质网，胞液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胞液，线粒体胞液，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胞液，线粒体胞液，线粒体主要代谢途径主要代谢途径( (多酶体系多酶体系) )在细胞内的分布在细胞内的分布 n酶酶隔离分布的意隔离分布的意义义: :提高同一代谢途径酶促反应速率。使各种提高同一代谢途径酶促反应速率。使各种代谢途径互不干扰，彼此协调，有利于调节物代谢途径互不干扰，彼此协调，有利于调节物对各途

24、径的特异调节。对各途径的特异调节。（二）关（二）关键酶键酶活性决定整个代活性决定整个代谢谢途径的速度途径的速度 和方向和方向 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，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。速度最慢，其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。径的方向。酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂调节。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（ke

25、y 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。代谢途径代谢途径关键酶关键酶糖原降解糖原降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 -1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶糖异生糖异生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1 -1脂肪酸合成脂肪酸合成乙酰辅酶乙酰辅酶A A羧化酶羧化酶胆固醇合成胆固醇合成HMGHMG辅酶辅酶A A还原酶还原酶某某些些重重要要代代谢谢途

26、途径径的的关关键键酶酶 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 别构调节别构调节 (allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节 (chemical modification) 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）是细是细胞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胞水平代谢调节的基本方式，也是激素水平代谢调节和

27、整体代谢调节的重要环节。谢调节的重要环节。（三）（三）别别构构调节调节通通过别过别构效构效应应改改变变关关键酶键酶活性活性 别别构构调节调节是生物界普遍存在的代是生物界普遍存在的代谢调节谢调节方式方式 一些小分子化合物能与酶蛋白分子活性中心外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，这种调节称为酶的而改变酶活性，这种调节称为酶的别构调节别构调节(allosteric regulation) 。 代谢途径代谢途径变构酶变构酶变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶AMP、A

28、DP、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1FDP柠檬酸柠檬酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATP，乙酰，乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环柠檬酸合酶柠檬酸合酶AMPATP，长链脂酰，长链脂酰CoA异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶AMP，ADPATP糖异生糖异生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶乙酰乙酰CoA，ATPAMP糖原分解糖原分解磷酸化酶磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸合成脂酸合成乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶羧化酶柠檬酸，异柠檬酸柠檬酸，异柠檬酸长链脂酰长链脂酰CoA氨基酸代谢氨基酸代谢谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶ADP，亮氨酸，蛋氨酸，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌呤合成嘌

29、呤合成谷氨酰胺谷氨酰胺PRPP酰胺酰胺转移酶转移酶AMP，GMP嘧啶合成嘧啶合成天冬氨酸转甲酰酶天冬氨酸转甲酰酶CTP，UTP核酸合成核酸合成脱氧胸苷激酶脱氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂 2. 2. 别别构效构效应剂应剂通通过过改改变酶变酶分子构象改分子构象改变酶变酶活性活性 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

30、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3. 3. 别别构构调节调节使一种物使一种物质质的代的代谢谢与相与相应应的代的代谢谢需求需求 和相关物和相关物质质的代的代谢协调谢协调调节相应代谢的强度、方向，以协调调节相应代谢的强度、方向，以协调相关代谢、满足相应代谢需求相关代谢、满足相应代谢需求 别构效应剂（别构效应剂（底物、终产物、其他小分子代谢物）底物、终产物、其他小分子代谢物）细胞内浓度的改变（反映相关代谢途径细胞内浓度的改变（反映相关代谢途径的强度和相应的代谢需求）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 代谢终产

31、物代谢终产物反馈抑制反馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA 变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。ATP柠檬酸合酶柠檬酸合酶TCATCA磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1 1糖酵解糖酵解丙酮酸激酶丙酮酸激酶有氧氧化有氧氧化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变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。（

32、四）化学修（四）化学修饰调节饰调节通通过酶过酶促共价修促共价修饰调饰调 节酶节酶活性活性1. 酶酶促共价修促共价修饰饰有多种形式有多种形式 酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的生可逆的共价修饰共价修饰(covalent modification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化酶的化学修饰学修饰。n化学修化学修饰饰的主要方式：的主要方式：磷酸化磷酸化 - - - 去磷酸化去磷酸化乙酰化乙酰化 - - - 去乙酰化去乙酰化甲基化甲基化 - - - 去甲基化去甲基化腺苷化腺苷化 - - - 去腺苷化去腺苷化 SH 与与

33、 S S 互变互变酶酶化学修饰类型化学修饰类型酶活性改变酶活性改变糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化激活激活/抑制抑制磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化激活激活/抑制抑制糖原合酶糖原合酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化抑制抑制/激活激活丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化抑制抑制/激活激活磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化抑制抑制/激活激活丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化抑制抑制/激活激活HMG-CoA还原酶还原酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化抑制抑制/激活激活HMG-CoA还原酶激酶还原酶激酶

34、磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化激活激活/抑制抑制乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化抑制抑制/激活激活脂肪细胞甘油三酯脂肪酶脂肪细胞甘油三酯脂肪酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化激活激活/抑制抑制黄嘌呤氧化脱氢酶黄嘌呤氧化脱氢酶SH/-S-S-脱氢酶脱氢酶/氧化酶氧化酶酶促化学修饰对酶活性的调节酶促化学修饰对酶活性的调节 2. 2. 酶酶的化学修的化学修饰调节饰调节具有具有级联级联放大效放大效应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具无（或低）活性和有（受化学修饰调节的关键酶具无（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或高）活性

35、两种形式，由两种酶催化发生共价修饰，互相转变。，互相转变。酶的化学修饰是酶促反应，特异性强，有放大效应酶的化学修饰是酶促反应，特异性强，有放大效应。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。腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（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

36、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） （五）通（五）通过过改改变细变细胞内胞内酶酶含量含量调节酶调节酶活性活性Induction and inhibition of enzyme synthesisRegulating the degradation of enzymes 内、外环境改变内、外环境改变机体相关组机体相关组织分泌激素织分泌激素激素与靶细胞激素与靶细胞上的受体结合上的受体结合靶细胞产生生物学靶细胞产生生物学

37、效应，适应内外环效应，适应内外环境改变境改变n激素作用机制：激素作用机制：二、激素通二、激素通过过特异受体特异受体调节调节物物质质代代谢谢n激素分激素分类类： ： 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：（一）膜受体激素通（一）膜受体激素通过过跨膜信号跨膜信号转导调节转导调节物物质质 代代谢谢腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（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

38、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） （二）胞内受体激素通（二）胞内受体激素通过过激素激素- -胞内受体复合物胞内受体复合物 改改变变基因表达、基因表达、调节调节物物质质代代谢谢 三、机体通三、机体通过过神神经经系系统统及神及神经经-体液途径体液途径整体整体调节调节体内物体内物质质代代

39、谢谢整体水平整体水平调节调节： ：在神在神经经系系统统主主导导下，下，调节调节激激素素释释放，并通放，并通过过激素整合不同激素整合不同组织组织器官的器官的各种代各种代谢谢， ，实现实现整体整体调节调节，以适，以适应饱应饱食、空食、空腹、腹、饥饿饥饿、 、营营养养过过剩、剩、应应激等状激等状态态， ，维维持整持整体代体代谢谢平衡。平衡。（一）（一）饱饱食状食状态态下机体三大物下机体三大物质质代代谢谢与膳食与膳食组组成成有关有关 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：（1 1）机体主要分解葡萄糖供能）机体主要分解葡萄糖供能（2 2）未被分解的葡萄糖，部分合成肝糖原和肌）未被分解的

40、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，以糖原贮存；部分在肝内合成甘油三酯，以VLDLVLDL形形式输送至脂肪等组织。式输送至脂肪等组织。（3 3）吸收的甘油三酯，部分经肝转换成内源性）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。换、储存或利用。 高糖膳食高糖膳食胰岛素水平明显升高，胰高血胰岛素水平明显升高，胰高血 糖素降低：糖素降低：（1 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VLDLVLDL（2 2）大部分葡萄糖直接被输送到脂肪组织、骨骼）大部分葡萄糖

41、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。肌、脑等组织转换成甘油三酯等非糖物质储存或利用。 高蛋白膳食高蛋白膳食胰岛素水平中度升高，胰高血胰岛素水平中度升高，胰高血 糖素水平升高：糖素水平升高：（1 1）肝糖原分解补充血糖）肝糖原分解补充血糖（2 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充血糖（3 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 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。 高脂膳食高脂膳食胰岛素水平降低，胰高血糖胰岛素水平降低，胰高血糖 素水平升高：素水平升高：（1 1）肝糖原分解补

42、充血糖）肝糖原分解补充血糖（2 2）肌组织氨基酸分解，转化为丙酮酸，输送）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。至肝异生为葡萄糖，补充血糖。（3 3）吸收的甘油三酯主要输送到脂肪、肌组织）吸收的甘油三酯主要输送到脂肪、肌组织等。等。（4 4）脂肪组织在接受吸收的甘油三酯同时，也）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。部分分解脂肪成脂肪酸，输送到其他组织。（5 5）肝氧化脂肪酸，产生酮体。）肝氧化脂肪酸，产生酮体。（1 1）餐后）餐后6 68 8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 2）餐后）餐后16162424小时小时 肝糖原即将耗尽，糖异生补充血糖。肝糖原即将耗尽，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。（二）空腹机体物（二）空腹机体物质质代代谢谢以糖原分解、糖异以糖原分解、糖异 生和中度脂肪生和中度脂肪动员为动员为特征特征空腹：空腹：通常指餐后通常指餐后1212小时以后，体内胰岛素水平降低，小时以后，体内胰岛