物质代谢的联系与调节课件

物质代谢的联系和调节MetabolicInterrelationshipsandRegulation物质代谢的联系和调节1授课目的：

将散在在代谢各章中的有关代谢调节的内容融会贯通，理解代谢各章内容的相关性。理解生物化学是如何通过这些内容的有机联系以阐明生命过程中的化学现象。授课目的：2大纲要求【掌握】1．酶的别构调节、化学修饰调节的概念及其生理意义；2．酶促化学修饰的特点；【熟悉】1．物质代谢的特点；2．物质代谢的相互联系；3．酶量的调节。大纲要求【掌握】3物质代谢联系和调节1.物质代谢联系及其特点物质代谢联系

一、在能量代谢上的联系二、三大营养物质代谢间的联系2.重要组织、器官的代谢特点和联系3.物质代谢的调节机制物质代谢联系和调节1.物质代谢联系及其特点4物质代谢错综复杂：参与代谢的器官多且每一器官因其结构、酶分布、含量不同而有自己的代谢特点；参与代谢的物质多且每一物质有其独特的代谢途径参与代谢调节的因素多且每一因素都有其调控的方式和靶点。然而体内物质代谢有条不紊，进出相当，合成与分解代谢保持平衡，既不多又不少，恰到好处学习物质代谢联系和调节的意义物质代谢错综复杂：学习物质代谢联系和调节的意义5

这是因为有机体是一个整体，在中枢神经系统统一协调下对物质代谢进行了精确的调节。调节得当，机体就能正常生长、发育、维持生命；调节失控，代谢就紊乱，疾病不请自来。了解物质代谢的联系与调节对基础医学和临床医学均有一定的研究价值和实用意义。这是因为有机体是一个整体，在中枢神经系统统一协调下6

物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。多细胞生物体的物质新陈代谢包括相互联系的三个功能部分；第一，食物中的糖、脂及蛋白质经消化吸收进入体内，通过细胞进行的分解代谢氧化成H2O和CO2，释出能量用于合成ATP以满足生命活动的需要，生成的代谢中间物可作为合成代谢的底物分子。物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。7

第二，多种细胞分子的生物合成组成合成代谢，以分解代谢产生的某些中间物作为底物，生成的ATP提供能量，通过复杂反应过程合成核苷酸、氨基酸、脂肪酸等生物分子。第三，以合成代谢产生的有机分子作为构件，消耗能量，生成体现生物功能和信息的蛋白质、核酸、多糖等生物大分子。因此，机体需要和环境之间不断进行物质交换。第二，多种细胞分子的生物合成组成合成代谢，以分解代8

物质代谢错综复杂，而环境又在不断的变化，为适应环境的变化，机体需要对物质代谢过程不断进行调节。代谢调节包括：产能的分解代谢与耗能的合成代谢之间的调节，各种代谢途径之间的调节，生物体各组织器官间代谢的调节物质代谢间的相互联系是机体代谢调节的基础。物质代谢错综复杂，而环境又在不断的物质代谢间的相互联9物质代谢的特点TheSpecialtyofMetabolism第一节物质代谢的特点第一节10一、整体性糖类

脂类蛋白质

消化吸收中间代谢废物排泄糖、脂类氧化放能保证Pr、核酸合成的能量需要；合成的酶蛋白作为生物催化剂又是三大营养素代谢得以迅速进行的必备条件。各种代谢同时进行,相互联系,相互转变,相互依存,构成统一的整体。一、整体性糖类脂类蛋白质消化吸收中间代谢废物排泄糖、脂类11二、代谢调节机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度内外环境不断变化影响机体代谢适应环境的变化代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征二、代谢调节机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度12三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同酶系的种类、含量不同不同的组织、器官代谢途径不同、功能各异三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同酶系的种类、含量不同13四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池各种组织

消化吸收的糖

肝糖原分解糖异生血糖

体外摄入和体内物质分解产生的同一营养物质，不分彼此，混为一体共同参与中间代谢。各物质各有各的代谢池。四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池各种组织消化吸收的糖14五、ATP是机体能量利用的共同形式ATP的产生、利用和储存呼吸链氧化磷酸化五、ATP是机体能量利用的共同形式ATP的产生、利用和储存呼15六、NADPH是合成代谢所需的还原当量乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇来源G-6-P脱氢酶苹果酸酶异柠檬酸脱氢酶胞浆磷酸戊糖途径六、NADPH是合成代谢所需的还原当量乙酰CoANADPH16物质代谢的联系与调节课件17物质代谢的相互联系MetabolicInterrelationships第二节物质代谢的相互联系MetabolicInterrelat18一、在能量代谢上的相互联系三大营养素共同中间产物共同最终代谢通路糖脂肪蛋白质乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大营养素可在体内氧化供能。一、在能量代谢上的相互联系三大营养素共同中间产物共同最终代谢19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。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。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。20脂肪分解增强ATP增多ATP/ADP比值增高糖、脂、蛋白质分解代谢有共同的通路，所以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。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代谢限速酶之一）例如脂肪分解增强ATP增多糖、脂、蛋白质分解代谢有共同的通路，21小结三大营养素可在体内氧化供能。通常供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。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。小结三大营养素可在体内氧化供能。22相互转变、相互制约、殊途同归二、在物质代谢上的相互联系相互转变、相互制约、殊途同归二、在物质代谢上的相互联系23

相互转变：指糖类、脂肪、蛋白质代谢通过共同的代谢中间产物丙酮酸、乙酰辅酶A、α-酮戊二酸等相互联系起来，实现相互转变。二、在物质代谢上的相互联系

相互转变：指糖类、脂肪、蛋白质代谢通过共同的代谢中间产物丙24（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.摄入的糖量超过能量消耗时葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.摄入的糖量超过能量消耗时252.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、肾、肠磷酸-甘油葡萄糖ATPADP2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂甘263.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍（糖尿病）时高酮血症脂肪大量动员酮体生成增加氧化受阻TAC草酰乙酸相对不足糖不足3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障27酮体的利用丙酮除随尿排出外，有一部分直接从肺呼出酮体的利用丙酮除随尿排出外，有一部分直接从肺呼出28糖可以转变为脂肪脂肪可以很小部分转变为糖脂类的分解代谢受糖代谢的影响小结糖可以转变为脂肪小结29（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡萄糖1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖－－－生糖氨基酸（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡302.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮31丙氨酸+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸

丙氨酸转氨酶天冬氨酸+α-酮戊二酸

草酰乙酸+谷氨酸

天冬氨酸转氨酶丙氨酸+α-酮戊二酸丙氨酸转氨酶天冬氨酸+α-酮戊32蛋白质可在一定程度上代替糖糖不能完全替代食物中蛋白质的供给小结蛋白质可在一定程度上代替糖小结33生酮/糖氨基酸乙酰CoA脂肪1.蛋白质可以转变为脂肪2.氨基酸可作为合成磷脂的原料（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂ＣO2ＣH3生酮/糖氨基酸乙酰CoA脂肪1.蛋白质可以转变为脂肪34——

但不能说，脂类可转变为氨基酸脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途径丙酮酸

其他α-酮酸某些非必需氨基酸3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸——但不能说，脂类可转变为氨基酸脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途35蛋白质可以转变为脂类（脂肪、胆固醇、磷脂）脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸，但机体几乎不利用脂肪来合成蛋白质。小结蛋白质可以转变为脂类（脂肪、胆固醇、磷脂）小结361.一些游离核苷酸在代谢中起着重要作用（1）ATP是能量和磷酸基团转移的重要物质（四）核酸与糖、蛋白质、脂类代谢的相互联系1.一些游离核苷酸在代谢中起着重要作用（四）核酸与糖、蛋白37原核细胞翻译起始复合物的生成（2）GTP参与蛋白质的生物合成原核细胞翻译的延长过程原核细胞翻译的终止过程原核细胞翻译起始复合物的生成（2）GTP参与蛋白质的生物合38（3）CTP参与磷脂的生物合成

磷脂酸和取代基团在合成之前，两者之一必须首先被CTP活化进而与CDP结合

（3）CTP参与磷脂的生物合成磷脂酸和取代基团在合成之前39（4）UTP参与糖原的生物合成6-磷酸葡萄糖葡萄糖1-磷酸葡萄糖+糖原(Gn)UDP+糖原(Gn+1)糖原合成酶UDPG葡萄糖激酶ADPATPUTPPPi尿苷二磷酸葡萄糖（4）UTP参与糖原的生物合成6-磷酸葡萄糖葡萄糖1-磷酸402.氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳单位合成嘌呤合成嘧啶2.氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一41嘌呤核苷酸的从头合成合成原料嘌呤核苷酸的从头合成合成原料42嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成433.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供3.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供44

相互制约：指生物体内脂类、蛋白质代谢的强度主要由糖类的代谢强度决定。当糖类供应充足时，糖类在体内大量氧化分解供能，这时脂肪、蛋白质的分解就受到一定的制约。糖类供应短缺时，脂类可大量分解供能，蛋白质也有供能作用。正常情况下，蛋白质的代谢主要用于蛋白质的不断自我更新，只有当机体能源物质糖类、脂类严重消耗时，蛋白质才表现为大量分解供能。二、在物质代谢上的相互联系

相互制约：指生物体内脂类、蛋白质代谢的强度主要由糖类的代谢45殊途同归：三大物质代谢分解途径虽不相同，但彻底氧化为水和二氧化碳最终汇合到TAC循环中，所以TAC循环是糖类、脂肪、蛋白质彻底分解氧化的一条共同途径。二、在物质代谢上的相互联系殊途同归：三大物质代谢分解途径虽不相同，但彻底氧化为水和二氧46TAC循环是糖类、脂肪、蛋白质三大物质的共同通路：(1)、三羧酸循环是乙酰辅酶A最终氧化生成CO2和H2O的途径。(2)、糖代谢产生的碳骨架最终进入三羧酸循环氧化。TAC循环是糖类、脂肪、蛋白质三大物质的共同通路：(1)、三47(3)、脂肪分解产生的甘油可通过糖有氧氧化进入三羧酸循氧化，脂肪酸经β-氧化产生乙酰辅酶A可进入三羧酸环氧化。(4)、蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后碳骨架可进入三羧循环，同时，三羧酸循环的中间产物可作为氨基酸的碳骨架接受NH3后合成非必需氨基酸。所以，三羧酸循环是三大物质代谢共同通路(3)、脂肪分解产生的甘油可通过糖有氧氧化进入三羧酸循氧化，48糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系49组织、器官的代谢特点及联系MetabolicSpecialtyandInterrelationshipsofTissuesandApparatus第三节组织、器官的代谢特点及联系MetabolicSpecial50是机体物质代谢的枢纽。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。肝合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用如——肝在维持血糖稳定中起重要作用是机体物质代谢的枢纽。肝合成、储存糖原肝在糖代谢中的作用如—51肝几乎是体内合成酮体的唯一器官肝几乎是体内合成尿素的唯一器官肝通常氧化脂酸供应能量肝几乎是体内合成酮体的唯一器官52酮体乳酸

游离脂酸葡萄糖心脏以有氧氧化途径供能为主，优先利用脂酸为能源产生ATP，其次为G和酮体。心脏可利用多种能源物质，即使在能源供给十分缺乏时，仍能保证心跳所需的ATP需要。能源物质酮体乳酸游离脂酸葡萄糖心脏以有氧氧化途径供能为主，53脑耗能大，耗氧多。没有糖原及有意义的脂肪、Pr储备几乎以葡萄糖为唯一供能物质,日耗100g

。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。饥饿3-4天，消耗酮体50g，饥饿2周后，消耗酮体可达100g。脑耗能大，耗氧多。54肌肉合成、储存糖原；通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运动时，糖酵解活性可爆发性增加，ATP产生増加。缺乏G-6-P酶，不能将肌糖原分解成葡萄糖补充血糖肌肉合成、储存糖原；55红细胞无线粒体，不能进行糖的有氧氧化，不能利用脂酸和其它非糖物质，能量全部来自糖酵解（日耗G15-20g/日）红细胞无线粒体，不能进行糖的有氧氧化，不能利用脂酸和其它非糖56脂肪组织合成及储存脂肪的重要组织；脂肪细胞含激素敏感脂肪酶能将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。肝合成大部分脂肪，但不储存脂肪，肝合成的脂肪以VLDL形式运到脂肪组织储存。脂肪组织合成及储存脂肪的重要组织；57肾脏也可进行糖异生（正常情况下其糖异生的量为肝糖异生量的10%，饥饿6周后日产G达40g)和生成酮体；肾髓质无线粒体，主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。肾脏也可进行糖异生（正常情况下其糖异生的量为肝糖异生量的1058第三节组织、器官的代谢特点及联系器官组织特有酶功能代谢途径代谢物代谢产物肝葡萄糖激酶葡萄糖-6-P-酶甘油激酶代谢枢纽糖异生、脂酸B氧化、糖有氧氧化葡萄糖、脂酸、甘油、aa葡萄糖、VLDL、HDL、酮体脑神经中枢糖有氧氧化、糖酵解、aa代谢葡萄糖、aa、酮体、脂酸乳酸、CO2、H2O心脂蛋白酯酶、呼吸链丰富泵出血液有氧氧化乳酸、葡萄糖、VLDLCO2、H2O第三节组织、器官的代谢特点及联系器官组织特有酶功能代谢途径59器官组织特有酶功能代谢途径代谢物代谢产物脂肪组织脂蛋白酯酶，激素敏感性脂肪酶储存及动员脂肪酯化脂酸、脂解VLDL、CM游离脂酸、甘油肌肉脂蛋白酯酶、呼吸链丰富收缩糖酵解、糖有氧氧化葡萄糖、乳酸、CO2、H2O

肾甘油激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶排泄尿液、糖异生糖异生、糖酵解、酮体生成葡萄糖、甘油葡萄糖红细胞无线粒体运输氧糖酵解葡萄糖乳酸第三节组织、器官的代谢特点及联系器官组织特有酶功能代谢途径代谢物代谢产物脂肪组织脂蛋白酯酶，60代谢调节TheRegulationofMetabolism第四节代谢调节第四节61代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要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，这种调节称为原始调节或细胞水平代谢调节。单细胞生物代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通过细胞内代62高等生物——

三级水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。高等生物——三级水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢63

细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。调节细胞内酶的分布、活性、含量细胞内酶呈隔离分布。代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(keyenzyme)的活性决定。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。一、细胞水平的代谢调节细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。一、细胞水平的64活细胞是一个微小的化学工业园在极其微小的空间内发生着数千种生物化学反应细胞不是一个装满了各种酶和底物的口袋细胞复杂的结构，特别是膜的结构固定了各代谢反应的空间和时间，使它们高度有序并可以并控制和调节。（一）细胞内酶的隔离分布活细胞是一个微小的化学工业园（一）细胞内酶的隔离分布65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。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。66酶定位的区域化线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;细胞核:核酸合成内质网:蛋白质合成;磷脂合成酶定位的区域化线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸67多酶体系在细胞内的分布

与某一代谢有关的多个酶往往分布在细胞内特定的部位，组成了一个多酶体系，共同参与同一个代谢途径。胞液+线粒体多酶体系在细胞内的分布与某一代谢有关的多个酶往往分68物质代谢的联系与调节课件69

酶的隔离分布的意义

——

避免了各种代谢途径互相干扰。酶的隔离分布的意义70①速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化单向不可逆反应或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。③这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。关键酶催化的反应具有以下特点：（二）代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定。①速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限71例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶72

快速调节

迟缓调节数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几天通过改变酶的含量别构/变构调节(allostericregulation)共价/化学修饰调节(chemicalmodification)•

（三）代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。快速调节迟缓调节数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几731.别构调节的概念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(非共价键，可逆)

，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的别构调节或变构调节。①关键酶的别构调节1.别构调节的概念小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部74被调节的酶称为别构酶或变构酶(allostericenzyme)使酶发生别构效应的物质，称为别构效应剂(allostericeffector)

•

别构激活剂allostericeffector——引起酶活性增加的别构效应剂。•

别构抑制剂allostericeffector

——引起酶活性降低的别构效应剂。被调节的酶称为别构酶或变构酶•别构激活剂alloster752.别构调节的机制别构酶催化亚基调节亚基别构效应剂：底物、终产物其他小分子代谢物2.别构调节的机制别构酶催化亚基调节亚基别构效应剂：底物、76

别构效应剂：可以是代谢终产物、酶底物或其它小分子代谢物。催化亚基：别构酶分子中有的亚基能与底物结合起催

化作用称之为催化亚基。调节亚基：别构酶分子中有的亚基能与别构效应剂结合起调节作用称之为调节亚基。

酶的别构调节机制：

别构效应剂通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构象改变（疏松或紧密）从而影响酶与底物的结合，使酶活性受到抑制或激活。

别构效应剂：可以是代谢终产物、酶底物或其它小分77别构效应剂+酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变（激活或抑制）疏松亚基聚合紧密亚基解聚酶分子多聚化非共价键可逆结合别构效应剂+酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变疏松亚基78蛋白激酶A的别构调节蛋白激酶A的别构调节793.别构调节的特点：⑴酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现；⑵酶的构象变化仅涉及非共价键的变化；⑶调节酶活性的因素为代谢物；⑷为一非耗能过程；⑸无放大效应。3.别构调节的特点：⑴酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实80代谢途径别构酶别构激活剂别构抑制剂三羧酸循环柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶AMPAMP,ADPATP,长链脂酰CoAATP糖异生丙酮酸羧化酶乙酰CoA,ATPAMP糖原分解磷酸化酶bAMP,G-1-P,PiATP,G-6-P脂酸合成乙酰辅酶A羧化酶柠檬酸，异柠檬酸长链脂酰CoA氨基酸代谢谷氨酸脱氢酶ADP,亮氨酸，蛋氨酸GTP,ATP,NADH嘌呤合成谷胺酰胺PRPP酰胺转移酶AMP,GMP嘧啶合成天冬氨酸转甲酰酶CTP,UTP核酸合成脱氧胸苷激酶dCTP,dATPdTTP一些代谢途径中的别构酶及其效应剂代谢途径别构酶别构激活剂别构抑制剂三羧酸循环柠檬酸合酶AMP814.别构调节的生理意义①

代谢终产物反馈抑制(feedbackinhibition)反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA长链脂酰CoA4.别构调节的生理意义①代谢终产物反馈抑制(feedb82

②别构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促进糖的储存能量有效储存ATP生成不过多②别构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P–+糖原83③别构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰辅酶A

羧化酶

促进脂酸的合成③别构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸–+6-磷酸果糖激84②酶的化学修饰调节1.化学修饰的概念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(covalentmodification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。②酶的化学修饰调节1.化学修饰的概念酶蛋白肽链上某些残基852.化学修饰的主要方式磷酸化---去磷酸乙酰化---脱乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脱腺苷SH与–S—S–

互变2.化学修饰的主要方式磷酸化---去磷酸乙酰化-86酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶873.化学修饰的特点酶有高（有）或低（无）活性两种形式酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应酶分子出现共价键的变化有些酶具有别构与化学修饰双重调节多受激素调节具有放大效应，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。3.化学修饰的特点酶有高（有）或低（无）活性两种形式88意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。级联系统(cascadesystem)定义：在一个连锁反映中，当起始的激酶受到激活后，其他的酶被依次激活，能引起原始信号放大的酶链反应体系。意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如89酶级联系统调控示意图肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMP4、磷酸化酶激酶（无活性）磷酸化酶激酶（活性）ATPADP5、磷酸化酶b（无活性）磷酸化酶a（活性）ATPADP葡萄糖血液R、cAMP3、蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（活性）6-磷酸葡萄糖6、糖原1-磷酸葡萄糖肾上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖456酶级联系统调控示意图肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无90某些酶的化学修饰调节酶反应类型效应磷酸果糖激酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活丙酮酸脱氢酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活丙酮酸脱羧酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活糖原磷酸化酶磷酸化／脱磷酸激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化／脱磷酸激活/抑制磷酸化酶磷酸酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活糖原合酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活三酰甘油脂肪酶（脂肪细胞）磷酸化／脱磷酸激活/抑制HMG-CoA还原酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活HMG-CoA还原酶激酶磷酸化／脱磷酸激活/抑制乙酰CoA羧化酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活谷氨酰胺合成酶（大肠杆菌）腺苷化／脱腺苷抑制/激活黄嘌呤氧化(脱氢)酶－SH/-S-S-脱氢/氧化某些酶的化学修饰调节酶反应类型效应磷酸果糖激酶磷酸化91酶别构调节与化学修饰调节的比较某些酶同时存在两种调节方式别构调节是细胞的基本调节方式化学修饰调节是高效的调节方式酶别构调节与化学修饰调节的比较某些酶同时存在两种调节方式92酶的别构调节与化学修饰调节的异同酶的别构调节酶的化学修饰调节共同点细胞水平调节；对现有酶主要是关键酶进行快速调节；调节的结果都是使酶构象改变调节因子别构剂小分子化合物结合方式非共价键可逆结合共价可逆结合或去除能量消耗不消耗ATP消耗ATP放大效应无有酶的别构调节与化学修饰调节的异同酶的别构调节酶的化学修饰调节93③酶量的调节1.酶蛋白合成的诱导与阻遏加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)诱导剂和阻遏剂可在转录水平或翻译水平影响酶蛋白的合成；调节效应出现缓慢，但作用持续时间较长。③酶量的调节1.酶蛋白合成的诱导与阻遏加速酶合成的化合物94

常见的诱导或阻遏方式Ⅰ

底物对酶合成的诱导和阻遏Ⅱ产物对酶合成的阻遏Ⅲ激素对酶合成的诱导Ⅳ药物对酶合成的诱导常见的诱导或阻遏方式Ⅰ底物对酶合成的诱导和阻遏Ⅱ产物对952.酶蛋白降解溶酶体蛋白酶体——

释放蛋白水解酶，降解蛋白质——

泛素识别、结合蛋白质；蛋白水解酶降解蛋白质通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。通过酶蛋白降解来调节酶的含量，远不如酶的诱导和阻遏重要。2.酶蛋白降解溶酶体蛋白酶体——释放蛋白水解酶，降解蛋96二、激素水平的代谢调节激素：是由内分泌细胞及内分泌腺合成与分泌的化学物质。激素通过与其受体的特异识别与结合调节物质代谢或基因表达。激素水平的调节是指多细胞生物通过产生的各种激素来影响细胞中酶活性和酶含量的调节方式。

二、激素水平的代谢调节激素：是由内分泌细胞及内分泌腺合成与分97部分内分泌细胞或内分泌腺合成与分泌的激素分泌细胞或内分泌腺激素甲状腺腺泡上皮细胞甲状腺素甲状腺C细胞降钙素甲状旁腺主细胞甲状旁腺素肾上腺皮质醛固酮、皮质醇、雌二醇肾上腺髓质肾上腺素、去甲肾上腺素胰岛A细胞胰高血糖素胰岛B细胞胰岛素前列腺松果体细胞褪黑素神经垂体催产素、抗利尿激素腺垂体促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、促卵泡激素、黄体生成素、生长素、催乳素、促黑激素部分内分泌细胞或内分泌腺合成与分泌的激素分泌细胞或内分泌腺激98脂解激素：肾上腺素去甲肾上腺素胰高血糖素促肾上腺皮质激素促甲状腺素抗脂解激素：胰岛素前列腺素E2脂解激素：抗脂解激素：99三、整体水平的代谢调节整体水平的调节指通过神经系统或其分泌的神经递质，或通过影响激素分泌及影响各种激素的协调作用而对代谢进行的调节。三、整体水平的代谢调节整体水平的调节指通过神经系统或其分泌的100一、应激状态下的代谢调节（一）应激的概念指人体对受到一些对身体、精神、情绪上的所有的有害刺激（包括内部的和外部的刺激）所作出的一系列的“紧张状态”一、应激状态下的代谢调节101物质代谢的联系与调节课件102（二）应激时的代谢改变（二）应激时的代谢改变103指人体对受到一些对身体、精神、情绪上的所有的有害刺激（包括内部的和外部的刺激）所作出的一系列的“紧张状态”。应激时，体内各个组织器官代谢均加强；三大营养物质的代谢变化均趋向分解代谢加强、合成代谢受到抑制，以帮助机体渡过“紧急状态”；若应激状态持续时间较长，则会导致机体因消耗过多而出现三大营养物质代谢的紊乱。指人体对受到一些对身体、精神、情绪上的所有的有害刺激（包括内104糖原消耗血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰高血糖素分泌增加

引起一系列的代谢变化1.短期饥饿（1～3天）二、饥饿状态下的代谢调节糖原消耗血糖趋于降低胰岛素分泌减少引起一系列的代105

（1）蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖（2）糖代谢变化（3）脂代谢变化脂肪动员加强，酮体生成增多（利用酮体供能是组织适应饥饿环境的主要代谢改变）糖异生加强，（肝占80%，肾占20%）组织以脂酸、酮体为能源增加，组织对葡萄糖利用降低，保证大脑G供应（1）蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖（2）糖代谢变106

短期饥饿时主要能源是Pr和脂肪，后者占85%以上。此时补糖可减少酮体生成，防止酸中毒又可防止Pr消耗（输入100gG可节省50gPr消耗），这对不能进食的消耗性疾病患者尤为重要。短期饥饿时主要能源是Pr和脂肪，后者占85%以上1072.长期饥饿（1）蛋白质代谢变化蛋白质分解减少，负氮平衡有所改善（2）糖代谢变化肝肾糖异生增强（几乎各占一半）肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸（3）脂代谢变化脂肪动员进一步加强肝生成大量酮体脑组织利用酮体增加2.长期饥饿（1）蛋白质代谢变化蛋白质分解减少，负氮平衡108问题：你能简要说明饥饿和应激时，体内糖、脂肪和蛋白质代谢的变化吗？问题：你能简要说明饥饿和应激时，体内糖、脂肪和蛋白质代谢的变109三、糖尿病患者体内代谢紊乱三、糖尿病患者体内代谢紊乱110

糖尿病人除了有高血糖和尿糖的症状外，还具有多尿、多饮、多食的现象，与此同时糖尿病人逐渐消瘦，请分析原因（三多一少）。

（1）糖尿病患者虽血糖浓度高，但组织细胞内能量供应不足。患者总感觉饥饿而多食，多食又进一步使血糖来源增多；（2）当血糖含量高于160mg/dL时，糖就从肾脏排出而出现糖尿，在排出大量糖的同时也带走了大量水分，于是会出现多尿、口渴、多饮的现象。（3）又由于糖氧化供能发生障碍，使得体内脂肪和蛋白质的分解加强，导致机体消瘦，体重减轻等。糖尿病人除了有高血糖和尿糖的症状外，还具有多111复习思考题1.为什么TCA循环是糖类、脂肪、蛋白质三大物质的共同通路?2.三大基础物质代谢的相互关系?3.简述变构调节和化学修饰调节作用的机制及其特点？复习思考题1.为什么TCA循环是糖类、脂肪、蛋白质三大物质的112物质代谢的联系和调节MetabolicInterrelationshipsandRegulation物质代谢的联系和调节113授课目的：

将散在在代谢各章中的有关代谢调节的内容融会贯通，理解代谢各章内容的相关性。理解生物化学是如何通过这些内容的有机联系以阐明生命过程中的化学现象。授课目的：114大纲要求【掌握】1．酶的别构调节、化学修饰调节的概念及其生理意义；2．酶促化学修饰的特点；【熟悉】1．物质代谢的特点；2．物质代谢的相互联系；3．酶量的调节。大纲要求【掌握】115物质代谢联系和调节1.物质代谢联系及其特点物质代谢联系

一、在能量代谢上的联系二、三大营养物质代谢间的联系2.重要组织、器官的代谢特点和联系3.物质代谢的调节机制物质代谢联系和调节1.物质代谢联系及其特点116物质代谢错综复杂：参与代谢的器官多且每一器官因其结构、酶分布、含量不同而有自己的代谢特点；参与代谢的物质多且每一物质有其独特的代谢途径参与代谢调节的因素多且每一因素都有其调控的方式和靶点。然而体内物质代谢有条不紊，进出相当，合成与分解代谢保持平衡，既不多又不少，恰到好处学习物质代谢联系和调节的意义物质代谢错综复杂：学习物质代谢联系和调节的意义117

这是因为有机体是一个整体，在中枢神经系统统一协调下对物质代谢进行了精确的调节。调节得当，机体就能正常生长、发育、维持生命；调节失控，代谢就紊乱，疾病不请自来。了解物质代谢的联系与调节对基础医学和临床医学均有一定的研究价值和实用意义。这是因为有机体是一个整体，在中枢神经系统统一协调下118

物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。多细胞生物体的物质新陈代谢包括相互联系的三个功能部分；第一，食物中的糖、脂及蛋白质经消化吸收进入体内，通过细胞进行的分解代谢氧化成H2O和CO2，释出能量用于合成ATP以满足生命活动的需要，生成的代谢中间物可作为合成代谢的底物分子。物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。119

第二，多种细胞分子的生物合成组成合成代谢，以分解代谢产生的某些中间物作为底物，生成的ATP提供能量，通过复杂反应过程合成核苷酸、氨基酸、脂肪酸等生物分子。第三，以合成代谢产生的有机分子作为构件，消耗能量，生成体现生物功能和信息的蛋白质、核酸、多糖等生物大分子。因此，机体需要和环境之间不断进行物质交换。第二，多种细胞分子的生物合成组成合成代谢，以分解代120

物质代谢错综复杂，而环境又在不断的变化，为适应环境的变化，机体需要对物质代谢过程不断进行调节。代谢调节包括：产能的分解代谢与耗能的合成代谢之间的调节，各种代谢途径之间的调节，生物体各组织器官间代谢的调节物质代谢间的相互联系是机体代谢调节的基础。物质代谢错综复杂，而环境又在不断的物质代谢间的相互联121物质代谢的特点TheSpecialtyofMetabolism第一节物质代谢的特点第一节122一、整体性糖类

脂类蛋白质

消化吸收中间代谢废物排泄糖、脂类氧化放能保证Pr、核酸合成的能量需要；合成的酶蛋白作为生物催化剂又是三大营养素代谢得以迅速进行的必备条件。各种代谢同时进行,相互联系,相互转变,相互依存,构成统一的整体。一、整体性糖类脂类蛋白质消化吸收中间代谢废物排泄糖、脂类123二、代谢调节机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度内外环境不断变化影响机体代谢适应环境的变化代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征二、代谢调节机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度124三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同酶系的种类、含量不同不同的组织、器官代谢途径不同、功能各异三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同酶系的种类、含量不同125四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池各种组织

消化吸收的糖

肝糖原分解糖异生血糖

体外摄入和体内物质分解产生的同一营养物质，不分彼此，混为一体共同参与中间代谢。各物质各有各的代谢池。四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池各种组织消化吸收的糖126五、ATP是机体能量利用的共同形式ATP的产生、利用和储存呼吸链氧化磷酸化五、ATP是机体能量利用的共同形式ATP的产生、利用和储存呼127六、NADPH是合成代谢所需的还原当量乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇来源G-6-P脱氢酶苹果酸酶异柠檬酸脱氢酶胞浆磷酸戊糖途径六、NADPH是合成代谢所需的还原当量乙酰CoANADPH128物质代谢的联系与调节课件129物质代谢的相互联系MetabolicInterrelationships第二节物质代谢的相互联系MetabolicInterrelat130一、在能量代谢上的相互联系三大营养素共同中间产物共同最终代谢通路糖脂肪蛋白质乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大营养素可在体内氧化供能。一、在能量代谢上的相互联系三大营养素共同中间产物共同最终代谢131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。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。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。132脂肪分解增强ATP增多ATP/ADP比值增高糖、脂、蛋白质分解代谢有共同的通路，所以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。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代谢限速酶之一）例如脂肪分解增强ATP增多糖、脂、蛋白质分解代谢有共同的通路，133小结三大营养素可在体内氧化供能。通常供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。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。小结三大营养素可在体内氧化供能。134相互转变、相互制约、殊途同归二、在物质代谢上的相互联系相互转变、相互制约、殊途同归二、在物质代谢上的相互联系135

相互转变：指糖类、脂肪、蛋白质代谢通过共同的代谢中间产物丙酮酸、乙酰辅酶A、α-酮戊二酸等相互联系起来，实现相互转变。二、在物质代谢上的相互联系

相互转变：指糖类、脂肪、蛋白质代谢通过共同的代谢中间产物丙136（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.摄入的糖量超过能量消耗时葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.摄入的糖量超过能量消耗时1372.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、肾、肠磷酸-甘油葡萄糖ATPADP2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂甘1383.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍（糖尿病）时高酮血症脂肪大量动员酮体生成增加氧化受阻TAC草酰乙酸相对不足糖不足3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障139酮体的利用丙酮除随尿排出外，有一部分直接从肺呼出酮体的利用丙酮除随尿排出外，有一部分直接从肺呼出140糖可以转变为脂肪脂肪可以很小部分转变为糖脂类的分解代谢受糖代谢的影响小结糖可以转变为脂肪小结141（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡萄糖1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖－－－生糖氨基酸（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡1422.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮143丙氨酸+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸

丙氨酸转氨酶天冬氨酸+α-酮戊二酸

草酰乙酸+谷氨酸

天冬氨酸转氨酶丙氨酸+α-酮戊二酸丙氨酸转氨酶天冬氨酸+α-酮戊144蛋白质可在一定程度上代替糖糖不能完全替代食物中蛋白质的供给小结蛋白质可在一定程度上代替糖小结145生酮/糖氨基酸乙酰CoA脂肪1.蛋白质可以转变为脂肪2.氨基酸可作为合成磷脂的原料（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂ＣO2ＣH3生酮/糖氨基酸乙酰CoA脂肪1.蛋白质可以转变为脂肪146——

但不能说，脂类可转变为氨基酸脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途径丙酮酸

其他α-酮酸某些非必需氨基酸3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸——但不能说，脂类可转变为氨基酸脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途147蛋白质可以转变为脂类（脂肪、胆固醇、磷脂）脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸，但机体几乎不利用脂肪来合成蛋白质。小结蛋白质可以转变为脂类（脂肪、胆固醇、磷脂）小结1481.一些游离核苷酸在代谢中起着重要作用（1）ATP是能量和磷酸基团转移的重要物质（四）核酸与糖、蛋白质、脂类代谢的相互联系1.一些游离核苷酸在代谢中起着重要作用（四）核酸与糖、蛋白149原核细胞翻译起始复合物的生成（2）GTP参与蛋白质的生物合成原核细胞翻译的延长过程原核细胞翻译的终止过程原核细胞翻译起始复合物的生成（2）GTP参与蛋白质的生物合150（3）CTP参与磷脂的生物合成

磷脂酸和取代基团在合成之前，两者之一必须首先被CTP活化进而与CDP结合

（3）CTP参与磷脂的生物合成磷脂酸和取代基团在合成之前151（4）UTP参与糖原的生物合成6-磷酸葡萄糖葡萄糖1-磷酸葡萄糖+糖原(Gn)UDP+糖原(Gn+1)糖原合成酶UDPG葡萄糖激酶ADPATPUTPPPi尿苷二磷酸葡萄糖（4）UTP参与糖原的生物合成6-磷酸葡萄糖葡萄糖1-磷酸1522.氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳单位合成嘌呤合成嘧啶2.氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一153嘌呤核苷酸的从头合成合成原料嘌呤核苷酸的从头合成合成原料154嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成1553.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供3.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供156

相互制约：指生物体内脂类、蛋白质代谢的强度主要由糖类的代谢强度决定。当糖类供应充足时，糖类在体内大量氧化分解供能，这时脂肪、蛋白质的分解就受到一定的制约。糖类供应短缺时，脂类可大量分解供能，蛋白质也有供能作用。正常情况下，蛋白质的代谢主要用于蛋白质的不断自我更新，只有当机体能源物质糖类、脂类严重消耗时，蛋白质才表现为大量分解供能。二、在物质代谢上的相互联系

相互制约：指生物体内脂类、蛋白质代谢的强度主要由糖类的代谢157殊途同归：三大物质代谢分解途径虽不相同，但彻底氧化为水和二氧化碳最终汇合到TAC循环中，所以TAC循环是糖类、脂肪、蛋白质彻底分解氧化的一条共同途径。二、在物质代谢上的相互联系殊途同归：三大物质代谢分解途径虽不相同，但彻底氧化为水和二氧158TAC循环是糖类、脂肪、蛋白质三大物质的共同通路：(1)、三羧酸循环是乙酰辅酶A最终氧化生成CO2和H2O的途径。(2)、糖代谢产生的碳骨架最终进入三羧酸循环氧化。TAC循环是糖类、脂肪、蛋白质三大物质的共同通路：(1)、三159(3)、脂肪分解产生的甘油可通过糖有氧氧化进入三羧酸循氧化，脂肪酸经β-氧化产生乙酰辅酶A可进入三羧酸环氧化。(4)、蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后碳骨架可进入三羧循环，同时，三羧酸循环的中间产物可作为氨基酸的碳骨架接受NH3后合成非必需氨基酸。所以，三羧酸循环是三大物质代谢共同通路(3)、脂肪分解产生的甘油可通过糖有氧氧化进入三羧酸循氧化，160糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系161组织、器官的代谢特点及联系MetabolicSpecialtyandInterrelationshipsofTissuesandApparatus第三节组织、器官的代谢特点及联系MetabolicSpecial162是机体物质代谢的枢纽。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用。肝合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用如——肝在维持血糖稳定中起重要作用是机体物质代谢的枢纽。肝合成、储存糖原肝在糖代谢中的作用如—163肝几乎是体内合成酮体的唯一器官肝几乎是体内合成尿素的唯一器官肝通常氧化脂酸供应能量肝几乎是体内合成酮体的唯一器官164酮体乳酸

游离脂酸葡萄糖心脏以有氧氧化途径供能为主，优先利用脂酸为能源产生ATP，其次为G和酮体。心脏可利用多种能源物质，即使在能源供给十分缺乏时，仍能保证心跳所需的ATP需要。能源物质酮体乳酸游离脂酸葡萄糖心脏以有氧氧化途径供能为主，165脑耗能大，耗氧多。没有糖原及有意义的脂肪、Pr储备几乎以葡萄糖为唯一供能物质,日耗100g

。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。饥饿3-4天，消耗酮体50g，饥饿2周后，消耗酮体可达100g。脑耗能大，耗氧多。166肌肉合成、储存糖原；通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运动时，糖酵解活性可爆发性增加，ATP产生増加。缺乏G-6-P酶，不能将肌糖原分解成葡萄糖补充血糖肌肉合成、储存糖原；167红细胞无线粒体，不能进行糖的有氧氧化，不能利用脂酸和其它非糖物质，能量全部来自糖酵解（日耗G15-20g/日）红细胞无线粒体，不能进行糖的有氧氧化，不能利用脂酸和其它非糖168脂肪组织合成及储存脂肪的重要组织；脂肪细胞含激素敏感脂肪酶能将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。肝合成大部分脂肪，但不储存脂肪，肝合成的脂肪以VLDL形式运到脂肪组织储存。脂肪组织合成及储存脂肪的重要组织；169肾脏也可进行糖异生（正常情况下其糖异生的量为肝糖异生量的10%，饥饿6周后日产G达40g)和生成酮体；肾髓质无线粒体，主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。肾脏也可进行糖异生（正常情况下其糖异生的量为肝糖异生量的10170第三节组织、器官的代谢特点及联系器官组织特有酶功能代谢途径代谢物代谢产物肝葡萄糖激酶葡萄糖-6-P-酶甘油激酶代谢枢纽糖异生、脂酸B氧化、糖有氧氧化葡萄糖、脂酸、甘油、aa葡萄糖、VLDL、HDL、酮体脑神经中枢糖有氧氧化、糖酵解、aa代谢葡萄糖、aa、酮体、脂酸乳酸、CO2、H2O心脂蛋白酯酶、呼吸链丰富泵出血液有氧氧化乳酸、葡萄糖、VLDLCO2、H2O第三节组织、器官的代谢特点及联系器官组织特有酶功能代谢途径171器官组织特有酶功能代谢途径代谢物代谢产物脂肪组织脂蛋白酯酶，激素敏感性脂肪酶储存及动员脂肪酯化脂酸、脂解VLDL、CM游离脂酸、甘油肌肉脂蛋白酯酶、呼吸链丰富收缩糖酵解、糖有氧氧化葡萄糖、乳酸、CO2、H2O

肾甘油激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶排泄尿液、糖异生糖异生、糖酵解、酮体生成葡萄糖、甘油葡萄糖红细胞无线粒体运输氧糖酵解葡萄糖乳酸第三节组织、器官的代谢特点及联系器官组织特有酶功能代谢途径代谢物代谢产物脂肪组织脂蛋白酯酶，172代谢调节TheRegulationofMetabolism第四节代谢调节第四节173代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要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，这种调节称为原始调节或细胞水平代谢调节。单细胞生物代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通过细胞内代174高等生物——

三级水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。高等生物——三级水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢175

细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。调节细胞内酶的分布、活性、含量细胞内酶呈隔离分布。代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(keyenzyme)的活性决定。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。一、细胞水平的代谢调节细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。一、细胞水平的176活细胞是一个微小的化学工业园在极其微小的空间内发生着数千种生物化学反应细胞不是一个装满了各种酶和底物的口袋细胞复杂的结构，特别是膜的结构固定了各代谢反应的空间和时间，使它们高度有序并可以并控制和调节。（一）细胞内酶的隔离分布活细胞是一个微小的化学工业园（一）细胞内酶的隔离分布177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。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。178酶定位的区域化线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;细胞核:核酸合成内质网:蛋白质合成;磷脂合成酶定位的区域化线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸179多酶体系在细胞内的分布

与某一代谢有关的多个酶往往分布在细胞内特定的部位，组成了一个多酶体系，共同参与同一个代谢途径。胞液+线粒体多酶体系在细胞内的分布与某一代谢有关的多个酶往往分180物质代谢的联系与调节课件181

酶的隔离分布的意义

——

避免了各种代谢途径互相干扰。酶的隔离分布的意义182①速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化单向不可逆反应或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。③这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。关键酶催化的反应具有以下特点：（二）代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定。①速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限183例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶184

快速调节

迟缓调节数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几天通过改变酶的含量别构/变构调节(allostericregulation)共价/化学修饰调节(chemicalmodification)•

（三）代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。快速调节迟缓调节数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几1851.别构调节的概念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(非共价键，可逆)

，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的别构调节或变构调节。①关键酶的别构调节1.别构调节的概念小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部186被调节的酶称为别构酶或变构酶(allostericenzyme)使酶发生别构效应的物质，称为别构效应剂(allostericeffector)

•

别构激活剂allostericeffector——引起酶活性增加的别构效应剂。•

别构抑制剂allostericeffector

——引起酶活性降低的别构效应剂。被调节的酶称为别构酶或变构酶•别构激活剂alloster1872.别构调节的机制别构酶催化亚基调节亚基别构效应剂：底物、终产物其他小分子代谢物2.别构调节的机制别构酶催化亚基调节亚基别构效应剂：底物、188

别构效应剂：可以是代谢终产物、酶底物或其它小分子代谢物。催化亚基：别构酶分子中有的亚基能与底物结合起催

化作用称之为催化亚基。调节亚基：别构酶分子中有的亚基能与别构效应剂结合起调节作用称之为调节亚基。

酶的别构调节机制：

别构效应剂通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构象改变（疏松或紧密）从而影响酶与底物的结合，使酶活性受到抑制或激活。

别构效应剂：可以是代谢终产物、酶底物或其它小分189别构效应剂+酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变（激活或抑制）疏松亚基聚合紧密亚基解聚酶分子多聚化非共价键可逆结合别构效应剂+酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变疏松亚基190蛋白激酶A的别构调节蛋白激酶A的别构调节1913.别构调节的特点：⑴酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现；⑵酶的构象变化仅涉及非共价键的变化；⑶调节酶活性的因素为代谢物；⑷为一非耗能过程；⑸无放大效应。3.别构调节的特点：⑴酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实192代谢途径别构酶别构激活剂别构抑制剂三羧酸循环柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶AMPAMP,ADPATP,长链脂酰CoAATP糖异生丙酮酸羧化酶乙酰CoA,ATPAMP糖原分解磷酸化酶bAMP,G-1-P,PiATP,G-6-P脂酸合成乙酰辅酶A羧化酶柠檬酸，异柠檬酸长链脂酰CoA氨基酸代谢谷氨酸脱氢酶ADP,亮氨酸，蛋氨酸GTP,ATP,NADH嘌呤合成谷胺酰胺PRPP酰胺转移酶AMP,GMP嘧啶合成天冬氨酸转甲酰酶CTP,UTP核酸合成脱氧胸苷激酶dCTP,dATPdTTP一些代谢途径中的别构酶及其效应剂代谢途径别构酶别构激活剂别构抑制剂三羧酸循环柠檬酸合酶AMP1934.别构调节的生理意义①

代谢终产物反馈抑制(feedbackinhibition)反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA长链脂酰CoA4.别构调节的生理意义①代谢终产物反馈抑制(feedb194

②别构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促进糖的储存能量有效储存ATP生成不过多②别构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P–+糖原195③别构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰辅酶A

羧化酶

促进脂酸的合成③别构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸–+6-磷酸果糖激196②酶的化学修饰调节1.化学修饰的概念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(covalentmodification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。②酶的化学修饰调节1.化学修饰的概念酶蛋白肽链上某些残基1972.化学修饰的主要方式磷酸化---去磷酸乙酰化---脱乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脱腺苷SH与–S—S–

互变2.化学修饰的主要方式磷酸化---去磷酸乙酰化-198酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶1993.化学修饰的特点酶有高（有）或低（无）活性两种形式酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应酶分子出现共价键的变化有些酶具有别构与化学修饰双重调节多受激素调节具有放大效应，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。3.化学修饰的特点酶有高（有）或低（无）活性两种形式200意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。级联系统(cascadesystem)定义：在一个连锁反映中，当起始的激酶受到激活后，其他的酶被依次激活，能引起原始信号放大的酶链反应体系。意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如201酶级联系统调控示意图肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMP4、磷酸化酶激酶（无活性）磷酸化酶激酶（活性）ATPADP5、磷酸化酶b（无活性）磷酸化酶a（活性）ATPADP葡萄糖血液R、cAMP3、蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（活性）6-磷酸葡萄糖6、糖原1-磷酸葡萄糖肾上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖456酶级联系统调控示意图肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无202某些酶的化学修饰调节酶反应类型效应磷酸果糖激酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活丙酮酸脱氢酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活丙酮酸脱羧酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活糖原磷酸化酶磷酸化／脱磷酸激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化／脱磷酸激活/抑制磷酸化酶磷酸酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活糖原合酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活三酰甘油脂肪酶（脂肪细胞）磷酸化／脱磷酸激活/抑制HMG-CoA还原酶磷