生物化学与分子生物学：第十二章 物质代谢的整合与调节

第十二章物质代谢的联系与调节MetabolicInterrelationshipsandRegulation第一节物质代谢的特点

第二节物质代谢的相互关系

第三节组织、器官的代谢特点及联系

第四节代谢调节

物质代谢的特点TheSpecialtyofMetabolism第一节一、整体性

糖类

脂类蛋白质水

无机盐维生素各种物质代谢之间互有联系，相互依存。

消化吸收中间代谢废物排泄二、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、功能各异四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池例如各种组织

消化吸收的糖

肝糖原分解糖异生血糖五、ATP是机体能量利用的共同形式营养物分解释放能量ADP+PiATP直接供能六、NADPH是合成代谢所需的还原当量例如乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径物质代谢的相互联系MetabolicInterrelationships第二节一、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。1.糖的有氧氧化2.脂肪酸氧化分解3.酮体氧化分解4.氨基酸分解代谢1.进入三羧酸循环2.合成脂肪酸3.合成酮体4.合成胆固醇乙酰CoA来源去路乙酰CoA是三大营养物质共同的中间代谢产物饥饿时

肝糖原分解，肌糖原分解

肝糖异生，蛋白质分解以脂酸、酮体分解供能为主蛋白质分解明显降低1~2天3~4周（一）糖代谢与脂代谢的相互联系摄入的糖量超过能量消耗时(糖原、脂肪）二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响（酮体氧化受阻）（二）糖与氨基酸代谢的相互联系1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖。（丙氨酸）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3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸

丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂——

但不能说，脂类可转变为氨基酸。（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系

1.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.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸α-

酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸目录组织、器官的代谢特点及联系MetabolicSpecialtyandInterrelationshipsofTissuesandApparatus第三、四节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。酮体乳酸

游离脂酸葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能为主。心脏耗能大，耗氧多。葡萄糖为主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。

脑合成、储存糖原；通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运动时，以糖酵解为主。肌肉能量主要来自糖酵解。红细胞合成及储存脂肪的重要组织；将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。

脂肪组织也可进行糖异生和生成酮体；肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。肾脏物质代谢调节的主要方式TheRegulationofMetabolism第五节细胞水平的调节（单细胞生物）激素水平的调节（内分泌腺）整体水平的调节（神经系统）

含义

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使之终止或减慢。分为三级水平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。

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。•代谢调节主要是通过对关键酶(keyenzyme)活性的调节而实现的。•细胞内酶呈隔离分布。避免了各种代谢途径互相干扰。

快速代谢

迟缓代谢数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几天通过改变酶的含量

变构调节(allostericregulation)化学修饰调节(chemicalmodification)•代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。（二）关键酶活性决定整个代谢途径的速度和方向（三）别构调节通过别构效应改变关键酶活性别构效应剂

(allosteric

effector)别构激活剂别构抑制剂

别构调节(allostericregulation)

别构酶

(allostericenzyme)别构部位

(allostericsite)一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分以非共价键可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称别构调节。变构效应剂+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2.别构调节的机制（四）酶的化学修饰调节/共价调节

化学修饰(chemicalmodification)

酶蛋白肽链上某些残基在其他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。

常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化－SH与－S－S互变

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-酶蛋白3.化学修饰的特点①酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。②级联式的酶-酶之间的催化反应，具有放大效应，效率较变构调节高。③磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。

同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。（五）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)2.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

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内、外环境改变机体相关组织分泌激素激素与靶细胞上的受体结合靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变激素作用机制二、激素水平的代谢调节Ι膜受体激素Ⅱ胞内受体激素1.膜受体激素的作用方式激素作用方式2.胞内受体激素的作用方式（一）饥饿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）三、神经系统及神经-体液途径整体调节体内物质代谢

（1）蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖（2）糖代谢变化糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低（3）脂代谢变化脂肪动员加强，酮体生成增多2.长期饥饿（1）蛋白质代谢变化蛋白质分解减少（2）糖代谢变化肝肾糖异生增强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脑组织利用酮体增加（二）应激1.概念应激