第十章物质代谢的联系与调节

第十章物质代谢的联系与调节第一页，共六十九页，编辑于2023年，星期一

第一节物质代谢的特点TheSpecialtyofMetabolism第二页，共六十九页，编辑于2023年，星期一一、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第三页，共六十九页，编辑于2023年，星期一二、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第四页，共六十九页，编辑于2023年，星期一三、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、功能各异第五页，共六十九页，编辑于2023年，星期一四、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第六页，共六十九页，编辑于2023年，星期一五、ATP是机体能量利用的共同形式营养物分解释放能量ADP+PiATP直接供能第七页，共六十九页，编辑于2023年，星期一六、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第八页，共六十九页，编辑于2023年，星期一第二节物质代谢的相互联系MetabolicInterrelationships第九页，共六十九页，编辑于2023年，星期一糖类脂类蛋白质葡萄糖甘油、脂酸氨基酸乙酰CoA2H三羧酸循环H2OCO2线粒体H2OATP一、在能量代谢上的相互关系物质代谢的相互联系第十页，共六十九页，编辑于2023年，星期一一、在能量代谢上的相互关系物质代谢的相互联系

从能量供应的角度看，三大营养物质可以互相代替，并互相制约。

一般情况下，供能以糖及脂为主，尽量节约蛋白质的消耗。第十一页，共六十九页，编辑于2023年，星期一脂肪分解增强ATP增多ATP/ADP比值增高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）例如第十二页，共六十九页，编辑于2023年，星期一二、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互关系

体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立的，而是相互关联的。通过共同的中间物而互相转变。物质代谢的相互联系第十三页，共六十九页，编辑于2023年，星期一食物糖肝糖原非糖物质血糖3.89-6.11mmol/LCO2+H2O肝、肌糖原其他糖脂肪、氨基酸等物质代谢的相互联系第十四页，共六十九页，编辑于2023年，星期一葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸乳酸物质代谢的相互联系6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖磷酸二羟丙酮1,3-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸糖酵解胞液第十五页，共六十九页，编辑于2023年，星期一乙酰CoA草酰乙酸

柠檬酸

异柠檬酸

酮戊二酸

琥珀酰CoA

琥珀酸

延胡索酸

苹果酸TCA葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸乳酸物质代谢的相互联系2H2HGTP2H2H糖的有氧氧化第十六页，共六十九页，编辑于2023年，星期一物质代谢的相互联系磷酸戊糖途径糖原1-磷酸葡萄糖乙酰CoA草酰乙酸

柠檬酸

异柠檬酸

酮戊二酸

琥珀酰CoA

琥珀酸

延胡索酸

苹果酸TCA葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸乳酸第十七页，共六十九页，编辑于2023年，星期一物质代谢的相互联系二、糖与脂肪代谢的关系糖原1-磷酸葡萄糖乙酰CoA草酰乙酸

柠檬酸

异柠檬酸

酮戊二酸

琥珀酰CoA

琥珀酸

延胡索酸

苹果酸TCA葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸乳酸磷酸戊糖途径磷酸二羟丙酮甘油脂肪

脂酸乙酰CoA酮体

肝第十八页，共六十九页，编辑于2023年，星期一1.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）第十九页，共六十九页，编辑于2023年，星期一2.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、肠磷酸甘油葡萄糖第二十页，共六十九页，编辑于2023年，星期一3.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碍时高酮血症草酰乙酸相对不足糖不足脂肪大量动员酮体生成增加氧化受阻第二十一页，共六十九页，编辑于2023年，星期一物质代谢的相互联系三、糖与氨基酸代谢的关系糖原1-磷酸葡萄糖乙酰CoA草酰乙酸

柠檬酸

异柠檬酸

酮戊二酸

琥珀酰CoA

琥珀酸

延胡索酸

苹果酸TCA葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸乳酸氨基酸丙氨酸，苏氨酸，色氨酸亮氨酸赖氨酸半胱氨酸甘氨酸酪氨酸苯丙氨酸缬氨酸蛋氨酸异亮氨酸精氨酸组氨酸谷氨酸酮体异亮氨酸，苯丙氨酸酪氨酸、苏氨酸，色氨酸天冬氨酸第二十二页，共六十九页，编辑于2023年，星期一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。第二十三页，共六十九页，编辑于2023年，星期一2.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第二十四页，共六十九页，编辑于2023年，星期一四、脂类与氨基酸代谢的关系物质代谢的相互联系氨基酸乙酰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丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂第二十五页，共六十九页，编辑于2023年，星期一——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脂类仅脂肪的甘油可通过生成磷酸甘油醛，循糖酵解途径逆行生成糖，进而转变为非必须氨基酸。第二十六页，共六十九页，编辑于2023年，星期一四、核酸与氨基酸代谢的关系物质代谢的相互联系

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第二十七页，共六十九页，编辑于2023年，星期一糖脂肪氨基酸核苷酸第二十八页，共六十九页，编辑于2023年，星期一第三节组织、器官的代谢特点及联系1、机体各组织、器官之间通过血液循环及神经内分泌系统联成统一整体。2、各组织、器官的代谢方式有共同之处，但又各具特色。第二十九页，共六十九页，编辑于2023年，星期一1、肝（liver）：组织、器官的代谢特点及联系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。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。第三十页，共六十九页，编辑于2023年，星期一2、心脏（heart）：以酮体、乳酸、游离脂酸，葡萄糖为能源，以有氧氧化途径为主。组织、器官的代谢特点及联系第三十一页，共六十九页，编辑于2023年，星期一3、脑（brain）：是机体耗能的主要器官，以葡萄糖为主要供能物质，由血糖供应。长期饥饿时，利用酮体为能源。组织、器官的代谢特点及联系第三十二页，共六十九页，编辑于2023年，星期一4、肌肉组织（muscle）：以氧化脂酸为主，在剧烈运动时，以无氧酵解为主。肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。组织、器官的代谢特点及联系第三十三页，共六十九页，编辑于2023年，星期一5、红细胞（redcell）：能量主要来自葡萄糖的酵解途径。组织、器官的代谢特点及联系第三十四页，共六十九页，编辑于2023年，星期一6、脂肪组织（adiposetissue）：合成及储存脂肪的重要组织。受激素的调控而使脂酸分解，供机体其他组织的需要。组织、器官的代谢特点及联系第三十五页，共六十九页，编辑于2023年，星期一7、肾（kidney）：可进行糖异生，生成酮体。组织、器官的代谢特点及联系第三十六页，共六十九页，编辑于2023年，星期一代谢调节TheRegulationofMetabolism第四节第三十七页，共六十九页，编辑于2023年，星期一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。单细胞生物第三十八页，共六十九页，编辑于2023年，星期一高等生物——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。第三十九页，共六十九页，编辑于2023年，星期一一、细胞水平的代谢调节这是生物最基本的调节方式。代谢调节•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。•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。第四十页，共六十九页，编辑于2023年，星期一（一）细胞内酶的分隔分布

酶的隔离分布为代谢调节创造了有利条件，使某些调节因素可以较为专一地影响某一细胞组分中的酶的活性，而不致影响其他组分中的酶的活性，从而保证了整体反应的有序性。

第四十一页，共六十九页，编辑于2023年，星期一多酶体系在细胞内的分布第四十二页，共六十九页，编辑于2023年，星期一关键酶代谢途径中催化最慢一个反应的酶，称为关键酶或限速酶。

关键酶催化反应的特点：（1）它催化的反应速度最慢,故又称为限速酶，它的活性决定整个代谢途径的总速度（2）这类酶催化单向反应或非平衡反应，因此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第四十三页，共六十九页，编辑于2023年，星期一关键酶活性的调节Ⅰ快速调节

通过改变酶的分子结构，从而改变其活性来调节酶促反应的速度，数秒及数分钟即可实现。变构调节

化学修饰调节Ⅱ迟缓调节

通过酶蛋白分子的合成或降解以改变细胞内酶的含量来调节酶的活性，需数小时或几天才能实现。第四十四页，共六十九页，编辑于2023年，星期一1.变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，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。（二）关键酶的变构调节第四十五页，共六十九页，编辑于2023年，星期一被调节的酶称为变构酶或别构酶(allostericenzyme)使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂(allostericeffector)

•变构激活剂allostericeffector——引起酶活性增加的变构效应剂。•变构抑制剂allostericeffector

——引起酶活性降低的变构效应剂。第四十六页，共六十九页，编辑于2023年，星期一糖和脂肪代谢酶系中某些变构酶及其变构效应剂代谢途径变构酶激活变构剂抑制变构剂糖氧化分解已糖激酶

G-6-P

磷酸果糖激酶AMP、ADP、FDP、PiATP、柠檬酸

丙酮酸激酶FDPATP、乙酸CoA

异柠檬酸脱氢酶AMPATP、长链脂酰CoA

柠檬酸合成酶ADP、AMPATP糖异生果糖-1，6-二磷酸酶

AMP

丙酮酸羟化酶乙酰CoA、ATP

脂肪酸合成乙酰CoA羟化酶柠檬酸、异柠檬酸长链脂酰CoA第四十七页，共六十九页，编辑于2023年，星期一3.变构调节的生理意义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CoA第四十八页，共六十九页，编辑于2023年，星期一

②变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第四十九页，共六十九页，编辑于2023年，星期一③变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

促进脂酸的合成第五十页，共六十九页，编辑于2023年，星期一（三）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。第五十一页，共六十九页，编辑于2023年，星期一2.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–互变第五十二页，共六十九页，编辑于2023年，星期一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-磷酸化的酶蛋白第五十三页，共六十九页，编辑于2023年，星期一

某些酶的酶促化学修饰调节酶类反应类型效应糖无磷酸化酶磷酸化／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/激活糖元合成酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活丙酮酸脱羟酶磷酸化／脱磷酸抑制/激活脂肪酶（脂肪细胞）磷酸化／脱磷酸激活/抑制谷氨酰胺合成酶（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/氧化第五十四页，共六十九页，编辑于2023年，星期一3.酶促化学修饰的特点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。第五十五页，共六十九页，编辑于2023年，星期一第五十六页，共六十九页，编辑于2023年，星期一（四）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蛋白质的合成，故调节效应出现较迟缓。第五十七页，共六十九页，编辑于2023年，星期一

1.底物对酶合成的诱导作用

2.产物对酶合成的阻遏

3.激素对酶合成的诱导作用

4.药物对酶合成的诱导作用

常见的诱导或阻遏方式第五十八页，共六十九页，编辑于2023年，星期一(二)酶蛋白分子降解的调节

酶蛋白受细胞内溶酶体中蛋白水解酶的催化而降解，因此,凡能改变蛋白水解酶活性或蛋白水解酶在溶酶体内分布的因素，都可间接地影响酶蛋白的降解速度。第五十九页，共六十九页，编辑于2023年，星期一内、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第六十页，共六十九页，编辑于2023年，星期一激素的定义激素是一类由特殊的细胞合成并分泌的化学物质，它随血液循环于全身，作用于特定的组织或细胞(称为靶组织或靶细胞，targetcell)，指导细胞的物质代谢沿着一定的方向进行。受体是一类可以与相应的配体(ligand)特异性结合的物质，常为糖蛋白或脂蛋白。激素作为一类配体，与受体的结合具有高度的特异性和亲和性。只有那些具有相应受体的细胞才可以成为该激素的靶细胞，激素的作用必须通过其受体来实现。

第六十一页，共六十九页，编辑于2023年，星期一激素的分类膜受体激素

这类激素都是亲水的，难以通过脂质双分子层，它们的受体是位于细胞膜