第十三章代谢和调控

十三章代谢和代谢调控总论第一节新陈代谢的概念和研究方法一、物质代谢的概念（一）物质代谢的含义新陈代谢metabolism：为机体与外界环境进行物质交换过程，

包括消化、吸收、中间代谢和排泄几个阶段。中间代谢：物质在体内组织和细胞进行的各种各样的化学变化过程。物质代谢过程（化学变化）伴有能量转移（能量代谢energy

matabolism）。（二）同化作用与异化作用同化作用：assimilation自外界摄入营养物质在体内经化学变化转化为机体自身物质，吸能；异化作用：dissimilation自身物质转化为废物排出体外，放能。同化异化为矛盾的两个方面。同化作用为异化作用提供物质基础；异化作用为同化作用提供能量。（三）合成代谢与分解代谢合成代谢anabolism小分子物质合成复杂大分子物质的过程。分解代谢catabolism复杂大分子物质分解为简单小分子物质的过程，CO2，H2O，NH3等。同化过程以合成代谢为主；异化过程以分解代谢为主。由外环境提供的物质称外源性物质，体内的原有物质称内源性物质。（四）中间代谢体内的代谢为酶催化的一连串的中间代谢过程。串联、分支、循环酶分布的区域化二、能量代谢概念（一）代谢过程中能量的变化能量代谢：物质代谢过程中同时伴有能量交换机体摄取营养物＝外界输入能量物质在机体内分解代谢，释放化学能（能量转换）供生命活动需要（机械能，电能等等）。反应热（总能量）＝自由能＋散发热自由能：可用于作功的能。机体储存利用能量的形式：高能磷酸化合物散发热：化学能以热的形式释放（二）食物的卡价与呼吸商食物的卡价（热价）：食物在体内氧化分解至最终产物所释放的总能量(千卡或焦耳）。每克糖、脂肪、蛋白质热价分别为17、38、17千焦（kJ）呼吸商RQ：机体与外界环境在呼吸过程中所交换的CO2与O2的摩尔数的比值RQ＝CO2/O2每克糖、脂肪、蛋白质呼吸商分别为1.0、0.7、0.8。高糖饮食呼吸商升高，高脂或高蛋白饮食则降低。（三）基础代谢基础代谢basal

metabolism：人体在清醒而安静的状态中，同时又没有食物的消化与吸收作用的情况，并处于适宜温度下，所消耗的能量。主要用于维持体温及支持各种器官的基本运行（呼吸、循环、分泌及排泄）5900～7500kJ/day人体释放能量需维持基础代谢、肌肉、脑力活动能耗。三、物质代谢的研究方法体内法和体外法（整体法或离体法）利用正常机体的方法：喂食或注入代谢物，通过分析血液组织排泄物中的中间产物或终产物，研究代谢过程使用病变动物法：模型3.4.5.6.切除器官法，脏器灌注法、组织切片或匀浆法、酶法等等同位素示踪法亚细胞成分致突变法转基因法和基因敲除法第二节物质代谢的相互关系生物体内新成代谢是一个完整而又统一的过程，代谢过程之间相互促进和制约。糖、脂、蛋白质代谢的密切联系主要表现在代谢的中间产物可互变；蛋白质脂类代谢进行的程度取决于糖代谢进行的程度。糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系生糖AA生酮AA乙酰辅酶A生糖兼生酮AA脂酸 胆固醇2种5种第三节代谢调控总论细胞或酶水平调节为基础；激素水平调节中枢神经调控 为高一级的调控。一、细胞或酶水平的调节（一）细胞内酶的隔离分布酶在细胞中有一定的布局和定位，称为酶分布的区域化。使各种代谢途径不致互相干扰。乙酰CoA关键酶key enzyme：催化反应途径中单向或不平衡反应或限速步骤的酶关键酶常是多酶体系的第一个酶及处于分枝代谢的第一个酶。特点：它催化的反应速度慢，它的活性决定整个途径的总速度。催化单向或不平衡反应，它的活性决定整个途径的方向。受代谢物或效应剂的调节。（一）酶活力的调节（快速调节）酶的变构调节1.定义：某些调节物与酶活性中心以外的部位以次级键结合，使酶分子的构象发生改变，从而改变酶的活性，实现对代谢的快速调节。改变构象（疏松、紧密）亚基（聚合、解聚合）别构部位：别构剂作用部位别构效应剂：往往为代谢物，分激活剂，抑制剂。底物激活：代谢途径的关键酶受底物的激活。反馈抑制：Feedback

inhibition代谢途径的关键酶受代谢产物的抑制。正反馈：代谢途径的关键酶受产物的激活。＋A→B→C→D→E→F＋协同反馈抑制：顺序反馈抑制：2.ATP、ADP、AMP的调节（变构剂）3.共价修饰cocalent

modification定义一种酶在另一种酶的作用下，增加或减少某种基团，使酶发生有活性和无活性状态的转变叫共价修饰。包括：磷酸化与去磷酸化；乙酰化与去乙酰化；

甲基化与去甲基化；

腺苷化与脱腺苷化，-SH与－S－S－的互变。酶含量的调节（一）酶蛋白合成的诱导与阻遏某些底物，激素或药物能以转录水平上增加酶蛋白的合成，这种作用称诱导。合成代谢途径的终产物，能在转录水平上减少或阻止限速酶的合成，称为阻遏。1．代谢底物对酶蛋白合成的诱导。代谢途径的终产物对关键酶的合成往往有 阻遏作用。激素或其第二信使作用于细胞核的转录过程或胞液的翻译过程，来调节各种酶的合成。药物对酶合成的诱导。（二）酶的降解已知酶降解方式有二种：通过溶酶体水解：细胞蛋白水解酶主要存在于溶酶体中。泛肽结合蛋白催化。当待降解的蛋白与泛肽（ubiquitin）结合后，再被蛋白酶体结合。（三）细胞代谢调控在生产实践中的作用降低代谢终产物的浓度减少反馈抑制，有利于中间代谢或支路代谢产物的积累添加诱导物类似物小结新陈代谢：基本概念：食物热价、呼吸商、基础代谢、三大代谢物相互联系：以中间代谢物相联系；互变Pr

糖；糖

脂；脂

Pr（非必需AA）代谢调节：酶活力（化学修饰，变构调节）；酶含量（合成与降解）二、激素和神经系统的调节（进化结果）激素与神经系统调节神经-体液调节激素神经对代谢调节的关系三级调控神经末梢释放因子（下丘脑）→促激素生成（垂体）→激素分泌（内分泌腺）上级对下级控制调节。负反馈作用下一级可反馈对上一级进行调控（负反馈）下丘脑CRH垂体前叶ACTH肾上腺皮质皮质激素靶细胞第四节代谢抑制剂和抗代谢物一、代谢抑制剂（一）概念：抑制机体代谢某一反应或某一过程的物质。通常为酶抑制剂（因酶催化反应）（二）抑制剂种类：举例如下作用于细胞壁或胞膜抑制剂（内酰胺类）核酸代谢和蛋白质合成代谢抑制剂（抗菌素类）蛋白质水解和AA代谢抑制剂（羰基试剂）糖代谢抑制剂（巯基抑制剂）脂代谢抑制剂（CoA衍生物等）电子传递体和氧化磷酸化抑制剂二、抗代谢物（一）概念:抗代谢物（

antimetabolite）：化学结构上与天然代谢物类似，进入机体可与正常代谢物相拮抗的物质属于竞争性抑制剂（二）种类：维生素类似物：氨甲蝶呤－叶酸磺胺类－对氨基苯甲酸双香豆素－VitK氨基酸类似物：β－羟天冬氨酸－Asp环己基丙氨酸－丙氨酸嘌呤嘧啶类似物：5-FU、6－巯基嘌呤、阿胞苷等糖代谢物类似物：氟柠檬酸、D-6-磷酸葡糖胺（三）意义： 药物作用机制研究，新药设计补充：多酶体系在细胞中的分布DNA、RNA合成蛋白质合成胆固醇合成磷脂合成

糖原合成

脂酸合成

糖酵解磷酸戊糖途径糖异生细胞核内质网、胞液内质网、胞液内质网胞液胞液胞液胞液胞液血红素合成尿素合成

脂酸β-氧化酮体生成

TAC呼吸链多种水解酶胞液，线粒体胞液，线粒体线粒体线粒体线粒体线粒体溶酶体某些代谢途径的关键酶糖原分解糖原合成糖酵解TAC