第 九 章物物质质代代谢谢的的联联络络与与调调理理Metabolic Relationships and Regulation物质代谢的相互联络物质代谢的相互联络Metabolic CrosstalkMetabolic Crosstalk第第 一一 节节一、在能量代谢上的相互联络一、在能量代谢上的相互联络三大营养素三大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoACoATCA2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCO2CO2三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，三大营养素可以相互替从能量供应的角度看，三大营养素可以相互替代，并相互制约代，并相互制约普通情况下，供能普通情况下，供能以糖、脂为主，并以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的尽量节约蛋白质的耗费脂肪分解加强脂肪分解加强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常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能抑制和节约其他物质的降解糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑被抑制制 糖分解代谢限速酶糖分解代谢限速酶例如例如饥饿时饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解，肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生，蛋白质分解，蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能为主以脂酸、酮体分解供能为主蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周一糖代谢与脂代谢的相互联络一糖代谢与脂代谢的相互联络1.摄入的糖量超越能量耗费时摄入的糖量超越能量耗费时 二、糖、脂和蛋白质之间的相互联络二、糖、脂和蛋白质之间的相互联络葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪脂肪组织脂肪组织合成糖原储存肝、肌肉合成糖原储存肝、肌肉2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪的甘油部分能在体内转变为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、肠肝、肾、肠磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄糖糖3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应缺乏或糖代谢妨碍时：饥饿、糖供应缺乏或糖代谢妨碍时：高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对缺乏相对缺乏糖缺乏糖缺乏脂肪大量发动脂肪大量发动酮体生成添加酮体生成添加氧化受阻氧化受阻乙酰乙酰CoA二糖与氨基酸代谢的相互联络二糖与氨基酸代谢的相互联络例如例如丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖1.大部分氨基酸脱氨基后，生大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的成相应的-酮酸，可转变为酮酸，可转变为糖。
糖2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸非必需氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1.蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪 2.氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂三脂类与氨基酸代谢的三脂类与氨基酸代谢的 相互联络相互联络 但不能说，脂类可转变为氨基酸但不能说，脂类可转变为氨基酸脂肪脂肪甘油甘油3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸3.脂肪的甘油部分可转变脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸为非必需氨基酸四核酸与糖、蛋白质代谢的相互联络四核酸与糖、蛋白质代谢的相互联络 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葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪Leu、Lys草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸组织、器官的代谢特点及组织、器官的代谢特点及联络联络Metabolic Metabolic Characteristic and Characteristic and Relationships of Relationships of Organs and TissuesOrgans and Tissues第第 三三 节节是机体物质代谢的枢纽。
是机体物质代谢的枢纽在糖、脂、蛋白质、核酸、水、盐及维生素代谢在糖、脂、蛋白质、核酸、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用中均具有独特而重要的作用肝肝合成、储存糖原合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖异生的主要器官是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用肝在糖代谢中的作用如如肝在维持血糖稳定中起重要作用肝在维持血糖稳定中起重要作用耗能大，耗氧多耗能大，耗氧多葡萄糖为主要能源葡萄糖为主要能源不能利用脂酸，葡萄糖供应缺乏时，利用酮体不能利用脂酸，葡萄糖供应缺乏时，利用酮体脑脑合成、储存糖原；合成、储存糖原；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；猛烈运猛烈运动时，辅以糖酵解动时，辅以糖酵解肌肌 肉肉能量主要来自糖酵解能量主要来自糖酵解红红细细胞胞合成及储存脂肪的重要组织；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将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用脂脂肪肪组组织织也可进展糖异生和生成酮体；也可进展糖异生和生成酮体；肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、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。
酮体有氧氧化供能肾肾脏脏代代 谢谢 调调 节节The The Regulation of Regulation of MetabolismMetabolism第第 四四 节节 代谢调理普遍存在于生物界，是生物的重要特征代谢调理普遍存在于生物界，是生物的重要特征主要经过细胞内代谢主要经过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活物浓度的变化，对酶的活性及含量进展调理，这种性及含量进展调理，这种调理称为原始调理或细胞调理称为原始调理或细胞程度代谢调理程度代谢调理单细胞生物单细胞生物高等生物高等生物 三级程度代谢调理三级程度代谢调理细胞程度代谢调理细胞程度代谢调理激素程度代谢调理激素程度代谢调理高等生物在进化过程中，出现了专司调理功能的内高等生物在进化过程中，出现了专司调理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分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发扬代谢调理作用扬代谢调理作用整体程度代谢调理整体程度代谢调理在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及神经在中枢神经系统的控制下，或经过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激素的分泌来递质对靶细胞直接发生影响，或经过某些激素的分泌来调理某些细胞的代谢及功能，并经过各种激素的相互协调理某些细胞的代谢及功能，并经过各种激素的相互协调而对机体代谢进展综合调理。
调而对机体代谢进展综合调理一、细胞程度的代谢调理一、细胞程度的代谢调理一细胞内酶的隔离分布一细胞内酶的隔离分布代谢途径有关酶类经常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类经常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布多酶体系多酶体系分分 布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖异生糖异生糖原合成糖原合成三羧酸循环三羧酸循环线粒体线粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体胞液胞液胞液胞液胞液胞液多酶体系多酶体系分布分布线粒体线粒体脂酸脂酸 氧化氧化脂酸脂酸合成合成胞液胞液内质网、胞液内质网、胞液胆固醇胆固醇合成合成磷脂磷脂合成合成内质网内质网DNA、RNA合成合成细胞核细胞核 酶的隔离分布的意义酶的隔离分布的意义 防止了各种代谢途径相互关扰防止了各种代谢途径相互关扰多酶体系多酶体系分分 布布蛋白质合成蛋白质合成多种水解酶多种水解酶溶酶体溶酶体线粒体、胞液线粒体、胞液尿素合成尿素合成血红素血红素合成合成内质网、胞液内质网、胞液线粒体、胞液线粒体、胞液 速度慢，它的速度决议整个代谢途径的总速度，速速度慢，它的速度决议整个代谢途径的总速度，速度最慢的称为限速酶度最慢的称为限速酶(limiting velocity enzymes)(limiting velocity enzymes)。
催化单向反响不可逆反响或非平衡反响，它的催化单向反响不可逆反响或非平衡反响，它的活性决议整个代谢途径的方向活性决议整个代谢途径的方向这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或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理效应剂的调理关键酶催化的反响具有以下特点：关键酶催化的反响具有以下特点：二关键酶活性的调理二关键酶活性的调理 代谢途径是一系列酶促反响组成的，其速度及代谢途径是一系列酶促反响组成的，其速度及方向由其中的关键酶决议方向由其中的关键酶决议 例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶 快速代谢快速代谢 缓慢代谢缓慢代谢数秒、数分钟数秒、数分钟经过改动酶的活性经过改动酶的活性数小时、几天数小时、几天经过改动酶的含量经过改动酶的含量 变构调理变构调理(allosteric regulation)(allosteric regulation)化学修饰调理化学修饰调理(chemical modification)(chemical modification)代谢调理主要是经过对关键酶活性的调理而实现的代谢调理主要是经过对关键酶活性的调理而实现的1.变构调理的概念变构调理的概念小分子化合物与酶分子活性中心以外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，引起酶蛋白分子构的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改动酶的活性，这种调理称象变化，从而改动酶的活性，这种调理称为酶的变构调理或别构调理为酶的变构调理或别构调理(Allosteric(Allosteric regulation)regulation)。
二关键酶的变构调理二关键酶的变构调理被调理的酶称为变构酶或别构酶被调理的酶称为变构酶或别构酶(allosteric enzyme)(allosteric enzyme)使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂(allosteric effector)(allosteric effector)变构激活剂变构激活剂引起酶活性添加的变构效引起酶活性添加的变构效应剂变构抑制剂变构抑制剂引起酶活性降低的变构效引起酶活性降低的变构效应剂2.变构调理的机制变构调理的机制变构酶变构酶催化亚基催化亚基调理亚基调理亚基变构效应剂：变构效应剂：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变构效应剂变构效应剂+酶的调理亚基酶的调理亚基酶的构象改动酶的构象改动酶的活性改动酶的活性改动激活或抑制激活或抑制 疏松疏松亚基聚合亚基聚合严密严密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化3.变构调理的生理意义变构调理的生理意义 代谢终产物反响抑制代谢终产物反响抑制(feedback inhibition)反响途径中的酶，使反响途径中的酶，使代谢物不致生成过多代谢物不致生成过多。
乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酸单酰丙二酸单酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA 变构调理使能量得以有效利用，不变构调理使能量得以有效利用，不致浪费G-6-P+糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖原分解抑制糖原分解糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存变构调理使不同的代谢途径相互协调变构调理使不同的代谢途径相互协调柠檬酸柠檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰乙酰CoA 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成三酶的化学修饰调理三酶的化学修饰调理1.1.化学修饰的概念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(covalent(covalent modification)modification)，从而引起酶活性改动，这种调理称为酶的化学修饰从而引起酶活性改动，这种调理称为酶的化学修饰2.化学修饰的主要方式化学修饰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 SH 与与 S S S S 互互变变酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白3.3.化学修饰的特点化学修饰的特点酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反响，在不同酶的酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反响，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性形状可相互转变。
催化互变作用下，酶蛋白的活性形状可相互转变催化互变反响的酶在体内可受调理要素如激素的调控反响的酶在体内可受调理要素如激素的调控具有放大效应，效率较变构调理高具有放大效应，效率较变构调理高磷酸化与去磷酸化是最常见的方式磷酸化与去磷酸化是最常见的方式同一个酶可以同时受变构调理和化学修饰调理同一个酶可以同时受变构调理和化学修饰调理四酶量的调理四酶量的调理1.酶蛋白合成的诱导与阻遏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加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)(inducer)减少酶合成的化合物称为阻遏剂减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)(repressor)常见的诱导或阻遏方式常见的诱导或阻遏方式 底物对酶合成的诱导和阻遏底物对酶合成的诱导和阻遏 产物对酶合成的阻遏产物对酶合成的阻遏 激素对酶合成的诱导激素对酶合成的诱导 药物对酶合成的诱导药物对酶合成的诱导 2.酶蛋白降解酶蛋白降解溶酶体溶酶体蛋白酶体蛋白酶体 释放蛋白水解酶，降解蛋白质释放蛋白水解酶，降解蛋白质 泛素识别、结合蛋白质；泛素识别、结合蛋白质；蛋白水解酶降解蛋白质蛋白水解酶降解蛋白质经过改动酶蛋白分子的降解速度经过改动酶蛋白分子的降解速度，也能调理酶的含量。
也能调理酶的含量内、外环境改动内、外环境改动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效应，顺应内外环效应，顺应内外环境改动境改动激素激素(hormone)(hormone)作用机制作用机制二、激素程度的代谢调理二、激素程度的代谢调理激素分类激素分类 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：1.膜受体激素的作用方式膜受体激素的作用方式激素作用方式激素作用方式 2.胞胞内内受受体体激激素素的的作作用用方方式式一饥饿一饥饿糖原耗费糖原耗费血糖趋于降低血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少胰高血糖素分泌添加胰高血糖素分泌添加 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化1.短期饥饿短期饥饿13天天三、整体程度的代谢调理三、整体程度的代谢调理 1蛋白质代谢变化蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖分解加强，氨基酸异生成糖2糖代谢变化糖代谢变化 糖异生加强，糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低组织对葡萄糖利用降低3脂代谢变化脂代谢变化 脂肪发动加强，酮体生成增多脂肪发动加强，酮体生成增多2.长期饥饿长期饥饿1蛋白质代谢变化蛋白质代谢变化 蛋白质分解减少蛋白质分解减少2糖代谢变化糖代谢变化肝、肾糖异生作用加强肝、肾糖异生作用加强肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸3脂代谢变化脂代谢变化脂肪发动进一步加强脂肪发动进一步加强脑组织利用酮体添加脑组织利用酮体添加二应二应 激激1.1.概念概念应激应激(stress)(stress)指人体遭到一些异乎寻常的指人体遭到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及猛烈心情动摇等所作出一系列反、感染及猛烈心情动摇等所作出一系列反响的响的“紧张形状紧张形状 。
2.机体整体反响机体整体反响交感神经兴奋交感神经兴奋肾上腺髓质及皮质激素分泌增多肾上腺髓质及皮质激素分泌增多胰高血糖素、生长激素添加，胰岛素分泌减少胰高血糖素、生长激素添加，胰岛素分泌减少引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化3.代谢改动代谢改动1 血糖升高血糖升高2 脂肪发动加强脂肪发动加强3蛋白质分解加强蛋白质分解加强。