1、第十三章第十三章 代謝調節代謝調節仲愷農業工程學院仲愷農業工程學院化學化工學院化學化工學院主要內容主要內容第一節第一節 物質代謝的相互關系物質代謝的相互關系第二節第二節 代謝調節的種類與機制代謝調節的種類與機制第一節第一節 物質代謝的相互關系物質代謝的相互關系 各各類類物物質質的的代代謝謝關關系系一、糖代謝與脂類代謝的相互關系一、糖代謝與脂類代謝的相互關系n糖與脂類能互相轉變。糖與脂類能互相轉變。n糖轉變成脂肪的步驟：糖轉變成脂肪的步驟：n糖先經酵解過程，生成磷酸二羥丙酮及丙酮酸。磷酸二羥丙酮可還原糖先經酵解過程，生成磷酸二羥丙酮及丙酮酸。磷酸二羥丙酮可還原為甘油。丙酮酸經氧化脫羧后轉變為乙酰

2、輔酶為甘油。丙酮酸經氧化脫羧后轉變為乙酰輔酶a，再縮合生成脂肪酸，再縮合生成脂肪酸。脂類分解產生的甘油可經磷酸化生成。脂類分解產生的甘油可經磷酸化生成-甘油磷酸，再轉變為磷酸二甘油磷酸，再轉變為磷酸二羥丙酮。后者沿酵解過程逆行即可生成糖。羥丙酮。后者沿酵解過程逆行即可生成糖。葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰coacoa合成脂肪（脂肪組織）合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲存（肝、肌肉）合成糖原儲存（肝、肌肉）磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮磷酸甘油磷酸甘油n攝入的糖量超過能量消耗時，糖可以轉變成脂肪。攝入的糖量超過能量消耗時，糖可以轉變成脂肪。n脂肪轉變成糖的過程有一定限度脂肪轉變成糖的過程有一定限度n脂肪酸通過脂肪

3、酸通過-氧化，生成乙酰輔酶氧化，生成乙酰輔酶a。在植物或微生物體內，乙酰輔。在植物或微生物體內，乙酰輔酶酶a可縮合成三羧酸循環中的有機酸，如經乙醛酸循環生成琥珀酸，可縮合成三羧酸循環中的有機酸，如經乙醛酸循環生成琥珀酸，琥珀酸再參加三羧酸循環，轉變成草酰乙酸，由草酰乙酸脫羧生成丙琥珀酸再參加三羧酸循環，轉變成草酰乙酸，由草酰乙酸脫羧生成丙酮酸，丙酮酸即可轉變成糖。但在動物體內，不存在乙醛酸循環，通酮酸，丙酮酸即可轉變成糖。但在動物體內，不存在乙醛酸循環，通常情況下乙酰輔酶常情況下乙酰輔酶a都是經三羧酸循環而氧化成二氧化碳和水，生成都是經三羧酸循環而氧化成二氧化碳和水，生成糖的機會很少。糖的機會

4、很少。n脂肪的甘油部分能在體內轉變為糖脂肪的甘油部分能在體內轉變為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、腎、腸肝、腎、腸磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄糖糖脂肪的分解代謝受糖代謝的影響脂肪的分解代謝受糖代謝的影響饑餓、糖供應不足或糖代謝障礙時饑餓、糖供應不足或糖代謝障礙時高酮血癥高酮血癥草酰乙酸草酰乙酸相對不足相對不足糖不足糖不足脂肪大量動員脂肪大量動員酮體生成增加酮體生成增加氧化氧化受阻受阻二、糖代謝與蛋白質代謝的相互關系二、糖代謝與蛋白質代謝的相互關系n糖是生物機體重要的碳源和能源，可用于合成各種氨基酸的碳鏈結構糖是生物機體重要的碳源和能源，可用于合成各種氨

5、基酸的碳鏈結構，經氨基轉化或轉氨后，即生成相應的氨基酸。此外，糖分解過程中，經氨基轉化或轉氨后，即生成相應的氨基酸。此外，糖分解過程中產生的能量，尚可供氨基酸和蛋白質合成之用。產生的能量，尚可供氨基酸和蛋白質合成之用。n蛋白質可以分解為氨基酸，后者在體內可轉變為糖。許多氨基酸在脫蛋白質可以分解為氨基酸，后者在體內可轉變為糖。許多氨基酸在脫氨后轉變為丙酮酸、酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸而生成葡萄糖和糖氨后轉變為丙酮酸、酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸而生成葡萄糖和糖原。這類氨基酸稱為生糖氨基酸。原。這類氨基酸稱為生糖氨基酸。糖代謝的中間糖代謝的中間產物可氨基化產物可氨基化生成某些非必生成某些非必需氨基酸

6、需氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰coacoa檸檬酸檸檬酸-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丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脫氨基脫氨基糖異生糖異生葡萄糖葡萄糖大部分氨基酸脫大部分氨基酸脫氨基后，生成相氨基后，生成相應的應的-酮酸，酮酸，可轉變為糖。可轉變為糖。三、脂類代謝與蛋白質代謝的相互關系三、脂類代謝與蛋白質代謝的相互關系n細胞膜由類脂和蛋白質組成。脂類在分解過程中能釋放出較多的能細胞膜由類脂和蛋白質組成。脂類在分解過程中能釋放出較多的能量，因此可作為體內儲藏能量的物質。脂類與蛋白質之間可以相互量，因此可作為體內儲藏能量的物質。脂類與蛋白質之間可以相互轉變。

7、轉變。n脂類分子中的甘油可先轉變成丙酮酸，再轉變為草酰乙酸及脂類分子中的甘油可先轉變成丙酮酸，再轉變為草酰乙酸及-酮戊二酮戊二酸，然后接受氨基而轉變為丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸。酸，然后接受氨基而轉變為丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸。n脂肪酸可以通過脂肪酸可以通過-氧化生成乙酰輔酶氧化生成乙酰輔酶a，后者與草酰乙酸縮合進入三，后者與草酰乙酸縮合進入三羧酸循環，從而跟天冬氨酸及谷氨酸相聯系（可能性受限制）羧酸循環，從而跟天冬氨酸及谷氨酸相聯系（可能性受限制）n在植物和微生物中存在乙醛酸循環。可以由而分子乙酰輔酶在植物和微生物中存在乙醛酸循環。可以由而分子乙酰輔酶a合成一合成一分子琥珀酸，用以增加三羧酸循

8、環中的有機酸，從而促進脂肪酸合分子琥珀酸，用以增加三羧酸循環中的有機酸，從而促進脂肪酸合成氨基酸。但在動物體內不存在乙醛酸循環。一般來說，動物組織成氨基酸。但在動物體內不存在乙醛酸循環。一般來說，動物組織不易利用脂肪酸合成氨基酸不易利用脂肪酸合成氨基酸n蛋白質轉變成脂肪，則在動物體內也能進行。生酮氨基酸在代謝中能蛋白質轉變成脂肪，則在動物體內也能進行。生酮氨基酸在代謝中能生成乙酰乙酸，由乙酰乙酸再縮合成脂肪酸。生糖氨基酸通過丙酮酸生成乙酰乙酸，由乙酰乙酸再縮合成脂肪酸。生糖氨基酸通過丙酮酸可以轉變為甘油，也可以在氧化脫羧后轉變為乙酰輔酶可以轉變為甘油，也可以在氧化脫羧后轉變為乙酰輔酶a a，再

9、經丙二，再經丙二酸單酰途徑合成脂肪酸酸單酰途徑合成脂肪酸n此外磷脂分子中的膽胺或膽堿，主要成分是由絲氨酸轉變而生成。絲此外磷脂分子中的膽胺或膽堿，主要成分是由絲氨酸轉變而生成。絲氨酸在脫去羧基后形成膽胺。膽胺是腦磷脂的組成成分。膽胺在接受氨酸在脫去羧基后形成膽胺。膽胺是腦磷脂的組成成分。膽胺在接受甲硫氨酸提供的甲基后，即形成膽堿。膽堿是卵磷脂的組成成分。甲硫氨酸提供的甲基后，即形成膽堿。膽堿是卵磷脂的組成成分。四、核酸代謝與糖、脂類和蛋白質代謝的相互關系四、核酸代謝與糖、脂類和蛋白質代謝的相互關系n核酸是細胞中重要的遺傳信息物質，它通過控制蛋白質的合成，影響核酸是細胞中重要的遺傳信息物質，它通

10、過控制蛋白質的合成，影響細胞的組成成分和代謝類型。細胞的組成成分和代謝類型。n許多核苷酸在各類有機物質代謝中起著對底物的活化和載體的作用。許多核苷酸在各類有機物質代謝中起著對底物的活化和載體的作用。n糖代謝中所產生的五碳糖為核苷酸合成提供碳骨架，糖的異生雙糖與糖代謝中所產生的五碳糖為核苷酸合成提供碳骨架，糖的異生雙糖與多糖的合成也需要核苷酸多糖的合成也需要核苷酸n核酸本身的合成又受到其他物質特別是蛋白質的作用和控制。核酸本身的合成又受到其他物質特別是蛋白質的作用和控制。甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳單位一碳單位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮

11、酸乙酰乙酰coa脂脂肪肪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膽固醇、酮體膽固醇、酮體alatrpserglythrcys甘油甘油脂酸脂酸綜上所述，可以看出，糖、綜上所述，可以看出，糖、脂類、蛋白質和核酸等物脂類、蛋白質和核酸等物質在代謝過程中都是彼此質在代謝過程中都是彼此影響，相互轉化和密切相影響，相互轉化和密切相關的。三羧酸循環不僅是關的。三羧酸循環不僅是各類物質共同的代謝途徑，各類物質共同的代謝途徑，而且也是它們之間相互聯而且也是它們之間相互聯系的渠道。系的渠道。返回n一、

12、細胞水平的代謝調節一、細胞水平的代謝調節n細胞水平的調節就是細胞內酶的調節，包括酶的含量、分布、活性等調節細胞水平的調節就是細胞內酶的調節，包括酶的含量、分布、活性等調節。n1、酶在細胞內分隔分布、酶在細胞內分隔分布 避免了避免了 各種代各種代 謝途徑謝途徑 互相干互相干 擾。擾。第二節第二節 代謝調節的種類與機制代謝調節的種類與機制 主要主要代謝途徑（多酶體系）在細胞內的分布代謝途徑（多酶體系）在細胞內的分布多酶體系多酶體系 分布分布 多酶體系多酶體系 分布分布糖酵解糖酵解 胞液胞液 膽固醇合成膽固醇合成 胞液和內質網胞液和內質網磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 胞液胞液 磷脂合成磷脂合成 內質網內

13、質網糖原合成糖原合成 胞液胞液 尿素合成尿素合成 線粒體和胞液線粒體和胞液脂肪酸合成脂肪酸合成 胞液胞液 蛋白質合成蛋白質合成 核糖體核糖體糖異生糖異生 胞液胞液 dnadna及及rnarna合成合成 細胞核細胞核脂肪酸脂肪酸-氧化氧化 線粒體線粒體 多種水解酶多種水解酶 溶酶體溶酶體三羧酸循環三羧酸循環 線粒體線粒體 呼吸鏈呼吸鏈 線粒體線粒體酮體生成酮體生成 肝細胞線粒體肝細胞線粒體n代謝調節作用點代謝調節作用點限速酶、關鍵酶限速酶、關鍵酶 n調節代謝反應的速度與方向，可通過限速酶與關鍵酶來完成，即調調節代謝反應的速度與方向，可通過限速酶與關鍵酶來完成，即調節這些酶的活性與酶的含量。體內酶

14、活性的大小雖受節這些酶的活性與酶的含量。體內酶活性的大小雖受phph、溫度等條、溫度等條件影響，但一般機體平時的體溫、件影響，但一般機體平時的體溫、phph改變很小，底物濃度雖有變化改變很小，底物濃度雖有變化，但變化也不太大，所以體內調節酶的活性主要是通過改變現有的，但變化也不太大，所以體內調節酶的活性主要是通過改變現有的酶的結構與活性，即酶的酶的結構與活性，即酶的“別構調節別構調節”與與“化學修飾調節化學修飾調節”兩種方兩種方式。式。n1 1）酶的別構調節）酶的別構調節n酶分子因受某些代謝物質的作用后發生分子空間構象的輕微改變，酶分子因受某些代謝物質的作用后發生分子空間構象的輕微改變，從而引

15、起酶活性的改變，這種現象稱為別構調節，引起酶別構的物從而引起酶活性的改變，這種現象稱為別構調節，引起酶別構的物質稱為別構劑，它與酶分子結合的部位往往是酶的非催化部位，即質稱為別構劑，它與酶分子結合的部位往往是酶的非催化部位，即活性中心外別的部位，即別位或調節部位，因此別構調節也被稱為活性中心外別的部位，即別位或調節部位，因此別構調節也被稱為變構調節，具有變構調節的酶又稱為別構酶。變構調節，具有變構調節的酶又稱為別構酶。n別構酶都是具有四級結構，是由多個亞基組成的酶蛋白，一般由調別構酶都是具有四級結構，是由多個亞基組成的酶蛋白，一般由調節亞基與催化亞基組成。別構劑與調節亞基結合，而底物則與催化節

16、亞基與催化亞基組成。別構劑與調節亞基結合，而底物則與催化亞基結合，催化代謝反應，別構劑與調節亞基是通過非共價鍵結合亞基結合，催化代謝反應，別構劑與調節亞基是通過非共價鍵結合的，當結合后，可以引起酶蛋白分子中調節亞基進爾整個酶蛋白分的，當結合后，可以引起酶蛋白分子中調節亞基進爾整個酶蛋白分子構象的輕微改變，酶蛋白分子變得致密或松弛，從而引起酶活性子構象的輕微改變，酶蛋白分子變得致密或松弛，從而引起酶活性的升高或降低，亦即別構激活或別構抑制。的升高或降低，亦即別構激活或別構抑制。n在一個合成代謝體系中，其終產物常可使該途徑中催化起始反應的在一個合成代謝體系中，其終產物常可使該途徑中催化起始反應的限

17、速酶反饋別構抑制，例如長鏈脂肪酰輔酶限速酶反饋別構抑制，例如長鏈脂肪酰輔酶a抑制乙酰輔酶抑制乙酰輔酶a羧化羧化酶活性，從而抑制脂肪酸的合成；體內高濃度膽固醇可抑制肝中膽酶活性，從而抑制脂肪酸的合成；體內高濃度膽固醇可抑制肝中膽固醇合成的限速酶固醇合成的限速酶hmgcoa還原酶活性，可以防止產物膽固醇還原酶活性，可以防止產物膽固醇過多堆積、能量浪費而起著快速的調節作用；足夠多的過多堆積、能量浪費而起著快速的調節作用；足夠多的atp能夠別能夠別構抑制磷酸果糖激酶活性以及構抑制磷酸果糖激酶活性以及6磷酸葡萄糖能抑制已糖激酶活性磷酸葡萄糖能抑制已糖激酶活性，從而抑制葡萄糖進一步氧化分解放能起負反饋自動

18、調節作用，使，從而抑制葡萄糖進一步氧化分解放能起負反饋自動調節作用，使機體維持在相對恒定的生理狀態，此時細胞內機體維持在相對恒定的生理狀態，此時細胞內atp已足夠多；而已足夠多；而adp、amp濃度升高可激活磷酸果糖激酶活性等，這種酶的別構調濃度升高可激活磷酸果糖激酶活性等，這種酶的別構調節作用，在生物界普遍存在，是一種快速、靈敏的調節。節作用，在生物界普遍存在，是一種快速、靈敏的調節。n2）酶的化學修飾調節）酶的化學修飾調節n酶蛋白肽鏈上絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸等殘基上的羥基，可受另一酶蛋白肽鏈上絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸等殘基上的羥基，可受另一激酶催化、消耗激酶催化、消耗atp而被磷酸化，反之也

19、可受（蛋白質）磷酸酶水而被磷酸化，反之也可受（蛋白質）磷酸酶水解重新脫去磷酸從而發生可逆磷酸化與去磷酸化作用；酶蛋白分子解重新脫去磷酸從而發生可逆磷酸化與去磷酸化作用；酶蛋白分子上也可以腺苷酸化和去腺苷酸化等化學修飾，其中又以磷酸化與脫上也可以腺苷酸化和去腺苷酸化等化學修飾，其中又以磷酸化與脫磷酸最為多見且重要。磷酸最為多見且重要。n酶經共價化學修飾磷酸化后，其催化活性有的被激活、有的被抑制酶經共價化學修飾磷酸化后，其催化活性有的被激活、有的被抑制，從而實現體內另一類酶活性的快速化學修飾調節，且這也是銜接，從而實現體內另一類酶活性的快速化學修飾調節，且這也是銜接激素調控代謝酶活性的重要方式。激

20、素調控代謝酶活性的重要方式。腎上腺素腎上腺素 + 受體受體 腎上腺素腎上腺素-受體受體無活性無活性g蛋白蛋白活性型活性型g蛋白蛋白無活性腺苷酸環化酶無活性腺苷酸環化酶活性型腺苷酸環化酶活性型腺苷酸環化酶 atp camp 無活性蛋白激酶無活性蛋白激酶a 活性型蛋白激酶活性型蛋白激酶a 無活性磷酸化酶無活性磷酸化酶b激酶激酶活性型磷酸化酶活性型磷酸化酶b激酶激酶 無活性糖原磷酸化酶無活性糖原磷酸化酶b 活性型糖原磷酸化酶活性型糖原磷酸化酶a 糖原糖原1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖無活性型糖無活性型糖原合成酶原合成酶d活性型糖原活性型糖原合成酶合成酶 i 化學修飾的級聯式的調節化學修飾的級聯式的調節n肌

21、肉中的（糖原）磷酸化酶是典型的酶共價化學修飾實例肌肉中的（糖原）磷酸化酶是典型的酶共價化學修飾實例。（糖原）磷酸化酶有兩種存在形式。即無活性的磷酸化。（糖原）磷酸化酶有兩種存在形式。即無活性的磷酸化酶酶b與有活性的磷酸化酶與有活性的磷酸化酶a，前者肽鏈上特定絲氨酸殘基上，前者肽鏈上特定絲氨酸殘基上oh，在磷酸化酶，在磷酸化酶b激酶的催化下，消耗激酶的催化下，消耗atp使之磷酸化使之磷酸化而轉變成高活性的磷酸化酶而轉變成高活性的磷酸化酶a二聚體，二分子二聚體還可再二聚體，二分子二聚體還可再聚合成有活性的磷酸化酶聚合成有活性的磷酸化酶a四聚體。反之，該酶蛋白分子經四聚體。反之，該酶蛋白分子經磷酸酶

22、催化脫去磷酸即可使該酶失活。磷酸酶催化脫去磷酸即可使該酶失活。n化學修飾酶大多有無活性（或低活性）與有活性（或高活化學修飾酶大多有無活性（或低活性）與有活性（或高活性）兩種形式存在，其互變的可逆雙向反應又由不同的酶性）兩種形式存在，其互變的可逆雙向反應又由不同的酶催化，且伴有共價鍵的變化，因此磷酸化需經激酶催化還催化，且伴有共價鍵的變化，因此磷酸化需經激酶催化還有放大效應，其調節效率要比酶的變構調節效率高，磷酸有放大效應，其調節效率要比酶的變構調節效率高，磷酸化雖需要消耗化雖需要消耗atp，但其，但其atp的消耗量遠比酶蛋白的生物的消耗量遠比酶蛋白的生物合成少得多，而且比酶蛋白生物合成的調節要

23、迅速，又有合成少得多，而且比酶蛋白生物合成的調節要迅速，又有放大效應，因此化學修飾調節是體內酶活性較經濟、高效放大效應，因此化學修飾調節是體內酶活性較經濟、高效率的調節方式，且化學修飾調節又受到上一級水平激素調率的調節方式，且化學修飾調節又受到上一級水平激素調節的調控。節的調控。n有些酶往往可以同時存在上述兩種方式的調節，例如磷酸有些酶往往可以同時存在上述兩種方式的調節，例如磷酸化酶化酶b既可被既可被amp和和pi別構激活、被別構激活、被atp和和g-6-p別構抑制別構抑制；另一方面，也可以受磷酸化酶；另一方面，也可以受磷酸化酶b激酶的催化而發生磷酸激酶的催化而發生磷酸化而激活，進行化學修飾調

24、節。化而激活，進行化學修飾調節。n目前已知可以受化學修飾調節的酶幾乎又都是別構酶。而目前已知可以受化學修飾調節的酶幾乎又都是別構酶。而別構調節是細胞的基本調節方式，對于維持機體代謝物和別構調節是細胞的基本調節方式，對于維持機體代謝物和能量的平衡起重要作用。但當別構調節劑濃度很低而不能能量的平衡起重要作用。但當別構調節劑濃度很低而不能很好地發揮別構調節作用時，少量激素，即可通過一系列很好地發揮別構調節作用時，少量激素，即可通過一系列級聯式的酶促化學修飾從而使酶從無活性變成有活性從而級聯式的酶促化學修飾從而使酶從無活性變成有活性從而發揮高效的調節作用。發揮高效的調節作用。n因此體內關鍵酶、限速酶的

25、活性經別構與化學修飾兩種方因此體內關鍵酶、限速酶的活性經別構與化學修飾兩種方式調節，相輔相成，調節著體內正常、合適的新陳代謝速式調節，相輔相成，調節著體內正常、合適的新陳代謝速度。度。 酶酶 化學修飾類型化學修飾類型 酶活性改變酶活性改變 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 激活激活/抑制抑制磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 激活激活/抑制抑制糖原合成酶糖原合成酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 抑制抑制/激活激活丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 抑制抑制/激活激活磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 抑制抑制/激活激活

26、丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 抑制抑制/激活激活hmg-coa還原酶還原酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 抑制抑制/激活激活乙酰乙酰coa羧化酶羧化酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 抑制抑制/激活激活 激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸 激活激活/抑制抑制 酶促化學修飾對酶活性的影響酶促化學修飾對酶活性的影響n2 2、酶含量的調節、酶含量的調節n1 1）酶蛋白生物合成的誘導與阻遏）酶蛋白生物合成的誘導與阻遏 n使酶蛋白合成增加的作用稱為誘導（使酶蛋白合成增加的作用稱為誘導（inductioninduction），引起誘導作用的），引起誘導作用的物質稱為

27、誘導劑；而使酶蛋白合成減少的作用稱為阻遏（物質稱為誘導劑；而使酶蛋白合成減少的作用稱為阻遏（represtionreprestion），引起阻遏作用的物質稱為阻遏劑。誘導劑與阻遏劑發揮作用的環），引起阻遏作用的物質稱為阻遏劑。誘導劑與阻遏劑發揮作用的環節是通過節是通過dnadna的轉錄與翻譯過程，尤其是通過轉錄過程，也就是通過的轉錄與翻譯過程，尤其是通過轉錄過程，也就是通過基因表達的調控來發揮作用。基因表達的調控來發揮作用。n底物的誘導底物的誘導 n精氨酸可誘導精氨酸可誘導hela細胞中精氨酸酶的合成、色氨酸可誘導小鼠肝細胞細胞中精氨酸酶的合成、色氨酸可誘導小鼠肝細胞中色氨酸吡咯酶的合成。長期

28、以高糖、低蛋白質作為主要飲食的亞洲中色氨酸吡咯酶的合成。長期以高糖、低蛋白質作為主要飲食的亞洲發展中國家人民，消化液中淀粉酶活性就要比西方發達國家人群高，發展中國家人民，消化液中淀粉酶活性就要比西方發達國家人群高，而蛋白酶的活性就比較低。長期酗酒的人由于酒精的誘導，肝中醇脫而蛋白酶的活性就比較低。長期酗酒的人由于酒精的誘導，肝中醇脫氫酶的活性就比較高，能迅速代謝降解乙醇，因此一般不容易喝醉。氫酶的活性就比較高，能迅速代謝降解乙醇，因此一般不容易喝醉。底物誘導酶蛋白生物合成的例子在自然界存在相當普遍。底物誘導酶蛋白生物合成的例子在自然界存在相當普遍。n激素的誘導激素的誘導 n長期用糖皮質激素藥物

29、的重度慢性哮喘和慢性腎性、紅斑狼瘡病人，長期用糖皮質激素藥物的重度慢性哮喘和慢性腎性、紅斑狼瘡病人，體內糖異生關鍵酶合成與活性就偏高，促使蛋白質轉化生成糖，因此體內糖異生關鍵酶合成與活性就偏高，促使蛋白質轉化生成糖，因此常可表現出高血糖，且骨骼疏松而容易骨折、皮膚細薄、全身抵抗力常可表現出高血糖，且骨骼疏松而容易骨折、皮膚細薄、全身抵抗力降低容易感染等。降低容易感染等。n藥物的誘導藥物的誘導 n安眠藥苯巴比妥可以誘導肝微粒體中葡萄糖醛酸轉移酶的生物合成，安眠藥苯巴比妥可以誘導肝微粒體中葡萄糖醛酸轉移酶的生物合成，可用以治療新生兒黃疸，由于葡萄醛糖醛酸轉移酶活性的升高，使膽可用以治療新生兒黃疸，

30、由于葡萄醛糖醛酸轉移酶活性的升高，使膽紅素更容易結合葡萄糖醛酸后排泄。紅素更容易結合葡萄糖醛酸后排泄。n長期服用會產生耐藥性，應規范使用抗生素等藥物。長期服用會產生耐藥性，應規范使用抗生素等藥物。n產物的阻遏產物的阻遏 n高膽固醇可以阻遏機體膽固醇合成途徑中關鍵的高膽固醇可以阻遏機體膽固醇合成途徑中關鍵的hmgcoa還原酶還原酶本身的生物合成。但這種阻遏作用不完善，僅在肝中有負反饋，但在本身的生物合成。但這種阻遏作用不完善，僅在肝中有負反饋，但在小腸中并無此負反饋調節作用，因此高脂血癥尤其是高膽固醇血癥的小腸中并無此負反饋調節作用，因此高脂血癥尤其是高膽固醇血癥的病人還需注意減少日常飲食中膽固

31、醇的攝入量。病人還需注意減少日常飲食中膽固醇的攝入量。n2）酶蛋白分子降解的調節）酶蛋白分子降解的調節 n饑餓時乙酰輔酶饑餓時乙酰輔酶a羧化酶活性降低，主要是由于該酶蛋白分子降解失羧化酶活性降低，主要是由于該酶蛋白分子降解失活速度增加之故，此時體內脂肪酸與脂肪的合成就會適應性地調節活速度增加之故，此時體內脂肪酸與脂肪的合成就會適應性地調節減少，保證乙酰輔酶減少，保證乙酰輔酶a大量氧化分解供能以應急。大量氧化分解供能以應急。n但酶蛋白降解以調節細胞中酶含量的作用，遠不如酶蛋白誘導生成但酶蛋白降解以調節細胞中酶含量的作用，遠不如酶蛋白誘導生成調節細胞中酶含量的作用來得明顯與重要。調節細胞中酶含量的

32、作用來得明顯與重要。 饑餓時饑餓時 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖異生肝糖異生 ，蛋白質分解蛋白質分解 脂酸、酮體分解供能脂酸、酮體分解供能為主為主, ,蛋白質分解明顯降低蛋白質分解明顯降低1 2 1 2 天天3 4 3 4 周周二、激素水平的代謝調節二、激素水平的代謝調節n通過激素調節體內的代謝，是動、植物，尤其是高等動物通過激素調節體內的代謝，是動、植物，尤其是高等動物體內代謝調節的主要方式。體內代謝調節的主要方式。n激素作用的特點是微量、高效、有放大效應，且有較高的激素作用的特點是微量、高效、有放大效應，且有較高的組織特異性與作用效應特導性，這都是由于各靶細胞上有組織

33、特異性與作用效應特導性，這都是由于各靶細胞上有各種激素特異受體分布之故。各種激素特異受體分布之故。n因為激素發揮調節作用首先必需與相應受體、非共價可逆因為激素發揮調節作用首先必需與相應受體、非共價可逆識別結合，且其結合具有高度親和力，可飽和性以及激素識別結合，且其結合具有高度親和力，可飽和性以及激素產生的生物效應只決定激素與受體結合的量，而不單純決產生的生物效應只決定激素與受體結合的量，而不單純決定激素的量或血中的濃度。定激素的量或血中的濃度。n兩類激素的兩種調節作用機理兩類激素的兩種調節作用機理 n根據激素受體在細胞中的定位，可將激素的作用機理分成兩大類：根據激素受體在細胞中的定位，可將激素

34、的作用機理分成兩大類：n1、通過與細胞膜上受體結合發揮作用的激素，例如蛋白質、肽類激、通過與細胞膜上受體結合發揮作用的激素，例如蛋白質、肽類激素、幾茶酚胺類激素等（水溶性，不能通過細胞膜的磷脂雙分子層結素、幾茶酚胺類激素等（水溶性，不能通過細胞膜的磷脂雙分子層結構而進入靶細胞內）構而進入靶細胞內）n2、通過與靶細胞內的受體結合而發揮作用的，例如類固醇激素、甲、通過與靶細胞內的受體結合而發揮作用的，例如類固醇激素、甲狀腺激素等（脂溶性，容易直接通過細胞膜甚至核膜從而進入細胞內狀腺激素等（脂溶性，容易直接通過細胞膜甚至核膜從而進入細胞內直接發揮作用）直接發揮作用）n1、激素通過細胞膜受體的調節作用

35、機理、激素通過細胞膜受體的調節作用機理 n除與膜上受體結合可以改變靶細胞膜的通透性外，主要通過除與膜上受體結合可以改變靶細胞膜的通透性外，主要通過g蛋白及第蛋白及第二信使如二信使如camp、cgmp、ip3、ca2+再經蛋白激酶再經蛋白激酶pka、pkg、pkc、pkcm等，經引起一些靶酶的磷酸化與去磷酸化共價修飾調節代謝等，經引起一些靶酶的磷酸化與去磷酸化共價修飾調節代謝產生生物效應產生生物效應n另一些靶蛋白質的磷酸化，包括抗利尿激素的作用機制中，與腎臟腎小另一些靶蛋白質的磷酸化，包括抗利尿激素的作用機制中，與腎臟腎小體收集管上靶細胞膜受體蛋白結合后，可增加細胞膜的通透性，加速水體收集管上靶

36、細胞膜受體蛋白結合后，可增加細胞膜的通透性，加速水順滲透壓梯度從低滲的原尿向腎小管中重吸收，從而發揮抗利尿作用。順滲透壓梯度從低滲的原尿向腎小管中重吸收，從而發揮抗利尿作用。ncamp蛋白激酶系統對代謝的調節作用十分復雜，也包括使細胞核中組蛋白激酶系統對代謝的調節作用十分復雜，也包括使細胞核中組蛋白、非組蛋白（酸性蛋白）磷酸化而使蛋白、非組蛋白（酸性蛋白）磷酸化而使dn分子某些基因去阻遏而分子某些基因去阻遏而加速轉錄開放；也可使胞質中核蛋白體上蛋白質磷酸化而直接加速細胞加速轉錄開放；也可使胞質中核蛋白體上蛋白質磷酸化而直接加速細胞蛋白質合成的翻譯過程等。蛋白質合成的翻譯過程等。n腎上腺素通過第

37、二信使腎上腺素通過第二信使camp，磷酸化激活磷酸化酶，磷酸化激活磷酸化酶b激酶，再通過磷激酶，再通過磷酸化激活磷酸化而促進糖原分解，也同時通過磷酸化抑制糖原合成酶活酸化激活磷酸化而促進糖原分解，也同時通過磷酸化抑制糖原合成酶活性從而抑制糖原合成，糖原分解增加而糖原合成減少兩者配合的結果，性從而抑制糖原合成，糖原分解增加而糖原合成減少兩者配合的結果，最終是使血糖濃度升高的生化機制，為激素調節典型實例。最終是使血糖濃度升高的生化機制，為激素調節典型實例。膜受體激素的作用方式膜受體激素的作用方式n2）激素通過細胞內受體的調節作用機理）激素通過細胞內受體的調節作用機理n激素直接進入細胞內，與胞質（或

38、核內）受體特異結合形成活性復合激素直接進入細胞內，與胞質（或核內）受體特異結合形成活性復合物，由于受體構象改變可從胞質移入細胞核中作用于染色體物，由于受體構象改變可從胞質移入細胞核中作用于染色體dna上激上激素反應元件，促進或抑制相鄰結構基因轉錄的開放或關閉從而發揮代素反應元件，促進或抑制相鄰結構基因轉錄的開放或關閉從而發揮代謝的調節作用，腎上腺糖皮質激素誘導糖異生關鍵酶合成的增加即通謝的調節作用，腎上腺糖皮質激素誘導糖異生關鍵酶合成的增加即通過此機制，其中間步驟也包括激素受體活性復合物進入靶細胞核內后過此機制，其中間步驟也包括激素受體活性復合物進入靶細胞核內后，與某些非組蛋白結合調節結構基因

39、的開放、影響，與某些非組蛋白結合調節結構基因的開放、影響dna、組蛋白、非、組蛋白、非組蛋白三者的結合，誘導某些蛋白質合成而產生生物效應。組蛋白三者的結合，誘導某些蛋白質合成而產生生物效應。 胞胞內內受受體體激激素素的的作作用用方方式式基因mrnadna激素受體復合物結合部位+蛋白質合成代謝應答細胞核胞漿質膜激素受體 類固醇激素和甲狀腺素通過胞內受體對代謝的調節作用類固醇激素和甲狀腺素通過胞內受體對代謝的調節作用 胰島素調節代謝的作用機理胰島素調節代謝的作用機理 n胰島素是人們認識最早、治療糖尿病應用最廣泛的激素藥物之一胰島素是人們認識最早、治療糖尿病應用最廣泛的激素藥物之一，糖尿病的發病率在

40、內分泌腺疾病中居首位，且胰島素受體在體，糖尿病的發病率在內分泌腺疾病中居首位，且胰島素受體在體內肝、骨骼肌、心肌及脂肪細胞中分布十分廣泛，但人們對胰島內肝、骨骼肌、心肌及脂肪細胞中分布十分廣泛，但人們對胰島素發揮作用的生化機理，至今也尚未完全清楚。素發揮作用的生化機理，至今也尚未完全清楚。n胰島素主要與靶細胞膜上的嵌入糖蛋白受體結合而發揮作胰島素主要與靶細胞膜上的嵌入糖蛋白受體結合而發揮作用。鼠肝細胞胰島素受體是由用。鼠肝細胞胰島素受體是由2 2個個亞基與亞基與2 2個個亞基組成亞基組成的四聚體（的四聚體（）2 2，二種亞基分子量分別是，二種亞基分子量分別是135kda135kda與與95kd

41、a95kda，亞基間以二硫鍵相連。，亞基間以二硫鍵相連。亞基在靶細胞漿膜外側亞基在靶細胞漿膜外側, ,可與胰島素結合可與胰島素結合, , 亞基為跨膜結構，在漿膜內亞基為跨膜結構，在漿膜內c c端有酪端有酪氨酸蛋白激酶活性。當胰島素與其受體氨酸蛋白激酶活性。當胰島素與其受體亞基結合后，可亞基結合后，可激活其激活其亞基上酪氨酸蛋白激酶活性，作為啟動開關，受亞基上酪氨酸蛋白激酶活性，作為啟動開關，受體蛋白自身體蛋白自身11461146、11501150和和11511151位酪氨酸殘基磷酸化活化后位酪氨酸殘基磷酸化活化后，再磷酸化從而活化胰島素受體底物（，再磷酸化從而活化胰島素受體底物（insulin

42、 receptor insulin receptor substratesubstrate，irsirs）蛋白質分子中特定的酪氨酸殘基，再進）蛋白質分子中特定的酪氨酸殘基，再進一步與一步與srcsrc同源結構域同源結構域2 2（srcsrc homology 2 domain homology 2 domain，sh2sh2）的蛋白質分子結合，從而活化細胞信號傳遞途徑，再級聯的蛋白質分子結合，從而活化細胞信號傳遞途徑，再級聯放大效應作用于下游蛋白質分子從而發揮調節靶細胞糖、放大效應作用于下游蛋白質分子從而發揮調節靶細胞糖、脂等代謝與細胞生長、分化等作用。脂等代謝與細胞生長、分化等作用。三、整體

43、水平的代謝調節三、整體水平的代謝調節n整體調節就是神經體液調節。在整體調節中，神經系統可協調調整體調節就是神經體液調節。在整體調節中，神經系統可協調調節幾種激素的分泌。在整體水平上，就激素而言，也不是單一激素節幾種激素的分泌。在整體水平上，就激素而言，也不是單一激素，而是多種激素共同協調，綜合對機體代謝進行調節。例如調節機，而是多種激素共同協調，綜合對機體代謝進行調節。例如調節機體血糖濃度的恒定就有降血糖激素與一組升血糖激素共同作用的結體血糖濃度的恒定就有降血糖激素與一組升血糖激素共同作用的結果，使機體血糖濃度即使是在餐后與饑餓時都不會有太大的波動。果，使機體血糖濃度即使是在餐后與饑餓時都不會

44、有太大的波動。n1、饑餓時的代謝調節、饑餓時的代謝調節 n人肝糖原的總量大約人肝糖原的總量大約100g，饑餓半天理論上肝糖原已完全耗盡，但，饑餓半天理論上肝糖原已完全耗盡，但事實上人幾天不進食，血糖濃度僅趨向降低，但人尚清醒并維持生事實上人幾天不進食，血糖濃度僅趨向降低，但人尚清醒并維持生命，這是胰島素、胰高血糖素以及腎上腺素、腎上腺皮質激素等分命，這是胰島素、胰高血糖素以及腎上腺素、腎上腺皮質激素等分泌綜合調節作用的結果，其中包括脂肪動員、酮體生成增加以補充泌綜合調節作用的結果，其中包括脂肪動員、酮體生成增加以補充葡萄糖供能的不足，骨骼肌等組織中蛋白質分解的加強，以氨基酸葡萄糖供能的不足，骨骼肌等組織中蛋白質分解的加強，以氨基酸作為原料加強肝中的糖異生作用，同時外周組織中葡萄糖利用減少作為原料加強肝中的糖異生作用，同時外周組織中葡萄糖利用減少、酮體利用的增加以確保大腦與紅細胞中葡萄糖的持續供應，甚至、酮體利用的增加以確保大腦與紅細胞中葡萄糖的持續供應，甚至大腦也可增加酮體的利用以節約利用葡萄糖等。大腦也可增加酮體的利用以節約利用葡萄糖等。n此時，血糖濃度的低水平維持，是