1、第十一章第十一章 物質代謝的聯系與調節物質代謝的聯系與調節v第一節第一節 物質代謝的特點物質代謝的特點v第二節第二節 物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系v第三節第三節 某些組織器官的代謝特點某些組織器官的代謝特點v第四節第四節 代謝調節代謝調節新者陳，陳乃謝，新陳恒代謝新者陳，陳乃謝，新陳恒代謝生則化，化者生，生化即化生生則化，化者生，生化即化生v 新陳代謝：生物活體與外界不斷進行的物質交換和能量交新陳代謝：生物活體與外界不斷進行的物質交換和能量交換過程。換過程。u合成代謝的一般過程：原料準備階段；單分子合成階段；合成代謝的一般過程：原料準備階段；單分子合成階段；生物大分子合成階段。生物大分

2、子合成階段。u分解代謝的一般過程：生物大分子的降解階段；單體分子分解代謝的一般過程：生物大分子的降解階段；單體分子初步分解階段；乙酰基完全分解階段；氫的燃燒階段。初步分解階段；乙酰基完全分解階段；氫的燃燒階段。第一節第一節 物質代謝的特點物質代謝的特點一、整體性一、整體性糖類、脂類、蛋白質、核酸、水、無機鹽、維生素，各種物糖類、脂類、蛋白質、核酸、水、無機鹽、維生素，各種物質代謝之間互相聯系，相互依存。質代謝之間互相聯系，相互依存。二、代謝調節二、代謝調節機體有精細的調節機制，調機體有精細的調節機制，調節代謝的強度、方向和速度節代謝的強度、方向和速度內外環境不斷變化內外環境不斷變化影響機體代謝

3、影響機體代謝適應環境的變化適應環境的變化三、各組織器官物質代謝各具特色三、各組織器官物質代謝各具特色四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池，例如：四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池，例如：結構不同結構不同酶系的種類、酶系的種類、含量不同含量不同不同的組不同的組織、器官織、器官代謝途徑不同、代謝途徑不同、功能各異功能各異各各種種組組織織 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖異生糖異生血血糖糖五、五、ATP是機體能量利用的共同形式是機體能量利用的共同形式六、六、NADPH是合成代謝所需的還原當量，例如：是合成代謝所需的還原當量，例如：營養物營養物分分 解解釋放釋放能量能量ADP+PiA

4、TP直直接接供供能能乙酰乙酰CoANADPH + H+脂酸、膽固醇脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑第二節第二節 物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系一、在能量代謝上的相互聯系一、在能量代謝上的相互聯系v 糖、脂、蛋白質均可氧化供能，在供能方面，糖、脂、蛋糖、脂、蛋白質均可氧化供能，在供能方面，糖、脂、蛋白質可以互相替代，互相制約。白質可以互相替代，互相制約。v 一般情況，機體供能以糖、脂為主，盡量節約蛋白質的消一般情況，機體供能以糖、脂為主，盡量節約蛋白質的消耗。耗。 短期饑餓，蛋白質分解加強，短期饑餓，蛋白質分解加強， 長期饑餓，蛋白質分解明顯降低長期饑餓，蛋白質分解明顯降低二、糖、脂類

5、、蛋白質和核苷酸代謝的聯系二、糖、脂類、蛋白質和核苷酸代謝的聯系1、糖代謝與脂代謝的相互聯系、糖代謝與脂代謝的相互聯系v 攝入的糖量超過能量消耗時，可轉變成脂類攝入的糖量超過能量消耗時，可轉變成脂類v 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葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA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）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3- 3-磷酸磷酸- -甘油甘油葡萄糖葡萄糖v 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例如：饑餓、糖供應不足或糖代謝障礙

6、時例如：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2、糖與氨基酸代謝的相互聯系糖與氨基酸代謝的相互聯系v 大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的-酮酸，可轉變為糖酮酸，可轉變為糖。例如：。例如：v 糖代謝的中間產物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖代謝的中間產物可氨基化生成某些非必需氨基酸丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脫脫氨基氨基糖異生糖異生葡萄糖葡萄糖糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA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

7、氨酸3、脂類與氨基酸代謝的相互聯系脂類與氨基酸代謝的相互聯系v 蛋白質可以轉變為脂肪蛋白質可以轉變為脂肪v 氨基酸可作為合成磷脂的原料氨基酸可作為合成磷脂的原料氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪絲氨酸絲氨酸磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺膽胺腦磷脂腦磷脂膽堿膽堿卵磷脂卵磷脂v 脂肪的甘油部分可轉變為非必需氨基酸，但不能說脂類可脂肪的甘油部分可轉變為非必需氨基酸，但不能說脂類可轉變為氨基酸。轉變為氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途徑糖酵解途徑丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸4、核酸與糖、蛋白質代謝的相互聯系核酸與糖、蛋白質代謝的相互聯系v 氨基酸是體

8、內合成核酸的重要原料氨基酸是體內合成核酸的重要原料v 磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供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第三節第三節 某些組織器官的代謝特點某些組織器官的代謝特點一、一、肝肝v 是機體物質代謝的樞紐。是機體物質代謝的樞紐。v 在糖、脂、蛋白質、核酸、水、無機鹽及維生素代謝中均在糖、脂、蛋白質、核酸、水、無機鹽及維生素代謝中均具有獨特而重要的作用。具有獨特而重要的作用。合成、儲存糖原合成、儲存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖異生的主要器官是糖異生的主要器官肝在糖代謝中的作

9、用肝在糖代謝中的作用例如例如二、二、心臟：以有氧氧化供能為主。心臟：以有氧氧化供能為主。酮體酮體乳酸乳酸 游離脂酸游離脂酸葡萄糖葡萄糖三、三、腦腦v 耗能大，耗氧多。耗能大，耗氧多。v 葡萄糖為主要能源。葡萄糖為主要能源。v 不能利用脂酸，葡萄糖供應不足不能利用脂酸，葡萄糖供應不足 時，利用酮體。時，利用酮體。四、四、肌肉肌肉v 合成、儲存糖原；合成、儲存糖原；v 通常以脂酸氧化為主要供能方式；通常以脂酸氧化為主要供能方式；v 劇烈運動時，以糖酵解為主。劇烈運動時，以糖酵解為主。五、紅細胞五、紅細胞 能量主要來自糖酵解。能量主要來自糖酵解。六、脂肪組織六、脂肪組織v 合成及儲存脂肪的重要組織；

10、合成及儲存脂肪的重要組織；v 將脂肪分解成脂酸、甘油，將脂肪分解成脂酸、甘油， 供機體其他組織利用。供機體其他組織利用。七、七、腎臟腎臟v 可進行糖異生和生成酮體；可進行糖異生和生成酮體；v 腎髓質主要由糖酵解供能；腎腎髓質主要由糖酵解供能；腎 皮質主要由脂酸、酮體有氧氧皮質主要由脂酸、酮體有氧氧 化供能。化供能。第四節第四節 代謝調節代謝調節一、細胞水平的代謝調節：通過細胞內代謝物濃度的變化，一、細胞水平的代謝調節：通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調節對酶的活性及含量進行調節1、細胞內酶的隔離分布：、細胞內酶的隔離分布：使有關代謝途徑分別在細胞不同使有關代謝途徑分別在細胞不同

11、區域進行，各種代謝途徑不致互相干擾。區域進行，各種代謝途徑不致互相干擾。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 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 胞液胞液糖異生糖異生 胞液胞液 糖原合成糖原合成 胞液胞液三羧酸循環三羧酸循環 線粒體線粒體 氧化磷酸化氧化磷酸化 線粒體線粒體脂酸合成脂酸合成 胞液胞液 脂酸脂酸-氧化氧化 線粒體線粒體膽固醇合成膽固醇合成 內質網，胞液內質網，胞液 磷脂合成磷脂合成 內質網內質網尿素合成尿素合成 胞液，線粒體胞液，線粒體 多種水解酶多種水解酶 溶酶體溶酶體DNADNA及及RNARNA合成合成 細胞核細胞核 蛋白質合成蛋白質合成 內質網

12、，胞液內質網，胞液2、對關鍵酶的調節、對關鍵酶的調節v 關鍵酶（限速酶、調節酶）：決定某一代謝途徑的速度和關鍵酶（限速酶、調節酶）：決定某一代謝途徑的速度和方向的一個或少數幾個具調節作用的酶。方向的一個或少數幾個具調節作用的酶。具以下幾個特點：具以下幾個特點：u催化的反應速度最慢催化的反應速度最慢 酶活性決定整個代謝途徑總速度酶活性決定整個代謝途徑總速度u催化的反應為單向反應或非平衡反應催化的反應為單向反應或非平衡反應 酶活性決定整個代謝途徑方向酶活性決定整個代謝途徑方向u酶活性除受底物濃度調節外，還受多種代謝物或效應物調酶活性除受底物濃度調節外，還受多種代謝物或效應物調節節v 某些重要代謝途

13、徑的關鍵酶某些重要代謝途徑的關鍵酶代謝途徑代謝途徑 關鍵酶關鍵酶 代謝途徑代謝途徑 關鍵酶關鍵酶糖原合成糖原合成 磷酸化酶磷酸化酶 糖原分解糖原分解 糖原合成酶糖原合成酶脂酸合成脂酸合成 乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶 脂肪酸分解脂肪酸分解 肉毒堿酰基轉移酶肉毒堿酰基轉移酶酮體生成酮體生成 HMG-HMG-CoACoA合成酶合成酶 膽固醇合成膽固醇合成 HMGCoAHMGCoA還原酶還原酶丙酮酸氧化丙酮酸氧化 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系 脂肪動員脂肪動員 甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶糖酵解糖酵解 已糖激酶、磷酸果糖激酶已糖激酶、磷酸果糖激酶-1-1、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶TAC TAC 檸

14、檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、 - -酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系糖異生糖異生 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1、葡萄糖、葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 葡萄糖葡萄糖6 6磷酸脫氫酶磷酸脫氫酶嘌呤合成嘌呤合成 谷氨酰胺谷氨酰胺PRPPPRPP酰胺轉移酶酰胺轉移酶v 關鍵酶活性的調節：關鍵酶活性的調節：快速調節：數秒、數分鐘；變構調節，化學修飾調節快速調節：數秒、數分鐘；變構調節，化學修飾調節遲緩調節：數小時、幾天；酶量的調節遲緩調節：數小時、幾天；酶量的調節u變構

15、調節：變構調節：1）概念：小分子化合物與酶蛋白分子活性中心以外的某一）概念：小分子化合物與酶蛋白分子活性中心以外的某一部位特異結合，引起酶蛋白分子構象變化，從而改變酶的部位特異結合，引起酶蛋白分子構象變化，從而改變酶的活性。活性。變構效應劑（變構激活劑、變構抑制劑）：終產物或其它小變構效應劑（變構激活劑、變構抑制劑）：終產物或其它小分子代謝物分子代謝物2）變構調節的機制：）變構調節的機制：變構酶：催化亞基，調節亞基變構酶：催化亞基，調節亞基變構效應劑變構效應劑 + + 酶的調節亞基（非共價鍵）酶的調節亞基（非共價鍵）酶的構象改變酶的構象改變酶的活性改變酶的活性改變（激活或抑制（激活或抑制 ）疏

16、松疏松亞基聚合亞基聚合緊密緊密亞基解聚亞基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化3）變構調節的生理意義：）變構調節的生理意義：反饋抑制：代謝終產物常抑制反應途徑中的酶，使代謝物不反饋抑制：代謝終產物常抑制反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。致生成過多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA長鏈脂酰長鏈脂酰CoA變構調節使能量得以有效利用，不致浪費。變構調節使能量得以有效利用，不致浪費。G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促進糖的儲存促進糖的儲存變構調節使不同的代謝途徑相互協調。變構調節使不同的代謝途徑相互協調。檸檬酸檸檬酸+ +6-磷酸

17、果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰輔酶乙酰輔酶A 羧化酶羧化酶 促進脂酸的合成促進脂酸的合成一些代謝途徑中的變構酶及其效應劑一些代謝途徑中的變構酶及其效應劑代謝途徑代謝途徑 變構酶變構酶 變構激活劑變構激活劑 變構抑制劑變構抑制劑糖酵解糖酵解 已糖激酶已糖激酶 AMP,ADP,Pi G-6-P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP 檸檬酸檸檬酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 FDP ATP,乙酰乙酰CoA三羧酸循環三羧酸循環 檸檬酸合酶檸檬酸合酶 AMP ATP,長鏈脂酰長鏈脂酰CoA 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 AMP,ADP ATP 糖異生糖異生 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 乙

18、酰乙酰CoA,ATP AMP糖原分解糖原分解 磷酸化酶磷酸化酶b AMP,G1P,Pi ATP,G6P脂酸合成脂酸合成 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 檸檬酸，異檸檬酸檸檬酸，異檸檬酸 長鏈脂酰長鏈脂酰CoA氨基酸代謝氨基酸代謝 谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 ADP,亮，蛋亮，蛋 GTP,ATP,NADHv 化學修飾調節化學修飾調節u概念：酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發生可逆的共概念：酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發生可逆的共價修飾，從而引起酶活性改變。價修飾，從而引起酶活性改變。u化學修飾的主要方式：化學修飾的主要方式：磷酸化與脫磷酸磷酸化與脫磷酸，乙酰化與脫乙酰，乙酰化與脫乙酰，甲基化與脫甲

19、基，腺苷化與脫腺苷，甲基化與脫甲基，腺苷化與脫腺苷，SH與與-S-S-互變等互變等。-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-磷酸化的酶蛋白磷酸化的酶蛋白u化學修飾的特點化學修飾的特點酶蛋白的共價修飾是不可逆的酶促反應，在不同酶的作用下酶蛋白的共價修飾是不可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態可互相轉變。，酶蛋白的活性狀態可互相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調節因素如激素的調控。催化互變反應的酶在體內可受調節因素如激素的調控。具有放大效應，效率比變構調節高。具有放大效應，效率比變構調節高。

20、磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。同一個酶可以同時受變構調節和化學修飾調節。同一個酶可以同時受變構調節和化學修飾調節。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/脫磷酸化脫磷酸化 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/脫磷酸化脫磷酸化 激活激活/抑制抑制 糖原合成酶糖原合成酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化 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/脫磷酸化脫磷酸化 抑制抑制/激活激活丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化 抑制抑制/激活激活HMGCoA還原酶還

21、原酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化 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/脫磷酸化脫磷酸化 抑制抑制/激活激活甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶 磷酸化磷酸化/脫磷酸化脫磷酸化 激活激活/抑制抑制v 酶量的調節酶量的調節u酶蛋白合成的誘導與阻遏酶蛋白合成的誘導與阻遏 底物對酶合成的誘導和阻遏底物對酶合成的誘導和阻遏 產物對酶合成的阻遏產物對酶合成的阻遏 激素對酶合成的誘導激素對酶合成的誘導 藥物對酶合成的誘導藥物對酶合成的誘導u酶蛋白的降解酶蛋白的降解 溶酶體：釋放蛋白水解酶，降解蛋白質溶酶體：釋放蛋白水解酶，降解蛋白質 胞液中的蛋白酶體：泛素識別、結合蛋白質，蛋白水解酶胞液

22、中的蛋白酶體：泛素識別、結合蛋白質，蛋白水解酶降解蛋白質降解蛋白質二、激素水平代謝調節：二、激素水平代謝調節：激素與靶細胞受體特異結合，將激激素與靶細胞受體特異結合，將激素信號轉化為細胞內一系列化學反應，最終表現出激素的素信號轉化為細胞內一系列化學反應，最終表現出激素的生物學效應。生物學效應。內、外環境改變內、外環境改變機體相關組織分泌機體相關組織分泌激素激素激素與靶細胞上的受體結合激素與靶細胞上的受體結合靶細胞產生生物學效應，適應內外環境改變靶細胞產生生物學效應，適應內外環境改變激素分類：按激素受體在細胞的部位不同，分為膜受體激素激素分類：按激素受體在細胞的部位不同，分為膜受體激素，胞內受體

23、激素，胞內受體激素三、三、整體水平代謝調節：在中樞神經系統的控制下，或通過整體水平代謝調節：在中樞神經系統的控制下，或通過神經纖維及神經遞質對靶細胞直接發生影響，或通過某些神經纖維及神經遞質對靶細胞直接發生影響，或通過某些激素的分泌來調節某些細胞的代謝及功能，并通過各種激激素的分泌來調節某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協調而對機體代謝進行綜合調節。素的互相協調而對機體代謝進行綜合調節。1、短期饑餓（、短期饑餓（13天）天）糖原消耗糖原消耗血糖趨于降低血糖趨于降低胰島素分泌減少胰島素分泌減少胰高血糖素胰高血糖素分泌增加分泌增加 引起一系列的代謝變化引起一系列的代謝變化v 蛋白質代謝變化蛋白質代謝變化分解加強，氨基酸異生成糖分解加強，氨基酸異生成糖v糖代謝變化糖代謝變化 糖異生加強，肝、腎皮質糖異生加強，肝、腎皮質原料為：氨基酸、乳酸、甘油原料為：氨基酸、乳酸、甘油v脂代謝變化脂代謝變化 脂肪動員加強，酮體生成增多脂肪動員加強，酮體生成增多v組織對葡萄糖的利用降低組織對葡萄糖的利用降低 心肌、骨骼肌、腎皮質：脂酸、酮體心肌、骨骼肌、腎皮質：脂酸、酮體腦：以葡萄