1、目目 錄錄909909 概概 述述 什么是網(wǎng)絡(luò)(network)? 指把所有相關(guān)的事物連接起來(lái)形成的一個(gè)巨大的系統(tǒng),常作為一個(gè)整體看待的、由相互連接的元件所構(gòu)成的集。目目 錄錄910910近十幾年來(lái)的網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代都帶來(lái)了什么變化？（網(wǎng)絡(luò)電視、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷） 聯(lián)系密切（世界范圍）； 資源共享（世界范圍）； 集團(tuán)優(yōu)勢(shì)的充分體現(xiàn)幾億年前生物小小的細(xì)胞內(nèi)就已經(jīng)進(jìn)化出了網(wǎng)絡(luò)化行為代謝網(wǎng)絡(luò)。目目 錄錄911911什么是代謝網(wǎng)絡(luò)(metabolic network)? 由生物體內(nèi)所有的代謝反應(yīng)或途徑，以及相關(guān)的調(diào)節(jié)過(guò)程所構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 通過(guò)代謝途徑交叉點(diǎn)上的關(guān)鍵中間產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)各代謝途徑間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化

2、。目目 錄錄912912By B. Alberts目目 錄錄913913 代謝網(wǎng)絡(luò)有什么益處？代謝網(wǎng)絡(luò)有什么益處？資源共享途徑。在滿足需要的前提下，互通有無(wú)，最大限度的減少酶、代謝途徑及中間產(chǎn)物的數(shù)量。目目 錄錄91491411.1 代謝網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)11.2 細(xì)胞水平的代謝網(wǎng)絡(luò)11.3 器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)11.4 整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)11.5 代謝組學(xué)與相關(guān)組學(xué) 本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：目目 錄錄91591511.111.1 代謝網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)代謝網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)v 復(fù)雜代謝網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是大量的要素和復(fù)雜代謝網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是大量的要素和許多規(guī)章制度的循環(huán)。許多規(guī)章制度的循環(huán)。1.1. 代謝網(wǎng)絡(luò)具有整體性。代謝

3、網(wǎng)絡(luò)具有整體性。2.2. 代謝網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜性。代謝網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜性。3.3. 代謝網(wǎng)絡(luò)具有可調(diào)性。代謝網(wǎng)絡(luò)具有可調(diào)性。4.4. 代謝網(wǎng)絡(luò)具有特異性。代謝網(wǎng)絡(luò)具有特異性。5.5. 代謝網(wǎng)絡(luò)具有無(wú)尺度性。代謝網(wǎng)絡(luò)具有無(wú)尺度性。目目 錄錄916(1) (1) 組成和結(jié)構(gòu)的整體性。組成和結(jié)構(gòu)的整體性。(2) (2) 代謝活動(dòng)和調(diào)節(jié)的整體性。代謝活動(dòng)和調(diào)節(jié)的整體性。(3) (3) 代謝物來(lái)源的整體性。代謝物來(lái)源的整體性。 11.1.1 11.1.1 代謝網(wǎng)絡(luò)具有整體性代謝網(wǎng)絡(luò)具有整體性目目 錄錄917(1) (1) 組成和結(jié)構(gòu)的整體性組成和結(jié)構(gòu)的整體性 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)代謝物代謝物 各節(jié)點(diǎn)間的連接各節(jié)

4、點(diǎn)間的連接酶促反應(yīng)、調(diào)節(jié)酶促反應(yīng)、調(diào)節(jié) 反應(yīng)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)反應(yīng)反應(yīng)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)反應(yīng)目目 錄錄918(2) (2) 代謝活動(dòng)和調(diào)節(jié)的整體性代謝活動(dòng)和調(diào)節(jié)的整體性 食物中的食物中的混合營(yíng)養(yǎng)成分經(jīng)消化吸收到體混合營(yíng)養(yǎng)成分經(jīng)消化吸收到體內(nèi)后的代謝是同時(shí)進(jìn)行的，且各種物質(zhì)代內(nèi)后的代謝是同時(shí)進(jìn)行的，且各種物質(zhì)代謝之間和各條代謝途徑之間彼此互相聯(lián)系，謝之間和各條代謝途徑之間彼此互相聯(lián)系，或相互轉(zhuǎn)變，或相互依存，或相互制約，或相互轉(zhuǎn)變，或相互依存，或相互制約，從而構(gòu)成統(tǒng)一的整體。從而構(gòu)成統(tǒng)一的整體。目目 錄錄919(3) (3) 代謝物來(lái)源的整體性代謝物來(lái)源的整體性 體內(nèi)各種代謝物無(wú)論是從外界攝入的體內(nèi)各種代謝物無(wú)

5、論是從外界攝入的還是體內(nèi)產(chǎn)生的，均混合在一起構(gòu)成各自還是體內(nèi)產(chǎn)生的，均混合在一起構(gòu)成各自的代謝池，分布于全身各處進(jìn)行代謝。的代謝池，分布于全身各處進(jìn)行代謝。目目 錄錄920(1) (1) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。(2) (2) 功能屬性的復(fù)雜性。功能屬性的復(fù)雜性。 11.1.11.1.2 2 代謝網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜性代謝網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜性目目 錄錄921(1) (1) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 代謝網(wǎng)絡(luò)由若干不同的代謝途徑所構(gòu)代謝網(wǎng)絡(luò)由若干不同的代謝途徑所構(gòu)成。成。包括直線途徑、分支途徑、循環(huán)途徑、包括直線途徑、分支途徑、循環(huán)途徑、反饋途徑、交叉途徑等形式，從而使代謝反饋途徑、交叉途

6、徑等形式，從而使代謝網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性。目目 錄錄922糖原食物糖葡糖-6-磷酸酵解 中間物磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰CoACO2乳酸CO2脂肪酸食物脂肪甘油儲(chǔ)存脂肪NADPH2甘油氨基酸NH3CO2ATP尿素組織蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)磷酸戊糖途徑NADPH2呼吸鏈磷酸戊糖ATPADPATP甲酸CO2NH3核酸H2O -酮戊二酸生糖生糖 甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺NADPH2磷脂Ser Met氨基酸酶酶基因基因糖異生糖異生酵解酵解目目 錄錄923(2) (2) 功能屬性的復(fù)雜性功能屬性的復(fù)雜性 物質(zhì)代謝與能量代謝相偶聯(lián)物質(zhì)代謝與能量代謝相偶聯(lián) 合成代謝與分

7、解代謝相偶聯(lián)合成代謝與分解代謝相偶聯(lián) 代謝反應(yīng)與調(diào)節(jié)反應(yīng)相偶聯(lián)代謝反應(yīng)與調(diào)節(jié)反應(yīng)相偶聯(lián) 不同物質(zhì)代謝途徑之間相偶聯(lián)不同物質(zhì)代謝途徑之間相偶聯(lián) 使代謝網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出不同于單一代謝途使代謝網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出不同于單一代謝途徑的新的功能屬性。徑的新的功能屬性。目目 錄錄924v自適應(yīng)自適應(yīng)(self-adaption(self-adaption） 代謝網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)內(nèi)外環(huán)境因素的改變，代謝網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)內(nèi)外環(huán)境因素的改變，“自動(dòng)地自動(dòng)地”對(duì)代謝過(guò)程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)、對(duì)代謝過(guò)程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)、處理和整合，以適應(yīng)環(huán)境的變化，這一功處理和整合，以適應(yīng)環(huán)境的變化，這一功能屬性稱為自適應(yīng)。能屬性稱為自適應(yīng)。目目 錄錄925v由神經(jīng)

8、、體液、細(xì)胞內(nèi)酶、細(xì)胞間隔等組由神經(jīng)、體液、細(xì)胞內(nèi)酶、細(xì)胞間隔等組成的成的一套調(diào)控系統(tǒng)，對(duì)代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精細(xì)、一套調(diào)控系統(tǒng)，對(duì)代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精細(xì)、完善而又復(fù)雜的調(diào)控。完善而又復(fù)雜的調(diào)控。 11.1.11.1.3 3 代謝網(wǎng)絡(luò)具有可調(diào)性代謝網(wǎng)絡(luò)具有可調(diào)性目目 錄錄926(1)(1)組織細(xì)胞特異性。組織細(xì)胞特異性。(2)(2)發(fā)育階段特異性。發(fā)育階段特異性。11.1.11.1.4 4 代謝網(wǎng)絡(luò)具有特異性代謝網(wǎng)絡(luò)具有特異性目目 錄錄927v無(wú)尺度性無(wú)尺度性(free scale)(free scale) 指在代謝網(wǎng)絡(luò)中，指在代謝網(wǎng)絡(luò)中，個(gè)別代謝物比其他代謝物參與了更多的個(gè)別代謝物比其他代謝物參與了更多的

9、化學(xué)反應(yīng)，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中處于更為重要化學(xué)反應(yīng)，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中處于更為重要的地位。的地位。v如如ATPATP、NADNAD+ +、NADPHNADPH、乙酰、乙酰CoACoA、6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖等等。 11.1.11.1.5 5 代謝代謝網(wǎng)絡(luò)具有無(wú)尺度性網(wǎng)絡(luò)具有無(wú)尺度性目目 錄錄928(1)ATP(1)ATP是生物體能量?jī)?chǔ)存與利用的共同形式；是生物體能量?jī)?chǔ)存與利用的共同形式； (2)NAD(2)NAD+ +是大部分不需氧脫氫反應(yīng)共同的受氫體；是大部分不需氧脫氫反應(yīng)共同的受氫體；(3)NADPH(3)NADPH為大多數(shù)代謝物的合成提供還原力；為大多數(shù)代謝物的合成提供還原力；(4)(4)乙酰乙

10、酰CoACoA是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)代謝共同的是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)代謝共同的樞紐點(diǎn)；樞紐點(diǎn)； (5)6-(5)6-磷酸葡萄糖是各條糖代謝途徑的中間轉(zhuǎn)換點(diǎn)。磷酸葡萄糖是各條糖代謝途徑的中間轉(zhuǎn)換點(diǎn)。 目目 錄錄9291. 1. 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)與物質(zhì)互變細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)與物質(zhì)互變。2. 2. 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)與能量代謝細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)與能量代謝。3. 3. 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)。 11.211.2 細(xì)胞水平的代謝網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞水平的代謝網(wǎng)絡(luò)目目 錄錄930v細(xì)胞水平的代謝網(wǎng)絡(luò)：由細(xì)胞內(nèi)所有的代細(xì)胞水平的代謝網(wǎng)絡(luò)：由細(xì)胞內(nèi)所有的代謝物及其相關(guān)的代謝反應(yīng)和代謝途徑、調(diào)謝物及其相

11、關(guān)的代謝反應(yīng)和代謝途徑、調(diào)節(jié)反應(yīng)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)反應(yīng)所構(gòu)成。節(jié)反應(yīng)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)反應(yīng)所構(gòu)成。v通過(guò)細(xì)胞水平的代謝網(wǎng)絡(luò)，糖、脂肪、氨通過(guò)細(xì)胞水平的代謝網(wǎng)絡(luò)，糖、脂肪、氨基酸和核苷酸四大類物質(zhì)之間可以在一定基酸和核苷酸四大類物質(zhì)之間可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)變程度上實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)變。 11.2.111.2.1 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)與物質(zhì)互變細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)與物質(zhì)互變目目 錄錄931糖、脂類、蛋白質(zhì)、核酸代謝之間的聯(lián)系糖、脂類、蛋白質(zhì)、核酸代謝之間的聯(lián)系目目 錄錄932脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮糖代謝糖代謝脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoACoA琥珀酸琥珀酸糖糖 (植物植物)乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) -氧化氧化糖異

12、生糖異生TCA糖糖乙酰乙酰CoACoA、NADPHNADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮- -磷酸甘油磷酸甘油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解從頭合成從頭合成(1) (1) 糖代謝與脂類代謝的相互聯(lián)系糖代謝與脂類代謝的相互聯(lián)系目目 錄錄933(2) (2) 糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系糖糖- -酮酸酮酸 氨基酸氨基酸 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) NH3蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 氨基酸氨基酸 - -酮酸酮酸 糖糖 （生糖氨基酸）（生糖氨基酸）目目 錄錄934(3) (3) 脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮脂肪酸脂肪酸乙

13、酰乙酰CoACoA氨基酸碳架氨基酸碳架氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸脂肪脂肪蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)酮酸或乙酰酮酸或乙酰CoACoA脂肪酸脂肪酸（生酮氨基酸）（生酮氨基酸）氨基酸氨基酸目目 錄錄935(1) (1) 糖可以轉(zhuǎn)變成脂類，但脂類中僅甘油和丙酰糖可以轉(zhuǎn)變成脂類，但脂類中僅甘油和丙酰CoACoA部部分可以轉(zhuǎn)變成糖；分可以轉(zhuǎn)變成糖；(2) (2) 糖能轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸，但大多數(shù)氨基酸可糖能轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸，但大多數(shù)氨基酸可以轉(zhuǎn)變成糖以轉(zhuǎn)變成糖；(3) (3) 脂類僅甘油部脂類僅甘油部分分可以轉(zhuǎn)變成氨基酸，但氨基酸可以轉(zhuǎn)變成氨基酸，但氨基酸可以轉(zhuǎn)變成脂類可以轉(zhuǎn)變成脂類；(4) (4) 氨基酸

14、和糖均可以轉(zhuǎn)變成核苷酸，但脂類僅甘氨基酸和糖均可以轉(zhuǎn)變成核苷酸，但脂類僅甘油部份可以轉(zhuǎn)變成核苷酸油部份可以轉(zhuǎn)變成核苷酸。目目 錄錄936糖原糖原 三酰甘油三酰甘油 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA 呼吸鏈呼吸鏈 ADP+Pi ATP 11.2.211.2.2 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)與能量代謝細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)與能量代謝目目 錄錄937v糖糖機(jī)體的機(jī)體的“燃燒材料燃燒材料”。v脂肪脂肪機(jī)體的機(jī)體的“儲(chǔ)能材料儲(chǔ)能材料”。v蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)機(jī)體的機(jī)體的“建筑材料建筑材料”。 目目 錄錄938v代謝調(diào)節(jié)機(jī)制：代謝調(diào)節(jié)機(jī)制： 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié) 器官

15、水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié) 整體水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)整體水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié) 統(tǒng)稱為三級(jí)水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)。統(tǒng)稱為三級(jí)水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)。 11.2.11.2.3 3 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)目目 錄錄939v細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)機(jī)制：細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)機(jī)制： (1)(1)代謝區(qū)室的調(diào)節(jié)代謝區(qū)室的調(diào)節(jié) (2)(2)變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié) (3)(3)共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié) (4)(4)酶含量調(diào)節(jié)酶含量調(diào)節(jié)目目 錄錄940(1)(1)細(xì)胞內(nèi)酶體系的代謝區(qū)室調(diào)節(jié)：細(xì)胞內(nèi)酶體系的代謝區(qū)室調(diào)節(jié)： 代謝區(qū)室代謝區(qū)室(metabolon)(metabolon)：細(xì)胞內(nèi)每條細(xì)胞內(nèi)每條代謝途徑

16、的酶體系在細(xì)胞內(nèi)都有一定區(qū)代謝途徑的酶體系在細(xì)胞內(nèi)都有一定區(qū)域或亞細(xì)胞分布。域或亞細(xì)胞分布。 目目 錄錄941細(xì)胞有精細(xì)的亞細(xì)胞細(xì)胞有精細(xì)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。細(xì)胞內(nèi)不同區(qū)域代細(xì)胞內(nèi)不同區(qū)域代謝物的濃度不一致。謝物的濃度不一致。目目 錄錄942糖糖有氧氧化有氧氧化脂肪酸脂肪酸氧化氧化三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)呼吸鏈呼吸鏈DNADNA、RNARNA合成合成糖糖合成合成脂肪脂肪合成合成蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)合成合成核酸核酸降解降解生物膜控制生物膜控制底物濃度底物濃度目目 錄錄943表表11-1 11-1 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)中不同酶體系的代謝區(qū)室細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)中不同酶體系的代謝區(qū)室代謝途徑代謝途徑酶體系分布酶體系分布

17、代謝途徑代謝途徑酶體系分布酶體系分布糖無(wú)氧氧化糖無(wú)氧氧化胞液胞液脂肪酸脂肪酸- -氧化氧化胞液和線粒體胞液和線粒體糖有氧氧化糖有氧氧化胞液和線粒體胞液和線粒體酮體生成與利用酮體生成與利用線粒體線粒體磷酸戊糖磷酸戊糖胞液胞液膽固醇合成膽固醇合成胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖原合成糖原合成胞液胞液磷脂合成磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖原分解糖原分解胞液胞液尿素合成尿素合成線粒體和胞液線粒體和胞液糖異生糖異生線粒體和（或）線粒體和（或） 胞液胞液三羧酸循環(huán)和三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體線粒體目目 錄錄944944v細(xì)胞內(nèi)代謝區(qū)室隔離的意義細(xì)胞內(nèi)代謝區(qū)室隔離的意義： 可避免代謝途徑之間相互干擾。可避免代

18、謝途徑之間相互干擾。 有利于不同調(diào)節(jié)因素對(duì)不同代謝途徑的特異調(diào)節(jié)。有利于不同調(diào)節(jié)因素對(duì)不同代謝途徑的特異調(diào)節(jié)。 區(qū)域分布使代謝物濃度對(duì)代謝速度產(chǎn)生重要影響。區(qū)域分布使代謝物濃度對(duì)代謝速度產(chǎn)生重要影響。目目 錄錄945(2)關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)： 最原始和最基本的細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)方式。目目 錄錄946946表表11-2 11-2 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)947947通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)：避免原材料的不必要浪費(fèi)；有效儲(chǔ)存所需能量；維持代謝物的動(dòng)態(tài)平衡；使不同代謝途徑之間實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)。 目目 錄錄948948(3)酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)： 通

19、常與細(xì)胞外的調(diào)節(jié)因素相偶聯(lián)。 即將細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)與器官水平及整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)偶聯(lián)起來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)生物體的整體調(diào)節(jié)以適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的變化。 目目 錄錄949949-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-O-PO32-ThrSerTyr酶蛋白酶蛋白酶蛋白的磷酸化與脫磷酸化修飾酶蛋白的磷酸化與脫磷酸化修飾 目目 錄錄950950激素激素激素受體激素受體ATPcAMP +PPi酶酶A(無(wú)活性）無(wú)活性）酶酶A(有活性）有活性）酶酶B(無(wú)活性）無(wú)活性）酶酶B(有活性）有活性）酶酶C(無(wú)活性）無(wú)活性）酶酶C(有活性）有活性）酶酶D(無(wú)活

20、性）無(wú)活性）酶酶D(活性極大）活性極大）代謝反應(yīng)代謝反應(yīng)環(huán)化酶環(huán)化酶激活激活1010010001041 （濃度）（濃度）目目 錄錄951951表表11-3 11-3 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)關(guān)鍵酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)關(guān)鍵酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)代謝途徑代謝途徑關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶磷酸化磷酸化( (激活激活)/)/脫磷酸化脫磷酸化( (抑制抑制) )磷酸化磷酸化( (抑制抑制)/ )/ 脫磷酸化脫磷酸化( (激活激活) )糖原合成與分解糖原合成與分解糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原合酶糖原合酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b b激酶激酶糖無(wú)氧氧化糖無(wú)氧氧化磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2糖有氧氧化糖有氧氧化

21、丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體糖異生糖異生果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2-2脂肪合成與分解脂肪合成與分解激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶膽固醇合成膽固醇合成HMG-CoAHMG-CoA還原酶激酶還原酶激酶HMG-CoAHMG-CoA還原酶還原酶目目 錄錄952952(4)酶含量調(diào)節(jié)： 主要涉及酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏。 目目 錄錄953953表表11-4 11-4 細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)中酶含量的調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝網(wǎng)絡(luò)中酶含量的調(diào)節(jié)954v指利用體液指利用體液( (主要是血液主要是血液) )的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程相互的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程相互偶聯(lián)，并通過(guò)體液因素偶聯(lián)，并通過(guò)體液因素( (

22、主要是激素主要是激素) )進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，在不同組織器官之間形成了復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)。在不同組織器官之間形成了復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)。器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的作用：器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的作用： (1)(1)維持生物體內(nèi)葡萄糖代謝的平衡，以便為腦維持生物體內(nèi)葡萄糖代謝的平衡，以便為腦和紅細(xì)胞提供穩(wěn)定的葡萄糖供應(yīng)。和紅細(xì)胞提供穩(wěn)定的葡萄糖供應(yīng)。 (2)(2)使能源物質(zhì)在充足時(shí)能夠被儲(chǔ)存；而在短缺使能源物質(zhì)在充足時(shí)能夠被儲(chǔ)存；而在短缺或需求過(guò)多時(shí)能夠被有效地動(dòng)員或補(bǔ)充。或需求過(guò)多時(shí)能夠被有效地動(dòng)員或補(bǔ)充。 11.311.3 器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)目目 錄錄955v器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)：器官水平代謝網(wǎng)

23、絡(luò)： (1)(1)不同組織器官中物質(zhì)代謝的特點(diǎn)。不同組織器官中物質(zhì)代謝的特點(diǎn)。 (2) (2)饑餓狀態(tài)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)。饑餓狀態(tài)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)。 (3) (3)飽食狀態(tài)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)。飽食狀態(tài)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)。 (4) (4)適度運(yùn)動(dòng)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)。適度運(yùn)動(dòng)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)。 (5) (5)器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)。器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)。目目 錄錄95611.3.11.3.1 1 不同組織器官中物質(zhì)代謝的特點(diǎn)不同組織器官中物質(zhì)代謝的特點(diǎn)957(1) (1) 短期饑餓狀態(tài)：禁食過(guò)夜期間。短期饑餓狀態(tài)：禁食過(guò)夜期間。(2) (2) 長(zhǎng)期饑餓狀態(tài)：饑餓持續(xù)數(shù)周。長(zhǎng)期饑餓

24、狀態(tài)：饑餓持續(xù)數(shù)周。11.3.11.3.2 2 饑餓狀態(tài)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)饑餓狀態(tài)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)目目 錄錄958(1) (1) 短期饑餓狀態(tài)：短期饑餓狀態(tài)：腦腦能量能量葡萄糖葡萄糖肝肝 糖原糖原糖異生糖異生- -氧化氧化能量能量脂肪酸脂肪酸酮體酮體脂肪組織脂肪組織 三酰甘油三酰甘油甘油甘油骨骼肌骨骼肌 丙酮酸丙酮酸支鏈氨基酸支鏈氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)丙氨酸丙氨酸/ /谷氨酰胺谷氨酰胺能量能量紅細(xì)胞紅細(xì)胞 能量能量乳酸乳酸目目 錄錄959(1)(1)長(zhǎng)期饑餓狀態(tài)：長(zhǎng)期饑餓狀態(tài)：腦腦能量能量葡萄糖葡萄糖肝和腎肝和腎糖異生糖異生- -氧化氧化能量能量脂肪酸脂肪酸酮體酮體脂肪組織脂肪組織 三酰甘油

25、三酰甘油甘油甘油骨骼肌骨骼肌 丙酮酸丙酮酸支鏈氨基酸支鏈氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)能量能量紅細(xì)胞紅細(xì)胞能量能量乳酸乳酸丙氨酸丙氨酸/ /谷氨酰胺谷氨酰胺目目 錄錄960 11.3.11.3.3 3 飽食狀態(tài)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)飽食狀態(tài)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)肝肝腦腦能量能量葡萄糖葡萄糖能量能量脂肪酸脂肪酸脂肪組織脂肪組織 三酰甘油三酰甘油VLDLVLDL骨骼肌骨骼肌 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸乳糜微粒乳糜微粒小腸小腸消化消化淀粉淀粉三酰三酰甘油甘油蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三酰甘油三酰甘油合成合成肝糖原肝糖原能量能量氧化分解氧化分解脂肪酸合成脂肪酸合成肌糖原肌糖原目目 錄錄96111.3.11.3.4 4 適度運(yùn)動(dòng)時(shí)器官

26、水平的代謝網(wǎng)絡(luò)適度運(yùn)動(dòng)時(shí)器官水平的代謝網(wǎng)絡(luò)乳酸乳酸乳酸乳酸腦腦能量能量葡萄糖葡萄糖肝肝 肝糖原肝糖原能量能量脂肪酸脂肪酸脂肪組織脂肪組織 三酰甘油三酰甘油甘油甘油骨骼肌骨骼肌 糖無(wú)氧氧化糖無(wú)氧氧化肌糖原肌糖原能量能量紅細(xì)胞紅細(xì)胞能量能量糖異生糖異生- -氧化氧化目目 錄錄962v調(diào)節(jié)器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)的主要因素調(diào)節(jié)器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)的主要因素激素。激素。(1)(1)作用于膜受體的激素調(diào)節(jié)。作用于膜受體的激素調(diào)節(jié)。(2)(2)作用于胞內(nèi)受體的激素調(diào)節(jié)。作用于胞內(nèi)受體的激素調(diào)節(jié)。 11.3.11.3.5 5 器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)器官水平代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)目目 錄錄963(1)(1)作用于膜受體的激素調(diào)節(jié)

27、：作用于膜受體的激素調(diào)節(jié)： 作用規(guī)律是：激素作用規(guī)律是：激素+ +相應(yīng)的膜受體相應(yīng)的膜受體激激素素- -受體復(fù)合物受體復(fù)合物影響存在于膜內(nèi)側(cè)的信影響存在于膜內(nèi)側(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白或酶的催化活性號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白或酶的催化活性改變胞內(nèi)改變胞內(nèi)第二信使的濃度第二信使的濃度調(diào)節(jié)某種蛋白激酶的調(diào)節(jié)某種蛋白激酶的活性活性最終產(chǎn)生一系列的代謝及生理效最終產(chǎn)生一系列的代謝及生理效應(yīng)。應(yīng)。目目 錄錄964(2)(2)作用于胞內(nèi)受體的激素調(diào)節(jié)：作用于胞內(nèi)受體的激素調(diào)節(jié)：v可透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入胞內(nèi)可透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入胞內(nèi)與胞液中的特異受體與胞液中的特異受體結(jié)合形成激素結(jié)合形成激素- -受體復(fù)合物受體復(fù)合物然后再進(jìn)入核內(nèi)。然后再進(jìn)入核

28、內(nèi)。目目 錄錄965v激素直接進(jìn)入細(xì)胞核激素直接進(jìn)入細(xì)胞核激素激素- -受體復(fù)合物受體復(fù)合物二聚化二聚化與與DNADNA分子上的激素反應(yīng)元件結(jié)分子上的激素反應(yīng)元件結(jié)合合促進(jìn)促進(jìn)( (或抑制或抑制) )相應(yīng)結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)相應(yīng)結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)或酶的含量以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)或酶的含量從而從而實(shí)現(xiàn)激素對(duì)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)激素對(duì)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)。目目 錄錄966v指由神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和全身各器指由神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和全身各器官、組織和細(xì)胞參與構(gòu)成的物質(zhì)代謝網(wǎng)官、組織和細(xì)胞參與構(gòu)成的物質(zhì)代謝網(wǎng)絡(luò)。絡(luò)。(1)(1)應(yīng)激狀態(tài)時(shí)整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)激狀態(tài)時(shí)整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)；(2)(2)肥

29、胖時(shí)整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)。肥胖時(shí)整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)。 11.411.4 整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)目目 錄錄967v應(yīng)激應(yīng)激(stress)(stress)狀態(tài)指在一些異乎尋常的狀態(tài)指在一些異乎尋常的刺激刺激( (如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、感染以及劇烈情緒激動(dòng)等感染以及劇烈情緒激動(dòng)等) )作用于機(jī)體后作用于機(jī)體后所作出的一系列反應(yīng)。所作出的一系列反應(yīng)。11.4.1 11.4.1 應(yīng)激狀態(tài)時(shí)整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)應(yīng)激狀態(tài)時(shí)整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)目目 錄錄968v 應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，交感神經(jīng)興奮引起腎上腺髓質(zhì)和皮質(zhì)激素分應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，交感神經(jīng)興奮引起腎上腺髓質(zhì)和皮質(zhì)激

30、素分泌增多：泌增多： 腎上腺素、去甲腎上腺素及胰高血糖素腎上腺素、去甲腎上腺素及胰高血糖素肝糖原分解肝糖原分解，糖原合成，糖原合成 腎上腺皮質(zhì)激素和胰高血糖素腎上腺皮質(zhì)激素和胰高血糖素糖異生糖異生 胰島素水平胰島素水平 組織細(xì)胞攝取和利用葡萄糖減少，脂組織細(xì)胞攝取和利用葡萄糖減少，脂肪動(dòng)員肪動(dòng)員 結(jié)果：氧攝入增多，能源物質(zhì)供應(yīng)增加而儲(chǔ)存受限。結(jié)果：氧攝入增多，能源物質(zhì)供應(yīng)增加而儲(chǔ)存受限。目目 錄錄969v肥胖肥胖(obesity)(obesity)是體內(nèi)脂肪組織積累過(guò)多是體內(nèi)脂肪組織積累過(guò)多引起的一種疾病。引起的一種疾病。11.4.2 11.4.2 肥胖時(shí)整體水平的代謝網(wǎng)絡(luò)肥胖時(shí)整體水平的代謝

31、網(wǎng)絡(luò)目目 錄錄970v調(diào)節(jié)食欲和進(jìn)食行為的激素調(diào)節(jié)食欲和進(jìn)食行為的激素： 短期調(diào)節(jié)激素短期調(diào)節(jié)激素 生長(zhǎng)激素釋放肽：有刺激食欲的作用。生長(zhǎng)激素釋放肽：有刺激食欲的作用。 膽囊收縮素：引起厭食和飽脹感而抑制進(jìn)食。膽囊收縮素：引起厭食和飽脹感而抑制進(jìn)食。 長(zhǎng)期調(diào)節(jié)激素長(zhǎng)期調(diào)節(jié)激素 胰島素和瘦蛋白：都有抑制進(jìn)食并促進(jìn)熱量胰島素和瘦蛋白：都有抑制進(jìn)食并促進(jìn)熱量 消耗的作用。消耗的作用。目目 錄錄971v概念：概念：代謝組學(xué)代謝組學(xué)、 代謝物組代謝物組、 代謝物組學(xué)代謝物組學(xué)。v代謝組學(xué)代謝組學(xué)(metabonomics)(metabonomics)指指通過(guò)定量檢測(cè)生物通過(guò)定量檢測(cè)生物體在病理生理刺激或遺傳變異情況下，動(dòng)態(tài)的、體在病理生理刺激或遺傳變異情況下，動(dòng)態(tài)的、多參數(shù)的代謝應(yīng)答改變，獲得生物體特定的代多參數(shù)的代謝應(yīng)答改變，獲得生物體特定的代謝模式謝模式(metabolic profile)(metabolic pro