第九章物質代謝的聯系與調節MetabolicRelationshipsandRegulation物質代謝的相互聯系MetabolicCrosstalk第一節一、在能量代謝上的相互聯系三大營養素共同中間產物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質乙酰CoATCA2H氧化磷酸化ATPCO2三大營養素可在體內氧化供能。從能量供應的角度看，三大營養素可以互相代替，并互相制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節約蛋白質的消耗。脂肪分解增強ATP增多ATP/ADP比值增高任一供能物質的代謝占優勢，常能抑制和節約其他物質的降解。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制

（糖分解代謝限速酶）例如饑餓時

肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖異生，蛋白質分解

以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質分解明顯降低1~2天3~4周（一）糖代謝與脂代謝的相互聯系1.攝入的糖量超過能量消耗時

二、糖、脂和蛋白質之間的相互聯系葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲存（肝、肌肉）2.脂肪的甘油部分能在體內轉變為糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、腎、腸磷酸-甘油葡萄糖3.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：高酮血癥草酰乙酸相對不足糖不足脂肪大量動員酮體生成增加氧化受阻乙酰CoA（二）糖與氨基酸代謝的相互聯系例如丙氨酸丙酮酸脫氨基糖異生葡萄糖1.大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的α-酮酸，可轉變為糖。2.糖代謝的中間產物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸氨基酸乙酰CoA脂肪

1.蛋白質可以轉變為脂肪

2.氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂（三）脂類與氨基酸代謝的相互聯系——

但不能說，脂類可轉變為氨基酸。脂肪甘油3-磷酸甘油醛糖酵解途徑丙酮酸

其他α-酮酸某些非必需氨基酸3.脂肪的甘油部分可轉變為非必需氨基酸（四）核酸與糖、蛋白質代謝的相互聯系

1.氨基酸是體內合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位合成嘌呤合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸組織、器官的代謝特點及聯系MetabolicCharacteristicandRelationshipsofOrgansandTissues第三節是機體物質代謝的樞紐。在糖、脂、蛋白質、核酸、水、鹽及維生素代謝中均具有獨特而重要的作用。肝合成、儲存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖異生的主要器官肝在糖代謝中的作用如——肝在維持血糖穩定中起重要作用。耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供應不足時，利用酮體。

腦合成、儲存糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；劇烈運動時，輔以糖酵解。肌肉能量主要來自糖酵解。紅細胞合成及儲存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機體其他組織利用。

脂肪組織也可進行糖異生和生成酮體；腎髓質主要由糖酵解供能；腎皮質主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。腎臟代謝調節TheRegulationofMetabolism第四節代謝調節普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要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，這種調節稱為原始調節或細胞水平代謝調節。單細胞生物高等生物

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三級水平代謝調節細胞水平代謝調節激素水平代謝調節高等生物在進化過程中，出現了專司調節功能的內分泌細胞及內分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發揮代謝調節作用。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。

一、細胞水平的代謝調節?細胞水平的代謝調節主要是酶水平的調節。?細胞內酶呈隔離分布。?代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶(keyenzyme)的活性決定。?代謝調節主要是通過對關鍵酶活性的調節而實現的。（一）細胞內酶的隔離分布代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于細胞的某一區域。多酶體系在細胞內的分布

酶的隔離分布的意義

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避免了各種代謝途徑互相干擾。①速度慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，速度最慢的稱為限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化單向反應（不可逆反應）或非平衡反應，它的活性決定整個代謝途徑的方向。③這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應劑的調節。關鍵酶催化的反應具有以下特點：（二）關鍵酶活性的調節代謝途徑是一系列酶促反應組成的，其速度及方向由其中的關鍵酶決定。例：糖代謝的關鍵酶代謝途徑關鍵酶糖原分解磷酸化酶糖原合成糖原合酶糖的有氧氧化己糖激酶6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶系糖異生丙酮酸羧化酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶果糖二磷酸酶葡萄糖-6-磷酸酶

快速代謝

遲緩代謝數秒、數分鐘通過改變酶的活性數小時、幾天通過改變酶的含量變構調節(allostericregulation)化學修飾調節(chemicalmodification)?代謝調節主要是通過對關鍵酶活性的調節而實現的。1.變構調節的概念小分子化合物與酶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，從而改變酶的活性，這種調節稱為酶的變構調節或別構調節(Allostericregulation)。（二）關鍵酶的變構調節被調節的酶稱為變構酶或別構酶(allostericenzyme)使酶發生變構效應的物質，稱為變構效應劑(allostericeffector)

?變構激活劑——引起酶活性增加的變構效應劑。?變構抑制劑——引起酶活性降低的變構效應劑。2.變構調節的機制變構酶催化亞基調節亞基變構效應劑：底物、終產物其他小分子代謝物變構效應劑+酶的調節亞基酶的構象改變酶的活性改變（激活或抑制）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化3.變構調節的生理意義①

代謝終產物反饋抑制

(feedbackinhibition)反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酸單酰CoA長鏈脂酰CoA

②變構調節使能量得以有效利用，不致浪費。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖原分解糖原合酶促進糖的儲存③變構調節使不同的代謝途徑相互協調。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰CoA

羧化酶

促進脂酸的合成（三）酶的化學修飾調節1.化學修飾的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(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調節稱為酶的化學修飾。2.化學修飾的主要方式磷酸化---去磷酸化乙酰化---去乙酰化甲基化---去甲基化腺苷化---去腺苷化

SH與–S—S–互變酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白3.化學修飾的特點①酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態可互相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調節因素如激素的調控。②具有放大效應，效率較變構調節高。③磷酸化與去磷酸化是最常見的方式。

同一個酶可以同時受變構調節和化學修飾調節。（四）酶量的調節1.酶蛋白合成的誘導與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)

常見的誘導或阻遏方式Ⅰ

底物對酶合成的誘導和阻遏Ⅱ產物對酶合成的阻遏Ⅲ激素對酶合成的誘導Ⅳ藥物對酶合成的誘導2.酶蛋白降解溶酶體蛋白酶體——

釋放蛋白水解酶，降解蛋白質——

泛素識別、結合蛋白質；蛋白水解酶降解蛋白質通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調節酶的含量。內、外環境改變機體相關組織分泌激素激素與靶細胞上的受體結合靶細胞產生生物學效應，適應內外環境改變激素(hormone)作用機制二、激素水平的代謝調節激素分類Ι

膜受體激素Ⅱ胞內受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：1.膜受體激素的作用方式激素作用方式2.胞內受體激素的作用方式（一）饑餓糖原消耗血糖趨于降低胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加

引起一系列的代謝變化1.短期饑餓（1～3天）三、整體水平的代謝調節

（1）蛋白質代謝變化分解加強，氨基酸異生成糖（2）糖代謝變化

糖異生加強，組織對葡萄糖利用降低（3）脂代謝變化

脂肪動員加強，酮體生成增多2.長期饑餓（1）蛋白質代謝變化

蛋白質分解減少（2）糖代謝變化肝、腎糖異生作用增強肝糖異生的主要原料為乳酸、