第09章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)(11采用)

第9章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)MetabolicInterrelationships&Regulation第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第三節(jié)體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系第四節(jié)代謝調(diào)節(jié)方式物質(zhì)代謝的特點(diǎn)TheSpecialtyofMetabolism第一節(jié)一、體內(nèi)各種物質(zhì)代謝過(guò)程互相聯(lián)系形成一個(gè)整體

糖類脂類蛋白質(zhì)水

無(wú)機(jī)鹽維生素

消化吸收中間代謝廢物排泄

體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝不是孤立進(jìn)行的，是同時(shí)的，相互聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)變，相互依存，構(gòu)成統(tǒng)一的整體。糖、脂能AA合成代謝分解代謝蛋白整體性例：（E,H）二、機(jī)體物質(zhì)代謝不斷受到精細(xì)調(diào)節(jié)機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境不斷變化影響機(jī)體代謝適應(yīng)環(huán)境的變化三、各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色結(jié)構(gòu)不同酶系的種類、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同、功能各異四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池例如：各種組織

消化吸收的糖

肝糖原分解糖異生血糖五、ATP是機(jī)體儲(chǔ)存能量和消耗能量的共同形式營(yíng)養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能六、NADPH提供合成代謝所需的還原當(dāng)量例如：乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇

磷酸戊糖途徑第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第三節(jié)體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系第四節(jié)代謝調(diào)節(jié)方式物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系MetabolicInterrelationships第二節(jié)一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)系相互制約三大營(yíng)養(yǎng)素共同中間產(chǎn)物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質(zhì)乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大營(yíng)養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。從能量供應(yīng)的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。一般情況下，機(jī)體優(yōu)先利用燃料的次序是糖原、脂肪和蛋白質(zhì)。供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。

脂肪分解增強(qiáng)ATP增多ATP/ADP比值增高任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制(糖分解代謝限速酶之一)例如：饑餓時(shí)：肝糖原分解，肌糖原分解

肝糖異生，蛋白質(zhì)分解以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低1~2天3~4周二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過(guò)中間代謝物而相互聯(lián)系

（一）糖代謝與脂代謝（二）糖代謝與氨基酸代謝糖脂氨基酸核酸（三）脂代謝與氨基酸代謝（四）核酸與氨基酸代謝堿基核糖糖：不能生成必需氨基酸氨基酸：可異生成糖

（除Leu,lys）3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甘油脂酸第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第三節(jié)體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系第四節(jié)代謝調(diào)節(jié)方式體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系MetabolicSpecialty&InterrelationshipsofImportantTissues&ApparatusintheBody第三節(jié)結(jié)構(gòu)不同，功能各異酶系組成、含量不同血液循環(huán)

CNS統(tǒng)一整體各具特色4在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。合成、儲(chǔ)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例如：——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。一、肝是人體最重要的物質(zhì)代謝中心和樞紐酮體乳酸游離脂酸葡萄糖正常優(yōu)先以脂酸為燃料產(chǎn)生ATP。能量可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮體等能源物質(zhì)提供。

二、心可利用多種能源物質(zhì)，以有氧氧化為主耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源，每天消耗約100g。

不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)不足時(shí)，利用酮體。

三、腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大合成、儲(chǔ)存肌糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵解為主。四、肌肉主要氧化脂肪酸，強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大量乳酸五、糖酵解是為成熟紅細(xì)胞提供能量的主要途徑紅細(xì)胞沒(méi)有線粒體，每天消耗1520g葡萄糖。合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機(jī)體其他組織利用。

六、脂肪組織是合成、儲(chǔ)存脂肪的重要組織腎髓質(zhì)主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。七、腎是可進(jìn)行糖異生和生成酮體兩種代謝的器官器官組織特有的酶功能主要代謝途徑主要供能物質(zhì)代謝和輸出的產(chǎn)物肝葡萄糖激酶，葡萄糖-6-磷酸酶，甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶代謝樞紐糖異生，脂酸β-氧化，糖有氧氧化，糖原代謝，酮體生成等葡萄糖，脂酸，乳酸，甘油，氨基酸葡萄糖，VLDL，HDL，酮體等腦神經(jīng)中樞糖有氧氧化，糖酵解，氨基酸代謝葡萄糖，脂酸，酮體，氨基酸等乳酸，CO2,H2O心脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富泵出血液有氧氧化脂酸，葡萄糖，酮體，VLDLCO2，H2O脂肪組織脂蛋白脂酶，激素敏感脂肪酶儲(chǔ)存及動(dòng)員脂肪酯化脂酸，脂解VLDL，CM游離脂酸，甘油骨骼肌脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富收縮有氧氧化，糖酵解脂酸，葡萄糖，酮體乳酸，CO2，H2O腎甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶排泄尿液糖異生，糖酵解，酮體生成脂酸，葡萄糖，乳酸，甘油葡萄糖紅細(xì)胞無(wú)線粒體運(yùn)輸氧糖酵解葡萄糖乳酸重要器官及組織氧化供能的特點(diǎn)第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第三節(jié)體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系第四節(jié)代謝調(diào)節(jié)方式代謝調(diào)節(jié)方式TheWayforRegulationofMetabolism第四節(jié)代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過(guò)細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細(xì)胞生物高等生物——三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)高等生物在進(jìn)化過(guò)程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對(duì)其他細(xì)胞發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用。整體水平代謝調(diào)節(jié)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過(guò)神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或通過(guò)某些激素的分泌來(lái)調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過(guò)各種激素的互相協(xié)調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。

一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性?細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。?細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布。?代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(keyenzyme)的活性決定。?代謝調(diào)節(jié)主要是通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。（一）細(xì)胞酶系有特定細(xì)胞和亞細(xì)胞區(qū)域的隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域。多酶體系分布多酶體系分布DNA及RNA合成細(xì)胞核糖酵解胞液蛋白質(zhì)合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液戊糖磷酸途徑胞液糖原合成胞液糖異生胞液脂酸合成胞液脂酸β氧化線粒體膽固醇合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液多種水解酶溶酶體磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)三羧酸循環(huán)線粒體血紅素合成胞液，線粒體氧化磷酸化線粒體尿素合成胞液，線粒體呼吸鏈線粒體主要代謝途徑多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布

乙酰CoAFA合成酶系

FA無(wú)意義循環(huán)例：ATP脂酰CoAβ-[O]乙酰CoA線粒體胞液6有氧氧化糖不足糖充足Glc酶隔離分布的意義:提高同一代謝途徑酶促反應(yīng)速率。使各種代謝途徑互不干擾，彼此協(xié)調(diào)，有利于調(diào)節(jié)物對(duì)各途徑的特異調(diào)節(jié)。關(guān)鍵步驟關(guān)鍵酶代謝途徑是一系列酶促反應(yīng)組成的，其速度及方向由其中的關(guān)鍵酶決定。①速度最慢，它的速度決定整個(gè)代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化單向反應(yīng)不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決定整個(gè)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(yīng)劑的調(diào)節(jié)。關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)具有以下特點(diǎn)：代謝途徑關(guān)鍵酶糖原降解磷酸化酶糖原合成糖原合酶糖酵解己糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶糖有氧氧化丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶糖異生丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖雙磷酸酶-1脂酸合成乙酰輔酶A羧化酶膽固醇合成HMG輔酶A還原酶某些重要代謝途徑的關(guān)鍵酶①快速代謝

②遲緩代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘通過(guò)改變酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天通過(guò)改變酶的含量變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)

(chemicalmodification)代謝調(diào)節(jié)主要是通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。1．代謝途徑關(guān)鍵酶多數(shù)受到變構(gòu)調(diào)節(jié)

小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。（二）小分子代謝物改變關(guān)鍵酶構(gòu)象對(duì)酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allostericenzyme)。使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric

effector)

。?變構(gòu)激活劑allostericeffector——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑allostericeffector——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。代謝途徑變構(gòu)酶變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑糖酵解己糖激酶AMP、ADP、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶-1FDP檸檬酸丙酮酸激酶ATP，乙酰CoA三羧酸循環(huán)檸檬酸合酶AMPATP，長(zhǎng)鏈脂酰CoA異檸檬酸脫氫酶AMP，ADPATP糖異生丙酮酸羧化酶乙酰CoA，ATPAMP糖原分解磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸合成乙酰輔酶A羧化酶檸檬酸，異檸檬酸長(zhǎng)鏈脂酰CoA氨基酸代謝谷氨酸脫氫酶ADP，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌呤合成谷氨酰胺PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶AMP，GMP嘧啶合成天冬氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶CTP，UTP核酸合成脫氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其變構(gòu)效應(yīng)劑2．代謝途徑的起始物或產(chǎn)物通過(guò)變構(gòu)調(diào)節(jié)影響代謝途徑（機(jī)制）變構(gòu)酶催化亞基調(diào)節(jié)亞基變構(gòu)效應(yīng)劑：底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物變構(gòu)效應(yīng)劑+酶的調(diào)節(jié)亞基酶的構(gòu)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(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義①

代謝終產(chǎn)物反饋抑制(feedbackinhibition)反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過(guò)多。乙酰CoA乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長(zhǎng)鏈脂酰CoA關(guān)鍵酶

②變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促進(jìn)糖的儲(chǔ)存③變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化乙酰輔酶A羧化酶促進(jìn)脂酸的合成（三）關(guān)鍵酶活性可由酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)1．通過(guò)對(duì)酶蛋白的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)代謝途徑關(guān)鍵酶活性酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾?；瘜W(xué)修飾的主要方式：磷酸化---去磷酸乙?；?--脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH與–S—S–互變酶化學(xué)修飾類型酶活性改變糖原磷酸化酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制糖原合酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活丙酮酸脫羧酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活磷酸果糖激酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活丙酮酸脫氫酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活HMG-CoA還原酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活HMG-CoA還原酶激酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制乙酰CoA羧化酶磷酸化/脫磷酸抑制/激活脂肪細(xì)胞甘油三酯脂肪酶磷酸化/脫磷酸激活/抑制黃嘌呤氧化脫氫酶SH/-S-S-脫氫酶/氧化酶酶促化學(xué)修飾對(duì)酶活性的調(diào)節(jié)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2．酶促化學(xué)修飾的特點(diǎn)

：①酶蛋白的共價(jià)修飾是可逆的酶促反應(yīng)，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)變。催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)可受調(diào)節(jié)因素如激素的調(diào)控。②具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。③磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。磷酸化酶b的瀑布式酶促修飾反應(yīng)腎上腺素磷酸化酶a磷酸化酶b活性磷酸化酶b激酶（磷酸化）無(wú)活性磷酸化酶b激酶（脫磷酸）活性蛋白激酶腺苷酸環(huán)化酶無(wú)活性蛋白激酶胰高血糖素+ADPATPADPATPcAMPATP+同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。例：二聚體糖原磷酸化酶存在磷酸化位點(diǎn)，且每個(gè)亞基都有催化部位和調(diào)節(jié)部位，因此，在受化學(xué)修飾的同時(shí)也可由AMP變構(gòu)激活，并受ATP變構(gòu)抑制

化學(xué)修飾和變構(gòu)雙重調(diào)節(jié)的意義：變構(gòu)調(diào)節(jié)是細(xì)胞的一種基本調(diào)節(jié)機(jī)制，效應(yīng)劑濃度過(guò)低，難以發(fā)揮應(yīng)急效應(yīng)。當(dāng)在應(yīng)激狀態(tài)下，隨著腎上腺素的釋放，通過(guò)cAMP,啟動(dòng)一系列的級(jí)聯(lián)酶促化學(xué)修飾反應(yīng)，迅速有效地滿足機(jī)體的急需。（四）改變細(xì)胞內(nèi)酶的含量可調(diào)節(jié)酶的活性1．調(diào)節(jié)酶蛋白含量可通過(guò)誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白基因的表達(dá)加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)常見的誘導(dǎo)或阻遏方式:Ⅰ底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏Ⅱ產(chǎn)物對(duì)酶合成的阻遏Ⅲ激素對(duì)酶合成的誘導(dǎo)Ⅳ藥物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)2．調(diào)節(jié)細(xì)胞酶含量也可通過(guò)改變酶蛋白降解速度溶酶體蛋白酶體——釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)——泛素識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)通過(guò)改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。內(nèi)、外環(huán)境改變機(jī)體相關(guān)組織分泌激素激素與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變激素作用機(jī)制：二、激素通過(guò)作用特異受體調(diào)節(jié)代謝過(guò)程（體液調(diào)節(jié)）組織特異性和效應(yīng)特異性∵特異性激素受體特點(diǎn)receptor（一）膜受體激素（二）胞內(nèi)受體激素膜受體蛋白質(zhì)類、肽類、兒茶酚胺類親水難以越過(guò)脂質(zhì)雙層----與膜受體結(jié)合通過(guò)第二信使發(fā)揮作用細(xì)胞表面脂膜上的跨膜糖蛋白類固醇類、甲狀腺素、視黃酸等疏水可越過(guò)脂質(zhì)雙層----與胞內(nèi)受體結(jié)合激素-受體復(fù)合物-----DNA激素反應(yīng)元件10化學(xué)修飾調(diào)節(jié)

膜受體激素胞內(nèi)受體激素第二信使E酶含量調(diào)節(jié)激素受體示意圖細(xì)胞膜細(xì)胞核膜受體11HRE胞內(nèi)受體三、機(jī)體通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑

整體調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝內(nèi)外環(huán)境變化神經(jīng)體液調(diào)節(jié)適應(yīng)環(huán)境維持內(nèi)環(huán)境相對(duì)恒定NS物質(zhì)代謝（激素）（一）饑餓（二）應(yīng)激主要矛盾:血糖↓

增加來(lái)源：糖異生↑

減少去路：葡萄糖利用↓

其他能源利用↑主要調(diào)節(jié)激素：

胰島素、胰高血糖素代謝綜合征(MetabolicSyndrome,MS)：以肥胖、高血壓、糖代謝及血脂異常等為主要臨床表現(xiàn)的癥候群。表現(xiàn)為心腦血管病的多種代謝危險(xiǎn)因素在同一個(gè)體內(nèi)集結(jié)的狀態(tài)。而超重和肥胖在MS發(fā)生、發(fā)展中起著決定性的作用。

（三）肥胖是多種因素引起的進(jìn)食行為和能量代謝調(diào)節(jié)的紊亂體質(zhì)性肥胖：青少年期多見的肥胖，主要由于脂肪細(xì)胞數(shù)量增加所致。獲得性肥胖：成人因營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩引起的肥胖，主要由于脂肪細(xì)胞體積增加，也有數(shù)量增加。1．肥胖者增加脂肪儲(chǔ)存有