課堂-第九章-物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)

第9章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)MetabolicInterrelationships&Regulation物質(zhì)代謝的特點TheSpecialtyofMetabolism第一節(jié)一、體內(nèi)各種物質(zhì)代謝過程互相聯(lián)系形成一個整體

糖類脂類蛋白質(zhì)水

無機鹽維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄二、機體物質(zhì)代謝不斷受到精細調(diào)節(jié)機體有精細的調(diào)節(jié)機制，調(diào)節(jié)代謝的強度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境不斷變化影響機體代謝適應(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是機體儲存能量和消耗能量的共同形式營養(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量例如：乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇

磷酸戊糖途徑物質(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，三大營養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。一般情況下，機體優(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ATP增多ATP/ADP比值增高任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，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：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（一）體內(nèi)糖可轉(zhuǎn)變脂肪，但（偶數(shù)）脂肪酸不能轉(zhuǎn)變成糖

1.攝入的糖量超過能量消耗時：

二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過中間代謝物而相互聯(lián)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(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘侵嵋阴oA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?zhàn)囸I、糖供應(yīng)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（二）體內(nèi)糖與大部分氨基酸碳架部分可以相互轉(zhuǎn)變例如：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(yīng)的α-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?.糖代謝的中間產(chǎn)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(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

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）脂類不能轉(zhuǎn)變成氨基酸，但氨基酸能轉(zhuǎn)變成脂肪——但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途徑丙酮酸其他?酮酸某些非必需氨基酸3.脂肪的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被幔ㄋ模┠承┌被崾呛塑账?核酸合成的前體

1.氨基酸是體內(nèi)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體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點及聯(lián)系MetabolicSpecialty&InterrelationshipsofImportantTissues&ApparatusintheBody第三節(jié)在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨特而重要的作用。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，利用酮體。

三、腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大合成、儲存肌糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；劇烈運動時，以糖酵解為主。四、肌肉主要氧化脂肪酸，強烈運動產(chǎn)生大量乳酸五、糖酵解是為成熟紅細胞提供能量的主要途徑紅細胞沒有線粒體，每天消耗15

20g葡萄糖。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。

六、脂肪組織是合成、儲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，激素敏感脂肪酶儲存及動員脂肪酯化脂酸，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，甘油葡萄糖紅細胞無線粒體運輸氧糖酵解葡萄糖乳酸重要器官及組織氧化供能的特點代謝調(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。主要通過細胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細胞生物高等生物——三級水平代謝調(diào)節(jié)細胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發(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，或通過神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來調(diào)節(jié)某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)而對機體代謝進行綜合調(diào)節(jié)。

一、細胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性?細胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。?細胞內(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)主要是通過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實現(xiàn)的。（一）細胞酶系有特定細胞和亞細胞區(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胞內(nèi)的分布酶隔離分布的意義: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)物對各途徑的特異調(diào)節(jié)。①速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，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：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。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)分鐘通過改變酶的活性數(shù)小時、幾天通過改變酶的含量變構(gòu)調(diào)節(jié)

(allostericregulation)化學修飾調(diào)節(jié)

(chemicalmodification)?代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實現(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

allosteric

effector

——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑

allosteric

effector

——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)物通過變構(gòu)調(diào)節(jié)影響代謝途徑

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多。乙酰CoA乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長鏈脂酰CoA

②變構(gòu)調(diào)節(jié)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的氧化糖原合酶促進糖的儲存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

羧化酶促進脂酸的合成（三）關(guān)鍵酶活性可由酶的化學修飾調(diào)節(jié)1．通過對酶蛋白的化學修飾調(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)生可逆的共價修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學修飾。化學修飾的主要方式：磷酸化---去磷酸乙酰化---脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷

SH與–S—S–互變酶化學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/氧化酶酶促化學修飾對酶活性的調(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．酶促化學修飾的特點

：①酶蛋白的共價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。

同一個酶可以同時受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學修飾調(diào)節(jié)。（四）改變細胞內(nèi)酶的含量可調(diào)節(jié)酶的活性1．調(diào)節(jié)酶蛋白含量可通過誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白基因的表達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底物對酶合成的誘導(dǎo)和阻遏Ⅱ產(chǎn)物對酶合成的阻遏Ⅲ激素對酶合成的誘導(dǎo)Ⅳ藥物對酶合成的誘導(dǎo)

2．調(diào)節(jié)細胞酶含量也可通過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)——泛素識別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)通過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)境改變機體相關(guān)組織分泌激素激素與靶細胞上的受體結(jié)合靶細胞產(chǎn)生生物學效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變激素作用機制：二、激素通過作用特異受體調(diào)節(jié)代謝過程激素分類：Ι膜受體激素Ⅱ胞內(nèi)受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：1．膜受體激素信號通過跨膜受體傳遞調(diào)節(jié)細胞代謝激素作用方式：

2．激素-胞內(nèi)受體復(fù)合物可影響基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)細胞代謝（一）糖、脂和蛋白質(zhì)代謝在不同饑餓狀態(tài)有不同改變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.短期饑餓時脂肪動員增加而減少糖的利用

三、機體通過神經(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（1）脂代謝變化脂肪動員加強，酮體生成增多（2）糖代謝變化糖異生加強，組織對葡萄糖利用降低（3）蛋白質(zhì)代謝變化肌蛋白質(zhì)分解加強，氨基酸異生成糖2．長期饑餓時各組織發(fā)生與短期饑餓不同的代謝改變：（1）蛋白質(zhì)代謝變化蛋白質(zhì)分解減少（2）糖代謝變化肝腎糖異生增強肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸（3）脂代謝變化脂肪動員進一步加強腦組織利用酮體增加（二）應(yīng)激增加糖、脂和蛋白質(zhì)分解的能源供應(yīng)，限制能源存積概念：應(yīng)激(stress)指人體受到一些異乎尋常的刺激，如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、感染及劇烈情緒波動等所作出一系列反應(yīng)的“緊張狀態(tài)”。機體整體反應(yīng)：交感神經(jīng)興奮腎上腺髓質(zhì)及皮質(zhì)激素分泌增多胰高血糖素、生長激素增加，胰島素分泌減少引起一系列的代謝變化代謝改變：1.血糖升高2.脂肪動員增強3.蛋白質(zhì)分解加強這對保證大腦、紅細胞的供能有重要意義。為心肌、骨骼肌及腎等組織供能。肌釋出丙氨酸等氨基酸增加。內(nèi)分泌腺或組織代謝改變血中含量胰腺α-細胞、β-細胞胰高血糖素分泌增加、胰島素分泌抑制胰高血糖素↑胰島素↓腎上腺髓質(zhì)、皮質(zhì)去甲腎上腺素及腎上腺素分泌增加、皮質(zhì)醇分泌增加腎上腺素↑皮質(zhì)醇↑肝糖原分解增加、糖原合成減少、糖異生增強、脂酸β氧化增加、酮體生成增加葡萄糖↑酮體↑肌糖原分解增加、葡萄糖的攝取利用減少、蛋白質(zhì)分解增加、脂酸β-氧化增強乳酸↑葡萄糖↑氨基酸↑脂肪組織脂肪分解增強、葡萄糖攝取及利用減少、脂肪合成減少游離脂酸↑甘油↑應(yīng)激時機體的代謝改變

第二節(jié)細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)(一)信息分子的種類激素又稱內(nèi)分泌信號(endocrinesignal)。由內(nèi)分泌細胞分泌。通過血液循環(huán)到達靶細胞。濃度低半壽期較短特異受體(2)例如：胰島素、甲狀腺素、腎上腺素等。(1)特點2.神經(jīng)遞質(zhì)

又稱突觸分泌信號(synapticsignal)由神經(jīng)元細胞分泌。作用時間較短。(2)例如：乙酰膽堿、神經(jīng)肽類等。(1)特點3.生長因子由普通細胞分泌，擴散到達靶細胞。作用時間較短。(1)特點(2)例如：表皮生長因子(EGF)等。4.細胞因子由普通細胞分泌的多肽或蛋白質(zhì)。介導(dǎo)或調(diào)節(jié)免疫功能、刺激造血。(1)特點5.無機物如Ca2+、NO、CO等。(2)例如：白介素(IL)、干擾素(IFN)等。(二)信號分子的傳遞方式內(nèi)分泌信號傳遞

2.旁分泌信號傳遞

3.自分泌信號傳遞

通過血液循環(huán)到達靶細胞的傳遞方式。到達臨近的靶細胞的傳遞方式。到達自身作為靶細胞的傳遞方式。受體受體(recepter)是細胞膜上或細胞內(nèi)能識別化學信號分子并與之結(jié)合，進而引起靶細胞生物效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)。

配體(ligand)是能與受體呈特異性結(jié)合的信號分子。(一)受體的種類1.細胞膜受體(cellmembranereceptor)分類膜受體胞內(nèi)受體離子通道受體G蛋白偶聯(lián)受體單跨膜受體(1)離子通道受體

又稱環(huán)狀受體，本身位于細胞膜上的配體門控離子通道，與配體結(jié)合，控制離子進出細胞。存在于細胞膜上的受體，絕大部分是鑲嵌糖蛋白。乙酰膽堿受體細胞信號傳導(dǎo)途徑(SignalTransductionPathway)

一、膜受體介導(dǎo)的信息傳遞第二信使(secondarymessenger)在細胞內(nèi)傳遞信息的小分子物質(zhì)，如:Ca2+、DG、IP3、cAMP、cGMP等。目前已知的細胞內(nèi)環(huán)核苷酸類第二信使有cAMP和cGMP兩種。該途徑的信息傳遞途徑信息分子：腎