第九章 代謝調節(jié)

第九章物質代謝的聯(lián)系與調節(jié)MetabolicInterrelationshipsandRegulation——生命

體內生化反應的總和物質代謝的特點TheSpecialtyofMetabolism第一節(jié)一、整體性

糖類

脂類蛋白質水

無機鹽維生素各種物質代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄二、代謝調節(jié)機體有精細的調節(jié)機制，調節(jié)代謝的強度、方向和速度內外環(huán)境不斷變化影響機體代謝適應環(huán)境的變化三、各組織、器官物質代謝各具特色結構不同酶系的種類、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是機體能量利用的共同形式營養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能六、NADPH是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代謝的相互聯(lián)系MetabolicInterrelationships第二節(jié)一、物質代謝的相互聯(lián)系糖、脂、蛋白質均可氧化供能乙酰CoA是三大營養(yǎng)物質共同的中間代謝產(chǎn)物

三羧酸循環(huán)是糖、脂、蛋白質徹底分解的共同代謝途徑一、在能量代謝上的相互聯(lián)系三大營養(yǎng)素共同中間產(chǎn)物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大營養(yǎng)素可在體內氧化供能。從能量供應的角度看，三大營養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)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(yōu)勢，常能抑制和節(jié)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（糖分解代謝限速酶之一）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天（一）糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)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(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轉變?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）糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)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?yōu)樘恰?.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.蛋白質可以轉變?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）脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)系——但不能說，脂類可轉變?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變?yōu)榉潜匦璋被幔ㄋ模┖怂崤c糖、蛋白質代謝的相互聯(lián)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1.糖的有氧氧化2.脂肪酸氧化分解3.酮體氧化分解4.氨基酸分解代謝1.進入三羧酸循環(huán)2.合成脂肪酸3.合成酮體4.合成膽固醇乙酰CoA來源去路組織、器官的代謝特點及聯(lián)系MetabolicSpecialtyandInterrelationshipsofTissuesandApparatus第三節(jié)是機體物質代謝的樞紐。在糖、脂、蛋白質、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(wěn)定中起重要作用。酮體乳酸游離脂酸葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能為主。心臟耗能大，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，以糖酵解為主。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(jié)TheRegulationofMetabolism第四節(jié)高等生物——三級水平代謝調節(jié)細胞水平的調節(jié)（單細胞生物）激素水平的調節(jié)（內分泌腺）整體水平的調節(jié)（神經(jīng)系統(tǒng)）含義

機體對代謝途徑反應速度的調節(jié)控制能力，即在某些條件影響下，細胞能夠啟動或加速某一代謝過程，而在另一條件下則又能使之終止或減慢。分為三級水平代謝調節(jié)是生物在長期進化過程中逐步形成的一種適應能力。普遍存在與生物界，是生命的重要特征細胞水平代謝調節(jié)激素水平代謝調節(jié)高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調節(jié)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(fā)揮代謝調節(jié)作用。整體水平代謝調節(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)遞質對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來調節(jié)某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調而對機體代謝進行綜合調節(jié)。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(jié)，這種調節(jié)稱為原始調節(jié)或細胞水平代謝調節(jié).

一、細胞水平的代謝調節(jié)?細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。?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(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現(xiàn)的。（一）細胞內酶的隔離分布催化某一代謝途徑的酶類常常組成多酶體系，定位分布于細胞的某一亞細胞結構中多酶體系在細胞內的分布

酶的隔離分布的意義

——避免了各種代謝途徑互相干擾。關鍵酶：在多酶體系催化的一系列代謝途徑中，各種酶的活性往往不同，其中活性最低的酶催化的那一步反應速度最慢，限制著整條代謝途徑的總速度，把反應速度最慢的一步反應稱為限速反應，催化該步反應的酶稱為關鍵酶(keyenzyme)，又稱為限速酶(limitingvelocityenzyme)。

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催化單向反應不可逆或非平衡反應，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(jié)。關鍵酶催化的反應具有以下特點：關鍵酶往往處于代謝途徑的起始點或分支處。機體內各種調節(jié)因素常常是通過改變細胞內特定關鍵酶的活性或者含量來調節(jié)整個代謝途徑的。代謝途徑

定位

關鍵酶糖原合成胞液糖原合成酶糖原分解胞液糖原磷酸化酶糖酵解胞液己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶糖的有氧氧化胞液、線粒體丙酮酸脫氫酶系三羧酸循環(huán)線粒體檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶系糖異生胞液、線粒體丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖1，6二磷酸酶磷酸戊糖途徑胞液6-磷酸葡萄糖脫氫酶脂肪酸合成胞液乙酰CoA羧化酶脂肪酸的(β-)氧化胞液、線粒體肉堿脂酰轉移酶I膽固醇合成胞液、內質網(wǎng)HMG-CoA還原酶尿素合成胞液、線粒體精氨酸代琥珀酸合成酶主要代謝途徑在細胞內的定位及其關鍵酶快速代謝

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調節(jié)(allostericregulation)化學修飾調節(jié)(chemicalmodification)?代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現(xiàn)的。1.變構調節(jié)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(jié)稱為酶的變構調節(jié)或別構調節(jié)。（二）關鍵酶的變構調節(jié)被調節(jié)的酶稱為變構酶或別構酶(allostericenzyme)使酶發(fā)生變構效應的物質，稱為變構效應劑(allosteric

effector)

?變構激活劑

allostericeffector

——引起酶活性增加的變構效應劑。?變構抑制劑

allostericeffector

——引起酶活性降低的變構效應劑。2.變構調節(jié)的機制變構酶催化亞基調節(jié)亞基變