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1、第9章物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节Metabolic Interrelationships & Regulation物质代谢的特点物质代谢的特点The Specialty of Metabolism第一节第一节一、体内各种物质代谢过程互相联系一、体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体形成一个整体 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素各种物质代谢之间互有联系，相互依存。各种物质代谢之间互有联系，相互依存。 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄二、机体物质代谢不断受到精细调节二、机体物质代谢不断受到精细调节机体有精细的调节机体有精细的调节机制，调节

2、代谢的机制，调节代谢的强度、方向和速度强度、方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境适应环境的变化的变化三、各组织、器官物质代谢各具特色三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同结构不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异四、各种代谢物均具有各自共同的四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池代谢池n例如：例如：各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖五、五、ATP是机体储存能量和消耗能量是机体储存能量和消耗能量的共同形式的共同形式营养物营养物分

3、解分解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能六、六、NADPH提供合成代谢所需的还原当量提供合成代谢所需的还原当量n例如：例如：乙酰乙酰CoANADPH + H +脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships第二节第二节一、各种能量物质的代谢相互联系一、各种能量物质的代谢相互联系相互制约相互制约三大营养素三大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoACoATAC2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三大营养素可在体内氧

4、化供能。三大营养素可在体内氧化供能。从能量供应的角度看，三大营养素可以从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。互相代替，并互相制约。一般情况下，机体优先利用燃料的次序一般情况下，机体优先利用燃料的次序是糖原、脂肪和蛋白质。供能以糖及脂为主是糖原、脂肪和蛋白质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。，并尽量节约蛋白质的消耗。 脂肪分解脂肪分解增强增强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。和节约其他物质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制

5、(糖分解代谢限速酶之一糖分解代谢限速酶之一) n例如：例如：饥饿时：饥饿时： 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生 ，蛋白质分解蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主为主蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周（一）（一）体内糖可转变脂肪，但（偶数）脂肪酸体内糖可转变脂肪，但（偶数）脂肪酸不能转变成糖不能转变成糖 1. 摄入的糖量超过能量消耗时：摄入的糖量超过能量消耗时： 二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系物而相互联系葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合

6、成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸脂酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄糖糖3. 脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时：高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化氧化受阻受阻（二）体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以（二）体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以相互转变相互转变例如：例如：丙氨酸丙氨酸丙酮

7、酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖1. 大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，酮酸，可转变为糖可转变为糖2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸- -酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1. 蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪 2. 氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂（三）脂类不能转变成

8、氨基酸，但氨基酸能转（三）脂类不能转变成氨基酸，但氨基酸能转变成脂肪变成脂肪 但不能说，脂类可转变为氨基酸。但不能说，脂类可转变为氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸3. 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸（四）某些氨基酸是核苷酸（四）某些氨基酸是核苷酸/ /核酸合成的前体核酸合成的前体 1. 氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途

9、径提供磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪Leu、Lys草酰乙酸草酰乙酸- 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal, Ile,Met, ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸体内重要组织、器官的代谢体内重要组织、器官的代谢特点及联系特点及联系Metabolic Specialty & Interrelationships of Important Tissues & Apparatus in the Body 第三节第三节在糖、脂、蛋白质在糖、脂、蛋

10、白质、水、盐及维生素代谢中、水、盐及维生素代谢中均具有独特而重要的作用均具有独特而重要的作用。合成、储存糖原合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血分解糖原生成葡萄糖，释放入血是糖异生的主要器官是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用肝在糖代谢中的作用n例如：例如：肝在维持血糖稳定中起重要作用。肝在维持血糖稳定中起重要作用。一、肝是人体最重要的物质代谢一、肝是人体最重要的物质代谢中心和枢纽中心和枢纽酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖正常优先以脂酸为燃料产生正常优先以脂酸为燃料产生ATP。能量可依次。能量可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供。以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能

11、源物质提供。 二、心可利用多种能源物质，二、心可利用多种能源物质，以有氧氧化为主以有氧氧化为主耗能大，耗氧多。耗能大，耗氧多。葡萄糖为主要能源，每天消耗约葡萄糖为主要能源，每天消耗约100g100g。 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。 三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大 合成、储存肌糖原；合成、储存肌糖原；通常以脂酸氧化为主要供能通常以脂酸氧化为主要供能方式；方式； 剧烈运动时，以糖酵剧烈运动时，以糖酵解为主。解为主。四、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈四、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈运动产生大量乳酸运动产生大量乳酸五、

12、糖酵解是为成熟红细胞提供五、糖酵解是为成熟红细胞提供能量的主要途径能量的主要途径红细胞没有线粒红细胞没有线粒体，每天消耗体，每天消耗15 20g葡萄糖。葡萄糖。合成及储存脂肪的重要组织；合成及储存脂肪的重要组织；将脂肪分解成脂酸、甘油，供机将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。体其他组织利用。 六、脂肪组织是合成、储存脂肪六、脂肪组织是合成、储存脂肪的重要组织的重要组织肾髓质主要由糖酵解肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。、酮体有氧氧化供能。七、肾是可进行糖异生和生成酮体七、肾是可进行糖异生和生成酮体两种代谢的器官两种代谢的器官器官器官组织组

13、织特有的酶特有的酶功能功能主要代谢途径主要代谢途径主要供能物主要供能物质质代谢和输代谢和输出的产物出的产物肝肝葡萄糖激酶，葡葡萄糖激酶，葡萄糖萄糖-6-磷酸酶，磷酸酶，甘油激酶，磷酸甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧烯醇式丙酮酸羧激酶激酶代谢枢纽代谢枢纽糖异生，脂酸糖异生，脂酸-氧化，糖有氧化，糖有氧氧化，糖原氧氧化，糖原代谢，酮体生代谢，酮体生成等成等葡萄糖，脂葡萄糖，脂酸，乳酸，酸，乳酸，甘油，氨基甘油，氨基酸酸葡萄糖，葡萄糖，VLDL， HDL，酮，酮体等体等脑脑神经中枢神经中枢糖有氧氧化，糖有氧氧化，糖酵解，氨基糖酵解，氨基酸代谢酸代谢葡萄糖，脂葡萄糖，脂酸，酮体，酸，酮体，氨基酸等氨基酸等

14、乳酸，乳酸，CO2, H2O心心脂蛋白脂酶，呼脂蛋白脂酶，呼吸链丰富吸链丰富泵出血液泵出血液有氧氧化有氧氧化脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，酮体，糖，酮体，VLDLCO2，H2O脂肪脂肪组织组织脂蛋白脂酶，激脂蛋白脂酶，激素敏感脂肪酶素敏感脂肪酶储存及动储存及动员脂肪员脂肪酯化脂酸，脂酯化脂酸，脂解解VLDL，CM 游离脂酸，游离脂酸，甘油甘油骨骼骨骼肌肌脂蛋白脂酶，呼脂蛋白脂酶，呼吸链丰富吸链丰富收缩收缩有氧氧化，糖有氧氧化，糖酵解酵解 脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，酮体糖，酮体乳酸，乳酸，CO2，H2O肾肾甘油激酶，磷酸甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧烯醇式丙酮酸羧激酶激酶排泄尿液排泄尿液糖异生，糖酵糖异生

15、，糖酵解，酮体生成解，酮体生成脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，乳酸，糖，乳酸，甘油甘油葡萄糖葡萄糖红细红细胞胞无线粒体无线粒体运输氧运输氧糖酵解糖酵解葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸重重要要器器官官及及组组织织氧氧化化供供能能的的特特点点 代谢调节方式代谢调节方式The Way for Regulation of Metabolism第四节第四节代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通过细胞内代谢物浓主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为原始进行调节，这种调节称为原始调节或细胞水平代谢调节。调节或细胞水

16、平代谢调节。单细胞生物单细胞生物高等生物高等生物 三级水平代谢调节三级水平代谢调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。挥代谢调节作用。整体水平代谢调节整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功

17、能，并通过各种激素的互相协调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。调而对机体代谢进行综合调节。 一、细胞水平的代谢调节主要调节一、细胞水平的代谢调节主要调节关键酶活性关键酶活性 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 细胞内酶呈隔离分布。细胞内酶呈隔离分布。 代谢途径的速度、方向由其中的代谢途径的速度、方向由其中的关键酶关键酶(key enzyme)的活性决定。的活性决定。 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。实现的。（一）细胞酶系有特定细胞和亚细胞区域的（一）细胞酶系有特

18、定细胞和亚细胞区域的隔离分布隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 。多酶体系多酶体系分布分布多酶体系多酶体系分布分布DNA及及RNA合成合成细胞核细胞核糖酵解糖酵解胞液胞液蛋白质合成蛋白质合成内质网，胞液内质网，胞液 戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径胞液胞液糖原合成糖原合成胞液胞液糖异生糖异生胞液胞液脂酸合成脂酸合成胞液胞液脂酸脂酸氧化氧化线粒体线粒体胆固醇合成胆固醇合成内质网，胞液内质网，胞液多种水解酶多种水解酶溶酶体溶酶体磷脂合成磷脂合成内质网内质网三羧酸循环三羧酸循环线粒体线粒体血红素合成血红素合成胞液，线粒体胞液，

19、线粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体尿素合成尿素合成胞液，线粒体胞液，线粒体呼吸链呼吸链线粒体线粒体主要代谢途径多酶体系在细胞内的分布主要代谢途径多酶体系在细胞内的分布 n酶隔离分布的意义酶隔离分布的意义: :提高同一代谢途径酶促反应速率。使各种提高同一代谢途径酶促反应速率。使各种代谢途径互不干扰，彼此协调，有利于调节物代谢途径互不干扰，彼此协调，有利于调节物对各途径的特异调节。对各途径的特异调节。 速度最慢，速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为故又称其为限速酶限速酶(limiting velocity enzymes)。 催化单向反应不可逆

20、或非平衡反应，它的活性决催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。定整个代谢途径的方向。 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。效应剂的调节。n关键酶催化的反应具有以下特点：关键酶催化的反应具有以下特点：代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定及方向由其中的关键酶决定 。代谢途径代谢途径关键酶关键酶糖原降解糖原降解磷酸化酶磷酸化酶糖原合成糖原合成糖原合酶糖原合酶糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖

21、有氧氧化丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶糖异生糖异生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-1 -1脂酸合成脂酸合成乙酰辅酶乙酰辅酶A A羧化酶羧化酶胆固醇合成胆固醇合成HMGHMG辅酶辅酶A A还原酶还原酶某某些些重重要要代代谢谢途途径径的的关关键键酶酶 快速代谢快速代谢 迟缓代谢迟缓代谢数秒、数分钟数秒、数分钟通过改变酶的活性通过改变酶的活性数小时、几天数小时、几天通过改变酶的含量通过改变酶的含量 变构调节变构调节 (allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节 (ch

22、emical modification) 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。1代谢途径关键酶多数受到变构调节代谢途径关键酶多数受到变构调节 小分子化合物与酶分子活性中心以外小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的为酶的变构调节变构调节或或别构调节别构调节。（二）小分子代谢物改变关键酶构象对酶（二）小分子代谢物改变关键酶构象对酶活性变构调节活性变构调节被调节的酶称为被调节的酶称为变构酶变构酶或或别构

23、酶别构酶( (allosteric enzyme) )。使酶发生变构效应的物质，称为使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂变构效应剂 ( (allosteric effector) ) 。 变构激活剂变构激活剂 allosteric effector 引起酶活引起酶活性增加的变构效应剂。性增加的变构效应剂。 变构抑制剂变构抑制剂 allosteric effector 引起酶活引起酶活性降低的变构效应剂。性降低的变构效应剂。代谢途径代谢途径变构酶变构酶变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶AMP、ADP、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1FDP柠檬

24、酸柠檬酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATP，乙酰，乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环柠檬酸合酶柠檬酸合酶AMPATP，长链脂酰，长链脂酰CoA异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶AMP，ADPATP糖异生糖异生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶乙酰乙酰CoA，ATPAMP糖原分解糖原分解磷酸化酶磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸合成脂酸合成乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶羧化酶柠檬酸，异柠檬酸柠檬酸，异柠檬酸长链脂酰长链脂酰CoA氨基酸代谢氨基酸代谢谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶ADP，亮氨酸，蛋氨酸，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌呤合成嘌呤合成谷氨酰胺谷氨酰胺PRPP酰胺酰胺转移酶转移酶AMP，GMP嘧

25、啶合成嘧啶合成天冬氨酸转甲酰酶天冬氨酸转甲酰酶CTP，UTP核酸合成核酸合成脱氧胸苷激酶脱氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂 2代谢途径的起始物或产物通过变构调节影响代谢途径的起始物或产物通过变构调节影响代谢途径代谢途径 变构酶变构酶催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基变构效应剂：变构效应剂：底物、终产物底物、终产物其他小分子代谢物其他小分子代谢物变构效应剂变构效应剂 + + 酶的调节亚基酶的调节亚基酶的构象改变酶的构象改变酶的活性改变酶的活性改变（激活或抑制（激活或抑制 ）疏松疏松亚基聚合亚基聚合紧密紧密亚基解聚亚基解聚酶

26、分子多聚化酶分子多聚化3. 变构调节的生理意义变构调节的生理意义 代谢终产物代谢终产物反馈抑制反馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA 变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-

27、1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成（三）关键酶活性可由酶的化学修饰调节（三）关键酶活性可由酶的化学修饰调节1通过对酶蛋白的化学修饰调节代谢途径通过对酶蛋白的化学修饰调节代谢途径关键酶活性关键酶活性酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的生可逆的共价修饰共价修饰(covalent modification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化酶的化学修饰学修饰。n化学修饰的主要方式：化学修饰的主要方式：磷酸化磷酸化 - - - 去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 - - - 脱乙

28、酰脱乙酰甲基化甲基化 - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - 脱腺苷脱腺苷 SH 与与 S S 互变互变酶酶化学修饰类型化学修饰类型酶活性改变酶活性改变糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸激活激活/抑制抑制磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸激活激活/抑制抑制糖原合酶糖原合酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸抑制抑制/激活激活丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸抑制抑制/激活激活磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸抑制抑制/激活激活丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸抑制抑制/激活激活HMG-CoA还原酶还原酶磷酸化磷酸

29、化/脱磷酸脱磷酸抑制抑制/激活激活HMG-CoA还原酶激酶还原酶激酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸激活激活/抑制抑制乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸抑制抑制/激活激活脂肪细胞甘油三酯脂肪酶脂肪细胞甘油三酯脂肪酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸激活激活/抑制抑制黄嘌呤氧化脱氢酶黄嘌呤氧化脱氢酶SH/-S-S-脱氢酶脱氢酶/氧化酶氧化酶酶促化学修饰对酶活性的调节酶促化学修饰对酶活性的调节 酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-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ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白

30、2酶促化学修饰的特点酶促化学修饰的特点 ：酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。节因素如激素的调控。具有放大效应，效率较变构调节高。具有放大效应，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。 同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。（四）改变细胞内酶的含量可调节酶的活性（四）改变细胞内酶的含量可调节酶的活性1调节酶蛋白含量

31、可通过诱导或阻遏酶蛋调节酶蛋白含量可通过诱导或阻遏酶蛋白基因的表达白基因的表达加速酶合成的化合物称为诱导剂加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为阻遏剂减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)n常见的诱导或阻遏方式常见的诱导或阻遏方式: :底物对酶合成的诱导和阻遏底物对酶合成的诱导和阻遏产物对酶合成的阻遏产物对酶合成的阻遏激素对酶合成的诱导激素对酶合成的诱导药物对酶合成的诱导药物对酶合成的诱导 2调节细胞酶含量也可通过改变酶蛋白降解速度调节细胞酶含量也可通过改变酶蛋白降解速度溶酶体溶酶体蛋白酶体蛋白酶体 释放蛋白水解酶，降解蛋白质释放蛋白水解酶，降解蛋白质

32、 泛素识别、结合蛋白质；泛素识别、结合蛋白质； 蛋白水解酶降解蛋白质蛋白水解酶降解蛋白质通过改变酶蛋白分子的降解速度，也通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。能调节酶的含量。内、外环境改变内、外环境改变机体相关组机体相关组织分泌激素织分泌激素激素与靶细胞激素与靶细胞上的受体结合上的受体结合靶细胞产生生物学靶细胞产生生物学效应，适应内外环效应，适应内外环境改变境改变n激素作用机制：激素作用机制：二、激素通过作用特异受体调节二、激素通过作用特异受体调节代谢过程代谢过程n激素分类：激素分类： 膜受体激素膜受体激素 胞内受体激素胞内受体激素按激素受体在细胞的部位不同，分为：按激素受体在细胞的

33、部位不同，分为：1膜受体激素信号通过跨膜受体传递调节细胞代谢膜受体激素信号通过跨膜受体传递调节细胞代谢n激素作用方式：激素作用方式： 2激素激素-胞内受体复合物可影响基因转录调节胞内受体复合物可影响基因转录调节细胞代谢细胞代谢（一）糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态有（一）糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态有不同改变不同改变糖原消耗糖原消耗血糖趋于降低血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少胰高血糖素胰高血糖素分泌增加分泌增加 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化1.短期饥饿时脂肪动员增加而减少糖的利用短期饥饿时脂肪动员增加而减少糖的利用 三、机体通过神经系统及神经三、机体通过神经系统及神经-

34、体液途体液途径整体调节体内物质代谢径整体调节体内物质代谢 （1）脂代谢变化）脂代谢变化脂肪动员加强，酮体生成增多脂肪动员加强，酮体生成增多（2）糖代谢变化）糖代谢变化 糖异生加强，糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低组织对葡萄糖利用降低（3）蛋白质代谢变化）蛋白质代谢变化肌蛋白质分解加强，氨基酸异生成糖肌蛋白质分解加强，氨基酸异生成糖2长期饥饿时各组织发生与短期饥饿不同的长期饥饿时各组织发生与短期饥饿不同的代谢改变代谢改变 ：（1）蛋白质代谢变化）蛋白质代谢变化 蛋白质分解减少蛋白质分解减少（2）糖代谢变化）糖代谢变化肝肾糖异生增强肝肾糖异生增强肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸肝糖异生的主要原料为

35、乳酸、丙酮酸（3）脂代谢变化）脂代谢变化脂肪动员进一步加强脂肪动员进一步加强脑组织利用酮体增加脑组织利用酮体增加（二）应激增加糖、脂和蛋白质分解的能源供（二）应激增加糖、脂和蛋白质分解的能源供应，限制能源存积应，限制能源存积n概念：概念：应激应激(stress)指人体受到一些异乎寻常指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的反应的“ “ 紧张状态紧张状态 ” ”。n机体整体反应：机体整体反应：交感神经兴奋交感神经兴奋肾上腺髓质及皮质激素分泌增多肾上腺髓质及皮质激素分

36、泌增多胰高血糖素胰高血糖素、生长激素增加，、生长激素增加，胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化n代谢改变：代谢改变：1. 血糖升高血糖升高2. 脂肪动员增强脂肪动员增强3. 蛋白质分解加强蛋白质分解加强这对保证大脑、红细胞的供能有重要意义。这对保证大脑、红细胞的供能有重要意义。 为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。 肌释出丙氨酸等氨基酸增加。肌释出丙氨酸等氨基酸增加。 内分泌腺或组织内分泌腺或组织代谢改变代谢改变血中含量血中含量胰腺胰腺-细胞、细胞、-细胞细胞胰高血糖素分泌增加、胰岛胰高血糖素分泌增加、胰岛素分泌抑制素分泌抑制胰高血糖素

37、胰高血糖素胰岛素胰岛素肾上腺髓质、皮质肾上腺髓质、皮质去甲肾上腺素及肾上腺素分去甲肾上腺素及肾上腺素分泌增加、皮质醇分泌增加泌增加、皮质醇分泌增加肾上腺素肾上腺素皮质醇皮质醇肝肝糖原分解增加、糖原合成减糖原分解增加、糖原合成减少、糖异生增强、脂酸少、糖异生增强、脂酸氧氧化增加、酮体生成增加化增加、酮体生成增加葡萄糖葡萄糖酮体酮体肌肌糖原分解增加、葡萄糖的摄糖原分解增加、葡萄糖的摄取利用减少、蛋白质分解增取利用减少、蛋白质分解增加、脂酸加、脂酸-氧化增强氧化增强乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸脂肪组织脂肪组织脂肪分解增强、葡萄糖摄取脂肪分解增强、葡萄糖摄取及利用减少、脂肪合成减少及利用减少、脂肪

38、合成减少游离脂酸游离脂酸甘油甘油应激时机体的代谢改变应激时机体的代谢改变 代谢综合征代谢综合征(Metabolic Syndrome, MS) ：以以肥胖、高血压、糖代谢及血脂异常等为主要临床肥胖、高血压、糖代谢及血脂异常等为主要临床表现的症候群表现的症候群 。表现为心脑血管病的多种代谢危险因素在同表现为心脑血管病的多种代谢危险因素在同一个体内集结的状态。而超重和肥胖在一个体内集结的状态。而超重和肥胖在MS发生、发生、发展中起着决定性的作用。发展中起着决定性的作用。 （三）肥胖是多种因素引起的进食行为和能量（三）肥胖是多种因素引起的进食行为和能量代谢调节的紊乱代谢调节的紊乱 体质性肥胖体质性肥

39、胖 ：青少年期多见的肥胖，主要由于：青少年期多见的肥胖，主要由于脂肪细胞数量增加所致。脂肪细胞数量增加所致。 获得性肥胖：成人因营养过剩引起的肥胖，主获得性肥胖：成人因营养过剩引起的肥胖，主要由于脂肪细胞体积增加，也有数量增加。要由于脂肪细胞体积增加，也有数量增加。1肥胖者增加脂肪储存有不同类型肥胖者增加脂肪储存有不同类型n单纯性肥胖单纯性肥胖n继发性肥胖症继发性肥胖症 某些神经、内分泌疾病引起。某些神经、内分泌疾病引起。肥胖诊断常用标准是肥胖诊断常用标准是体重指数体重指数（body mass index, BMI, BMI=体重体重 (kg)/身高身高2 (m2)。如体重超。如体重超过标准体

40、重的过标准体重的20%，或体重指数，或体重指数30即为肥胖。即为肥胖。 2正常食欲、进食和能量消耗的平衡受到神经、正常食欲、进食和能量消耗的平衡受到神经、内分泌系统复杂调节内分泌系统复杂调节短期进食调节激素主要包括生长激素释放肽短期进食调节激素主要包括生长激素释放肽(ghrelin)和胆囊收缩素和胆囊收缩素(cholecystokinin, CCK) 。参与食欲、进食长期调节的激素包括胰岛素参与食欲、进食长期调节的激素包括胰岛素和瘦蛋白（和瘦蛋白（leptin）。）。 高胰岛素血症是肥胖的重要特征，也是促进肥高胰岛素血症是肥胖的重要特征，也是促进肥胖形成的重要因素。胖形成的重要因素。 肥胖者常

41、可表现胰岛素抵抗和高胰岛素血症。肥胖者常可表现胰岛素抵抗和高胰岛素血症。 肥胖者糖代谢表现异常。肥胖者糖代谢表现异常。 肥胖者也存在脂代谢异常。肥胖者也存在脂代谢异常。 3肥胖者常表现胰岛素分泌、功能异常和糖脂肥胖者常表现胰岛素分泌、功能异常和糖脂代谢的紊乱代谢的紊乱代谢组学代谢组学(metabonomics)是对某一生物或细是对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析，检测活细胞中代谢变化的研究领域。分析，检测活细胞中代谢变化的研究领域。 四、代谢组学是对小分子代谢物集合四、代谢组学是对小分子代谢物集合的整体水平研究的整体水平研究（

42、一）代谢组学检测某一生物或细胞所有低相（一）代谢组学检测某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物对分子质量代谢产物代谢物组学研究有样品预处理、数据采集和数据代谢物组学研究有样品预处理、数据采集和数据分析解释三个阶段，以高通量的检测实验和大规模的分析解释三个阶段，以高通量的检测实验和大规模的计算为特征。计算为特征。 核磁共振技术有极大优势核磁共振技术有极大优势 ，1H-核磁共振核磁共振(1H- NMR)最为常用最为常用 可得到代谢物成分指纹图谱。可得到代谢物成分指纹图谱。 在模式识别方法中，主成分分析法在模式识别方法中，主成分分析法(principal component analysis，PCA) 最为常用、有效。最为常用、有效。 （二）代谢物组学研究需要高通量定量检测（二）代谢物组学研究需要高通量定量检测技术和大规模的计算技术和大规模的计算 用于药物的作用机制的研究用于药物的作用机制的研究 广泛用于候选药物的毒性评价，大大提高广泛用于候选药物的毒性评价，大大提高了安全性评价的技术分析水平。了安全性评价的技术分析水平。 发现疾病相关的有价值的代谢物特征模式发现疾病相关的有价值的代谢物特征模式和生物标志物，用于疾病的诊断。和生物标志物，用于疾病的诊断。 （三）代谢物组学在新药发现开发和疾病诊断（三）代谢物组学在新药发现开发和疾病诊断方面有巨大应用潜力方面有巨大应用潜力