1、目目 錄錄第 九 章物質代謝的聯系與調節物質代謝的聯系與調節Metabolic Interrelationships and Regulation目目 錄錄物質代謝的特點物質代謝的特點The Specialty of Metabolism第第 一一 節節目目 錄錄一、整體性一、整體性 糖類糖類 脂類脂類蛋白質蛋白質水水 無機鹽無機鹽維生素維生素各種物質代謝之間互有聯系，相互依存。各種物質代謝之間互有聯系，相互依存。 消化吸收消化吸收中間代謝中間代謝廢物排泄廢物排泄目目 錄錄二、代謝調節二、代謝調節機體有精細的調節機體有精細的調節機制，調節代謝的機制，調節代謝的強度、方向和速度強度、方向和速度內

2、外環境內外環境不斷變化不斷變化影響機體代謝影響機體代謝適應環境適應環境的變化的變化目目 錄錄三、各組織、器官物質代謝各具特色三、各組織、器官物質代謝各具特色結構不同結構不同酶系的種類、酶系的種類、含量不同含量不同不同的組不同的組織、器官織、器官代謝途徑不同、代謝途徑不同、功能各異功能各異目目 錄錄四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池例如例如各各種種組組織織 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖異生糖異生血血糖糖目目 錄錄五、五、ATP是機體能量利用的共同形式是機體能量利用的共同形式營養物營養物分分 解解釋放釋放能量能量ADP+PiATP直直接接供

3、供能能目目 錄錄六、六、NADPH是合成代謝所需的還原當量是合成代謝所需的還原當量例如例如乙酰乙酰CoANADPH + H+脂酸、膽固醇脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑目目 錄錄物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系Metabolic Interrelationships第第 二二 節節目目 錄錄一、在能量代謝上的相互聯系一、在能量代謝上的相互聯系三大營養素三大營養素共同中共同中間產物間產物共同最終共同最終代謝通路代謝通路糖糖脂肪脂肪蛋白質蛋白質乙酰乙酰CoACoATAC2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三大營養素可在體內氧化供能。三大營養素可在體內氧化供能。目目 錄錄從能量供

4、應的角度看，三大營養素可以互相代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。替，并互相制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節約一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節約蛋白質的消耗。蛋白質的消耗。目目 錄錄脂肪分解脂肪分解增強增強ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物質的代謝占優勢，常能抑制和節約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。其他物質的降解。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（糖分解代謝限速酶之一）（糖分解代謝限速酶之一）例如例如目目 錄錄饑餓時饑餓時 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解

5、 肝糖異生肝糖異生 ，蛋白質分解蛋白質分解 以脂酸、酮體分解供能以脂酸、酮體分解供能為主為主蛋白質分解明顯降低蛋白質分解明顯降低1 2 天天3 4 周周目目 錄錄（一）糖代謝與脂代謝的相互聯系（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攝入的糖量超過能量消耗時 二、糖、脂和蛋白質二、糖、脂和蛋白質之間的相互聯系之間的相互聯系葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪組織）（脂肪組織）合成糖原儲存（肝、肌肉）合成糖原儲存（肝、肌肉）目目 錄錄2. 脂肪的甘油部分能在體內轉變為糖脂肪的甘油部分能在體內轉變為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

6、、腎、腸肝、腎、腸磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄糖糖目目 錄錄3. 脂肪的分解代謝受糖代謝的影響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饑餓、糖供應不足或糖代謝障礙時高酮血癥高酮血癥草酰乙酸草酰乙酸相對不足相對不足糖不足糖不足脂肪大量動員脂肪大量動員酮體生成增加酮體生成增加氧化氧化受阻受阻目目 錄錄（二）糖與氨基酸代謝的相互聯系（二）糖與氨基酸代謝的相互聯系例如例如丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脫氨基脫氨基糖異生糖異生葡萄糖葡萄糖1. 大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的-酮酸，可轉變為糖。酮酸，可轉變為糖。目目 錄錄2. 糖代謝的中間產物可氨基化生成某

7、些糖代謝的中間產物可氨基化生成某些 非必需氨基酸非必需氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA檸檬酸檸檬酸- -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目目 錄錄氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1. 蛋白質可以轉變為脂肪蛋白質可以轉變為脂肪 2. 氨基酸可作為合成磷脂的原料氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸絲氨酸磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺膽胺腦磷脂腦磷脂膽堿膽堿卵磷脂卵磷脂（三）脂類與氨基酸代謝的相互聯系（三）脂類與氨基酸代謝的相互聯系目目 錄錄 但不能說，脂類可轉變為氨基酸。但不能說，脂類可轉變為氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途徑糖酵解途徑

8、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. 脂肪的甘油部分可轉變為非必需氨基酸脂肪的甘油部分可轉變為非必需氨基酸目目 錄錄（四）核酸與糖、蛋白質（四）核酸與糖、蛋白質代謝的相互聯系代謝的相互聯系 1. 氨基酸是體內合成核酸的重要原料氨基酸是體內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單位一碳單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徑提供磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供葡萄糖、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, Il

9、e,Met, ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸目目 錄錄目目 錄錄組織、器官的代謝特點及聯系組織、器官的代謝特點及聯系Metabolic Specialty and Interrelationships of Tissues and Apparatus第第 三三 節節目目 錄錄是機體物質代謝的樞紐。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。有獨特而重要的作用。肝肝合成、儲存糖原合成、儲存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血分解糖原生成葡

10、萄糖，釋放入血是糖異生的主要器官是糖異生的主要器官肝在糖代謝中的作用肝在糖代謝中的作用如如肝在維持血糖穩定中起重要作用。肝在維持血糖穩定中起重要作用。目目 錄錄酮體酮體乳酸乳酸 游離脂酸游離脂酸葡萄糖葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能為主。以葡萄糖有氧氧化供能為主。心臟心臟目目 錄錄耗能大，耗氧多。耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源。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。不能利用脂酸，葡萄糖供應不足時，利用酮體。 腦腦目目 錄錄合成、儲存糖原；合成、儲存糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；通常以脂酸氧化為主要供能方式； 劇烈運劇烈運動時，以糖酵解為主。動時，以糖酵解為主。肌肌 肉肉

11、目目 錄錄能量主要來自糖酵解。能量主要來自糖酵解。紅紅細細胞胞目目 錄錄合成及儲存脂肪的重要組織；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。將脂肪分解成脂酸、甘油，供機體其他組織利用。 脂肪組織脂肪組織目目 錄錄也可進行糖異生和生成酮體；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、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。酮體有氧氧化供能。腎臟腎臟目目 錄錄代代 謝謝 調調 節節The Regulation of Metabolism第第 四四 節節目目 錄錄 代謝調節普遍存在于生物界，是生物的代謝調節普遍存在于生物界，是生

12、物的重要特征。重要特征。主要通過細胞內代謝物濃主要通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量度的變化，對酶的活性及含量進行調節，這種調節稱為進行調節，這種調節稱為原始原始調節調節或或細胞水平代謝調節細胞水平代謝調節。單細胞生物單細胞生物目目 錄錄高等生物高等生物 三級水平代謝調節三級水平代謝調節細胞水平代謝調節細胞水平代謝調節激素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。揮代謝調節作用。整體水平代謝調節整體水

13、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。調而對機體代謝進行綜合調節。目目 錄錄 一、細胞水平的代謝調節一、細胞水平的代謝調節目目 錄錄（一）細胞內酶的隔離分布（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細胞的某一區域 。目目 錄錄多酶體系在細胞內的

14、分布多酶體系在細胞內的分布多多酶酶體體系系分分 布布糖糖酵酵解解胞胞液液磷磷酸酸戊戊糖糖途途徑徑糖糖異異生生糖糖原原合合成成三三羧羧酸酸循循環環線線粒粒體體氧氧化化磷磷酸酸化化線線粒粒體體胞胞液液胞胞液液胞胞液液目目 錄錄多酶體系多酶體系分布分布線粒體線粒體脂酸脂酸 氧化氧化脂酸脂酸合成合成胞液胞液內質網、胞液內質網、胞液膽固醇膽固醇合成合成磷脂磷脂合成合成內質網內質網DNA、RNA合成合成細胞核細胞核目目 錄錄 酶的隔離分布的意義酶的隔離分布的意義 避免了各種代謝途徑互相干擾。避免了各種代謝途徑互相干擾。多多酶酶體體系系分分 布布蛋蛋白白質質合合成成多多種種水水解解酶酶溶溶酶酶體體線線粒粒體

15、體、胞胞液液尿尿素素合合成成血血紅紅素素合合成成內內質質網網、胞胞液液線線粒粒體體、胞胞液液目目 錄錄 速度最慢，速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，故又稱其故又稱其為為限速酶限速酶(limiting velocity enzymes)。 催化單向反應不可逆或非平衡反應，它的活性決定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。整個代謝途徑的方向。 這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或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。效應劑的調節。關鍵酶催化的反應具有以下特點：關鍵酶催化的反應具有以下特點：代謝途徑是一系列

16、酶促反應組成的，其速度及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方向由其中的關鍵酶決定 。目目 錄錄例：糖代謝的關鍵酶例：糖代謝的關鍵酶目目 錄錄 快速代謝快速代謝 遲緩代謝遲緩代謝數秒、數分鐘數秒、數分鐘通過改變酶的活性通過改變酶的活性數小時、幾天數小時、幾天通過改變酶的含量通過改變酶的含量 變構調節變構調節(allosteric regulation)化學修飾調節化學修飾調節(chemical modification) 代謝調節主要是通過對關鍵酶活性的調節而實現的。代謝調節主要是通過對關鍵酶活性的調節而實現的。目目 錄錄1. 變構調節的概念變構調節的概念小分子化合物

17、與酶分子活性中心以外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，這種調節稱象變化，從而改變酶的活性，這種調節稱為酶的為酶的變構調節變構調節或或別構調節別構調節。（二）關鍵酶的變構調節（二）關鍵酶的變構調節目目 錄錄被調節的酶稱為被調節的酶稱為變構酶變構酶或或別構酶別構酶( (allosteric enzyme) )使酶發生變構效應的物質，稱為使酶發生變構效應的物質，稱為變構效應劑變構效應劑( (allosteric effector) ) 變構激活劑變構激活劑 allosteric effector 引起酶活

18、性引起酶活性增加增加的變構效應劑。的變構效應劑。 變構抑制劑變構抑制劑 allosteric effector 引起酶活性引起酶活性降低降低的變構效應劑。的變構效應劑。目目 錄錄2. 變構調節的機制變構調節的機制變構酶變構酶催化亞基催化亞基調節亞基調節亞基變構效應劑：變構效應劑： 底物、終產物底物、終產物其他小分子代謝物其他小分子代謝物目目 錄錄變構效應劑變構效應劑 + + 酶的調節亞基酶的調節亞基酶的構象改變酶的構象改變酶的活性改變酶的活性改變（激活或抑制（激活或抑制 ）疏松疏松亞基聚合亞基聚合緊密緊密亞基解聚亞基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化目目 錄錄3. 變構調節的生理意義變構調節的生理意

19、義 代謝終產物反饋抑制代謝終產物反饋抑制 (feedback inhibition) 反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA長鏈脂酰長鏈脂酰CoA目目 錄錄 變構調節使能量得以有效利用，不致浪費。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進糖的儲存促進糖的儲存目目 錄錄變構調節使不同的代謝途徑相互協調。變構調節使不同的代謝途徑相互協調。檸檬酸檸檬酸+ +6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰輔酶乙

20、酰輔酶A 羧化酶羧化酶 促進脂酸的合成促進脂酸的合成目目 錄錄（三）酶的化學修飾調節（三）酶的化學修飾調節1. 1. 化學修飾的概念化學修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發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生可逆的共價修飾(covalent modification)，從而引起酶活性改變，這種調節稱為酶的化從而引起酶活性改變，這種調節稱為酶的化學修飾學修飾。目目 錄錄2. 化學修飾的主要方式化學修飾的主要方式磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 - - - - - - 脫乙酰脫乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化

21、- - - - - - 脫腺苷脫腺苷 SH 與與 S S 互變互變目目 錄錄酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-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目目 錄錄3. 3. 化學修飾的特點化學修飾的特點酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在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。節因素如激素的調控。具有放大效應，效

22、率較變構調節高。具有放大效應，效率較變構調節高。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。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調節和化學修飾調節。同一個酶可以同時受變構調節和化學修飾調節。目目 錄錄（四）酶量的調節（四）酶量的調節1. 酶蛋白合成的誘導與阻遏酶蛋白合成的誘導與阻遏加速酶合成的化合物稱為加速酶合成的化合物稱為誘導劑誘導劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為減少酶合成的化合物稱為阻遏劑阻遏劑( (repressor) )目目 錄錄 常見的誘導或阻遏方式常見的誘導或阻遏方式 底物對酶合成的誘導和阻遏底物對酶合成的誘導和阻遏 產物對酶合成的阻遏產物對酶合成的阻遏 激素對酶合成

23、的誘導激素對酶合成的誘導 藥物對酶合成的誘導藥物對酶合成的誘導目目 錄錄 2. 酶蛋白降解酶蛋白降解溶酶體溶酶體蛋白酶體蛋白酶體 釋放蛋白水解酶，降解蛋白質釋放蛋白水解酶，降解蛋白質 泛素識別、結合蛋白質；泛素識別、結合蛋白質；蛋白水解酶降解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，也能調通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調節酶的含量。節酶的含量。目目 錄錄內、外環境改變內、外環境改變機體相關組機體相關組織分泌織分泌激素激素激素與靶細胞激素與靶細胞上的受體結合上的受體結合靶細胞產生生物學靶細胞產生生物學效應，適應內外環效應，適應內外環境改變境改變激素作用機制激素作用機制二、激素水平的代謝調節二、激素水平的代謝調節目目 錄錄激素分類激素分類 膜受體激素膜受體激素 胞內受體激素胞內受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：按激素受體在細胞的部位不同，分為：目目 錄錄1. 膜受體激素的作用方式膜受體激素的作用方式激素作用方式激素作用方式目目 錄錄 2. 胞胞內內受受體體激激素素的的作作