第 九 章 物质代谢的联系与调节 Metabolic Interrelationships and Regulation

The Specialty of Metabolism 第 一 节 物质代谢的特点 The Specialty of Metabolism

一、整体性 消化吸收 中间代谢 废物排泄 糖类 脂类 蛋白质 水 无机盐 维生素

二、代谢调节 内外环境不断变化 影响机体代谢 机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度 适应环境的变化

三、各组织、器官物质代谢各具特色 结构不同 不同的组织、器官 代谢途径不同、功能各异 酶系的种类、含量不同

四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池 例如 消化吸收的糖 肝糖原分解 糖异生 血 糖 各种组织

五、ATP是机体能量利用的共同形式 释放能量 ADP+Pi ATP 直接供能 营养物分解

六、NADPH是合成代谢所需的还原当量 磷酸戊糖途径 NADPH + H+ 脂酸、胆固醇 乙酰CoA

Metabolic Interrelationships 第 二 节 物质代谢的相互联系 Metabolic Interrelationships

一、在能量代谢上的相互联系 糖 乙酰CoA TAC 脂肪 蛋白质 ATP 通常供能以糖、脂为主，尽量节约蛋白质的消耗 2H CO2 氧化磷酸化 ATP CO2 通常供能以糖、脂为主，尽量节约蛋白质的消耗

6-磷酸果糖激酶-1 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 ATP 增多 ATP/ADP 比值增高 脂肪分解增强 ▬ 糖分解被抑制

饥饿时 1 ~ 2 天 3 ~ 4 周 肝糖原分解  肌糖原分解 肝糖异生 蛋白质分解  脂酸、酮体供能为主 蛋白质分解↓ ↓ ↓

二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系 1. 摄入的糖量过多时可以脂肪形式储存 葡萄糖 乙酰CoA 糖原（肝、肌） 合成脂肪

2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖 脂酸 乙酰CoA 葡萄糖 脂 肪 甘油 甘油激酶 肝、肾、肠 磷酸-甘油

3. 脂肪的分解代谢受糖代谢的影响 脂肪大量动员 酮体生成增加 氧化受阻 高酮血症 草酰乙酸相对不足 糖不足

1. 氨基酸脱氨基后生成的相应α-酮酸，可转变为糖 4. 糖与氨基酸代谢的相互联系 1. 氨基酸脱氨基后生成的相应α-酮酸，可转变为糖 脱氨基 糖异生 丙氨酸 丙酮酸 葡萄糖

5. 糖可转变生成某些非必需氨基酸 天冬氨酸 丙氨酸 乙酰CoA 糖 丙酮酸 草酰乙酸 α-酮戊二酸 柠檬酸 谷氨酸

6. 脂与氨基酸代谢的联系 ◆ 蛋白质可以转变为脂 氨基酸 乙酰CoA 脂肪 丝氨酸 磷脂酰丝氨酸 胆胺 脑磷脂 胆碱 卵磷脂

◆ 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸 脂肪 甘油 磷酸甘油醛 糖酵解途径 丙酮酸 其他α-酮酸 某些非必需氨基酸

7. 核酸与糖、蛋白质代谢的联系 ◆ 甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰胺 一碳单位 合成嘌呤 合成嘧啶 ◆ 磷酸戊糖途径 → 磷酸核糖

Metabolic Specialty and Interrelationships of Tissues and Apparatus 第 三 节 组织器官的代谢特点及联系 Metabolic Specialty and Interrelationships of Tissues and Apparatus

肝 是机体物质代谢的枢纽 如：合成、储存糖原； 分解糖原成葡萄糖， 释放入血； 糖异生主要器官等。

在维持血糖稳定中 起重要作用

心脏 酮体 乳酸 游离脂酸 葡萄糖

脑 耗能大，耗氧多。 葡萄糖为主要能源。 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。

肌 肉 合成、储存糖原； 通常以脂酸氧化为主要供能方式； 剧烈运动时，以糖酵解为主。

红细胞 能量来源： 糖酵解 产能方式？

脂肪组织 合成储存脂肪的重要组织 脂肪动员的重要场所

肾脏 可进行糖异生和生成酮体

The Regulation of Metabolism 第 四 节 代 谢 调 节 The Regulation of Metabolism

单细胞生物 细胞水平代谢调节 （原始调节） 高等生物 三级水平代谢调节 细胞水平代谢调节 激素水平代谢调节 整体水平代谢调节

一、细胞水平的代谢调节 主要是对 关键酶 活性调节 酶的隔离分布避免了各种代谢途径互相干扰

快速代谢 变构调节 化学修饰调节 调节 方式 迟缓代谢 (allosteric regulation) 改变酶的活性 (chemical modification) 改变酶的活性 调节 方式 迟缓代谢 改变酶的含量

1. 变构调节的概念 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，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。

变构效应剂 + 酶的调节亚基 疏松 亚基聚合 紧密 亚基解聚 酶分子多聚化 酶的构象改变 酶的活性改变 （激活或抑制 ）

◈ 变构调节的生理意义 ① 代谢终产物的反馈抑制 (feedback inhibition) 使代谢物不致生成过多。 乙酰CoA ◈ 变构调节的生理意义 ① 代谢终产物的反馈抑制 (feedback inhibition) 使代谢物不致生成过多。 乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶 丙二酰CoA 长链脂酰CoA

②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 抑制糖的氧化 糖原合酶 促进糖的储存

③ 变构调节使不同的代谢途径相互协调 柠檬酸 – + 6-磷酸果糖激酶-1 抑制糖的氧化 乙酰辅酶A 羧化酶 促进脂酸的合成

2. 化学修饰的概念 酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰(covalent modification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。

◈ 化学修饰的主要方式 磷酸化 - - - 去磷酸 乙酰化 - - - 脱乙酰 甲基化 - - - 去甲基 腺苷化 - - - 脱腺苷 ◈ 化学修饰的主要方式 磷酸化 - - - 去磷酸 乙酰化 - - - 脱乙酰 甲基化 - - - 去甲基 腺苷化 - - - 脱腺苷 SH 与 – S — S – 互变

酶的磷酸化与脱磷酸化 蛋白激酶 磷酸化的酶蛋白 酶蛋白 磷蛋白磷酸酶 ATP ADP Thr Ser Tyr -O-PO32- -OH H2O Pi 磷蛋白磷酸酶 酶的磷酸化与脱磷酸化

3. 化学修饰的特点 ①在不同酶的作用下，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节因素如激素的调控。 ②具有放大效应 ③磷酸化与脱磷酸是最常见的方式 同一个酶可同时受变构调节和化学修饰调节

二、激素水平的代谢调节 机体相关组织分泌激素 内、外环境改变 激素与靶细胞上的受体结合 靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变

三、整体水平的代谢调节 1. 短期饥饿（1～3天） 糖原消耗 血糖趋于降低 胰岛素分泌减少 胰高血糖素分泌增加 引起一系列的代谢变化

（1）蛋白质代谢变化 分解加强，氨基酸异生成糖 （2）糖代谢变化 糖异生加强， 组织对葡萄糖利用降低 （3）脂代谢变化 脂肪动员加强，酮体生成增多

2. 长期饥饿 （1）蛋白质代谢变化 分解减少 （2）糖代谢变化 肝肾糖异生增强 肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸 （3）脂代谢变化 脂肪动员进一步加强 脑组织利用酮体增加

3. 应 激 1. 概念 应激(stress)指人体受到一些异乎寻常的刺激，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反应的“ 紧张状态 ”。

◈ 机体整体反应 交感神经兴奋 肾上腺髓质及皮质激素分泌增多 胰高血糖素、生长激素增加，胰岛素分泌减少 引起一系列的代谢变化

◈ 代谢改变 （1） 血糖升高 （2） 脂肪动员增强 （3）蛋白质分解加强