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1、主要内容主要内容第一第一节 物物质代代谢的相互关系的相互关系第二第二节 代代谢调节的种的种类与机制与机制第一第一节 物物质代代谢的相互关系的相互关系 各各类物物质的的代代谢关关系系一、糖代一、糖代谢与脂与脂类代代谢的相互关系的相互关系n糖与脂糖与脂类能互相能互相转变。n糖糖转变成脂肪的步成脂肪的步骤：n糖先糖先经酵解酵解过程，生成磷酸二程，生成磷酸二羟丙丙酮及丙及丙酮酸。磷酸二酸。磷酸二羟丙丙酮可可还原原为甘油。丙甘油。丙酮酸酸经氧化脱氧化脱羧后后转变为乙乙酰辅酶A，再，再缩合生成脂肪酸。合生成脂肪酸。脂脂类分解分解产生的甘油可生的甘油可经磷酸化生成磷酸化生成-甘油磷酸，再甘油磷酸，再转变为磷
2、酸二磷酸二羟丙丙酮。后者沿酵解。后者沿酵解过程逆行即可生成糖。程逆行即可生成糖。n摄入的糖量超入的糖量超过能量消耗能量消耗时，糖可以，糖可以转变成脂肪。成脂肪。n脂肪脂肪转变成糖的成糖的过程有一定限度程有一定限度n脂肪酸通脂肪酸通过-氧化，生成乙氧化，生成乙酰辅酶A。在植物或微生物体内，乙。在植物或微生物体内，乙酰辅酶A可可缩合成三合成三羧酸循酸循环中的有机酸，如中的有机酸，如经乙乙醛酸循酸循环生成琥珀酸，琥生成琥珀酸，琥珀酸再参加三珀酸再参加三羧酸循酸循环，转变成草成草酰乙酸，由草乙酸，由草酰乙酸脱乙酸脱羧生成丙生成丙酮酸，丙酸，丙酮酸即可酸即可转变成糖。但在成糖。但在动物体内，不存在乙物体
3、内，不存在乙醛酸循酸循环，通常，通常情况下乙情况下乙酰辅酶A都是都是经三三羧酸循酸循环而氧化成二氧化碳和水，生成糖而氧化成二氧化碳和水，生成糖的机会很少。的机会很少。n脂肪的甘油部分能在体内脂肪的甘油部分能在体内转变为糖糖脂肪的分解代脂肪的分解代谢受糖代受糖代谢的影响的影响二、糖代二、糖代谢与蛋白与蛋白质代代谢的相互关系的相互关系n糖是生物机体重要的碳源和能源，可用于合成各种氨基酸的碳糖是生物机体重要的碳源和能源，可用于合成各种氨基酸的碳链结构，构，经氨基氨基转化或化或转氨后，即生成相氨后，即生成相应的氨基酸。此外，糖分解的氨基酸。此外，糖分解过程中程中产生的能量，尚可供氨基酸和蛋白生的能量，
4、尚可供氨基酸和蛋白质合成之用。合成之用。n蛋白蛋白质可以分解可以分解为氨基酸，后者在体内可氨基酸，后者在体内可转变为糖。糖。许多氨基酸在脱多氨基酸在脱氨后氨后转变为丙丙酮酸、酸、酮戊二酸、琥珀酸、草戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸而生成葡萄糖和糖乙酸而生成葡萄糖和糖原。原。这类氨基酸称氨基酸称为生糖氨基酸。生糖氨基酸。糖代糖代谢的中的中间产物可氨基化物可氨基化生成某些非必生成某些非必需氨基酸需氨基酸大部分氨基酸脱大部分氨基酸脱氨基后，生成相氨基后，生成相应的的-酮酸，酸，可可转变为糖。糖。三、脂三、脂类代代谢与蛋白与蛋白质代代谢的相互关系的相互关系n细胞膜由胞膜由类脂和蛋白脂和蛋白质组成。脂成。脂类在
5、分解在分解过程中能程中能释放出放出较多的能量，多的能量，因此可作因此可作为体内体内储藏能量的物藏能量的物质。脂。脂类与蛋白与蛋白质之之间可以相互可以相互转变。n脂脂类分子中的甘油可先分子中的甘油可先转变成丙成丙酮酸，再酸，再转变为草草酰乙酸及乙酸及-酮戊二戊二酸，然后接受氨基而酸，然后接受氨基而转变为丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸。丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸。n脂肪酸可以通脂肪酸可以通过-氧化生成乙氧化生成乙酰辅酶A，后者与草，后者与草酰乙酸乙酸缩合合进入三入三羧酸循酸循环，从而跟天冬氨酸及谷氨酸相，从而跟天冬氨酸及谷氨酸相联系（可能性受限制）系（可能性受限制）n在植物和微生物中存在乙在植物和微生物中
6、存在乙醛酸循酸循环。可以由而分子乙。可以由而分子乙酰辅酶A合成一合成一分子琥珀酸，用以增加三分子琥珀酸，用以增加三羧酸循酸循环中的有机酸，从而促中的有机酸，从而促进脂肪酸合成脂肪酸合成氨基酸。但在氨基酸。但在动物体内不存在乙物体内不存在乙醛酸循酸循环。一般来。一般来说，动物物组织不易不易利用脂肪酸合成氨基酸利用脂肪酸合成氨基酸n蛋白蛋白质转变成脂肪，成脂肪，则在在动物体内也能物体内也能进行。生行。生酮氨基酸在代氨基酸在代谢中能中能生成乙生成乙酰乙酸，由乙乙酸，由乙酰乙酸再乙酸再缩合成脂肪酸。生糖氨基酸通合成脂肪酸。生糖氨基酸通过丙丙酮酸酸可以可以转变为甘油，也可以在氧化脱甘油，也可以在氧化脱羧
7、后后转变为乙乙酰辅酶A A，再，再经丙二丙二酸酸单酰途径合成脂肪酸途径合成脂肪酸n此外磷脂分子中的胆胺或胆碱，主要成分是由此外磷脂分子中的胆胺或胆碱，主要成分是由丝氨酸氨酸转变而生成。而生成。丝氨酸在脱去氨酸在脱去羧基后形成胆胺。胆胺是基后形成胆胺。胆胺是脑磷脂的磷脂的组成成分。胆胺在接受成成分。胆胺在接受甲硫氨酸提供的甲基后，即形成胆碱。胆碱是卵磷脂的甲硫氨酸提供的甲基后，即形成胆碱。胆碱是卵磷脂的组成成分。成成分。四、核酸代四、核酸代谢与糖、脂与糖、脂类和蛋白和蛋白质代代谢的相互关系的相互关系n核酸是核酸是细胞中重要的胞中重要的遗传信息物信息物质，它通，它通过控制蛋白控制蛋白质的合成，影响
8、的合成，影响细胞的胞的组成成分和代成成分和代谢类型。型。n许多核苷酸在各多核苷酸在各类有机物有机物质代代谢中起着中起着对底物的活化和底物的活化和载体的作用。体的作用。n糖代糖代谢中所中所产生的五碳糖生的五碳糖为核苷酸合成提供碳骨架，糖的异生双糖与核苷酸合成提供碳骨架，糖的异生双糖与多糖的合成也需要核苷酸多糖的合成也需要核苷酸n核酸本身的合成又受到其他物核酸本身的合成又受到其他物质特特别是蛋白是蛋白质的作用和控制。的作用和控制。葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙丙酮酸酸乙乙酰CoA脂肪脂肪Leu、Lys草草酰乙酸乙酸- 酮戊二酸戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal, Ile,Met, T
9、hrAspGluArgHisPro胆固醇、胆固醇、酮体体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸综上所述，可以看出，糖、上所述，可以看出，糖、脂脂类、蛋白、蛋白质和核酸等物和核酸等物质在代在代谢过程中都是彼此程中都是彼此影响，相互影响，相互转化和密切相化和密切相关的。三关的。三羧酸循酸循环不不仅是是各各类物物质共同的代共同的代谢途径，途径，而且也是它而且也是它们之之间相互相互联系的渠道。系的渠道。返回n一、一、细胞水平的代胞水平的代谢调节n细胞水平的胞水平的调节就是就是细胞内胞内酶的的调节，包括，包括酶的含量、分布、活性等的含量、分布、活性等调节。n1、酶在在细胞内分隔分布胞内分隔
10、分布 避免了避免了 各种代各种代 谢途径途径 互相干互相干 扰。第二第二节 代代谢调节的种的种类与机制与机制 主要代主要代谢途径（多途径（多酶体系）在体系）在细胞内的分布胞内的分布多多酶体系体系分布分布多多酶体系体系分布分布糖酵解糖酵解胞液胞液胆固醇合成胆固醇合成胞液和内胞液和内质网网磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径胞液胞液磷脂合成磷脂合成内内质网网糖原合成糖原合成胞液胞液尿素合成尿素合成线粒体和胞液粒体和胞液脂肪酸合成脂肪酸合成胞液胞液蛋白蛋白质合成合成核糖体核糖体糖异生糖异生胞液胞液DNA及及RNA合成合成细胞核胞核脂肪酸脂肪酸-氧化氧化线粒体粒体多种水解多种水解酶溶溶酶体体三三羧酸循酸循环线粒体
11、粒体呼吸呼吸链线粒体粒体酮体生成体生成肝肝细胞胞线粒体粒体n代代谢调节作用点作用点限速限速酶、关、关键酶 n调节代代谢反反应的速度与方向，可通的速度与方向，可通过限速限速酶与关与关键酶来完成，即来完成，即调节这些些酶的活性与的活性与酶的含量。体内的含量。体内酶活性的大小活性的大小虽受受pHpH、温度等条件影、温度等条件影响，但一般机体平响，但一般机体平时的体温、的体温、pHpH改改变很小，底物很小，底物浓度度虽有有变化，但化，但变化也不太大，所以体内化也不太大，所以体内调节酶的活性主要是通的活性主要是通过改改变现有的有的酶的的结构构与活性，即与活性，即酶的的“别构构调节”与与“化学修化学修饰调
12、节”两种方式。两种方式。n1 1）酶的的别构构调节n酶分子因受某些代分子因受某些代谢物物质的作用后的作用后发生分子空生分子空间构象的构象的轻微改微改变，从，从而引起而引起酶活性的改活性的改变，这种种现象称象称为别构构调节，引起，引起酶别构的物构的物质称称为别构构剂，它与，它与酶分子分子结合的部位往往是合的部位往往是酶的非催化部位，即活性中的非催化部位，即活性中心外心外别的部位，即的部位，即别位或位或调节部位，因此部位，因此别构构调节也被称也被称为变构构调节，具有具有变构构调节的的酶又称又称为别构构酶。n别构构酶都是具有四都是具有四级结构，是由多个构，是由多个亚基基组成的成的酶蛋白，一般由蛋白，
13、一般由调节亚基与催化基与催化亚基基组成。成。别构构剂与与调节亚基基结合，而底物合，而底物则与催化与催化亚基基结合，催化代合，催化代谢反反应，别构构剂与与调节亚基是通基是通过非共价非共价键结合的，当合的，当结合后，可以引起合后，可以引起酶蛋白分子中蛋白分子中调节亚基基进尔整个整个酶蛋白分子构象的蛋白分子构象的轻微改微改变，酶蛋白分子蛋白分子变得致密或松弛，从而引起得致密或松弛，从而引起酶活性的升高或降活性的升高或降低，亦即低，亦即别构激活或构激活或别构抑制。构抑制。n在一个合成代在一个合成代谢体系中，其体系中，其终产物常可使物常可使该途径中催化起始反途径中催化起始反应的的限速限速酶反反馈别构抑制
14、，例如构抑制，例如长链脂肪脂肪酰辅酶A抑制乙抑制乙酰辅酶A羧化化酶活性，从而抑制脂肪酸的合成；体内高活性，从而抑制脂肪酸的合成；体内高浓度胆固醇可抑制肝中胆固度胆固醇可抑制肝中胆固醇合成的限速醇合成的限速酶HMGCoA还原原酶活性，可以防止活性，可以防止产物胆固醇物胆固醇过多多堆堆积、能量浪、能量浪费而起着快速的而起着快速的调节作用；足作用；足够多的多的ATP能能够别构抑构抑制磷酸果糖激制磷酸果糖激酶活性以及活性以及6磷酸葡萄糖能抑制已糖激磷酸葡萄糖能抑制已糖激酶活性，从而活性，从而抑制葡萄糖抑制葡萄糖进一步氧化分解放能起一步氧化分解放能起负反反馈自自动调节作用，使机体作用，使机体维持在相持在
15、相对恒定的生理状恒定的生理状态，此，此时细胞内胞内ATP已足已足够多；而多；而ADP、AMP浓度升高可激活磷酸果糖激度升高可激活磷酸果糖激酶活性等，活性等，这种种酶的的别构构调节作用，作用，在生物界普遍存在，是一种快速、灵敏的在生物界普遍存在，是一种快速、灵敏的调节。n2）酶的化学修的化学修饰调节n酶蛋白蛋白肽链上上丝氨酸、氨酸、苏氨酸、酪氨酸等残基上的氨酸、酪氨酸等残基上的羟基，可受另一激基，可受另一激酶催化、消耗催化、消耗ATP而被磷酸化，反之也可受（蛋白而被磷酸化，反之也可受（蛋白质）磷酸）磷酸酶水解重水解重新脱去磷酸从而新脱去磷酸从而发生可逆磷酸化与去磷酸化作用；生可逆磷酸化与去磷酸化
16、作用；酶蛋白分子上也可蛋白分子上也可以腺苷酸化和去腺苷酸化等化学修以腺苷酸化和去腺苷酸化等化学修饰，其中又以磷酸化与脱磷酸最，其中又以磷酸化与脱磷酸最为多多见且重要。且重要。n酶经共价化学修共价化学修饰磷酸化后，其催化活性有的被激活、有的被抑制，磷酸化后，其催化活性有的被激活、有的被抑制，从而从而实现体内另一体内另一类酶活性的快速化学修活性的快速化学修饰调节，且，且这也是也是衔接激素接激素调控代控代谢酶活性的重要方式。活性的重要方式。肾上腺素上腺素 + 受体受体 肾上腺素上腺素-受体受体无活性无活性G蛋白蛋白活性型活性型G蛋白蛋白无活性腺苷酸无活性腺苷酸环化化酶活性型腺苷酸活性型腺苷酸环化化酶
17、 ATP cAMP 无活性蛋白激无活性蛋白激酶A 活性型蛋白激活性型蛋白激酶A 无活性磷酸化无活性磷酸化酶b激激酶活性型磷酸化活性型磷酸化酶b激激酶 无活性糖原磷酸化无活性糖原磷酸化酶b 活性型糖原磷酸化活性型糖原磷酸化酶a 糖原糖原1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖无活性型糖无活性型糖原合成原合成酶D活性型糖原活性型糖原合成合成酶 i 化学修化学修饰的的级联式的式的调节n肌肉中的（糖原）磷酸化肌肉中的（糖原）磷酸化酶是典型的是典型的酶共价化学修共价化学修饰实例。例。（糖原）磷酸化（糖原）磷酸化酶有两种存在形式。即无活性的磷酸化有两种存在形式。即无活性的磷酸化酶b与有活性的磷酸化与有活性的磷酸化酶a，前
18、者，前者肽链上特定上特定丝氨酸残基上氨酸残基上OH，在磷酸化，在磷酸化酶b激激酶的催化下，消耗的催化下，消耗ATP使之磷酸化而使之磷酸化而转变成高活性的磷酸化成高活性的磷酸化酶a二聚体，二分子二聚体二聚体，二分子二聚体还可再聚可再聚合成有活性的磷酸化合成有活性的磷酸化酶a四聚体。反之，四聚体。反之，该酶蛋白分子蛋白分子经磷磷酸酸酶催化脱去磷酸即可使催化脱去磷酸即可使该酶失活。失活。n化学修化学修饰酶大多有无活性（或低活性）与有活性（或高活大多有无活性（或低活性）与有活性（或高活性）两种形式存在，其互性）两种形式存在，其互变的可逆双向反的可逆双向反应又由不同的又由不同的酶催化，且伴有共价催化，且
19、伴有共价键的的变化，因此磷酸化需化，因此磷酸化需经激激酶催化催化还有放大效有放大效应，其，其调节效率要比效率要比酶的的变构构调节效率高，磷酸效率高，磷酸化化虽需要消耗需要消耗ATP，但其，但其ATP的消耗量的消耗量远比比酶蛋白的生物蛋白的生物合成少得多，而且比合成少得多，而且比酶蛋白生物合成的蛋白生物合成的调节要迅速，又有要迅速，又有放大效放大效应，因此化学修，因此化学修饰调节是体内是体内酶活性活性较经济、高效、高效率的率的调节方式，且化学修方式，且化学修饰调节又受到上一又受到上一级水平激素水平激素调节的的调控。控。n有些有些酶往往可以同往往可以同时存在上述两种方式的存在上述两种方式的调节，例
20、如磷酸，例如磷酸化化酶b既可被既可被AMP和和Pi别构激活、被构激活、被ATP和和G-6-P别构抑制；构抑制；另一方面，也可以受磷酸化另一方面，也可以受磷酸化酶b激激酶的催化而的催化而发生磷酸化而生磷酸化而激活，激活，进行化学修行化学修饰调节。n目前已知可以受化学修目前已知可以受化学修饰调节的的酶几乎又都是几乎又都是别构构酶。而。而别构构调节是是细胞的基本胞的基本调节方式，方式，对于于维持机体代持机体代谢物和物和能量的平衡起重要作用。但当能量的平衡起重要作用。但当别构构调节剂浓度很低而不能度很低而不能很好地很好地发挥别构构调节作用作用时，少量激素，即可通，少量激素，即可通过一系列一系列级联式的
21、式的酶促化学修促化学修饰从而使从而使酶从无活性从无活性变成有活性从而成有活性从而发挥高效的高效的调节作用。作用。n因此体内关因此体内关键酶、限速、限速酶的活性的活性经别构与化学修构与化学修饰两种方两种方式式调节，相，相辅相成，相成，调节着体内正常、合适的新着体内正常、合适的新陈代代谢速速度。度。 酶 化学修化学修饰类型型 酶活性活性改改变 糖原磷酸化糖原磷酸化酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 激活激活/抑抑制制磷酸化磷酸化酶b激激酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 激活激活/抑抑制制糖原合成糖原合成酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激激活活丙丙酮酸脱酸脱羧酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制
22、抑制/激活激活磷酸果糖激磷酸果糖激酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激激活活 丙丙酮酸脱酸脱氢酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激激活活HMG-CoA还原原酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激激活活乙乙酰CoA羧化化酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激激活活 激素敏感脂肪激素敏感脂肪酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 激活激活/抑抑制制 酶促化学修促化学修饰对酶活性的影响活性的影响n2 2、酶含量的含量的调节n1 1）酶蛋白生物合成的蛋白生物合成的诱导与阻遏与阻遏 n使使酶蛋白合成增加的作用称蛋白合成增加的作用称为诱导（inductioninduction），引起）
23、，引起诱导作用的作用的物物质称称为诱导剂；而使；而使酶蛋白合成减少的作用称蛋白合成减少的作用称为阻遏阻遏（represtionreprestion），引起阻遏作用的物），引起阻遏作用的物质称称为阻遏阻遏剂。诱导剂与阻遏与阻遏剂发挥作用的作用的环节是通是通过DNADNA的的转录与翻与翻译过程，尤其是通程，尤其是通过转录过程，程，也就是通也就是通过基因表达的基因表达的调控来控来发挥作用。作用。n底物的底物的诱导 n精氨酸可精氨酸可诱导Hela细胞中精氨酸胞中精氨酸酶的合成、色氨酸可的合成、色氨酸可诱导小鼠肝小鼠肝细胞胞中色氨酸吡咯中色氨酸吡咯酶的合成。的合成。长期以高糖、低蛋白期以高糖、低蛋白质作
24、作为主要主要饮食的食的亚洲洲发展中国家人民，消化液中淀粉展中国家人民，消化液中淀粉酶活性就要比西方活性就要比西方发达国家人群高，达国家人群高，而蛋白而蛋白酶的活性就比的活性就比较低。低。长期酗酒的人由于酒精的期酗酒的人由于酒精的诱导，肝中醇脱，肝中醇脱氢酶的活性就比的活性就比较高，能迅速代高，能迅速代谢降解乙醇，因此一般不容易喝醉。降解乙醇，因此一般不容易喝醉。底物底物诱导酶蛋白生物合成的例子在自然界存在相当普遍。蛋白生物合成的例子在自然界存在相当普遍。n激素的激素的诱导 n长期用糖皮期用糖皮质激素激素药物的重度慢性哮喘和慢性物的重度慢性哮喘和慢性肾性、性、红斑狼斑狼疮病人，病人，体内糖异生关
25、体内糖异生关键酶合成与活性就偏高，促使蛋白合成与活性就偏高，促使蛋白质转化生成糖，因此化生成糖，因此常可表常可表现出高血糖，且骨骼疏松而容易骨折、皮肤出高血糖，且骨骼疏松而容易骨折、皮肤细薄、全身抵抗力薄、全身抵抗力降低容易感染等。降低容易感染等。n药物的物的诱导 n安眠安眠药苯巴比妥可以苯巴比妥可以诱导肝微粒体中葡萄糖肝微粒体中葡萄糖醛酸酸转移移酶的生物合成，的生物合成，可用以治可用以治疗新生儿黄疸，由于葡萄新生儿黄疸，由于葡萄醛糖糖醛酸酸转移移酶活性的升高，使胆活性的升高，使胆红素更容易素更容易结合葡萄糖合葡萄糖醛酸后排泄。酸后排泄。n长期服用会期服用会产生耐生耐药性，性，应规范使用抗生素
26、等范使用抗生素等药物。物。n产物的阻遏物的阻遏 n高胆固醇可以阻遏机体胆固醇合成途径中关高胆固醇可以阻遏机体胆固醇合成途径中关键的的HMGCoA还原原酶本身的生物合成。但本身的生物合成。但这种阻遏作用不完善，种阻遏作用不完善，仅在肝中有在肝中有负反反馈，但在，但在小小肠中并无此中并无此负反反馈调节作用，因此高脂血症尤其是高胆固醇血症的作用，因此高脂血症尤其是高胆固醇血症的病人病人还需注意减少日常需注意减少日常饮食中胆固醇的食中胆固醇的摄入量。入量。n2）酶蛋白分子降解的蛋白分子降解的调节 n饥饿时乙乙酰辅酶A羧化化酶活性降低，主要是由于活性降低，主要是由于该酶蛋白分子降解失蛋白分子降解失活速度
27、增加之故，此活速度增加之故，此时体内脂肪酸与脂肪的合成就会适体内脂肪酸与脂肪的合成就会适应性地性地调节减减少，保少，保证乙乙酰辅酶A大量氧化分解供能以大量氧化分解供能以应急。急。n但但酶蛋白降解以蛋白降解以调节细胞中胞中酶含量的作用，含量的作用，远不如不如酶蛋白蛋白诱导生成生成调节细胞中胞中酶含量的作用来得明含量的作用来得明显与重要。与重要。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 ，蛋白蛋白质分解分解 脂酸、脂酸、酮体分解供能体分解供能为主主, ,蛋白蛋白质分解明分解明显降低降低1 2 1 2 天天3 4 3 4 周周二、激素水平的代二、激素水平的代谢调节n通通
28、过激素激素调节体内的代体内的代谢，是，是动、植物，尤其是高等、植物，尤其是高等动物体物体内代内代谢调节的主要方式。的主要方式。n激素作用的特点是微量、高效、有放大效激素作用的特点是微量、高效、有放大效应，且有，且有较高的高的组织特异性与作用效特异性与作用效应特特导性，性，这都是由于各靶都是由于各靶细胞上有各种胞上有各种激素特异受体分布之故。激素特异受体分布之故。n因因为激素激素发挥调节作用首先必需与相作用首先必需与相应受体、非共价可逆受体、非共价可逆识别结合，且其合，且其结合具有高度合具有高度亲和力，可和力，可饱和性以及激素和性以及激素产生生的生物效的生物效应只决定激素与受体只决定激素与受体结
29、合的量，而不合的量，而不单纯决定激素决定激素的量或血中的的量或血中的浓度。度。n两两类激素的两种激素的两种调节作用机理作用机理 n根据激素受体在根据激素受体在细胞中的定位，可将激素的作用机理分成两大胞中的定位，可将激素的作用机理分成两大类：n1、通、通过与与细胞膜上受体胞膜上受体结合合发挥作用的激素，例如蛋白作用的激素，例如蛋白质、肽类激素、激素、几茶酚胺几茶酚胺类激素等（水溶性，不能通激素等（水溶性，不能通过细胞膜的磷脂双分子胞膜的磷脂双分子层结构而构而进入靶入靶细胞内）胞内）n2、通、通过与靶与靶细胞内的受体胞内的受体结合而合而发挥作用的，例如作用的，例如类固醇激素、甲状固醇激素、甲状腺激
30、素等（脂溶性，容易直接通腺激素等（脂溶性，容易直接通过细胞膜甚至核膜从而胞膜甚至核膜从而进入入细胞内直胞内直接接发挥作用）作用）n1、激素通、激素通过细胞膜受体的胞膜受体的调节作用机理作用机理 n除与膜上受体除与膜上受体结合可以改合可以改变靶靶细胞膜的通透性外，主要通胞膜的通透性外，主要通过G蛋白及第蛋白及第二信使如二信使如cAMP、cGMP、IP3、Ca2+再再经蛋白激蛋白激酶PKA、PKG、PKC、PKCM等，等，经引起一些靶引起一些靶酶的磷酸化与去磷酸化共价修的磷酸化与去磷酸化共价修饰调节代代谢产生生物效生生物效应n另一些靶蛋白另一些靶蛋白质的磷酸化，包括抗利尿激素的作用机制中，与的磷酸
31、化，包括抗利尿激素的作用机制中，与肾脏肾小小体收集管上靶体收集管上靶细胞膜受体蛋白胞膜受体蛋白结合后，可增加合后，可增加细胞膜的通透性，加速水胞膜的通透性，加速水顺渗透渗透压梯度从低渗的原尿向梯度从低渗的原尿向肾小管中重吸收，从而小管中重吸收，从而发挥抗利尿作用。抗利尿作用。ncAMP蛋白激蛋白激酶系系统对代代谢的的调节作用十分复作用十分复杂，也包括使，也包括使细胞核中胞核中组蛋白、非蛋白、非组蛋白（酸性蛋白）磷酸化而使蛋白（酸性蛋白）磷酸化而使DN分子某些基因去阻遏而分子某些基因去阻遏而加速加速转录开放；也可使胞开放；也可使胞质中核蛋白体上蛋白中核蛋白体上蛋白质磷酸化而直接加速磷酸化而直接加
32、速细胞胞蛋白蛋白质合成的翻合成的翻译过程等。程等。n肾上腺素通上腺素通过第二信使第二信使cAMP，磷酸化激活磷酸化，磷酸化激活磷酸化酶b激激酶，再通，再通过磷磷酸化激活磷酸化而促酸化激活磷酸化而促进糖原分解，也同糖原分解，也同时通通过磷酸化抑制糖原合成磷酸化抑制糖原合成酶活活性从而抑制糖原合成，糖原分解增加而糖原合成减少两者配合的性从而抑制糖原合成，糖原分解增加而糖原合成减少两者配合的结果，果，最最终是使血糖是使血糖浓度升高的生化机制，度升高的生化机制，为激素激素调节典型典型实例。例。膜受体激素的作用方式膜受体激素的作用方式n2）激素通）激素通过细胞内受体的胞内受体的调节作用机理作用机理n激素
33、直接激素直接进入入细胞内，与胞胞内，与胞质（或核内）受体特异（或核内）受体特异结合形成活性复合合形成活性复合物，由于受体构象改物，由于受体构象改变可从胞可从胞质移入移入细胞核中作用于染色体胞核中作用于染色体DNA上激上激素反素反应元件，促元件，促进或抑制相或抑制相邻结构基因构基因转录的开放或关的开放或关闭从而从而发挥代代谢的的调节作用，作用，肾上腺糖皮上腺糖皮质激素激素诱导糖异生关糖异生关键酶合成的增加即通合成的增加即通过此机制，其中此机制，其中间步步骤也包括激素受体活性复合物也包括激素受体活性复合物进入靶入靶细胞核内后，胞核内后，与某些非与某些非组蛋白蛋白结合合调节结构基因的开放、影响构基因
34、的开放、影响DNA、组蛋白、非蛋白、非组蛋白三者的蛋白三者的结合，合，诱导某些蛋白某些蛋白质合成而合成而产生生物效生生物效应。 胞胞内内受受体体激激素素的的作作用用方方式式 类固醇激素和甲状腺素通固醇激素和甲状腺素通过胞内受体胞内受体对代代谢的的调节作用作用 胰胰岛素素调节代代谢的作用机理的作用机理 n胰胰岛素是人素是人们认识最早、治最早、治疗糖尿病糖尿病应用最广泛的激素用最广泛的激素药物之一，物之一，糖尿病的糖尿病的发病率在内分泌腺疾病中居首位，且胰病率在内分泌腺疾病中居首位，且胰岛素受体在体内素受体在体内肝、骨骼肌、心肌及脂肪肝、骨骼肌、心肌及脂肪细胞中分布十分广泛，但人胞中分布十分广泛，
35、但人们对胰胰岛素素发挥作用的生化机理，至今也尚未完全清楚。作用的生化机理，至今也尚未完全清楚。n胰胰岛素主要与靶素主要与靶细胞膜上的嵌入糖蛋白受体胞膜上的嵌入糖蛋白受体结合而合而发挥作作用。鼠肝用。鼠肝细胞胰胞胰岛素受体是由素受体是由2 2个个亚基与基与2 2个个亚基基组成成的四聚体（的四聚体（）2 2，二种，二种亚基分子量分基分子量分别是是135kda135kda与与95kda95kda，亚基基间以二硫以二硫键相相连。亚基在靶基在靶细胞胞浆膜外膜外侧, ,可与胰可与胰岛素素结合合, , 亚基基为跨膜跨膜结构，在构，在浆膜内膜内C C端有酪氨酸蛋白端有酪氨酸蛋白激激酶活性。当胰活性。当胰岛素与
36、其受体素与其受体亚基基结合后，可激活其合后，可激活其亚基上酪氨酸蛋白激基上酪氨酸蛋白激酶活性，作活性，作为启启动开关，受体蛋白自开关，受体蛋白自身身11461146、11501150和和11511151位酪氨酸残基磷酸化活化后，再磷酸位酪氨酸残基磷酸化活化后，再磷酸化从而活化胰化从而活化胰岛素受体底物（素受体底物（insulin receptor substrateinsulin receptor substrate，IRSIRS）蛋白）蛋白质分子中特定的酪氨酸残基，再分子中特定的酪氨酸残基，再进一步与一步与SrcSrc同源同源结构域构域2 2（Src homology 2 domainSrc
37、 homology 2 domain，SH2SH2）的蛋白）的蛋白质分分子子结合，从而活化合，从而活化细胞信号胞信号传递途径，再途径，再级联放大效放大效应作作用于下游蛋白用于下游蛋白质分子从而分子从而发挥调节靶靶细胞糖、脂等代胞糖、脂等代谢与与细胞生胞生长、分化等作用。、分化等作用。三、整体水平的代三、整体水平的代谢调节n整体整体调节就是神就是神经体液体液调节。在整体。在整体调节中，神中，神经系系统可可协调调节几种激素的分泌。在整体水平上，就激素而言，也不是几种激素的分泌。在整体水平上，就激素而言，也不是单一激素，而一激素，而是多种激素共同是多种激素共同协调，综合合对机体代机体代谢进行行调节。
38、例如。例如调节机体血糖机体血糖浓度的恒定就有降血糖激素与一度的恒定就有降血糖激素与一组升血糖激素共同作用的升血糖激素共同作用的结果，使机果，使机体血糖体血糖浓度即使是在餐后与度即使是在餐后与饥饿时都不会有太大的波都不会有太大的波动。n1、饥饿时的代的代谢调节 n人肝糖原的人肝糖原的总量大量大约100g，饥饿半天理半天理论上肝糖原已完全耗尽，但事上肝糖原已完全耗尽，但事实上人几天不上人几天不进食，血糖食，血糖浓度度仅趋向降低，但人尚清醒并向降低，但人尚清醒并维持生命，持生命，这是胰是胰岛素、胰高血糖素以及素、胰高血糖素以及肾上腺素、上腺素、肾上腺皮上腺皮质激素等分泌激素等分泌综合合调节作用的作用
39、的结果，其中包括脂肪果，其中包括脂肪动员、酮体生成增加以体生成增加以补充葡萄糖供充葡萄糖供能的不足，骨骼肌等能的不足，骨骼肌等组织中蛋白中蛋白质分解的加分解的加强，以氨基酸作，以氨基酸作为原料加原料加强肝中的糖异生作用，同肝中的糖异生作用，同时外周外周组织中葡萄糖利用减少、中葡萄糖利用减少、酮体利用的体利用的增加以确保大增加以确保大脑与与红细胞中葡萄糖的持胞中葡萄糖的持续供供应，甚至大，甚至大脑也可增加也可增加酮体的利用以体的利用以节约利用葡萄糖等。利用葡萄糖等。n此此时，血糖，血糖浓度的低水平度的低水平维持，是持，是饥饿时机体机体综合合调节的重要目的重要目标。虽然心肌、骨骼肌等然心肌、骨骼肌
40、等组织可以利用脂肪酸、可以利用脂肪酸、酮体或氨基酸来氧化分解体或氨基酸来氧化分解供能、供能、维持生命，但少量葡萄糖的存在仍是氧化分解持生命，但少量葡萄糖的存在仍是氧化分解酮体与脂肪酸的体与脂肪酸的必要条件，因必要条件，因为酮体与大量乙体与大量乙酰辅酶A的氧化，的氧化，还必需依必需依赖来自葡萄糖来自葡萄糖转变生成的草生成的草酰乙酸乙酸结合才能合才能进入三入三羧酸循酸循环彻底氧化分解，即使底氧化分解，即使较长期期饥饿血糖血糖浓度仍能勉度仍能勉强维持在持在60mg%的水平，此的水平，此时蛋白蛋白质分解减分解减慢以保留慢以保留对生命重要的蛋白生命重要的蛋白质,因此肝中糖异生也减慢，而脂肪因此肝中糖异生
41、也减慢，而脂肪动员分分解解进一步加快，大一步加快，大脑及外周及外周组织利用利用酮体和脂肪酸氧化分解供能也体和脂肪酸氧化分解供能也进一步加一步加强，可占能量来源的，可占能量来源的85%以上。以上。n饥饿时机体各机体各组织的主要供能物的主要供能物质是脂肪和蛋白是脂肪和蛋白质，但大量脂肪的，但大量脂肪的动员分解易引起分解易引起酮症酸中毒，而症酸中毒，而组织蛋白蛋白质的大量降解、出的大量降解、出现明明显负氮氮平衡也会明平衡也会明显消耗体消耗体质、大大降低机体的抵抗力，因此、大大降低机体的抵抗力，因此临床上及床上及时抢救救给饥饿病人病人输入葡萄糖可减少脂肪的入葡萄糖可减少脂肪的过多多动员分解造成的分解造
42、成的酮症酸中症酸中毒，也可减少病人体内蛋白毒，也可减少病人体内蛋白质的大量消耗，每的大量消耗，每输入入100g葡萄糖可减少葡萄糖可减少体内体内50g蛋白蛋白质的分解，有利于机体病后的迅速康复。的分解，有利于机体病后的迅速康复。n2、应急急时的代的代谢调节 n应急是机体受到急是机体受到创伤、手、手术、缺氧、寒冷、休克、感染、缺氧、寒冷、休克、感染、剧烈疼痛、烈疼痛、中毒、中毒、强烈情烈情绪激激动等情况下的一种整体神等情况下的一种整体神经综合合应答反答反应调节过程。程。n机体机体应付付应急的能力是有一定限度的，若急的能力是有一定限度的，若长期期应急的消耗也会急的消耗也会导致机致机体衰竭而危及生命。
43、体衰竭而危及生命。n包括交感神包括交感神经兴奋、下丘、下丘脑促促肾上腺皮上腺皮质激素激素释放激素，放激素，脑垂体促垂体促肾上腺皮上腺皮质激素，最后激素，最后肾上腺糖皮上腺糖皮质激素和激素和肾上腺髓上腺髓质激素分泌的增加，激素分泌的增加，同同时胰胰岛素等分泌相素等分泌相应减少减少, 使肝糖原分解及血糖使肝糖原分解及血糖浓度升高，糖异生加度升高，糖异生加速，脂肪速，脂肪动员和蛋白和蛋白质分解加分解加强，机体呈，机体呈负氮平衡，同氮平衡，同时相相应的合成的合成代代谢抑制，最抑制，最终使血中葡萄糖、脂肪酸、使血中葡萄糖、脂肪酸、酮体、氨基酸等体、氨基酸等浓度相度相应升升高，使机体各高，使机体各组织能及能及时得到充足能源和得到充足能源和营养物养物质的供的供应，有效地，有效地应付付紧急状急状态，安然渡，安然渡过险情。但机体呈消瘦、乏力并消耗氮。情。但机体呈消瘦、乏力并消耗氮。
