第09章物质代谢的联系与调节11采用

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1、目录目录第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目录目录第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第三节第三节 体内重要组织、器官的代体内重要组织、器官的代谢特点及联系谢特点及联系第四节第四节 代谢调节方式代谢调节方式目录目录物质代谢的特点物质代谢的特点The Specialty of Metabolism第一节第一节目录目录一、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

2、机盐维生素维生素 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄目录目录 体内各种物质的代谢不是孤立进行的，体内各种物质的代谢不是孤立进行的，是同时的，相互联系，相互转变，相互依存，是同时的，相互联系，相互转变，相互依存，构成统一的整体。构成统一的整体。 糖、脂糖、脂能能AA合成代谢合成代谢分解代谢分解代谢蛋白蛋白 （E, H）目录目录二、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目录目录三、各组

3、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、功能各异功能各异目录目录四、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目录目录五、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解分解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能目录目录六、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

4、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目录目录第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第三节第三节 体内重要组织、器官的代体内重要组织、器官的代谢特点及联系谢特点及联系第四节第四节 代谢调节方式代谢调节方式目录目录物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships第二节第二节目录目录一、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三三大营养素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

5、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化供能。三大营养素可在体内氧化供能。目录目录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。 目录目录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

6、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(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：目录目录饥饿时：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 周周目录目录二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而 相互联系相互联系 （一）糖代谢与脂代谢（一）糖代谢与脂代谢 （二）糖代谢与氨基酸代谢（二）糖代谢与氨基

7、酸代谢 糖糖脂脂氨基酸氨基酸核酸核酸（三）脂代谢与氨基酸代谢（三）脂代谢与氨基酸代谢（四）核酸与氨基酸代谢（四）核酸与氨基酸代谢碱碱基基核核糖糖 糖：糖：不能生成必需氨基酸不能生成必需氨基酸氨基酸：氨基酸：可异生成糖可异生成糖 （除（除Leu, lys）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甘油甘油脂酸脂酸目录目录第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点第二节第

8、二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第三节第三节 体内重要组织、器官的代体内重要组织、器官的代谢特点及联系谢特点及联系第四节第四节 代谢调节方式代谢调节方式目录目录体内重要组织、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 第三节第三节目录目录结构不同，结构不同，功能各异功能各异酶系组成、含量不同酶系组成、含量不同血液循环血液循环 CNS在糖、脂、蛋白质、在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均水、盐及维生素代

9、谢中均具有独特而重要的作用。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、酮体等能源物质提供。 二、心可利用多种能源物质，二、

10、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，葡萄糖为主要能源，每天消耗约每天消耗约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目录目录五、糖酵解是为成熟红细胞提供五、糖酵解是

11、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。目录目录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目录目录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目录目录器官组器官组织织特有的酶特

12、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，氨基酸等氨基酸等乳酸，乳酸，

13、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脂肪组脂肪组织织脂蛋白脂酶，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，甘油甘油骨骼肌骨骼肌脂蛋白脂酶，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，糖酵解，酮体

14、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胞红细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 目录目录第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第三节第三节 体内重要组织、器官的代体内重要组织、器官的代谢特点及联系谢特点及联系第四节第四节 代谢调节方式代谢调节方式目录目录代谢调节方式代谢调节方式The Way for Regulation of Metabolism第四节第四节目录目录代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。代谢调

15、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。调节或细胞水平代谢调节。单细胞生物单细胞生物目录目录高等生物高等生物 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

16、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。目录目录 一、一、细胞水平细胞水平的代谢调节主要调节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

17、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 。目录目录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

18、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，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 目录目录 乙酰乙酰CoAFA合合成酶系成酶系 FA 无意义循环无意义循环ATP脂酰脂酰CoA-O乙酰乙酰CoA线粒体线粒体胞液胞液有氧氧化有氧氧化糖不足糖不足糖充足糖充足Glc酶隔离

19、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。使各种代谢途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，有利于调节物对各途径的特径互不干扰，彼此协调，有利于调节物对各途径的特异调节。异调节。目录目录关键步骤关键步骤关键酶关键酶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 。目录目录 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)。 催化单向反应催化单向反应

20、不可逆或非平衡反应不可逆或非平衡反应，它的活性决，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

21、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 目录目录快速代谢快速代谢 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 (chemical 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

22、实现的。目录目录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 小小分分子子化化合合物物与与酶酶分分子子活活性性中中心心以以外外的的某某一一部部位位特特异异结结合合，引引起起酶酶蛋蛋白白分分子子构构象象变变化化，从从而而改改变变酶酶的的活活性性，这这种种调调节节称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活（二）小分子代谢物改变关键酶构象对酶活性变构调节性变构调节目录目录被调节的酶称为被调节的酶称为变构酶变构酶或或别构酶别构酶( (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

23、效应剂变构效应剂 ( (allosteric effector) ) 。 变构激活剂变构激活剂 allosteric effector 引起酶引起酶活性增加的变构效应剂。活性增加的变构效应剂。 变构抑制剂变构抑制剂 allosteric effector 引起酶引起酶活性降低的变构效应剂。活性降低的变构效应剂。目录目录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

24、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

25、，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 目录目录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 （机制）变构酶变构酶催化亚基催化亚基调节调节亚基亚基变构效应剂：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目录目录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分子多聚化酶分子多聚化目录目录3. 变构调节的生理意义变构调节的生理意义 代谢终产物

26、代谢终产物反馈抑制反馈抑制 (feedback inhibition) 反反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。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关键酶关键酶目录目录 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目录目录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-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A

27、羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成目录目录（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酶蛋蛋白白肽肽链链上上某某些些残残基基在在酶酶的的催催化化下下发发生生可可逆逆的的共共价价修修饰饰(covalent modification)，从从而而引引起起酶酶活活性性改改变变，这这种种调调节节称称为为酶酶的的化化学学修饰修饰。目录目录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 - - - 脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 - - -

28、去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - 脱腺苷脱腺苷 SH 与与 S S 互变互变目录目录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化/脱磷酸脱磷酸抑制抑制/

29、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 目录目录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目录目录2酶促化学

30、修饰的特点酶促化学修饰的特点 ：酶酶蛋蛋白白的的共共价价修修饰饰是是可可逆逆的的酶酶促促反反应应，在在不不同同酶酶的的作作用用下下，酶酶蛋蛋白白的的活活性性状状态态可可互互相相转转变变。催催化化互互变变反反应应的的酶酶在在体体内内可可受受调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。目录目录磷酸化酶磷酸化酶b的瀑布式酶促修饰反应的瀑布式酶促修饰反应肾上腺素肾上腺素磷酸化酶磷酸化酶a磷酸化酶磷酸化酶b活性磷酸化酶活性磷酸化酶 b激酶激酶 （磷酸化）（磷酸化）无无活性磷酸化酶活

31、性磷酸化酶b激酶激酶 （脱磷酸）（脱磷酸）活性蛋白激酶活性蛋白激酶腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶无无活性蛋白激酶活性蛋白激酶胰高血糖素胰高血糖素+ADPATPADPATPcAMPATP+目录目录同一个酶可以同时受变构调节和化学同一个酶可以同时受变构调节和化学 修饰调节。修饰调节。例：二聚体糖原磷酸化酶存在例：二聚体糖原磷酸化酶存在磷酸化位点磷酸化位点，且每个，且每个亚基都有亚基都有催化部位和调节部位催化部位和调节部位，因此，在受化学修，因此，在受化学修饰的饰的 同时也可由同时也可由AMPAMP变构激活，并受变构激活，并受ATPATP变构抑制变构抑制 化学修饰和变构双重调节的意义：化学修饰和变构双重调

32、节的意义： 变构调节是细胞的一种基本调节机制，效应剂浓变构调节是细胞的一种基本调节机制，效应剂浓度过低，难以发挥应急效应。度过低，难以发挥应急效应。 当在应激状态下，随着肾上腺素的释放，通过当在应激状态下，随着肾上腺素的释放，通过cAMPcAMP, ,启动一系列的级联酶促化学修饰反应，迅速有启动一系列的级联酶促化学修饰反应，迅速有效地满足机体的急需效地满足机体的急需。目录目录（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调节酶蛋白含量可通过诱导或阻遏酶蛋白调节酶蛋白含量可通过诱导或阻遏酶蛋白基因的表达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

33、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)目录目录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目录目录 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 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

34、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。目录目录内、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（体液调节体液调节）目录目录组织特异性和效应特异性组织特异性和效应特异性特异性激素受体特异性激素受体（一）膜受体激素（一）膜受体激素（二）胞内受体激素（二）胞内受体激素膜受体膜受体蛋白质类、肽类、儿茶酚胺类蛋白质类、肽类、儿茶

35、酚胺类难以越过脂质双层难以越过脂质双层-与膜受体结合与膜受体结合通过第二信使发挥作用通过第二信使发挥作用细胞表面脂膜上的细胞表面脂膜上的 跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白类固醇类、甲状腺素、视黄酸等类固醇类、甲状腺素、视黄酸等可越过脂质双层可越过脂质双层-与胞内受体结合与胞内受体结合激素激素-受体复合物受体复合物-DNA激素反应元件激素反应元件目录目录化学修饰调节化学修饰调节 膜受体膜受体 激素激素胞内受胞内受体激素体激素第二信使第二信使E酶含量酶含量调节调节细胞膜细胞膜细胞核细胞核膜受体膜受体HRE胞内受体胞内受体目录目录三、机体通过神经系统及神经三、机体通过神经系统及神经- -体液途径体液途径 整体调

36、节整体调节体内物质代谢体内物质代谢内外环境变化内外环境变化神经体液神经体液 调节调节适应适应环境环境维持内环境维持内环境 相对恒定相对恒定NS物质物质代谢代谢（激素）（激素）（一）饥饿（一）饥饿（二）应激（二）应激主要矛盾主要矛盾: :血糖血糖 增加来源：增加来源：糖异生糖异生 减少去路：减少去路：葡萄糖利用葡萄糖利用 其他能源利用其他能源利用主要调节激素：主要调节激素： 胰岛素、胰高血糖素胰岛素、胰高血糖素目录目录代谢综合征代谢综合征(Metabolic Syndrome, MS) ：以肥以肥胖、高血压、糖代谢及血脂异常等为主要临床表胖、高血压、糖代谢及血脂异常等为主要临床表现的症候群现的症

37、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。而一个体内集结的状态。而超重和肥胖超重和肥胖在在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）（三）肥胖肥胖是多种因素引起的进食行为和能量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目录目录体质性肥胖体质性肥胖 ：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

38、，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。目录目录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。 目录目录2正常食欲、进食和能量消耗的平衡受到正常食欲、进食和能量消耗的平衡受到神经、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短期进食调节激素主要

39、包括生长激素释放肽生长激素释放肽(ghrelin)和和胆囊收缩素胆囊收缩素(cholecystokinin, CCK) 。参与食欲、进食长期调节的激素包括参与食欲、进食长期调节的激素包括胰岛素胰岛素和和瘦蛋白瘦蛋白（leptin）。）。目录目录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肥胖者常肥胖者常表现胰岛素分泌、功能异常和糖脂表现胰岛素分泌、

40、功能异常和糖脂代谢的紊乱代谢的紊乱目录目录代谢组学代谢组学(metabonomics)是对某一生物或细胞是对某一生物或细胞所有低分子质量代谢产物进行定性和定量分析，所有低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。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（一）（一）代谢组学代谢组学检测某一生物或细胞所有相对检测某一生物或细胞所有相对低分子质量代谢产物低分子质量代谢产物目录目录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

41、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目录目录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