生物化學：第十章 代謝和代謝調控

第十章代謝和代謝調控

第一節物質代謝的特點一、整體性

糖類

脂類蛋白質水

無機鹽維生素各種物質代謝之間互有聯系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄二、代謝調節機體有精細的調節機制，調節代謝的強度、方向和速度內外環境不斷變化影響機體代謝適應環境的變化三、各組織、器官物質代謝各具特色結構不同酶系的種類、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同、功能各異四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池各種組織

消化吸收的糖

肝糖原分解糖異生血糖五、ATP是機體能量利用的共同形式營養物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能六、NADPH是合成代謝所需的還原當量乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑第二節物質代謝的相互聯系一、在能量代謝上的相互聯系三大營養素共同中間產物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大營養素可在體內氧化供能。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。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節約蛋白質的消耗。脂肪分解增強ATP增多ATP/ADP比值增高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。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代謝限速酶之一）饑餓時

肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖異生

，蛋白質分解

以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質分解明顯降低1~2天3~4周（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

二、糖、脂和蛋白質之間的相互聯系葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲存（肝、肌肉）2.脂肪的甘油部分能在體內轉變為糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶（肝、腎、腸）磷酸-甘油葡萄糖3.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高酮血癥草酰乙酸相對不足糖不足脂肪大量動員酮體生成增加氧化受阻（二）糖與氨基酸代謝的相互聯系丙氨酸丙酮酸脫氨基糖異生葡萄糖1.大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的α-酮酸，可轉變為糖。2.糖代謝的中間產物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸氨基酸乙酰CoA脂肪

1.蛋白質可以轉變為脂肪

2.氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂（三）脂類與氨基酸代謝的相互聯系——

但不能說，脂類可轉變為氨基酸。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途徑丙酮酸

其他α-酮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（四）核酸與糖、蛋白質代謝的相互聯系

1.氨基酸是體內合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位合成嘌呤合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供第三節代謝調節代謝調節普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調節，這種調節稱為細胞水平代謝調節。單細胞生物高等生物——

三級水平代謝調節細胞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。整體水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而對機體代謝進行綜合調節。

一、細胞水平的代謝調節?細胞水平的代謝調節主要是酶水平的調節。?細胞內酶呈隔離分布。?代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶的活性決定。?代謝調節主要是通過對關鍵酶活性的調節而實現的。（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，分布于細胞的某一區域。多酶體系在細胞內的分布

酶的隔離分布的意義

——避免了各種代謝途徑互相干擾。①速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶。②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。③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。關鍵酶催化的反應具有以下特點：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。

快速代謝

遲緩代謝數秒、數分鐘通過改變酶的活性數小時、幾天通過改變酶的含量變構調節化學修飾調節?代謝調節主要是通過對關鍵酶活性的調節而實現的。1.變構調節的概念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，引起酶蛋白分子構象變化，從而改變酶的活性，這種調節稱為酶的變構調節或別構調節。（二）關鍵酶的變構調節被調節的酶稱為變構酶或別構酶。使酶發生變構效應的物質，稱為變構效應劑。?變構激活劑——引起酶活性增加的變構效應劑。?變構抑制劑——引起酶活性降低的變構效應劑。2.變構調節的機制變構酶催化亞基調節亞基變構效應劑：底物、終產物其他小分子代謝物變構效應劑+酶的調節亞基酶的構象改變酶的活性改變（激活或抑制）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化蛋白激酶A的變構調節3.變構調節的生理意義①

代謝終產物反饋抑制反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長鏈脂酰CoA

②

變構調節使能量得以有效利用，不致浪費。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促進糖的儲存③變構調節使不同的代謝途徑相互協調。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰輔酶A

羧化酶

促進脂酸的合成

變構調節的特點：⑴酶活性的改變通過酶分子構象的改變而實現；⑵酶的變構僅涉及非共價鍵的變化；⑶調節酶活性的因素為代謝物；⑷為一非耗能過程；⑸無放大效應。（三）酶的化學修飾調節1.化學修飾的概念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，從而引起酶活性改變，這種調節稱為酶的化學修飾。2.化學修飾的主要方式磷酸化---去磷酸乙酰化---脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH與–S—S–互變酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白3、化學修飾的特點①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。②具有放大效應，效率較變構調節高。③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。（四）酶量的調節1.酶蛋白合成的誘導與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導劑。減少酶合成的化合物稱為阻遏劑。

常見的誘導或阻遏方式Ⅰ

底物對酶合成的誘導和阻遏Ⅱ產物對酶合成的阻遏Ⅲ激素對酶合成的誘導Ⅳ藥物對酶合成的誘導2.酶蛋白降解溶酶體蛋白酶體——

釋放蛋白水解酶，降解蛋白質——

泛素識別、結合蛋白質；蛋白水解酶降解蛋白質通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調節酶的含量。內、外環境改變機體相關組織分泌激素激素與靶細胞上的受體結合靶細胞產生生物學效應，適應內外環境改變激素作用機制二、激素水平的代謝調節激素分類

Ι

膜受體激素Ⅱ胞內受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：1.膜受體激素的作用方式激素作用方式

2.胞內受體激素的作用方式（一）饑餓糖原消耗血糖趨于降低胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加

引起一系列的代謝變化1.短期饑餓（1～3天）三、整體水平的代謝調節

（1）蛋白質代謝變化分解加強，氨基酸異生成糖（2）糖代謝變化

糖異生加強，組織對葡萄糖利用降低（3）脂代謝變化

脂肪動員加強，酮體生成增多2.長期饑餓（1）蛋白質代謝變化

蛋白質分解減少（2）糖代謝變化肝腎糖異生增強肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸（3）脂代謝變化脂肪動員進一步加強腦組織利用酮體增