代谢的整合与调节

第一节代谢的整体性

糖类、脂类、氨基酸、核苷酸；合成代谢、分解代谢

共同代谢池 Common Metabolic Pool：无论是来自体内或体外的物质，在进行中间代谢时，不分彼此，参加相同的代谢反应
动态平衡 DYnamic Equilibrium：生化这一块
整体性：互相联系、相互转变、彼此制约、协调一致
ATP是“通用高能化合物”
NADPH是合成代谢所需的还原当量：分解代谢NAD+，合成代谢NADPH
代谢调节

一、糖、脂肪、氨基酸分解代谢具有共同通路

多糖 to 葡萄糖
脂肪 to 甘油、脂肪酸
蛋白质 to 氨基酸

all to 乙酰CoA，三羧酸循环,to ATP/H/CO2/H20，氧化磷酸化 to ATP

二、任一供能物质的代谢占优势，常能减少其它供能物质的降解

糖类、脂类、氨基酸

氨基酸氧化分解的主要酶L-谷氨酸脱氢酶活性受能量需求调节，

ATP/GTP为其抑制剂，ADP/GDP为其激活剂

三、三羧酸循环是联系糖、脂、氨基酸代谢的纽带

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代谢调节的主要方式

细胞水平：细胞内酶的调节
激素水平：协调细胞、组织、器官之间的代谢
整体水平：由酶、激素及神经系统构成的调节网络

一、细胞水平的调节（酶的调节）

Metabolic Regulation at the Cellular level

酶结构的调节
- 变构调节、化学修饰
酶量的调节
- 合成、降解
酶的分布

(一）酶结构的调节

变构调节 Allosteric regulation
- 小分子化合物与酶蛋白的调节亚基或调节部位进行非共价结合，引起酶构象变化，从而改变酶的活性
- 变构酶 allosteric enzyme
- 变构剂
  - 变构激活剂 allosteric activator
  - 变构抑制剂 allosteric inhibitor
- 变构调节的特点
  - 变构酶的调节亚基与变构剂以非共价形式结合
  - 快速调节
  - 变构剂与酶分子的结合是可逆的
  - 变构酶催化的反应通常是不可逆反应或限速反应
  - 作用效应短暂
  - 变构剂多为代谢物（反馈调节）
化学修饰 Chemical Modification
- 酶蛋白肽链上某些氨基酸残基在其他酶的催化下可以发生共价修饰，从而发生酶活性的改变，称为酶的化学修饰
- 蛋白激酶/磷蛋白磷酸酶
- 化学修饰的特点
  - 多种形式：磷酸化、甲基化、乙酰化、腺苷化
  - 快速调节
  - 不可逆，如果逆行，需其它酶催化
  - 催化的反应较别构酶广泛，不限于限速反应
  - 催化效率高，并级联放大

（二）酶的含量的调节

迟缓调节
酶的合成与降解

（三）酶在亚细胞结构中格里芬不

各类代谢互不干扰
作用物在局部浓集

科学进展：相分离phase seperation

（四）同工酶 isoenzyme/isozyme

催化相同的化学反应，但其分子结构、理化性质、免疫学性质和动力学性质等均不同的一类酶。
己糖激酶的4种同工酶；乳酸脱氢酶的5种同工酶

二、激素水平的调节

信息分子作用方式（距离）：

内分泌（激素）：远距离调节
旁分泌：作用于邻近细胞
自分泌：作用于自身细胞（and同一类型细胞）
细胞间的直接接触

激素调节模式：激素+受体（膜/非膜）——信号传递途径——生物学效应

三、整体调节

饥饿Starvation

短期饥饿（1～3天）
- day1
  - 肝糖原耗竭，血糖水平↓（影响内分泌系统）
  - 胰高血糖素↑，胰岛素↓（传递到细胞内产生效应）
  - 肌肉摄取葡萄糖↓、脂肪动员↑糖异生↑、蛋白质分解↑
- day3
  - 脂肪动员进一步增加、酮体逐渐成为脑、心、肾、肌肉等的重要供能物质
  - 乙酰乙酸、β-羟丁酸：酸性、酮中毒
长期饥饿（一周以上）
- 蛋白质降解减少，以保证人体基本生理功能
- 脂肪分解和酮体生成进一步增多
- 脑组织以酮体为主要能源，肌肉以脂肪酸为主要能源
- 肾的糖异生作用明显增强
- 血糖维持在较低水平

四、代谢调节障碍

肥胖 obesity

肥胖是多种重大慢性疾病的危险因素
- 动脉粥样硬化、冠心病、卒中、糖尿病、高血压等疾病风险增高；
- 代谢综合征（metabolic syndrome）：肥胖、高血压、高血糖、血脂异常（高TG/低HDL）；肥胖代谢紊乱

第三节体内重要组织和器官的代谢特点

一、各器官之间的代谢联系

各器官的代谢并非孤立进行，而是相互联系
肝脏是调节和联系全身器官代谢的中枢性器官

肝Liver

代谢枢纽，耗氧多（占全身的20%）
葡萄糖、脂肪酸、甘油、氨基酸为供能物质
不能利用酮体
可进行糖异生、酮体生成

脑 Brain

耗能大，耗氧多。（耗氧量占全身耗氧量的20%~25%）
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。

心肌 Cardiac Muscle

可以利用酮体、乳酸、游离脂肪酸、葡萄糖
氧供应量充足、以葡萄糖有氧氧化供能为主

骨骼肌 Skeletal Muscle

合成、储存糖原；
肌糖原不能直接生成自由葡萄糖
- （缺乏葡萄糖-6-磷酸酶）
通常以脂肪酸氧化为主要供能方式；
- 剧烈运动时，以糖酵解为主。

finals本章重点

物质代谢的特点及相互联系
物质代谢细胞水平的调节
- 变构调节（概念、特点）
- 化学修饰（概念、特点）
以饥饿为例说明机体物质代谢的整体调节

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第一节 代谢的整体性