食 物 中 的 糖 脂 及 蛋 白 质 经 消 化 吸 收 进 人 体 内, 在 细 胞 内 进 行 中 间 代 谢, 一 方 面 氧 化 分 解 释 出 能 量 以 满 足 生 命 活 动 的 需 要, 另 一 方 面 进 行 合 成 代 谢, 转 变 成 机 体 自 身 的 蛋 白 质 脂 类 糖 类 以 构 成 机 体 的 成 分 物 质 代 谢 : 机 体 和 环 境 之 间 不 断 进 行 的 物 质 交 换 物 质 代 谢 是 生 命 的 本 质 特 征, 是 生 命 活 动 的 物 质 基 础 如 物 质 代 谢 停 止, 生 命 亦 随 之 终 止
第 一 节 物 质 代 谢 的 特 点 第 二 节 物 质 代 谢 的 相 互 关 系 第 三 节 组 织 器 官 的 代 谢 特 点 及 联 系 第 四 节 代 谢 调 节
第 一 节 物 质 代 谢 的 特 点 ( 一 ) 整 体 性 体 内 各 种 物 质 的 代 谢 是 同 时 进 行 的, 而 且 彼 此 互 相 联 系, 构 成 统 一 的 整 体 例 如 糖 脂 在 体 内 氧 化 释 出 的 能 量 保 证 了 生 物 大 分 子 蛋 白 质 核 酸 多 糖 等 合 成 时 的 能 量 需 要
( 二 ) 代 谢 调 节 机 体 存 在 精 细 的 调 节 机 制, 不 断 调 节 各 种 物 质 代 谢 的 强 度 方 向 和 速 度 以 适 应 内 外 环 境 的 变 化 代 谢 调 节 普 遍 存 在 于 生 物 界, 是 生 物 的 重 要 特 征
( 三 ) 各 组 织 器 官 物 质 代 谢 各 具 特 色 由 于 各 组 织 器 官 的 结 构 不 同, 所 含 有 酶 系 的 种 类 和 含 量 各 不 相 同, 因 而 代 谢 途 径 及 功 能 各 异, 各 具 特 色 肝 在 糖 脂 蛋 白 质 代 谢 上 具 有 特 殊 重 要 的 作 用, 是 人 体 物 质 代 谢 的 枢 纽 脂 肪 组 织 的 功 能 是 储 存 和 动 员 脂 肪, 含 有 脂 蛋 白 脂 酶 及 特 有 的 激 素 敏 感 甘 油 三 酯 脂 肪 酶, 脑 组 织 及 红 细 胞 则 以 葡 萄 糖 为 唯 一 能 源, 因 为 它 们 不 储 存 糖 原
( 四 ) 各 种 代 谢 物 有 各 自 共 同 的 代 谢 池 无 论 是 体 外 摄 入 的 营 养 物 或 体 内 各 组 织 细 胞 的 代 谢 物, 只 要 是 同 一 化 学 结 构 的 物 质 在 进 行 中 间 代 谢 时, 不 分 彼 此, 参 加 到 共 同 的 代 谢 池 中 参 与 代 谢 以 血 糖 为 例, 无 论 是 由 消 化 吸 收 的 糖 或 肝 糖 原 分 解 的 葡 萄 糖 或 氨 基 酸 转 变 的 糖, 或 由 甘 油 转 化 生 成 的 糖, 均 可 在 血 糖 代 谢 池 中 混 为 一 体, 参 与 各 种 组 织 的 代 谢
( 五 )ATP 是 机 体 能 量 利 用 的 共 同 形 式 生 命 活 动 如 生 长 发 育 繁 殖 运 动 等 所 涉 及 的 蛋 白 质 核 酸 多 糖 等 生 物 大 分 子 的 合 成, 肌 收 缩, 神 经 冲 动 的 传 导, 以 及 细 胞 渗 透 压 及 形 态 的 维 持 均 直 接 利 用 ATP
( 六 )NADPH 是 合 成 代 谢 所 需 还 原 当 量 许 多 参 与 氧 化 分 解 代 谢 的 脱 氢 酶 常 以 NAD 为 辅 酶, 而 参 与 还 原 合 成 代 谢 的 还 原 酶 则 多 以 NADPH 为 辅 酶, 提 供 还 原 当 量 如 糖 经 戊 糖 磷 酸 途 径 生 成 的 NADPH 既 可 为 乙 酰 辅 酶 A 合 成 脂 酸, 又 可 为 乙 酰 辅 酶 A 合 成 胆 固 醇 提 供 还 原 当 量
第 二 节 物 质 代 谢 的 相 互 联 系 一 在 能 量 代 谢 上 的 相 互 联 系 糖 脂 及 蛋 白 质 可 在 体 内 氧 化 供 能 乙 酰 辅 酶 A 是 三 大 营 养 物 共 同 的 中 间 代 谢 物 三 羧 酸 循 环 是 糖 脂 蛋 白 质 最 后 分 解 的 共 同 代 谢 途 径, 释 出 的 能 量 均 以 ATP 形 式 储 存
来 源 1. 糖 的 有 氧 氧 化 去 路 1. 进 入 三 羧 酸 循 环 2. 脂 肪 酸 氧 化 分 解 3. 酮 体 氧 化 分 解 乙 酰 CoA 2. 合 成 脂 肪 酸 3. 合 成 酮 体 4. 氨 基 酸 分 解 代 谢 4. 合 成 胆 固 醇
糖 脂 蛋 白 质 分 解 代 谢 有 共 同 的 通 路, 任 一 供 能 物 质 的 代 谢 占 优 势, 常 能 抑 制 和 节 约 其 他 供 能 物 质 的 降 解 例 如, 脂 肪 分 解 增 强 生 成 的 ATP 增 多, ATP/ADP 比 值 增 高, 可 变 构 抑 制 糖 分 解 代 谢 中 的 限 速 酶 -6- 磷 酸 果 糖 激 酶 活 性, 从 而 抑 制 糖 分 解 代 谢
二 糖 脂 和 蛋 白 质 代 谢 的 相 互 联 系 体 内 糖 脂 蛋 白 质 和 核 酸 等 的 代 谢 不 是 彼 此 独 立, 而 是 相 互 关 联 的 当 一 种 物 质 代 谢 障 碍 时 可 引 起 其 他 物 质 代 谢 的 紊 乱, 如 糖 尿 病 时 糖 代 谢 的 障 碍, 可 引 起 脂 代 谢 蛋 白 质 代 谢 甚 至 水 盐 代 谢 的 紊 乱 共 同 的 中 间 代 谢 物 三 羧 酸 循 环 生 物 氧 化
( 一 ) 糖 代 谢 与 脂 代 谢 的 相 互 联 系 1 糖 可 以 转 变 为 脂 肪 当 摄 入 的 糖 量 超 过 体 内 能 量 消 耗 时, 除 合 成 少 量 糖 原 储 存 在 肝 及 肌 肉 外, 糖 经 有 氧 氧 化 生 成 大 量 乙 酰 CoA 乙 酰 CoA 是 合 成 脂 肪 酸 和 胆 固 醇 的 主 要 原 料 另 一 个 糖 代 谢 中 间 产 物 磷 酸 二 羟 丙 酮 又 是 生 成 甘 油 的 材 料 柠 檬 酸 及 ATP 可 变 构 激 活 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶, 使 由 糖 代 谢 源 源 而 来 的 大 量 乙 酰 辅 酶 A 得 以 羧 化 成 丙 二 酰 辅 酶 A, 进 而 合 成 脂 酸 及 脂 肪 在 脂 肪 组 织 中 储 存, 即 糖 可 以 转 变 为 脂 肪 思 考 : 为 什 么 摄 取 不 含 脂 肪 的 高 糖 膳 食 可 使 人 肥 胖 及 血 甘 油 三 酯 升 高?
2 脂 肪 绝 大 部 分 不 能 在 体 内 转 变 为 糖 这 是 因 为 脂 酸 分 解 生 成 的 乙 酰 辅 酶 A 不 能 转 变 为 丙 酮 酸, 即 丙 酮 酸 转 变 成 乙 酰 辅 酶 A 这 步 反 应 是 不 可 逆 的 尽 管 脂 肪 分 解 产 物 之 一 甘 油 可 以 在 肝 肾 肠 等 组 织 中 甘 油 激 酶 的 作 用 下 转 变 成 磷 酸 - 甘 油, 进 而 转 变 成 糖, 但 其 量 和 脂 肪 中 大 量 脂 酸 分 解 生 成 的 乙 酰 辅 酶 A 相 比 是 微 不 足 道 的 所 以, 一 般 生 理 情 况 下 依 靠 脂 肪 大 量 合 成 糖 是 困 难 的, 但 是 糖 转 变 成 脂 肪 可 大 量 进 行
( 二 ) 糖 代 谢 与 氨 基 酸 代 谢 的 相 互 联 系 除 生 酮 氨 基 酸 外, 体 内 氨 基 酸 都 可 通 过 脱 氨 基 作 用, 生 成 相 应 的 a- 酮 酸 这 些 a- 酮 酸 可 参 与 到 糖 代 谢 过 程 中, 彻 底 氧 化 分 解 并 释 放 ATP; 也 可 经 糖 异 生 过 程 转 变 成 糖 糖 代 谢 的 一 些 中 间 代 谢 产 物 也 可 经 氨 基 化 生 成 非 必 需 氨 基 酸 但 是, 必 需 氨 基 酸 只 能 由 食 物 来 提 供 所 以, 不 能 用 糖 完 全 来 代 替 食 物 中 蛋 白 质 的 供 应 相 反, 蛋 白 质 在 一 定 程 度 上 可 以 代 替 糖 思 考 :20 种 氨 基 酸 除 和 均 可 转 变 成 糖
( 二 ) 糖 代 谢 与 氨 基 酸 代 谢 的 相 互 联 系 3 氨 基 酸 除 亮 氨 酸 及 赖 氨 酸 外 均 可 循 糖 异 生 途 径 转 变 为 糖 除 生 酮 氨 基 酸 外, 体 内 氨 基 酸 都 可 通 过 脱 氨 基 作 用, 生 成 相 应 的 a- 酮 酸 这 些 a- 酮 酸 可 参 与 到 糖 代 谢 过 程 中, 彻 底 氧 化 分 解 并 释 放 ATP; 也 可 经 糖 异 生 过 程 转 变 成 糖 思 考 :20 种 氨 基 酸 除 和 均 可 转 变 成 糖
4 糖 不 能 转 变 成 必 需 氨 基 酸 糖 代 谢 中 间 代 谢 物 仅 能 在 体 内 转 变 成 非 必 需 氨 基 酸, 必 需 氨 基 酸 必 须 从 食 物 摄 取 所 以, 不 能 用 糖 完 全 来 代 替 食 物 中 蛋 白 质 的 供 应 相 反, 蛋 白 质 在 一 定 程 度 上 可 以 代 替 糖 思 考 : 为 什 么 食 物 中 的 糖 不 能 替 代 蛋 白 质, 而 蛋 白 质 却 能 替 代 糖 供 能?
( 三 ) 脂 类 代 谢 与 氨 基 酸 代 谢 相 互 联 系 5 氨 基 酸 可 转 变 为 脂 肪 氨 基 酸 分 解 后 均 生 成 乙 酰 辅 酶 A, 后 者 经 还 原 缩 合 反 应 可 合 成 脂 酸 进 而 合 成 脂 肪, 即 氨 基 酸 可 转 变 为 脂 肪 乙 酰 辅 酶 A 也 可 合 成 胆 固 醇 以 满 足 机 体 的 需 要 此 外, 氨 基 酸 也 可 作 为 合 成 磷 脂 的 原 料 6 脂 类 不 能 转 变 为 氨 基 酸 仅 脂 肪 的 甘 油 可 通 过 生 成 磷 酸 甘 油 醛, 循 糖 酵 解 途 径 逆 行 反 应 生 成 糖, 转 变 为 某 些 非 必 需 氨 基 酸
( 四 ) 核 酸 与 氨 基 酸 糖 代 谢 的 相 互 关 系 氨 基 酸 还 是 体 内 合 成 核 酸 (RNA DNA) 的 重 要 原 料, 嘌 呤 的 合 成 需 甘 氨 酸 天 冬 氨 酸 谷 氨 酰 胺 及 一 碳 单 位 ; 嘧 啶 的 合 成 需 天 冬 氨 酸 谷 氨 酰 胺 及 一 碳 单 位 合 成 核 苷 酸 所 需 的 磷 酸 核 糖 由 磷 酸 戊 糖 途 径 提 供
糖 脂 蛋 白 质 均 可 氧 化 供 能 乙 酰 CoA 是 三 大 营 养 物 质 共 同 的 中 间 代 谢 产 物 三 羧 酸 循 环 是 糖 脂 蛋 白 质 彻 底 分 解 的 共 同 代 谢 途 径
第 三 节 组 织 器 官 的 代 谢 特 点 及 联 系 机 体 各 组 织 器 官 的 代 谢 由 于 细 胞 分 化 和 结 构 不 同 及 功 能 差 异, 而 各 具 特 色, 但 它 们 并 非 孤 立 地 进 行, 而 是 通 过 血 液 循 环 及 神 经 系 统 联 成 统 一 整 体 各 组 织 器 官 的 代 谢 方 式 有 共 同 之 处, 但 由 于 它 们 的 结 构, 酶 体 系 的 组 成 及 含 量 不 同, 功 能 各 异, 因 而 各 具 特 色
第 三 节 组 织 器 官 的 代 谢 特 点 及 联 系 1. 肝 : 机 体 物 质 代 谢 枢 纽 主 要 代 谢 途 径 : 糖 有 氧 氧 化 糖 异 生 糖 原 合 成 与 分 解 酮 体 生 成 脂 肪 酸 β- 氧 化 重 要 代 谢 产 物 :VLDL 酮 体 葡 萄 糖 思 考 : 人 体 代 谢 的 枢 纽 是 A. 脂 肪 组 织 B. 大 脑 C. 肾 D. 肝 脏 E. 血 液
2. 心 依 次 以 酮 体 乳 酸 自 由 脂 酸 及 葡 萄 糖 为 耗 用 的 能 源 物 质, 并 以 有 氧 氧 化 途 径 为 主 因 此 即 使 在 能 源 供 给 十 分 缺 乏 的 情 况 下, 仍 能 保 证 心 脏 不 停 搏 动 时 ATP 的 需 要 3. 脑 几 乎 以 葡 萄 糖 为 唯 一 供 能 物 质 由 于 脑 组 织 无 糖 原 储 存, 其 耗 用 的 葡 萄 糖 主 要 由 血 糖 供 应 长 期 饥 饿 血 糖 供 应 不 足 时, 则 主 要 利 用 由 肝 生 成 的 酮 体 作 为 能 源
4. 肌 肉 组 织 通 常 以 氧 化 脂 酸 为 主, 在 剧 烈 运 动 时 则 以 糖 的 无 氧 酵 解 产 生 乳 酸 为 主 由 于 肌 肉 缺 乏 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 酶, 因 此 肌 糖 原 不 能 直 接 分 解 成 葡 萄 糖 提 供 血 糖
5. 红 细 胞 能 量 主 要 来 自 葡 萄 糖 的 酵 解 途 径, 产 生 乳 酸 由 于 红 细 胞 没 有 线 粒 体, 因 此 不 能 进 行 糖 的 有 氧 氧 化, 也 不 能 利 用 脂 酸 及 其 他 非 糖 物 质, 每 天 消 耗 30g 葡 萄 糖 红 细 胞 无 线 粒 体 主 要 代 谢 途 径 : 糖 酵 解 重 要 代 谢 产 物 : 乳 酸
6. 脂 肪 组 织 合 成 及 储 存 脂 肪 的 重 要 组 织 : 肝 虽 可 大 量 合 成 脂 肪, 但 不 能 储 存 脂 肪, 肝 细 胞 内 合 成 的 脂 肪 随 即 合 成 VLDL 释 放 入 血 脂 肪 细 胞 还 含 有 动 员 脂 肪 的 激 素 敏 感 性 甘 油 三 酯 脂 肪 酶, 能 使 储 存 的 脂 肪 分 解 成 脂 酸 和 甘 油 释 入 血 循 环 以 供 机 体 其 他 组 织 能 源 的 需 要 主 要 代 谢 途 径 : 脂 肪 的 合 成 脂 肪 的 动 员 重 要 的 代 谢 产 物 : 游 离 脂 肪 酸 甘 油
7. 肾 可 进 行 糖 异 生 和 生 成 酮 体, 它 是 除 肝 外 唯 一 可 进 行 此 两 种 代 谢 的 器 官 肾 髓 质 因 无 线 粒 体, 主 要 由 糖 酵 解 供 能, 而 肾 皮 质 则 主 要 由 脂 酸 及 酮 体 的 有 氧 氧 化 供 能
第 四 节 代 谢 调 节 代 谢 调 节 是 生 物 在 长 期 进 化 过 程 中 逐 步 形 成 的 一 种 适 应 能 力 普 遍 存 在 与 生 物 界, 是 生 命 的 重 要 特 征 含 义 指 在 某 些 条 件 影 响 下, 细 胞 能 够 启 动 或 加 速 某 一 代 谢 过 程, 而 在 另 一 条 件 下 则 又 能 使 之 终 止 或 减 慢 细 胞 水 平 的 调 节 ( 单 细 胞 生 物 ) 分 为 三 级 水 平 激 素 水 平 的 调 节 ( 内 分 泌 腺 ) 整 体 水 平 的 调 节 ( 神 经 系 统 )
一 细 胞 水 平 的 调 节 含 义 : 是 生 物 最 基 本 的 调 节 方 式 主 要 通 过 细 胞 内 代 谢 物 浓 度 的 变 化, 对 酶 的 活 性 及 含 量 进 行 调 节, 从 而 实 现 对 物 质 代 谢 的 调 节 ( 一 ) 细 胞 内 酶 的 隔 离 分 布 ( 二 ) 关 键 酶 的 变 构 调 节 ( 三 ) 酶 的 化 学 修 饰 调 节 ( 四 ) 酶 量 的 调 节
( 一 ) 细 胞 内 酶 的 隔 离 分 布 催 化 某 一 代 谢 途 径 的 酶 类 常 常 组 成 多 酶 体 系, 定 位 分 布 于 细 胞 的 某 一 亚 细 胞 结 构 中 酶 在 细 胞 内 的 隔 离 分 布 使 有 关 代 谢 途 径 分 别 在 细 胞 不 同 区 域 内 进 行, 这 样 不 致 使 各 种 代 谢 途 径 互 相 干 扰 代 谢 的 调 节 由 关 键 酶 完 成
关 键 酶 : 在 多 酶 体 系 催 化 的 一 系 列 代 谢 途 径 中, 各 种 酶 的 活 性 往 往 不 同, 其 中 活 性 最 低 的 酶 催 化 的 那 一 步 反 应 速 度 最 慢, 限 制 着 整 条 代 谢 途 径 的 总 速 度, 把 反 应 速 度 最 慢 的 一 步 反 应 称 为 限 速 反 应, 催 化 该 步 反 应 的 酶 称 为 关 键 酶, 又 称 为 限 速 酶 思 考 : 胆 固 醇 合 成 限 速 酶 是 A.HMGCoA 合 成 酶 B.HMGCoA 裂 解 酶 C.HMGCoA 还 原 酶 D. 已 酰 CoA 羧 化 酶 E. 丙 酮 酸 脱 H 酶
主 要 代 谢 途 径 在 细 胞 内 的 定 位 及 其 关 键 酶 代 谢 途 径 定 位 关 键 酶 糖 原 合 成 胞 液 糖 原 合 成 酶 糖 原 分 解 胞 液 糖 原 磷 酸 化 酶 糖 酵 解 胞 液 己 糖 激 酶 磷 酸 果 糖 激 酶 丙 酮 酸 激 酶 糖 的 有 氧 氧 化 胞 液 线 粒 体 丙 酮 酸 脱 氢 酶 系 柠 檬 酸 合 成 酶 异 柠 檬 酸 脱 氢 酶 三 羧 酸 循 环 线 粒 体 柠 檬 酸 合 成 酶 异 柠 檬 酸 脱 氢 酶 α- 酮 戊 二 酸 脱 氢 酶 系
糖 异 生 胞 液 线 粒 体 丙 酮 酸 羧 化 酶 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 羧 激 酶 果 糖 1,6 二 磷 酸 酶 磷 酸 戊 糖 途 径 胞 液 6- 磷 酸 葡 萄 糖 脱 氢 酶 脂 肪 酸 合 成 胞 液 乙 酰 CoA 羧 化 酶 脂 肪 酸 的 (β-) 氧 化 胞 液 线 粒 体 肉 碱 脂 酰 转 移 酶 I 胆 固 醇 合 成 胞 液 内 质 网 HMG-CoA 还 原 酶 尿 素 合 成 胞 液 线 粒 体 精 氨 酸 代 琥 珀 酸 合 成 酶
关 键 酶 催 化 的 反 应 具 有 下 述 特 点 : 1 催 化 的 反 应 速 度 最 慢, 其 活 性 决 定 整 个 代 谢 途 径 的 总 速 度 2 催 化 单 向 反 应, 其 活 性 决 定 整 个 代 谢 途 径 的 方 向 3 酶 活 性 常 受 多 种 效 应 物 ( 底 物 代 谢 产 物 ) 的 调 节 关 键 酶 往 往 处 于 代 谢 途 径 的 起 始 点 或 分 支 处 机 体 内 各 种 调 节 因 素 常 常 是 通 过 改 变 细 胞 内 特 定 关 键 酶 的 活 性 或 者 含 量 来 调 节 整 个 代 谢 途 径 的
对 关 键 酶 调 节 的 快 慢 分 为 : 快 速 调 节 变 构 调 节 化 学 修 饰 调 节 迟 缓 调 节 通 过 改 变 酶 蛋 白 分 子 的 合 成 或 降 解 速 度, 以 改 变 细 胞 内 酶 的 含 量 的 调 节
( 二 ) 酶 的 变 构 调 节 1 概 念 : 某 些 小 分 子 化 合 物 与 酶 的 活 性 中 心 以 外 的 某 一 部 位 发 生 非 共 价 键 结 合, 引 起 酶 分 子 构 象 改 变, 从 而 使 酶 催 化 活 性 改 变 受 调 节 的 酶 称 为 变 构 酶 或 别 构 酶 使 酶 发 生 变 构 效 应 的 物 质, 称 为 变 构 效 应 剂, 变 构 效 应 剂 包 括 酶 的 底 物 中 间 代 谢 产 物 其 它 小 分 子 化 合 物
2 变 构 调 节 的 机 制 变 构 酶 分 子 中 常 含 有 多 个 亚 基, 含 催 化 部 位 的 亚 基 称 为 催 化 亚 基, 含 调 节 部 位 的 亚 基 称 为 调 节 亚 基 变 构 效 应 剂 通 过 非 共 价 键 与 变 构 酶 的 调 节 亚 基 结 合, 引 起 酶 的 构 象 改 变, 从 而 影 响 酶 与 底 物 的 结 合, 激 活 或 抑 制 酶 的 活 性
3 变 构 调 节 的 生 理 意 义 (1) 代 谢 途 径 终 产 物 常 可 变 构 抑 制 该 途 径 起 始 反 应 的 酶 可 使 代 谢 物 的 生 成 不 致 过 多 (2) 变 构 调 节 还 可 使 能 量 得 以 有 效 储 存 (3) 变 构 调 节 还 可 使 不 同 代 谢 途 径 相 互 协 调 思 考 : 什 么 叫 关 键 酶 的 变 构 调 节? 该 调 节 有 什 么 生 理 意 义?
3 变 构 调 节 的 生 理 意 义 (1) 通 过 反 馈 抑 制 避 免 生 成 多 余 产 物 造 成 浪 费 某 一 代 谢 途 径 的 终 产 物 或 某 个 关 键 部 位 的 中 间 产 物 对 催 化 该 途 径 起 始 反 应 的 酶 活 性 的 调 节 作 用, 称 为 反 馈 调 节 (feedback regulation) 反 应 产 物 对 其 自 身 生 成 速 度 的 这 种 反 馈 调 节, 如 果 导 致 反 应 速 度 降 低, 称 为 负 反 馈 作 用 ( 又 称 反 馈 抑 制 ); 反 之, 如 果 加 快 反 应 速 度, 称 为 正 反 馈 作 用 ( 即 反 馈 激 活 )
Metabolism is Regulated to Achieve Balance and Economy Living cells are self-regulating chemical engines, continually adjusting for maximum economy.
G-6-P 对 己 糖 激 酶 的 抑 制,ATP 对 磷 酸 果 糖 激 酶 的 抑 制, 长 链 脂 酰 CoA 对 乙 酰 CoA 羧 化 酶 的 抑 制 作 用 都 属 于 负 反 馈 调 节 ; G-6-P 对 糖 原 合 成 酶 的 激 活 作 用 则 属 于 正 反 馈 调 节
(2) 变 构 调 节 还 可 使 能 量 得 以 有 效 储 存 G-6-P 抑 制 糖 原 磷 酸 化 酶 以 阻 断 糖 酵 解 及 糖 的 氧 化 使 ATP 不 致 产 生 过 多, 同 时 G-6-P 又 激 活 糖 原 合 成 酶, 使 多 余 的 磷 酸 葡 萄 糖 合 成 糖 原, 能 量 得 以 有 效 储 存 ATP 可 变 构 抑 制 磷 酸 果 糖 激 酶 丙 酮 酸 激 酶 及 柠 檬 酸 合 酶 阻 断 糖 酵 解 有 氧 氧 化 及 三 羧 酸 循 环, 使 ATP 的 生 成 不 致 过 多, 造 成 浪 费 在 这 类 代 谢 调 节 中, 负 反 馈 作 用 更 多 见 这 是 因 为 过 量 生 成 多 余 产 物, 不 仅 是 浪 费, 而 且 对 机 体 有 害
(3) 可 使 不 同 代 谢 途 径 相 互 协 调 例 如 : 柠 檬 酸 即 可 变 构 抑 制 磷 酸 果 糖 激 酶, 又 可 变 构 激 活 乙 酰 CoA 羧 化 酶, 使 多 余 的 乙 酰 CoA 合 成 脂 肪 酸
( 三 ) 酶 的 化 学 修 饰 调 节 1 概 念 : 酶 蛋 白 多 肽 链 上 某 些 残 基 在 酶 的 催 化 下 发 生 可 逆 的 共 价 修 饰 使 酶 的 构 象 发 生 改 变, 从 而 改 变 酶 活 性 的 过 程 酶 的 化 学 修 饰 主 要 有 磷 酸 化 与 脱 磷 酸 乙 酰 化 与 脱 乙 酰 甲 基 化 与 去 甲 基 等
磷 酸 化 / 脱 磷 酸 化 是 最 常 见 的 修 饰 方 式
2 酶 的 化 学 修 饰 的 特 点 (1) 被 修 饰 的 酶 一 般 都 存 在 相 对 无 活 性 和 有 活 性 的 两 种 形 式 (2) 化 学 修 饰 属 于 酶 促 共 价 修 饰, 即 被 修 饰 的 酶 是 在 另 一 种 酶 的 催 化 下 进 行 化 学 修 饰. (3) 磷 酸 化 与 脱 磷 酸 化 是 最 常 见 的 酶 促 化 学 修 饰 反 应. (4) 磷 酸 化 化 学 修 饰 的 信 息 源 主 要 是 激 素 第 二 信 使 系 统, 通 过 级 联 式 的 酶 - 酶 之 间 的 催 化 反 应, 对 激 素 的 信 号 有 放 大 作 用
3 酶 的 化 学 修 饰 调 节 的 主 要 生 理 意 义 通 过 磷 酸 化 / 脱 磷 酸 化 改 变 酶 活 性 以 控 制 酶 促 反 应 速 度, 由 于 反 应 快 又 有 放 大 作 用, 故 便 于 应 激 应 激 情 况 下, 少 量 激 素 的 释 放, 即 可 通 过 一 系 列 的 级 联 酶 促 化 学 修 饰 反 应, 迅 速 引 起 关 键 酶 的 级 联 放 大 及 相 应 的 生 理 效 应, 以 适 应 应 激 的 需 要
( 四 ) 酶 量 的 调 节 通 过 改 变 酶 合 成 或 降 解 以 调 节 细 胞 内 的 酶 含 量, 从 而 调 节 代 谢 的 速 度 和 强 度, 属 迟 缓 调 节 酶 蛋 白 合 成 的 诱 导 与 阻 遏 酶 蛋 白 的 降 解
1 酶 蛋 白 合 成 的 诱 导 与 阻 遏 加 速 酶 合 成 的 化 合 物 称 为 酶 的 诱 导 剂 (inducer) 减 少 酶 合 成 的 化 合 物 称 为 酶 的 阻 遏 剂 (repressor) 底 物 对 酶 合 成 的 诱 导 产 物 对 酶 合 成 的 阻 遏 激 素 对 酶 合 成 的 诱 导 药 物 对 酶 合 成 的 诱 导
(1) 底 物 对 酶 合 成 的 诱 导 和 阻 遏 : 普 遍 存 在 于 生 物 界 高 等 动 物 体 内, 因 有 激 素 的 调 节, 底 物 诱 导 作 用 不 如 微 生 物 体 内 重 要 例 如 尿 素 循 环 的 酶 可 受 食 入 蛋 白 质 增 多 而 诱 导 其 合 成 增 加 鼠 饲 料 中 蛋 白 质 含 量 从 8% 增 加 至 70%, 鼠 肝 精 氨 酶 活 性 可 增 加 2-3 倍
(2) 产 物 对 酶 合 成 的 阻 遏 : 代 谢 反 应 的 产 物 不 仅 可 变 构 抑 制 或 反 馈 抑 制 关 键 酶 或 催 化 起 始 反 应 酶 的 活 性, 而 且 还 可 阻 遏 这 些 酶 的 合 成 例 如 HMG-CoA 还 原 酶 是 胆 固 醇 合 成 的 关 键 酶, 肝 中 该 酶 的 合 成 可 被 胆 固 醇 阻 遏 但 肠 粘 膜 中 胆 固 醇 的 合 成 不 受 胆 固 醇 的 影 响, 因 此 摄 取 高 胆 固 醇 食 物 后, 血 胆 固 醇 仍 有 升 高 的 危 险
(3) 激 素 对 酶 合 成 的 诱 导 : 例 如 糖 皮 质 激 素 能 诱 导 一 些 氨 基 酸 分 解 酶 和 糖 异 生 关 键 酶 的 合 成, 而 胰 岛 素 则 能 诱 导 糖 酵 解 和 脂 酸 合 成 途 径 中 关 键 酶 的 合 成
(4) 药 物 对 酶 合 成 的 诱 导 : 很 多 药 物 和 毒 物 可 促 进 肝 细 胞 微 粒 体 中 单 加 氧 酶 ( 或 混 功 能 氧 化 酶 ) 或 其 他 一 些 药 物 代 谢 酶 的 诱 导 合 成, 从 而 使 药 物 失 活, 具 有 解 毒 作 用 然 而, 这 也 是 引 起 耐 药 现 象 的 原 因
诱 导 剂 或 阻 遏 剂 被 诱 导 或 阻 遏 的 酶 意 义 底 物 诱 导 食 物 酪 蛋 白 鼠 肝 精 氨 酸 酶 适 应 氨 基 酸 代 谢 的 需 要 产 物 阻 遏 胆 固 醇 HMG-CoA 还 原 酶 胆 固 醇 可 通 过 反 馈 阻 遏 减 少 胆 固 醇 的 合 成 激 素 诱 导 糖 皮 质 激 素 色 氨 酸 吡 咯 酶 氨 基 酸 分 解 酶 类 促 进 糖 异 生 糖 异 生 关 键 酶 胰 岛 素 糖 酵 解 及 脂 肪 酸 合 成 关 键 酶 促 进 糖 的 利 用 及 脂 肪 酸 的 合 成 药 物 诱 导 苯 巴 比 妥 肝 微 粒 体 加 单 氧 酶 与 耐 药 现 象 有 关, 治 疗 肝 微 粒 体 葡 萄 糖 醛 酸 基 转 移 酶 新 生 儿 黄 疸
2 酶 蛋 白 的 降 解 改 变 酶 蛋 白 降 解 的 速 度 也 可 控 制 细 胞 内 酶 蛋 白 的 含 量 细 胞 蛋 白 水 解 酶 主 要 存 在 于 溶 酶 体 中, 凡 是 能 改 变 蛋 白 水 解 酶 活 性 或 影 响 其 从 溶 酶 体 中 释 出 的 速 度 的 因 素, 都 可 间 接 影 响 酶 蛋 白 的 降 解 速 度
除 溶 酶 体 外, 细 胞 内 还 存 在 蛋 白 酶 体, 由 多 种 蛋 白 水 解 酶 组 成, 当 待 降 解 的 蛋 白 质 与 泛 素 结 合 后, 即 可 被 该 蛋 白 酶 体 降 解 泛 素 :8.5 kd, 普 遍 存 在 于 真 核 细 胞 中, 其 一 级 结 构 高 度 保 守 泛 素 与 待 降 解 的 蛋 白 质 共 价 连 接 后, 即 可 使 该 蛋 白 迅 速 降 解
二 激 素 水 平 的 调 节 激 素 是 由 特 殊 分 化 的 内 分 泌 细 胞 合 成 和 分 泌, 经 血 液 长 程 运 输, 通 过 与 靶 细 胞 受 体 特 异 结 合, 将 激 素 信 号 转 化 为 细 胞 内 一 系 列 化 学 反 应, 最 终 表 现 出 激 素 的 生 理 效 应
按 受 体 在 细 胞 的 部 位 不 同, 激 素 分 为 两 类 : 1 膜 受 体 激 素 : 亲 水 激 素 受 体, 存 在 于 细 胞 膜 上 的 跨 膜 糖 蛋 白 2 胞 内 受 体 激 素 : 疏 水 激 素 受 体, 大 多 位 于 细 胞 核 内 思 考 : 按 激 素 受 体 在 细 胞 的 部 位 不 同, 将 激 素 分 为 二 类 :,
按 激 素 受 体 在 细 胞 的 部 位 不 同, 可 将 激 素 分 为 两 大 类 : 1 膜 受 体 激 素 膜 受 体 是 存 在 于 细 胞 表 面 质 膜 上 的 跨 膜 糖 蛋 白 这 类 激 素 包 括 胰 岛 素 生 长 激 素, 促 性 腺 激 素 促 甲 状 腺 激 素 甲 状 旁 腺 素 等 蛋 白 质 类 激 素, 生 长 因 子 等 肽 类 及 肾 上 腺 素 等 儿 茶 酚 胺 类 激 素
这 些 激 素 都 是 亲 水 的, 难 以 越 过 脂 双 层 构 成 的 细 胞 表 面 质 膜 这 类 激 素 作 为 第 一 信 使 分 子 与 相 应 的 靶 细 胞 膜 受 体 结 合 后, 通 过 跨 膜 传 递 将 所 携 带 的 信 息 传 递 到 细 胞 内 然 后 通 过 第 二 信 使 将 信 号 逐 级 放 大, 产 生 显 著 代 谢 效 应
激 素 通 讯 包 括 六 个 基 本 步 骤 : 信 号 细 胞 合 成 激 素 ( 化 学 信 号 分 子 ); 信 号 细 胞 释 放 激 素 ; 激 素 分 子 转 运 至 靶 细 胞 ; 特 异 性 受 体 识 别 激 素 分 子 ; 信 息 的 跨 膜 传 递 ; 生 物 学 效 应 具 体 内 容 在 细 胞 信 息 传 递 一 章 讲 解
2. 胞 内 受 体 激 素 包 括 类 固 醇 激 素, 前 列 腺 素 甲 状 腺 素, 1,25(OH): 维 生 素 D, 及 视 黄 酸 等 疏 水 性 激 素 这 些 激 素 可 透 过 脂 双 层 细 胞 质 膜 进 入 细 胞, 与 相 应 的 胞 内 受 体 结 合 他 们 的 受 体 大 多 数 位 于 细 胞 核 内, 亦 有 在 胞 液 中 与 激 素 结 合 后 再 进 入 核 内 与 其 核 内 特 异 受 体 结 合, 引 起 受 体 构 象 改 变
然 后 由 两 个 激 素 受 体 复 合 物 形 成 二 聚 体, 与 DNA 的 特 定 序 列 即 激 素 反 应 元 件 (hormoneresponseelement,hre) 结 合, 促 进 ( 或 抑 制 ) 相 邻 的 基 因 转 录, 进 而 促 进 ( 或 阻 遏 ) 蛋 白 质 或 酶 的 合 成, 调 节 细 胞 内 酶 的 含 量, 从 而 对 细 胞 代 谢 进 行 调 节
三 整 体 调 节 神 经 系 统 可 以 通 过 内 分 泌 腺 间 接 调 节 代 谢, 也 可 以 直 接 对 组 织 器 官 施 加 影 响, 进 行 整 体 调 节, 从 而 使 机 体 代 谢 处 于 相 对 稳 定 的 状 态 饥 饿 及 应 激 时 物 质 代 谢 的 改 变 是 整 体 代 谢 调 节 的 结 果
( 一 ) 饥 饿 在 病 理 状 态 ( 如 昏 迷 食 管 及 幽 门 梗 阻 等 ) 或 特 殊 情 况 下 不 能 进 食 时 若 不 能 及 时 治 疗 或 补 充 食 物, 则 机 体 物 质 代 谢 在 整 体 调 节 下 发 生 一 系 列 的 变 化 1. 短 期 饥 饿 在 不 能 进 食 1-3 天 后, 肝 糖 原 显 著 减 少 血 糖 趋 于 降 低, 引 起 胰 岛 素 分 泌 减 少 和 胰 高 血 糖 素 分 泌 增 加 这 两 种 激 素 的 增 减 可 引 起 一 系 列 的 代 谢 改 变
(1) 肌 肉 蛋 白 质 分 解 加 强 : 释 放 入 血 的 氨 基 酸 量 增 加, 肌 肉 蛋 白 质 分 解 的 氨 基 酸 大 部 分 转 变 为 丙 氨 酸 和 谷 氨 酰 胺 释 放 入 血 循 环 饥 饿 第 3 天, 肌 肉 释 出 丙 氨 酸 占 输 出 总 氨 基 酸 的 30% 40% (2) 糖 异 生 作 用 增 强 : 饥 饿 2 天 后, 肝 糖 异 生 和 酮 体 生 成 明 显 增 加, 此 时 肝 糖 异 生 速 度 约 为 150g 葡 萄 糖 / 天, 其 中 30% 来 自 乳 酸,10% 来 自 甘 油, 其 余 40% 来 自 氨 基 酸 肝 是 饥 饿 初 期 糖 异 生 的 主 要 场 所, 约 占 80%, 小 部 分 ( 约 20%) 则 在 肾 皮 质 中 进 行
(3) 脂 肪 动 员 加 强, 酮 体 生 成 增 多 : 血 浆 甘 油 和 游 离 脂 酸 含 量 升 高, 脂 肪 组 织 动 员 出 的 脂 酸 约 25% 在 肝 生 成 酮 体 此 时 脂 酸 和 酮 体 成 为 心 肌 骨 骼 肌 和 肾 皮 质 的 重 要 燃 料, 一 部 分 酮 体 可 被 大 脑 利 用 (4) 组 织 对 葡 萄 糖 的 利 用 降 低 : 由 于 心 脏, 骨 骼 肌 及 肾 皮 质 摄 取 和 氧 化 脂 酸 及 酮 体 增 加, 因 而 减 少 这 些 组 织 对 葡 萄 糖 的 摄 取 及 利 用 饥 饿 时 脑 对 葡 萄 糖 的 利 用 亦 有 所 减 少, 但 饥 饿 初 大 脑 仍 以 葡 萄 糖 为 主 要 能 源
饥 饿 时 的 主 要 能 量 来 源 是 储 存 的 蛋 白 质 和 脂 肪, 其 中 脂 肪 约 占 能 量 来 源 的 85% 以 上 如 此 时 输 入 葡 萄 糖, 不 但 可 减 少 酮 体 的 生 成, 降 低 酸 中 毒 的 发 生 率, 且 可 防 止 体 内 蛋 白 质 的 消 耗 每 输 入 100g 葡 萄 糖 约 可 节 省 50g 蛋 白 质 的 消 耗, 这 对 不 能 进 食 的 消 耗 性 疾 病 患 者 尤 为 重 要
2. 长 期 饥 饿 长 期 饥 饿 时 代 谢 的 改 变 与 短 期 饥 饿 不 同 : (1) 脂 肪 动 员 进 一 步 加 强, 肝 生 成 大 量 酮 体, 脑 组 织 利 用 酮 体 增 加, 超 过 葡 萄 糖, 占 总 耗 氧 量 的 60% (2) 肌 肉 以 脂 酸 为 主 要 能 源, 以 保 证 酮 体 优 先 供 应 脑 组 织 (3) 肌 肉 蛋 白 质 分 解 减 少, 肌 肉 释 出 氨 基 酸 减 少, 乳 酸 和 丙 酮 酸 成 为 肝 糖 异 生 的 主 要 来 源 (4) 肾 糖 异 生 作 用 明 显 增 强, 生 成 约 40g 葡 萄 糖 / 天, 占 饥 饿 晚 期 糖 异 生 总 量 一 半, 几 乎 和 肝 相 等 (5) 负 氮 平 衡 有 所 改 善 : 因 为 肌 肉 蛋 白 分 解 减 少,
( 二 ) 应 激 应 激 (stress) 是 人 体 受 到 一 些 异 乎 寻 常 的 刺 激 时, 作 出 一 系 列 反 应 的 紧 张 状 态 应 激 状 态 时, 交 感 神 经 兴 奋, 肾 上 腺 髓 质 及 皮 质 激 素 分 泌 增 多, 血 浆 胰 高 血 糖 素 及 生 长 激 素 水 平 增 加, 而 胰 岛 素 分 泌 减 少, 引 起 一 系 列 代 谢 改 变 应 激 时 糖 脂 蛋 白 质 代 谢 特 点 是 分 解 代 谢 增 强, 合 成 代 谢 受 到 抑 制
应 激 (stress) 是 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 以 及 剧 烈 情 绪 激 动 等 所 作 出 一 系 列 反 应 的 紧 张 状 态 应 激 状 态 时, 交 感 神 经 兴 奋, 肾 上 腺 髓 质 及 皮 质 激 素 分 泌 增 多, 血 浆 胰 高 血 糖 素 及 生 长 激 素 水 平 增 加, 而 胰 岛 素 分 泌 减 少, 引 起 一 系 列 代 谢 改 变
1. 血 糖 升 高 交 感 神 经 兴 奋 引 起 的 肾 上 腺 素, 及 胰 高 血 糖 素 分 泌 增 加 均 可 激 活 磷 酸 化 酶 促 进 肝 糖 原 分 解, 同 时 肾 上 腺 皮 质 激 素 及 胰 高 血 糖 素 又 可 使 糖 异 生 加 强, 不 断 补 充 血 糖, 加 上 肾 上 腺 皮 质 激 素 及 生 长 素 使 周 围 组 织 对 糖 的 利 用 降 低, 均 可 使 血 糖 升 高 这 对 保 证 大 脑 红 细 胞 的 供 能 有 重 要 意 义
2. 脂 肪 动 员 增 强 血 浆 游 离 脂 酸 升 高, 成 为 心 肌, 骨 骼 肌 及 肾 等 组 织 主 要 能 量 来 源 3. 蛋 白 质 分 解 加 强 肌 肉 释 出 丙 氨 酸 等 氨 基 酸 增 加, 同 时 尿 素 生 成 及 尿 氮 排 出 增 加, 呈 负 氮 平 衡 总 上 述 可 见, 应 激 时 糖 脂 蛋 白 质 代 谢 特 点 是 分 解 代 谢 增 强, 合 成 代 谢 受 到 抑 制, 血 液 中 分 解 代 谢 中 间 产 物 如 葡 萄 糖 氨 基 酸 游 离 脂 酸 甘 油 乳 酸 酮 体 尿 素 等 含 量 增 加