物质代谢的联系与调节

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一、肝是人体最重要的物质代谢 中心和枢纽
肝在糖代谢中的作用
合成、储存糖原; 分解糖原生成葡萄糖，释 放入血; 是糖异生的主要器官
肝在脂代谢中的作用。生成酮体，脂肪和胆固醇 肝在氨基酸代谢中的作用。合成和分解 蛋白质，合成尿素 肝是生物转化的主要场所
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二、心可利用多种能源物质， 以有氧氧化为主
继发性肥胖症
某些神经、内分泌疾病引起。
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肥胖诊断常用标准是体重指数（body mass
index, BMI, BMI=体重 (kg)/身高2 (m2)。如体重超
过标准体重的20%，或体重指数＞30即为肥胖。
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2．正常食欲、进食和能量消耗的平衡受到神经、 内分泌系统复杂调节 短期进食调节激素主要包括生长激素释放肽
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二、激素通过作用特异受体调节 代谢过程

激素作用机制：
内、外环境改变
机体相关组 织分泌激素
靶细胞产生生物学 效应，适应内外环 境改变
激素与靶细胞 上的受体结合
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三、机体通过神经系统及神经-体液途径 整体调节体内物质代谢
（一）糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态有 不同改变
1.短期饥饿时脂肪动员增加而减少糖的利用 糖原消耗 血糖趋于降低 胰岛素分泌减少 胰高血糖素分泌增加
乙酰CoA
柠檬酸
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（三）脂类不能转变成氨基酸，但氨基酸能转 变成脂肪 （四）某些氨基酸是核苷酸/核酸合成的前体
1. 氨基酸是体内合成核酸的重要原料
天冬氨酸 谷氨酰胺 一碳单位
甘氨酸
合成嘌呤
合成嘧啶
2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供
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第三节
体内重要组织、器官的代谢 特点及联系
Metabolic Speciality & Interrelationships of Important Tissues & Apparatus in the Body
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（二）应激增加糖、脂和蛋白质分解的能源供 应，限制能源存积
概念：
应激 (stress) 指人体受到一些异乎寻常
的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中
毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列 反应的“ 紧张状态 ”。
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机体整体反应： • 交感神经兴奋 • 肾上腺髓质及皮质激素分泌增多 • 胰高血糖素、生长激素增加，胰岛素分泌减少
肝、肾、肠
磷酸-甘油
脂 肪
脂酸
葡 萄 糖
乙酰CoA
葡萄糖
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（二）体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以 相互转变
1. 大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸， 可转变为糖 例如：
丙氨酸
脱氨基
丙酮酸
糖异生
葡萄糖
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2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需 氨基酸
丙氨酸
糖 丙酮酸
天冬氨酸
草酰乙酸 α-酮戊二酸 谷氨酸
• 合成、储存肌糖原； • 通常以脂酸氧化为主要供能 方式； 剧烈运动时，以糖酵 解为主。
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五、糖酵解是为成熟红细胞提供 能量的主要途径
红细胞没有线粒体。
六、脂肪组织是合成、储存脂肪 的重要组织
七、肾是可进行糖异生和生成酮体 两种代谢的器官
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第四节 物质代谢的调节方式
The Way for Regulation of Metabolism
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代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。 单细胞生物 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，这种调节称为原始
调节或细胞水平代谢调节。
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高等生物 —— 三级水平代谢调节
• 细胞水平代谢调节
• 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
分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发
dCTP，dATP
dTTP
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代谢途径的起始物或产物通过变构调节影响代 谢途径 催化亚基 变构酶 调节亚基
变构效应剂： 底物、终产物 其他小分子代谢物
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变构调节的生理意义 ① 代谢终产物反馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。 乙酰CoA 丙二酰CoA
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常见的诱导或阻遏方式:
Ⅰ底物对酶合成的诱导和阻遏 Ⅱ产物对酶合成的阻遏 Ⅲ激素对酶合成的诱导
Ⅳ药物对酶合成的诱导
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2．调节细胞酶含量也可通过改变酶蛋白降解速度
通过改变酶蛋白分子的降解速度，也 能调节酶的含量。
溶酶体 —— 释放蛋白水解酶，降解蛋白质 蛋白酶体 —— 泛素识别、结合蛋白质； 蛋白水解酶降解蛋白质
引起一系列的代谢变化
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（1）脂代谢变化 脂肪动员加强，酮体生成增多
（2）糖代谢变化
糖异生加强， 组织对葡萄糖利用降低
（3）蛋白质代谢变化
肌蛋白质分解加强，氨基酸异生成糖
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2．长期饥饿时各组织发生与短期饥饿不同的 代谢改变 ： （1）蛋白质代谢变化 蛋白质分解减少 （2）糖代谢变化 肝肾糖异生增强 肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸 （3）脂代谢变化 脂肪动员进一步加强 脑组织利用酮体增加
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。而超重和肥胖在MS发生、 发展中起着决定性的作用。
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1．肥胖者增加脂肪储存有不同类型
单纯性肥胖
• 体质性肥胖 ：青少年期多见的肥胖，主要由于 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
要由于脂肪细胞体积增加，也有数量增加。
多酶体系
DNA及RNA合成 蛋白质合成 糖原合成 脂酸合成 胆固醇合成 磷脂合成 血红素合成 尿素合成
分布
细胞核 内质网，胞液 胞液 胞液 内质网，胞液 内质网 胞液，线粒体 胞液，线粒体
多酶体系
糖酵解 戊糖磷酸途径 糖异生 脂酸β氧化 多种水解酶 三羧酸循环 氧化磷酸化 呼吸链
分布
胞液 胞液 胞液 线粒体 溶酶体 线粒体 线粒体 线粒体
第9章
物质代谢的联系与调节
Metabolic Interrelationships & Regulation
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第一节
物质代谢的特点
The Speciality of Metabolism
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一、物质代谢互相联系 二、物质代谢受到精细调节 三、各器官物质代谢各具特色 四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池
血中含量
胰高血糖素↑ 胰岛素↓ 肾上腺素↑ 皮质醇↑ 葡萄糖↑ 酮体↑ 乳酸↑ 葡萄糖↑ 氨基酸↑ 游离脂酸↑ 甘油↑
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肾上腺髓质、皮质
肝
肌
脂肪组织
（三）肥胖是多种因素引起的进食行为和能量 代谢调节的紊乱
代谢综合征(Metabolic Syndrome, MS) ：以 肥胖、高血压、糖代谢及血脂异常等为主要临床 表现的症候群 。
酮体 乳酸 游离脂酸 葡萄糖 正常优先以脂酸为燃料产生ATP。能量可依次 以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮体等能源物质提供。
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三、脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大
Hale Waihona Puke Baidu
• 耗能大，耗氧多。
• 葡萄糖为主要能源，每天消耗约100g。
• 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。
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四、肌肉主要氧化脂肪酸，强烈 运动产生大量乳酸
2H
共同中 间产物
共同最终 代谢通路
TAC
CO2
蛋白质
ATP
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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。
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
，并尽量节约蛋白质的消耗。
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任一供能物质的代谢占优势，常能抑制 和节约其他物质的降解。

例如： ATP 增多 ATP/ADP 比值增高
HMG-CoA还原酶激酶
乙酰CoA羧化酶 脂肪细胞甘油三酯脂肪酶
磷酸化/脱磷酸
磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸
激活/抑制
抑制/激活 激活/抑制
黄嘌呤氧化脱氢酶
SH/-S-S-
脱氢酶/氧化酶
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酶促化学修饰的特点 ： ①酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在 不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互
相转变。催化互变反应的酶在体内可受调
异柠檬酸脱氢酶
丙酮酸羧化酶 磷酸化酶b 乙酰辅酶A羧化酶 谷氨酸脱氢酶 谷氨酰胺PRPP酰胺 转移酶 天冬氨酸转甲酰酶 脱氧胸苷激酶
AMP，ADP
乙酰CoA，ATP AMP，G-1-P，Pi 柠檬酸，异柠檬酸 ADP，亮氨酸，蛋氨酸
ATP
AMP ATP，G-6-P 长链脂酰CoA GTP，ATP，NADH AMP，GMP CTP，UTP
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某 些 重 要 代 谢 途 径 的 关 键 酶
代谢途径
糖原降解 糖原合成
关键酶
磷酸化酶 糖原合酶
糖酵解
己糖激酶
磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶
糖有氧氧化
丙酮酸脱氢酶系 柠檬酸合酶
异柠檬酸脱氢酶 糖异生 丙酮酸羧化酶
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖双磷酸酶-1
脂酸合成
胆固醇合成
乙酰辅酶A羧化酶
HMG辅酶A还原酶
(ghrelin)和胆囊收缩素(cholecystokinin, CCK) 。
参与食欲、进食长期调节的激素包括胰岛素
和瘦蛋白（leptin）。
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3．肥胖者常表现胰岛素分泌、功能异常和糖脂 代谢的紊乱 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。
酶 糖原磷酸化酶 磷酸化酶b激酶 化学修饰类型 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 酶活性改变 激活/抑制 激活/抑制
糖原合酶
丙酮酸脱羧酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸脱氢酶 HMG-CoA还原酶
磷酸化/脱磷酸
磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸
抑制/激活
抑制/激活 抑制/激活 抑制/激活 抑制/激活
乙酰CoA羧化酶
长链脂酰CoA
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②变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。 G-6-P
+
糖原合酶
–
糖原磷酸化酶
促进糖的储存
抑制糖的氧化
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③变构调节使不同的代谢途径相互协调。 柠檬酸 + 乙酰辅酶A 羧化酶 – 6-磷酸果糖激酶-1
促进脂酸的合成
抑制糖的氧化
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（三）关键酶活性可由酶的化学修饰调节
引起一系列的代谢变化
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代谢改变： 1. 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 为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。 3. 蛋白质分解加强 肌释出丙氨酸等氨基酸增加。
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应激时机体的代谢改变
内分泌腺或组织
胰腺α-细胞、β-细胞
代谢改变
胰高血糖素分泌增加、胰岛 素分泌抑制 去甲肾上腺素及肾上腺素分 泌增加、皮质醇分泌增加 糖原分解增加、糖原合成减 少、糖异生增强、脂酸β氧 化增加、酮体生成增加 糖原分解增加、葡萄糖的摄 取利用减少、蛋白质分解增 加、脂酸β-氧化增强 脂肪分解增强、葡萄糖摄取 及利用减少、脂肪合成减少

例如：
消化吸收的糖 肝糖原分解 糖异生 糖 血
各 种 组 织
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五、ATP是能量的直接提供者
六、NADPH为合成代谢提供还原力
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第二节 物质代谢的相互联系
Metabolic Interrelationships
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一、物质代谢相互制约
三大营养素可在体内氧化供能。 三大营养素 糖 脂肪 乙酰CoA
（二）小分子代谢物通过变构调节改变关 键酶活性
代谢途径 糖酵解 变构酶 己糖激酶
磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 三羧酸循环 糖异生 糖原分解 脂酸合成 氨基酸代谢 嘌呤合成 嘧啶合成 核酸合成 柠檬酸合酶 AMP
变构激活剂 AMP、ADP、FDP、Pi
FDP
变构抑制剂 G-6-P
柠檬酸 ATP，乙酰CoA ATP，长链脂酰CoA
脂肪分解增强
糖分解被抑制
6-磷酸果糖激酶-1被抑制 (糖分解代谢限速酶之一)
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饥饿时：
肝糖原分解 ，肌糖原分解
1~2天 肝糖异生，蛋白质分解
3~4周
以脂酸、酮体分解供能为主 蛋白质分解明显降低
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二、物质代谢相互联系
（一）体内糖可转变脂肪，但（偶数）脂肪酸 不能转变成糖
甘油 甘油激酶
提高速率
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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 。
关键酶催化的反应具有以下特点：
① 速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度
，故又称其为限速酶(limiting velocity enzymes)。
② 催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决 定整个代谢途径的方向。 ③ 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。
挥代谢调节作用。
• 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 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
调而对机体代谢进行综合调节。
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一、细胞水平的代谢调节主要调节关键酶活性 （一）细胞酶系有特定细胞和亚细胞区域的 隔离分布
节因素如激素的调控。
②具有放大效应，效率较变构调节高。
③磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。 • 同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。
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（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 白基因的表达 加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer) 减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)