物质代谢的联系与调节《生物化学》复习提要

物质代谢的联系与调节

第一节物质代谢的特点

(一)整体性

体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政，而是同时进行的，而且彼此互相联系，或相互转变，或相互依存，构成统一的整体。

(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。例如肝在糖、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。

(四)各种代谢物均具有各自共同的代谢池

无论是体外摄人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。(五)ATP是机体能量利用的共同形式

糖、脂及蛋白质在体内分解氧化释出的能量，均储存在ATP的高能磷酸键中。

(六)NADPH是合成代谢所需的还原当量

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

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。

从能量供应的角度看，这三大营养素可以互相代替，并互相制约。

二、糖、脂和蛋白质代谢之间的联系

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。它们通过共同的中间代谢物，即两种代谢途径汇合时的中间产物，三羧酸循环和生物氧化等联成整体。

(一)糖代谢与脂代谢的相互联系

当摄人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，生成的柠檬酸及ATP可变构激活乙酰辅酶A竣化酶，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。然而，脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。

(二)糖代谢与氨基酸代谢的相互联系

氨基酸，除生酮氨基酸外，都可通过脱氨作用，生成相应的α—酮酸。这些α

-酮酸可通过三羧酸循环及生物氧化生成C0

2及H

2

0并释出能量，生成ATP，也

可转变成某些中间代谢物如丙酮酸，循糖异生途径转变为糖。同时，糖代谢的一些中间代谢物，如丙酮酸、α—酮戊二酸、草酰乙酸等也可氨基化成某些非必需氨基酸。

(三)脂类代谢与氨基酸代谢的相互联系

氨基酸无论生糖、生酮或生酮兼生糖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，即蛋白质可转变为脂肪。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，但脂类不能转变为氨基酸，

(四)核酸与氨基酸代谢的相互关系

氨基酸还是体内合成核酸(RNA、DNA)的重要原料，如嘌吟的合成需甘氨酸、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为原料。合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。

第三节组织、器官的代谢特点及联系

第四节代谢调节

高等动物通过细胞水平代谢调节、激素水平代谢调节及整体水平代谢调节统称为三级水平代谢调节，在代谢调节的三级水平中，细胞水平代谢调节是基础，激素及神经对代谢的调节都是通过细胞水平的代谢调节实现的。

①细胞水平代谢调节：对酶的活性及含量进行调节

②激素水平的代谢调节: 通过激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能

③整体水平的代谢调节: 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，或通过激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能。

一、细胞水平的代谢调节

（一）细胞内酶的隔离分布

细胞是组成组织及器官的最基本功能单位。代谢途径有关酶类常常组成酶体系，分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中。

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。

调节酶或关键酶又称为限速酶:在代谢途径一系列酶催化的化学反应中，其中一个或几个具有调节并决定代谢的速度和方向的酶。

关键酶催化的化学反应特点：

①它催化的反应速度慢，它的活性决定整个代谢途径的总速度；

②催化单向反应，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。

代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节。按调节的快慢分为快速调节和迟缓调节。快速调节又分为变构调节及化学修饰两种；迟缓调节为酶蛋白分子的合成或降解。

(二)关键酶的变构调节

1.概念

(1) 变构调节或别位调节: 小分子化合物与酶蛋白分子活性中心以外的某一部

位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节。

(2) 变构酶或别位酶：被调节的酶

(3) 变构效应剂：使酶发生变构效应的物质；

变构激活剂：引起酶活性增加；

变构抑制剂：引起酶活性降低；

2．变构调节的机制

(1)变构酶的结构特点：四级结构；催化亚基；调节亚基。

(2) 变构效应剂与调节亚基结合的特点：通过非共价键与调节亚基结合，引起酶

的构象改变(如变为疏松或紧密)，从而影响酶与底物的结合，使酶的活性受到抑制或激活。

3．变构调节的生理意义

（1）代谢途径终产物常可使催化该途径起始反应的酶受到抑制，即反馈抑制，使代谢物的生成不致过多。

（2）变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。

（3）变构调节使不同代谢途径相互协调。