代谢的整合与调节讲义

脑磷脂
胆碱
卵磷脂
（三）氨基酸可转变为多种脂质，但脂质几乎不能转变为氨基酸
仅脂肪中的甘油可转变为非必需氨基酸
脂肪
甘油
某些非必需氨基酸
磷酸甘油醛 糖酵解途径
丙酮酸
其他α-酮酸 —— 但不能说，脂质可转变为氨基酸
葡萄糖或糖原
甘油三酯
糖 磷酸丙糖
脂肪
氨
α-磷酸甘油
脂肪酸
基
PEP
酸、 糖
丙氨酸 半胱氨酸
丙酮酸
• 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。
一种物质的代谢障碍可引起其他物质的代谢紊乱，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 谢紊乱。
（一）葡萄糖可转变为脂肪酸
摄入的糖量超过能量消耗时
合成糖原储存（肝、肌肉）
葡
萄
合成脂肪
糖
乙酰CoA
（脂肪组织）
（一）葡萄糖可转变为脂肪酸
脂肪酸不能在体内转变为葡萄糖
甘油激酶
葡
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
甘油
磷酸-甘油
一般情况下，机体优先利用燃料的次序是糖 （50-70%）、脂肪（10-40%）和蛋白质。供能 以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。
任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的氧化分解。
例如： 脂肪分解增强
ATP 增多 ATP/ADP 比值增高
糖分解被抑制
磷酸果糖激酶-1被抑制 (糖分解代谢关键酶之一)
分布 细胞核 内质网、细胞质 细胞质 细胞质 内质网、细胞质 内质网 细胞质、线粒体 细胞质、线粒体
多酶体系 糖酵解 戊糖磷酸途径 糖异生 脂肪酸氧化 多种水解酶 柠檬酸循环 氧化磷酸化
分布 细胞质 细胞质 细胞质、线粒体 细胞质、线粒体 溶酶体 线粒体 线粒体
酶的这种区隔分布，能避免不同代谢途径之间彼 此干扰，使同一代谢途径中的系列酶促反应能够更顺 利地连续进行，既提高了代谢途径的进行速度，也有 利于调控。
（四）一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料
氨基酸是体内合成核酸的重要原料
天冬氨酸 甘氨酸
谷氨酰胺
一碳单位
合成嘌呤 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供
合成嘧啶
第二节
代谢调节的主要方式
(The Main Ways of Metabolic Regulation)
高等生物 —— 三级水平代谢调节 • 细胞水平代谢调节
一、细胞内物质代谢主要通过对关键酶活性的调节来实现的
• 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 • 细胞内酶呈隔离分布。 • 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶的活性决定。 • 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。
（一）各种代谢在细胞内区隔分布是物质代谢及其调节的 亚细胞结构基础
多酶体系 DNA、RNA合成 蛋白质合成 糖原合成 脂肪酸合成 胆固醇合成 磷脂合成 血红素合成 尿素合成
糖分解增强
ATP↑
抑制异柠檬酸脱氢酶 （三羧酸循环关键酶）
脂酸合成增加 分解抑制
柠檬酸堆积 出线粒体
激活乙酰CoA羧化酶 （脂酸合成关键酶）
三、糖、脂质和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系
体内糖、脂质、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此孤立的 ，而是通过共同的中间代谢物、柠檬酸循环和生物氧化等彼此 联系、相互转变。
葡萄糖
（二）葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变
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
天冬氨酸
糖
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰CoA
α -酮戊二酸 谷氨酸
柠檬酸
（三）氨基酸可转变为多种脂质但脂质几乎不能转变为氨基酸
蛋白质可以转变为脂肪
氨基酸
乙酰CoA
脂肪
氨基酸可作为合成磷脂的原料
丝氨酸
磷脂酰丝氨酸
胆胺
某些重要的代谢途径的关键酶
代谢途径 糖酵解 丙酮酸氧化脱羧 柠檬酸循环
糖原分解 糖原合成
糖异生
磷酸戊糖途径 氧化反应
NADPH + H +
乙酰CoA
还原反应
脂酸、胆固醇
二、物质代谢与能量代谢相互关联
三大营养物质可在体内氧化供能
三大营养物质 各自代谢途径
共同中间 产物
糖
脂肪
乙酰CoA
蛋白质
共同代谢 途径
2H TAC
CO2
ATP
从能量供应的角度看，三大营养物质可以互 相代替，互相补充，但也互相制约。
代谢的整合 与调节
第一节 代谢的整体性 第二节 代谢调节的主要方式 第三节 体内重要组织和器官的代谢特点
重点难点
掌握 1. 代谢的整体性 2. 代谢调节的方式 3. 重要组织器官的代谢特点
熟悉 1. 细胞内物质代谢的调节方式 2. 饱食、空腹、饥饿状态下的整体代谢
了解 1. 激素调节靶细胞的代谢 2. 营养过剩和应激状态下的整体代谢
（二）关键酶活性决定整个代谢途径的速度和方向
※ 关键酶（key enzymes） 代谢过程中具有调节作用的酶。
※ 关键酶催化的反应特点 ① 常常催化一条代谢途径的第一步反应或分支点上的反应，速度最慢，其
活性能决定整个代谢途径的总速度。 ② 常催化单向反应或非平衡反应，其活性能决定整个代谢途径的方向。 ③ 酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂调节。
及
丝氨酸
异亮氨酸 乙酰CoA
乙酰乙酰CoA
酮体
脂 肪
苏氨酸 色氨酸
亮氨酸 色氨酸
代
谢
草酰乙酸
亮氨酸 赖氨酸
柠檬酸
酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸
的
天冬氨酸
联
天冬酰胺
TAC
CO2
系
延胡索酸
α-酮戊二酸
谷氨酸
苯丙氨酸 酪氨酸
琥珀酰CoA CO2
异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸
精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸
第一节
代谢的整体性
(Integrity of Metabolism)
（二）体内各种代谢物都具有各自共同的代谢池
例如
消化吸收的糖
各
肝糖原分解
血
种
糖 糖异生
组 织
（三）体内代谢处于动态平衡
生者化，化又生，生化即化生 新必陈，陈乃谢，新陈恒代谢
（四）氧化分解产生的NADPH为合成代谢提供所需的还原当量
萄
肝、肾、肠
糖
脂
肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
（一）葡萄糖可转变为脂肪酸
脂肪酸分解依赖于糖代谢 饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时：
脂肪大量动员
糖不足
酮体生成增加
草酰乙酸 相对不足
高酮血症
氧化受阻
（二）葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变
大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖
丙氨酸
脱氨基
丙酮酸
糖异生