代谢的整合与调节讲义-生物化学与分子生物学.docxVIP

代谢的整合与调节

1.掌握代谢的整体性；代谢调节的方式；重要组织或器官的代谢特点。

2.熟悉细胞内物质代谢的调节方式；饱食、空腹、饥饿状态下的整体代谢。

3.了解激素调节靶细胞的代谢；营养过剩和应激状态下的整体代谢。

第一节代谢的整体性

一、体内代谢过程互相联系形成一个整体

（1）代谢的整体性各种物质代谢之间互有联系，相互依存，构成统一的整体。

（2）体内各种代谢物都具有各自共同的代谢池。

（3）体内代谢处于动态平衡。

（4）氧化分解产生的NADPH为合成代谢提供所需的还原当量。

二、物质代谢与能量代谢相互关联

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。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。供能以糖及脂肪为主，并尽量减少蛋白质的消耗。

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、三羧酸循环和生物氧化等彼此联系、相互转变。

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。

（1）葡萄糖可转变为脂肪酸。

（2）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；糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸。

（3）氨基酸可转变为多种脂质，但脂质几乎不能转变为氨基酸。

（4）一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料。

第二节代谢调节的主要方式

对于高等生物而言，物质代谢调节可分为三级水平。

1.细胞水平代谢调节主要通过对关键酶的调节来实现。

2.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。

3.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、细胞内物质代谢主要通过对关键酶活性的调节来实现

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

酶的这种区隔分布（见表10-1），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。

表10-1物质代谢在细胞内的发生部位及相关酶的区隔分布

（二）关键酶活性决定整个代谢途径的速度和方向

关键酶（keyenzymes）是代谢过程中具有调节作用的酶。

关键酶催化的反应特点如下。

（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的调节。

某些重要代谢途径的关键酶的总结见表10-2。

表10-2某些重要代谢途径的关键酶

关键酶活性的调节有两种方法：第一种是快速调节（改变酶分子结构），这种调节速度快，只需数秒或几分钟。第二种是迟缓调节（改变酶含量），需要数小时、几天，通过调节酶的合成与降解速度实现。

二、激素通过特异性受体调节靶细胞的代谢

内、外环境改变导致机体相关组织分泌激素，激素与靶细胞上的受体结合，导致靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变。激素又可根据其在细胞内分布位置的不同分为膜受体激素和胞内受体激素。

三、机体通过神经系统及神经-体液途径协调整体的代谢

整体水平调节：在神经系统的主导下，调节激素释放，并通过激素整合不同组织器官的各种代谢，实现整体调节，以适应饱食、空腹、饥饿、营养过剩、应激等状态，维持整体代谢平衡。

（一）饱食状态下机体三大物质代谢与膳食组成有关

1.混合膳食→胰岛素水平中度升高

（1）机体主要分解葡萄糖供能。

（2）未被分解的葡萄糖，部分合成肝糖原和肌糖原储存；部分在肝内合成三酰甘油，以VLDL的形式输送至脂肪等组织。

（3）吸收的三酰甘油，部分经肝转换成内源性三酰甘油，大部分输送到脂肪组织、骨骼肌等转换、储存或利用。

2.高糖膳食→胰岛素水平明显升高，胰高血糖素降低

（1）部分葡萄糖合成肌糖原、肝糖原和VLDL。

（2）大部分葡萄糖直接被输送到脂肪组织、骨骼肌、脑等组织转换成三酰甘油等非糖物质储存或利用。

3.高蛋白膳食→胰岛素水平中度升高，胰高血糖素水平升高

（1）肝糖原分解补充血糖。

（2）肝利用氨基酸异生为葡萄糖补充血糖。

（3）部分氨基酸转化成三酰甘油。

（4）还有