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1、在生命过程中，生物体要不断从外界摄取食物，一方在生命过程中，生物体要不断从外界摄取食物，一方面氧化释放能量供自身生命活动所需，同时排泄代谢面氧化释放能量供自身生命活动所需，同时排泄代谢过程中产生的废物；另一方面则以这些物质为原料合过程中产生的废物；另一方面则以这些物质为原料合成本身所需要的结构成分，与此同时自身的结构成分成本身所需要的结构成分，与此同时自身的结构成分也不断进行分解得以更新。也不断进行分解得以更新。生物体的这种物质的合成和分解并与环境之间相互联生物体的这种物质的合成和分解并与环境之间相互联系的过程即为系的过程即为物质代谢物质代谢。物质代谢是生命活动的基础，也是生命得以健康延续物质
2、代谢是生命活动的基础，也是生命得以健康延续的根本。的根本。第1页/共30页第一节第一节物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第2页/共30页一、物质代谢的特点一、物质代谢的特点物质代谢的整体性物质代谢的整体性物质代谢的可调节性物质代谢的可调节性组织器官代谢的特色性组织器官代谢的特色性不同来源代谢物代谢的共同性不同来源代谢物代谢的共同性能量储存的特殊性能量储存的特殊性NADPHNADPH为合成代谢提供还原当量为合成代谢提供还原当量第3页/共30页二、物质代谢的相互联系二、物质代谢的相互联系（一）能量代谢上的相互联系（一）能量代谢上的相互联系物质代谢过程中所伴随的能量的贮存、释放、转移和物质代谢过程
3、中所伴随的能量的贮存、释放、转移和利用等称为利用等称为能量代谢能量代谢。一方面一方面，糖类、脂类和蛋白质均可在体内氧化产能供，糖类、脂类和蛋白质均可在体内氧化产能供机体利用，三大营养物质可相互替代。机体利用，三大营养物质可相互替代。另一方面另一方面各营养物质的氧化分解又相互制约，并根据各营养物质的氧化分解又相互制约，并根据不同的机体状态来调整其代谢速度以适应机体的需要。不同的机体状态来调整其代谢速度以适应机体的需要。第4页/共30页糖类代谢和脂代谢的相互联系糖类代谢和脂代谢的相互联系糖类代谢和氨基酸代谢的相互联系糖类代谢和氨基酸代谢的相互联系脂类代谢和氨基酸代谢的相互联系脂类代谢和氨基酸代谢的
4、相互联系核酸代谢和氨基酸代谢及糖代谢的相互联系核酸代谢和氨基酸代谢及糖代谢的相互联系（二）糖、脂、蛋白质及核酸代谢之（二）糖、脂、蛋白质及核酸代谢之间间 的相互联系的相互联系第5页/共30页蛋白质氨基酸甘氨酸丙氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸半胱氨酸天冬氨酸天冬酰胺酪氨酸苯丙氨酸核酸核苷酸5-磷酸核糖嘌呤、血红素嘌呤草酰乙酸延胡索酸琥珀酰CoA血红素异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苏氨酸柠檬酸谷氨酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸嘌呤乙酰乙酰CoA酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸苯丙氨酸酮体淀粉、糖原甘油脂肪酸脂肪葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸丙糖丙酮酸乙酰CoA-酮戊二酸亮氨酸色氨酸异亮氨酸嘧啶嘧啶第6页/共30页第二节第二节物质
5、代谢的调节物质代谢的调节第7页/共30页快速调节快速调节主要通过影响细胞内酶的活性而实现，反主要通过影响细胞内酶的活性而实现，反应时间从不到应时间从不到1 1秒到秒到1212小时或更长；小时或更长；慢速调节慢速调节常通过影响细胞内酶的含量而实现，包括常通过影响细胞内酶的含量而实现，包括影响酶的合成及降解速度，慢速调节反应通常持续影响酶的合成及降解速度，慢速调节反应通常持续时间较长。时间较长。代谢调节机制的三个层次：代谢调节机制的三个层次：细胞水平的调节细胞水平的调节；激素激素水平的调节水平的调节；整体水平的调节整体水平的调节。第8页/共30页一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节（一）细
6、胞内酶的定位与代谢调节（一）细胞内酶的定位与代谢调节细胞内酶的隔离分布细胞内酶的隔离分布关键酶（限速酶）关键酶（限速酶）多酶复合体与多功能酶多酶复合体与多功能酶作用物质循环作用物质循环同工酶同工酶COOHCCH3OOHCHTTPTTPCH3HSHS(CH2)4COOHSS(CH2)4COOHSHS(CH2)4COOHCH3COHSCoAOCSCH3CoANAD+FADH2FADNADH+H+丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酸转乙酰酶二氢硫辛酸脱氢酶CO2TPPFAD丙酮酸氧化脱羧4-磷酸泛酰氨基乙硫醇4-磷酸泛酰氨基乙硫醇-酮脂酰合成酶乙酰转移酶丙二酸单酰转移酶水化酶烯酰还原酶-酮脂酰还原酶酰基载体蛋白硫
7、酯酶硫酯酶酰基载体蛋白-酮脂酰还原酶烯酰还原酶烯酰还原酶丙二酸单酰转移酶乙酰转移酶-酮脂酰合成酶SerCysSHSHSerSHSHCys水化酶磷酸果糖激酶和二磷酸果糖酶所催化的作用物循环磷酸果糖激酶1ATPADP果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸果糖-1,6-二磷酸酶Pi胰岛素诱导表达H2O胰高血糖素阻遏表达FDP、AMPATP、柠檬酸FDP、AMP 胰高血糖素诱导表达H HH HH HH HH HH HH HM MH HH HM MM MH HM MM MM MMMMMLDHLDH1 1(H(H4 4)LDHLDH2 2(H(H3 3M)M)LDHLDH3 3(H(H2 2M M2 2)LD
8、HLDH4 4(HM(HM3 3)LDHLDH5 5(M(M4 4)乳酸脱氢酶的同工酶COOHCCH3OCOOHCCH3OHHNADH+H+NAD+乳酸脱氢酶第9页/共30页（二）酶活性的调节（二）酶活性的调节1.1.反馈调节反馈调节代谢途径的底物或终产物常影响催化该途径起代谢途径的底物或终产物常影响催化该途径起始反应的酶活性，此调节方式称为始反应的酶活性，此调节方式称为反馈调节反馈调节，它存在于所有的生物体中，是调节酶活性最精它存在于所有的生物体中，是调节酶活性最精巧的方式之一。巧的方式之一。第10页/共30页反馈调节具有两种情况：反馈调节具有两种情况：终产物的积累抑制初始步骤的酶活性，使得
9、反应减慢或终产物的积累抑制初始步骤的酶活性，使得反应减慢或停止，此种反馈称为停止，此种反馈称为反馈抑制反馈抑制或或负反馈负反馈。负反馈既或使。负反馈既或使代谢产物的生成不至于过多，又可使能量得以有效利用，代谢产物的生成不至于过多，又可使能量得以有效利用，不至于浪费；不至于浪费；代谢过程中某些较早期产生的代谢中间产物催化较后期代谢过程中某些较早期产生的代谢中间产物催化较后期反应的酶，加速反应的进行，这种反馈称为反应的酶，加速反应的进行，这种反馈称为反馈激活反馈激活或或正反馈正反馈。SABCDPE1E2E3E4E5SABCDPE1E2E3E4E5第11页/共30页2.2.变构调节变构调节（1 1）
10、变构调节的概念）变构调节的概念细胞内的一些中间代谢物质能与某些酶分子活性中心以细胞内的一些中间代谢物质能与某些酶分子活性中心以外的某一部位以非共价键的方式可逆结合，使酶的构象外的某一部位以非共价键的方式可逆结合，使酶的构象发生改变并影响其催化活性，从而调节代谢反应的速度，发生改变并影响其催化活性，从而调节代谢反应的速度，这种对酶活性的调节方式称为这种对酶活性的调节方式称为别构调节别构调节或或变构调节变构调节。受变构调节的酶称为受变构调节的酶称为变构酶变构酶，能使酶发生变构效应的中，能使酶发生变构效应的中间代谢物质称为间代谢物质称为变构效应剂变构效应剂（变构激活剂变构激活剂和和变构抑制剂变构抑制
11、剂）。）。代谢途径 变构酶 变构激活剂 变构抑制剂 糖酵解 己糖激酶 AMP、ADP、FDP、Pi G-6-P 磷酸果糖激酶-1 AMP、FDP ATP、柠檬酸 丙酮酸激酶 FDP 丙氨酸、ATP、乙酸CoA三羧酸循环 柠檬酸合成酶 ADP、AMP ATP、长链脂酰CoA 异柠檬酸脱氢酶 AMP、ADP ATP、NADH糖异生 丙酮酸羧化酶 乙酰CoA、ATP AMP、ADP 果糖1,6二磷酸酶 5-AMP AMP、FDP糖原分解 磷酸化酶b AMP、G-1-P、Pi ATP、G-6-P、葡萄糖糖原合成 糖原合酶 G-6-P脂肪酸合成 乙酰CoA羧化酶 柠檬酸、异柠檬酸 长链脂酰CoA胆固醇合
12、成 HMGCoA还原酶 胆固醇氨基酸代谢 谷氨酸脱氢酶 ADP、亮氨酸、甲硫氨酸 ATP、GTP、NADH嘌呤合成 PRPP酰胺转移酶 PRPP AMP、GMP嘧啶合成 天冬氨酸氨基甲酰转移酶 CTP血红素合成 ALA合成酶 血红素第12页/共30页（2 2）变构酶的特点及作用机制）变构酶的特点及作用机制变构酶常由多个亚基构成；变构酶常由多个亚基构成；变构效应剂可通过非共价键与调节亚基结合，引起酶变构效应剂可通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构象改变（构象改变（T T态和态和R R态）或亚基的聚合、分离从而影响态）或亚基的聚合、分离从而影响酶的活性；酶的活性；变构酶的酶促反应动力学不符合米曼氏
13、方程式；变构酶的酶促反应动力学不符合米曼氏方程式；变构效应剂常常是酶的底物、产物或其他小分子中间变构效应剂常常是酶的底物、产物或其他小分子中间代谢物。代谢物。变构调节过程不需要能量。变构调节过程不需要能量。第13页/共30页（3 3）变构调节的意义）变构调节的意义变构调节是一种快速调节方式。变构调节是一种快速调节方式。变构调节可根据机体对能量的需求，直接影响关键变构调节可根据机体对能量的需求，直接影响关键酶的活性一类调节体内产能与储能代谢反应，这样酶的活性一类调节体内产能与储能代谢反应，这样既保证了机体能量的需要，又不会造成能量的浪费，既保证了机体能量的需要，又不会造成能量的浪费，从而确保能源
14、的有效利用。从而确保能源的有效利用。第14页/共30页3.3.化学修饰调节化学修饰调节（1 1）化学修饰调节的概念）化学修饰调节的概念酶蛋白分子上的某些基团可在另一种酶的催化下，酶蛋白分子上的某些基团可在另一种酶的催化下，与某些化学基团发生可逆地共价结合从而影响酶的与某些化学基团发生可逆地共价结合从而影响酶的活性，酶活性的这种调节方式称为酶的活性，酶活性的这种调节方式称为酶的化学修饰化学修饰或或共价修饰调节共价修饰调节。酶的可逆化学修饰包括：磷酸化酶的可逆化学修饰包括：磷酸化/脱磷酸化、甲基脱磷酸化、甲基化化/脱甲基化、腺苷化脱甲基化、腺苷化/脱腺苷化等，其中脱腺苷化等，其中磷酸化磷酸化/脱磷
15、酸化脱磷酸化最常见最常见。酶 类 反应类型 效 应 磷酸果糖激酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 丙酮酸脱氢酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 丙酮酸脱羧酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 糖原磷酸化酶 磷酸化脱磷酸 激活/抑制 磷酸化酶b激酶 磷酸化脱磷酸 激活/抑制 磷酸化酶磷酸酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 糖元合成酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 甘油三酯脂肪酶 （脂肪细胞）磷酸化脱磷酸 激活/抑制 HMG-CoA还原酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 HMG-CoA还原酶激酶 磷酸化脱磷酸 激活/抑制 乙酰CoA羧化酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 谷氨酰胺合成酶 （大肠杆菌）腺苷化脱腺苷 抑制/激活 黄嘌呤氧化(脱
16、氢)酶 SH/-S-S-脱氢/氧化第15页/共30页（2 2）化学修饰的特点）化学修饰的特点化学修饰是物质代谢的快速调节的一种重要方式；化学修饰是物质代谢的快速调节的一种重要方式；大多数酶促化学修饰的酶都存在有活性（或高活性）大多数酶促化学修饰的酶都存在有活性（或高活性）与无活性（或低活性）两种形式，且两种形式之间与无活性（或低活性）两种形式，且两种形式之间的可逆互变是由不同的酶催化的；的可逆互变是由不同的酶催化的；化学修饰具有瀑布式级联放大效应；化学修饰具有瀑布式级联放大效应；化学修饰所消耗的能量比合成酶蛋白所消耗的化学修饰所消耗的能量比合成酶蛋白所消耗的ATPATP少得多，因而是一种经济快
17、速有效的调节方式。少得多，因而是一种经济快速有效的调节方式。第16页/共30页（三）酶含量的调节（三）酶含量的调节1.1.酶蛋白合成的诱导和阻遏酶蛋白合成的诱导和阻遏酶的底物、产物、激素或药物等都可影响酶的合成，酶的底物、产物、激素或药物等都可影响酶的合成，通常将增加酶蛋白合成的化合物称为通常将增加酶蛋白合成的化合物称为诱导剂诱导剂；减少；减少酶蛋白合成的化合物称为酶蛋白合成的化合物称为阻遏剂阻遏剂。诱导剂和阻遏剂可在诱导剂和阻遏剂可在转录水平转录水平或翻译水平影响酶蛋或翻译水平影响酶蛋白的合成。白的合成。调节效应出现缓慢，但作用持续时间较长。调节效应出现缓慢，但作用持续时间较长。第17页/共
18、30页2.2.酶分子的降解酶分子的降解蛋白水解酶主要存在于溶酶体中，凡能改变蛋白蛋白水解酶主要存在于溶酶体中，凡能改变蛋白水解酶活性或影响蛋白酶从溶酶体释出的速度的水解酶活性或影响蛋白酶从溶酶体释出的速度的因素，都可间接影响蛋白的降解速度；因素，都可间接影响蛋白的降解速度；除溶酶体外，胞液中还存在泛素化的蛋白质降解除溶酶体外，胞液中还存在泛素化的蛋白质降解途径。途径。通过酶蛋白降解来调节酶的含量远不如酶的诱导通过酶蛋白降解来调节酶的含量远不如酶的诱导和阻遏重要。和阻遏重要。第18页/共30页二、激素水平的代谢调节二、激素水平的代谢调节激素激素为内分泌器官的内分泌细胞所分泌的一类物为内分泌器官的
19、内分泌细胞所分泌的一类物（蛋白质、肽或类固醇），经过血液的转运到达靶（蛋白质、肽或类固醇），经过血液的转运到达靶器官或靶组织而发挥其对代谢的调节作用。器官或靶组织而发挥其对代谢的调节作用。激素的调节具有激素的调节具有组织特异性组织特异性。当激素和受体结合后，可引起一系列化学变化从而当激素和受体结合后，可引起一系列化学变化从而表现出激素的生物学效应。表现出激素的生物学效应。根据激素作用受体部位不同，激素可分为：根据激素作用受体部位不同，激素可分为：细胞膜细胞膜受体激素受体激素和和细胞内受体激素细胞内受体激素。第19页/共30页三、整体水平的代谢调节三、整体水平的代谢调节1.1.应激状态下的代谢调
20、节应激状态下的代谢调节应激是机体在一些特殊的情况下，如严重创伤、感染、应激是机体在一些特殊的情况下，如严重创伤、感染、中毒、剧烈的情绪变化等所作出的应答性反应。中毒、剧烈的情绪变化等所作出的应答性反应。应激时，体内三大营养物质的代谢的变化均趋向分解代应激时，体内三大营养物质的代谢的变化均趋向分解代谢加强、合成代谢受到抑制，以帮助机体渡过谢加强、合成代谢受到抑制，以帮助机体渡过“紧急状紧急状态态”；若应激状态持续时间较长，则会导致机体因消耗；若应激状态持续时间较长，则会导致机体因消耗过多而出现三大营养物质代谢的紊乱。过多而出现三大营养物质代谢的紊乱。第20页/共30页2.2.饥饿时的代谢调节饥饿
21、时的代谢调节1.1.短期饥饿（不能进食短期饥饿（不能进食1 13 3天）天）血糖浓度的降低主要通过糖异生作用进行调节；血糖浓度的降低主要通过糖异生作用进行调节；脂肪动员成为大多数组织的能源物质；脂肪动员成为大多数组织的能源物质；糖异生的糖异生的主要原料是蛋白质降解生成的氨基酸。主要原料是蛋白质降解生成的氨基酸。2.2.长期饥饿（饥饿状态持续一周以上）长期饥饿（饥饿状态持续一周以上）脂肪动员进一步加强，酮体生成增加；脂肪动员进一步加强，酮体生成增加；蛋白质降蛋白质降解减少以维持结构蛋白质的稳定；解减少以维持结构蛋白质的稳定；糖异生的原料主糖异生的原料主要为乳酸和丙酮酸，肾糖异生作用明显加强。要为
22、乳酸和丙酮酸，肾糖异生作用明显加强。第21页/共30页3.3.糖尿病患者体内的代谢调节糖尿病患者体内的代谢调节糖尿病糖尿病是一种内分泌代谢紊乱性疾病，以持续血糖是一种内分泌代谢紊乱性疾病，以持续血糖浓度增高为特征。临床上分为：浓度增高为特征。临床上分为：型糖尿病（青少型糖尿病（青少年型或胰岛素依赖型）和年型或胰岛素依赖型）和型糖尿病（成年型或非型糖尿病（成年型或非胰岛素依赖型）。胰岛素依赖型）。（一）糖代谢紊乱（一）糖代谢紊乱 （二）脂代谢紊乱（二）脂代谢紊乱 （三）蛋白质代谢紊乱（三）蛋白质代谢紊乱第22页/共30页ATPACAC(有活性)蛋白激酶A磷酸化酶b激酶b磷酸化酶b激酶a-P磷酸化
23、酶a-P磷酸化酶bcAMPATP胰高血糖素、肾上腺素等ATPADPPiCa2+ADPGATPAMP(肌)Pi蛋白激酶A磷蛋白磷酸酶ADP磷蛋白磷酸酶抑制物1-P磷蛋白磷酸酶抑制物1磷蛋白磷酸酶胰岛素糖原磷酸化酶的调节ATP第23页/共30页COOHCCH3OOHCHTTPTTPCH3HSHS(CH2)4COOHSS(CH2)4COOHSHS(CH2)4COOHCH3COHSCoAOCSCH3CoANAD+FADH2FADNADH+H+丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酸转乙酰酶二氢硫辛酸脱氢酶CO2TPPFAD丙酮酸氧化脱羧第24页/共30页4-磷酸泛酰氨基乙硫醇4-磷酸泛酰氨基乙硫醇-酮脂酰合成酶乙酰转移
24、酶丙二酸单酰转移酶水化酶烯酰还原酶-酮脂酰还原酶酰基载体蛋白硫酯酶硫酯酶酰基载体蛋白-酮脂酰还原酶烯酰还原酶烯酰还原酶丙二酸单酰转移酶乙酰转移酶-酮脂酰合成酶SerCysSHSHSerSHSHCys水化酶第25页/共30页同工酶在不同的组织中含量和分布比例不同，同工酶在不同的组织中含量和分布比例不同，各器官组织有各自不同的代谢特点；各器官组织有各自不同的代谢特点；同工酶在不同的组织、或不同的细胞类型、或同工酶在不同的组织、或不同的细胞类型、或同一细胞不同的细胞器具有不同的质和量、不同一细胞不同的细胞器具有不同的质和量、不同的活性，在代谢途径中发挥不同的作用。同的活性，在代谢途径中发挥不同的作用
25、。H HH HH HH HH HH HH HM MH HH HM MM MH HM MM MM MMMMMLDHLDH1 1(H(H4 4)LDHLDH2 2(H(H3 3M)M)LDHLDH3 3(H(H2 2M M2 2)LDHLDH4 4(HM(HM3 3)LDHLDH5 5(M(M4 4)乳酸脱氢酶的同工酶第26页/共30页代谢途径 变构酶 变构激活剂 变构抑制剂 糖酵解 己糖激酶 AMP、ADP、FDP、Pi G-6-P 磷酸果糖激酶-1 AMP、FDP ATP、柠檬酸 丙酮酸激酶 FDP 丙氨酸、ATP、乙酸CoA三羧酸循环 柠檬酸合成酶 ADP、AMP ATP、长链脂酰CoA 异
26、柠檬酸脱氢酶 AMP、ADP ATP、NADH糖异生 丙酮酸羧化酶 乙酰CoA、ATP AMP、ADP 果糖1,6二磷酸酶 5-AMP AMP、FDP糖原分解 磷酸化酶b AMP、G-1-P、Pi ATP、G-6-P、葡萄糖糖原合成 糖原合酶 G-6-P脂肪酸合成 乙酰CoA羧化酶 柠檬酸、异柠檬酸 长链脂酰CoA胆固醇合成 HMGCoA还原酶 胆固醇氨基酸代谢 谷氨酸脱氢酶 ADP、亮氨酸、甲硫氨酸 ATP、GTP、NADH嘌呤合成 PRPP酰胺转移酶 PRPP AMP、GMP嘧啶合成 天冬氨酸氨基甲酰转移酶 CTP血红素合成 ALA合成酶 血红素第27页/共30页 酶 类 反应类型 效 应
27、 磷酸果糖激酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 丙酮酸脱氢酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 丙酮酸脱羧酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 糖原磷酸化酶 磷酸化脱磷酸 激活/抑制 磷酸化酶b激酶 磷酸化脱磷酸 激活/抑制 磷酸化酶磷酸酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 糖元合成酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 甘油三酯脂肪酶 （脂肪细胞）磷酸化脱磷酸 激活/抑制 HMG-CoA还原酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 HMG-CoA还原酶激酶 磷酸化脱磷酸 激活/抑制 乙酰CoA羧化酶 磷酸化脱磷酸 抑制/激活 谷氨酰胺合成酶 （大肠杆菌）腺苷化脱腺苷 抑制/激活 黄嘌呤氧化(脱氢)酶 SH/-S-S-脱氢/氧化第28页/共30页第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页