《生化》第9版：9、代谢整合与调节

这是一个关于《生化》第9版：9、代谢整合与调节的思维导图，介绍详细，知识点系统且全面，有助于学习者快速定位到关键信息，减少在海量资料中搜索的时间，提高学习效率，可以作为复习的参考资料，帮助学习者在考试前快速回顾和巩固所学知识。

物质代谢

• 特点与联系
  • 1、物质代谢的特点
    • 代谢是指机体活细胞内的全部化学变化，其反应几乎全部是酶促反应。代谢是生命活动的物质基础
    • 特点
      • ①体内各种物质代谢过程相互联系，形成一个整体
      • ②机体物质代谢不断受到精细调节
      • ③各组织、器官物质代谢各具特色
      • ④体内各种代谢物都具有各自共同的代谢池
      • ⑤ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式
      • ⑥NADPH提供合成代谢所需的还原当量
  • 2、物质代谢的相互联系
    • (1)体内代谢过程相互联系形成一个整体
      • 代谢的整体性
        • 物质代谢并不孤立，整体性进行的，多物质代谢同步进行，彼此协调，
      • 体内各种代谢物都具有各自共同的代谢池
      • 体内代谢处于动态平衡
      • NADPH为合成代谢提供还原当量
        • 来源于葡萄糖的磷酸戊糖途径，NADPH能将氧化（分解）和还原（合成）反应联系起来
    • (2）物质代谢与能量代谢相互关联
      • 共同中间代谢物
        • 三大营养物质代谢共同的中间代谢物乙酰CoA
          • 两条呼吸链的交汇点为辅酶Q？？？？NADH呼吸链和琥珀琥珀酸氧化呼吸链？？
          • 糖、嘌呤核苷酸代谢交汇点5-磷酸核糖
      • 共同代谢途径
        • 三羧酸循环和氧化磷酸化，释放的能量均以ATP形式储存
      • 相互制约
        • 从能量供应角度看，三大营养物质可以互相替代、互相补充，但也互相制约。
          • 一般供能以糖、脂肪为主，并尽量减少蛋白质的消耗
    • （3）糖、脂质和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系
      • ①糖与脂肪酸的关系糖可转变为脂肪酸，但脂肪酸不能转变为糖
        • 当摄入的葡萄糖超过体内需要时，葡萄糖分解产生的乙酰CoA可羧化成丙二酸单酰CoA，进而合成脂肪酸、脂肪，储存于脂肪组织
        • 脂肪分解产生的脂肪酸不能在体内转变为Glu，因为脂肪酸分解生成的乙酰CoA不能逆行转变为丙酮酸（丙酮酸脱氢酶复合体，单向）
        • 脂肪动员→甘油→3磷酸甘油→3磷酸甘油醛→GS（该途径极少量，忽略不计）
      • ②糖与氨基酸的关系葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变
        • 糖的中间代谢物（丙酮酸、a-酮戊二酸、草酰乙酸）可氨基化成NEAA（EAA不能由糖代谢转变而来）
        • 除生酮氨基酸（亮氨酸、赖氨酸）外，生糖、生糖兼生酮氨基酸都可异生为糖
      • ③氨基酸与脂质关系氨基酸可转变为脂质，但脂质不能转变为氨基酸
        • A、体内所有氨基酸均能分解生成乙酰CoA，经还原缩合反应合成脂肪酸，进而合成脂肪
        • B、氨基酸分解产生的乙酰CoA，也可用于合成胆固醇
        • C、氨基酸（丝氨酸）是合成神经鞘磷脂的原料
        • 脂肪酸、胆固醇等脂质不能转变为氨基酸，仅脂肪中的甘油可通过生成磷酸甘油醛而异生为葡萄糖，转变为某些NEAA，但量极少
      • ④氨基酸与核苷酸某些AA（Asp、Gln、Gly）是合成核苷酸原料
        • 嘌呤碱
          • 天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸
          • CO2、甲酰基、核糖-5-磷酸（磷酸戊糖途径）
        • 嘧啶碱
          • 天冬氨酸、谷氨酰胺
          • CO2
      • • 子主题
• 代谢调节主要方式
  • 细胞水平（关键酶）
    • (1）酶在细胞内区隔分布
    • （2）关键酶—活性决定整个代谢途径的速度和方向
      • ①关键酶的特点
        • 定义：每条代谢途径由一系列酶促反应组成，其反应速率和方向由其中一个或几个具有调节作用的关键酶活性决定
        • 特点
          • A、常常催化一条代谢途径的第一步反应，速度最慢，其活性能决定整个代谢途径的总速度
          • B、常催化单向反应，其活性能决定整个代谢途径的方向
          • C、酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节，激素水平的调节、整体调节都是通过关键酶的调节进行
      • ②代谢调节的分类
    • （3）酶的别构调节（变构调节）
      • ①别构效应剂
        • 定义
          • 是指一些小分子化合物与酶蛋白的活性中心外的特定部位非共价可逆结合，引起酶的构象改变，从而改变酶的活性
        • 别构效应剂
          • 引起别构效应的物质，如代谢终产物、中间产物、底物等
        • 别构激活剂
          • 是指能使别构酶活性增加的别构效应剂
        • 别构抑制剂
          • 是指能使别构酶活性降低的别构效应剂
      • • 糖酵解
        • F-2,6-BP（最强）、F-1,6-BP激活剂：果糖1,6二磷酸
        • G6P是葡糖6磷酸
      • ②别构效应剂的作用机制
        • 机制
          • 别构效应剂通过与别构酶的调节位点或调节亚基非共价键结合，引起酶活性中心构象变化，改变酶活性，从而调节代谢
        • 假底物？？
          • 酶的调节亚基含有“假底物”序列，当结合催化亚基时，能阻止底物的结合，抑制酶活性。当效应剂结合调节亚基后，“假底物”序列构象变化，释放催化亚基，发挥催化作用
        • 构象互变？：
          • 别构效应剂与调节亚基结合，引起酶分子在T构象(紧密态、无活性）与R构象（松弛态、有活性）之间互变，影响酶活性
      • ③别构调节使物质代谢协调进行
        • 别构效应剂在细胞内浓度的改变，能灵敏地反映相关代谢途径的强度和代谢需求，并使关键酶构象改变影响酶活性，从而调节相应代谢的强度、方向，以协调相关代谢、满足代谢需求
        • 一些代谢中间产物可别构调节多条代谢途径的关键酶，使这些代谢途径之间能协调进行
    • （4）酶的化学修饰（共价修饰）调节
      • 种类
        • 酶蛋白肽链上某些氨基酸残基侧链可在另一酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而改变酶活性
        • 包括：磷酸化与去磷酸化（最常见）、乙酰化与去乙酰化、甲基化与去甲基化、腺苷化与去腺苷化、-SH与-S-S互变
      • 特点
        • 有放大效应
      • 磷酸化修饰★
        • 酶蛋白分子中苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸的羟基是磷酸化修饰的位点（老是输）
        • 在蛋白激酶催化下，由ATP提供磷酸基及能量完成磷酸化；去磷酸化是磷蛋白磷酸酶催化的水解反应
    • 羟脯氨酸合成后修饰得到；硒代半胱氨酸由终止密码编译（潜在第21种氨基酸）
    • （5）酶含量调节
      • 通过改变酶含量（合成/降解）改变酶活性，属于迟缓调节
      • 诱导/阻遏
        • 通过诱导或阻遏酶蛋白基因表达调节酶含量
        • 诱导剂常为底物或类似物，阻遏剂常为代谢产物
      • 降解速度
        • 通过改变酶蛋白降解速度调节酶含量
        • 溶酶体蛋白水解酶可非特异性降解酶蛋白
        • 酶的特异性降解通过ATP依赖的泛素-蛋白酶体途径完成
  • 激素水平
    • 是指激素与特定组织或细胞的受体特异结合，通过一系列细胞信号转导反应，引起代谢改变，发挥代谢调节作用
    • 膜受体
      • 通过跨膜信号转导调节代谢—胰岛素、生长激素、促性
      • 腺激素、促甲状腺激素、甲状旁腺素、生长因子、CA
    • 胞内受体
      • 类固醇激素、甲状腺素、1,25(OH)2-VitD3、视黄酸
  • 整体水平，通过神经-体液调节系统进行
    • 空腹状态
      • 物质代谢以糖原分解、糖异生、中度脂肪动员为特征
        • 肝糖原16c24左右耗竭
    • 短期饥饿
      • 禁食1~3天，糖氧化供能减少而脂肪动员加强，酮体生成增多，肝糖异生加强，肌蛋白分解增加，氨基酸增加
    • 长期饥饿
      • 禁食>3天，脂肪动员进一步加强，蛋白质分解减少，氨基酸释放减少，负氮平衡有所改善，糖异生明显减少
• 三、体内重要组织和器官的代谢特点
  • 1、肝是人体物质代谢的中心和枢纽
    • 肝是机体物质代谢的枢纽，是人体的中心生化工厂
    • 代谢枢纽
      • 在糖、脂质、蛋白质、水、无机盐、维生素代谢中均具有独特而重要的作用
    • 耗氧量
      • 肝的耗氧量占全身耗氧量的20%，可以消耗葡萄糖、脂肪酸、甘油、氨基酸供能，但不能利用酮体
    • 合成代谢
      • 肝可合成糖原和酮体、进行糖异生
    • 脂肪代谢
      • 肝可合成脂肪，但不能储存脂肪
  • 2、脑主要利用葡萄糖供能，且耗氧量大
    • 能量供给
      • 葡萄糖——脑没有糖原，也没有储存脂肪、蛋白质用于分解代谢，几乎以葡萄糖为唯一供能物质
      • 酮体——在长期饥饿状态下，可利用酮体供能
    • 耗氧量最大
      • 脑是机体消耗氧最大的器官，耗氧量占全身耗氧量的20%~25%，人脑仅占体重的2%（肝比脑重）
    • 氨基酸
      • 脑具有特异的氨基酸及其调节机制，脑中游离氨基酸75%为：天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、N-乙酰天冬氨酸、Y-氨基丁酸，但以谷氨酸含量最多
  • 3、心肌可利用多种能源物质
    • 能源物质
      • 心肌可有氧氧化脂肪酸、酮体、乳酸，极少进行糖酵解
    • 饱食状态
      • 心肌在饱食状态下，不排斥利用葡萄糖
    • 餐后
      • 餐后数小时或饥饿时，利用脂肪酸、酮体供能
    • 运动中
      • 运动中或运动后，则利用乳酸供能
  • 4、骨骼肌以肌糖原和脂肪酸为主要能量来源
    • 不同类型的骨骼肌获能方式不同
      • 红肌—如长骨肌，耗能多，富含肌红蛋白、Cyt主要通过氧化磷酸化获能
      • 白肌——如胸肌，耗能少，主要依靠糖酵解供能
    • 根据不同状态选择不同的能源
      • 静息状态：以糖有氧氧化、脂肪酸、酮体供能
      • 短暂收缩：骨骼肌以磷酸肌酸供能
      • 剧烈运动：糖酵解大大增加
  • 5、脂肪组织是储存和动员甘油三酯的重要组织
    • 储存能量
      • 机体将从膳食中摄取的能量主要储存于脂肪组织
    • 提供能量
      • 饥饿时，主要靠分解储存于脂肪组织的脂肪供能
  • 6、肾可进行糖异生和酮体生成
    • 特点
      • 肾是可以进行糖异生、生成酮体的器官
      • 肾脏是除肝脏外，唯一可进行这两种代谢的器官
    • 获能
      • 肾髓质：无线粒体，主要依靠糖酵解供能
      • 肾皮质：主要依靠脂肪酸、酮体有氧氧化功能