代谢的整合与调节

代谢的整合与调节的思维导图，代谢过程相互联系形成一个整体，肝是人体代谢的中心和枢纽；可进行糖异生和生成酮体，长期饥饿肾糖异生增强。

代谢的整合与调节

• 代谢的整体性
  • 1、代谢过程相互联系形成一个整体
    • 1、代谢的整体性
    • 2、内外源营养物质都具有各自共同的代谢池
    • 3、体内代谢处于动态平衡
    • 4、NADPH为合成代谢提供所需的还原当量（脂肪酸、胆固醇）
  • 2、物质代谢与能量代谢相关联
    • TCA是三大营养物质的最后分解共同途径，乙酰CoA是共有中间产物，最后释放的能量由ATP储存，作为可以直接利用的能量载体，将产能的分解代谢与耗能的合成代谢联系起来。任一供能物质的分解代谢占优势，常能抑制其他供能物质的氧化分解
  • 3、三大营养物质通过中间代谢产物而相互联系
    • 1、葡萄糖可转变为脂肪：摄入葡萄糖超过机体需求时，生成柠檬酸，且ATP增多，别构激活乙酰CoA羧化酶，使乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA，合成脂肪酸和脂肪；但脂肪分解不能转变为葡萄糖，因为氧化分解产生的乙酰CoA不能转化为丙酮酸，尽管脂肪分解产生的甘油可以转变为糖，但是量极少。而且脂肪分解代谢能否顺利进行及其强度依赖于糖代谢情况，如果糖代谢产生的草酰乙酸不足，导致乙酰CoA生成大量酮体，造成高酮血症
    • 2、葡萄糖和大部分氨基酸可以互相转变：人体中除了生酮氨基酸（亮、赖氨酸）外，均可以通过脱氨生成相应α-酮酸，转变为可以进入糖异生的中间代谢产物
    • 3、氨基酸可以转变为多种脂质，但脂质几乎不可以转变为氨基酸：氨基酸均可以分解产生乙酰CoA再合成脂肪酸、脂肪、胆固醇、酮体；丝氨酸还可以转变成乙醇胺和胆碱，作为合成磷脂的原料。脂肪仅可以通过甘油生成少量非必须氨基酸
    • 4、葡萄糖和氨基酸可以转变为合成核苷酸的原料：一碳单位、某些氨基酸、磷酸戊糖
• 代谢调节的主要方式
  • 1、细胞水平调节
    • 1、各种酶在细胞内区隔分布是物质代谢及其调节的亚细胞结构（同一代谢途径的酶可以形成多酶复合体，避免干扰，有利于调控）
    • 2、关键调节酶的活性决定代谢的方向和速度（特点：常常催化第一步反应，速度最慢；单向反应或非平衡反应；除了受底物产物的控制外还受多种代谢物调节。快速调节：别构调节、化学修饰调节；迟缓调节：改变酶合成速率和分解速率，改变酶含量）
    • 3、别构调节
      • 1、是生物界普遍存在的代谢调节形式
      • 2、别构效应剂通过改变酶分子的构象改变酶活性（与酶的调节亚基非共价键结合，引起酶活性中心构象改变，改变酶活性。机制：假底物结合催化亚基抑制酶活性，效应剂分子与调节亚基结合后，假底物构象改变释放催化亚基；效应剂与调节亚基结合改变酶构象，影响酶活性）
      • 3、别构调节使一种物质的代谢与相应的代谢需求相协调（产物堆积反馈抑制，底物激活；一些代谢中间产物可别构调节多个途径，如葡糖-6-磷酸可抑制肝糖原磷酸化酶，抑制糖原分解以抑制糖酵解和有氧氧化，同时激活糖原合酶，合成糖原）
    • 4、化学修饰调节
      • 1、通过与酶蛋白分子上的氨基酸残基在酶的催化下发生共价修饰，如磷酸化、去磷酸化、甲基化、乙酰化等，酶蛋白分子中的丝、苏氨酸及酪氨酸的羟基是磷酸化修饰的位点（蛋白激酶、磷酸酶催化）
      • 2、有级联放大效应：绝大多数受化学修饰的酶具有有活性/无活性的两种形式；酶的化学修饰是在另一个酶催化发生的酶促反应，一分子酶可催化多个底物酶，特异性强，有放大效应，通常与激素调节偶联
    • 5、通过改变细胞内酶含量调节酶活性
      • 1、诱导或阻遏酶蛋白编码基因表达（诱导剂常是底物或类似物；阻遏剂常是产物）
      • 2、改变酶降解速率
  • 2、激素水平调节
    • 1、膜受体激素通过跨膜信号转导调节代谢（亲水激素，如胰岛素、生长激素、肽类激素、儿茶酚胺类）
    • 2、胞内受体激素通过激素-胞内复合体复合物改变基因表达、代谢调节（类固醇激素、甲状腺激素、维生素D3）
  • 3、通过神经系统及神经-体液途径协调整体的代谢
    • 在神经系统主导下，调节激素释放，并通过激素整合不同组织器官之间的各种物质代谢，实现整体调节，以适应饱食、空腹、饥饿、应激等状态，维持代谢平衡
    • 1、空腹：指餐后12小时，胰岛素降低，胰高增加，糖原分解，糖异生，中度脂肪动员
    • 2、短期饥饿：指1-3天未进食，肝糖原耗尽，糖氧化供能减少，供能主要转变为脂肪，脂肪动员加强，脂肪酸和酮体成为心肌、骨骼肌主要能源物质，酮体和部分葡萄糖为脑供能；肝糖异生增强，主要来自氨基酸，乳酸和甘油；骨骼肌蛋白分解加强，略迟于脂肪动员的加强
    • 3、长期饥饿：未进食3天以上，脂肪动员进一步增强，脑利用酮体增加；蛋白质分解减少，继续分解将危及生命；糖异生明显减少，乳酸和甘油成为主要原料，肾糖异生增强与肝相当；产生大量酮体导致酸中毒
    • 4、应激：交感神经兴奋，肾上腺髓质、皮质激素分泌增加，胰高、生长激素增加，胰岛素减少；血糖升高，脂肪动员增强，蛋白质分解增强；分解代谢增强，合成代谢抑制
• 重要组织和器官的代谢特点
  • 肝是人体代谢的中心和枢纽
    • 1、糖代谢
      • 1、糖原合成（葡糖激酶、糖原合成酶）
      • 2、糖异生（丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶-1、葡糖-6-磷酸酶）
      • 3、糖有氧氧化、磷酸戊糖途径
    • 2、脂质代谢
      • 1、合成脂肪酸并通过VLDL转运（乙酰CoA羧化酶）
      • 2、脂肪酸的β-氧化（肉碱脂酰转移酶1）
      • 3、酮体、胆固醇的合成（HMG-CoA还原酶）
      • 4、血浆脂蛋白的代谢
    • 3、氨基酸代谢
      • 1、合成大量蛋白质，如合成90%以上的血浆蛋白、凝血因子
      • 2、解氨毒生成尿素、胺类有毒物质的生物转化
    • 4、参与多种维生素和辅酶的代谢，吸收，储存、转化
    • 5、参与多种激素的灭活
  • 脑：主要利用葡萄糖、酮体作为能源物质；耗氧量达全身25%；具有特异性的氨基酸及其代谢调节
  • 心肌：可以利用多种能源物质，含有多种硫激酶，优先利用脂肪酸供能，酮体，乳酸，极少利用葡萄糖；以有氧氧化为主
  • 骨骼肌：主要以肌糖原和脂肪酸为主要能源物质，红肌耗能多，以有氧氧化为主，白肌以糖酵解为主
  • 脂肪组织：摄取膳食中的能量储存于脂肪组织；饥饿时分解供能
  • 肾:可进行糖异生和生成酮体，长期饥饿肾糖异生增强