物质代谢调节与整合

第九章物质代谢的整合与调节本章要点一、物质代谢的特点1.体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体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共同的代谢池5.ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式6.NADPH提供合成代谢所需的还原当量二、物质代谢的相互联系1.各种能量物质的代谢相互联系相互制约2.糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系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三、肝在物质代谢中的作用1.肝是维持血糖水平相对稳定的重要器官①肝内生成的葡糖-6-磷酸是糖代谢的枢纽②肝是糖异生的主要场所2.肝在脂质代谢中占据中心地位①肝在脂质消化吸收中具有重要功能②肝是甘油三酯和脂肪酸代谢的中枢器官③肝是维持机体胆固醇平衡的主要器官④肝是血浆磷脂的主要来源3.肝的蛋白质合成及分解代谢均非常活跃①肝合成多数血浆蛋白②肝内氨基酸代谢十分活跃③肝是机体解“氨毒”的主要器官4.肝参与多种维生素和辅酶的代谢①肝在脂溶性维生素吸收和血液运输中具有重要作用②肝储存多种维生素③肝参与多数维生素的转化5.肝参与多种激素的灭活四、肝外重要组织器官的物质代谢特点及联系1.心肌优先利用脂肪酸氧化分解供能①心肌可利用多种营养物质及其代谢中间产物为能源②心肌细胞分解营养物质供能方式以有氧氧化为主2.脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大①葡萄糖和酮体是脑的主要能量物质②脑耗氧量高达全身耗氧总量的四分之一③脑具有特异的氨基酸及其代谢调节机制3.骨骼肌主要氧化脂肪酸，强烈运动产生大量乳酸①不同类型骨骼肌产能方式不同②骨骼肌适应不同耗能状态选择不同能源4.糖酵解是成熟红细胞的主要供能途径5.脂肪组织是储存和释放能量的重要场所①机体将从膳食中摄取的能量主要储存于脂肪组织②饥饿时主要靠分解储存于脂肪组织的脂肪供能6.肾能进行糖异生和酮体生成五、物质代谢调节的主要方式（一）、细胞水平的物质代谢调节主要调节关键酶活性②别构效应通过改变酶分子构象改变酶活性③别构调节使一种物质的代谢与相应的代谢需求和相关物质的代谢协调4.化学修饰调节通过酶促共价修饰调节酶活性②酶的化学修饰调节具有级联放大效应▲化学修饰调节的特点：a.绝大多数受化学修饰调节的关键酶都具无活性（或低活性）和有活性（或高活性）两种形式，它们可分别在两种不同酶的催化下发生共价修饰，互相转变。

细胞生物能量代谢的调控机制细胞生物能量代谢是指细胞内合成、转化、储存和释放生物能量的一系列过程。

这些过程由各种酶系统调控，是细胞生命活动的基础。

本文将从三个方面，即ATP的产生、消耗和调节机制，探讨细胞生物能量代谢的调控机制。

一、ATP产生的调控机制ATP的产生主要通过三种途径：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。

在这些途径中，ATP合成过程本身的调控机制是基础。

例如，糖酵解途径中，由于磷酸戊糖激酶、磷酸丙酮酸激酶等多个酶的活性调控，糖分子合成ATP的速率会受到物质浓度、pH值、温度等多方面的影响。

而氧化磷酸化则更加复杂，只有在有足够的氧气在线呼吸链上流通时，才能充分地将NADH和FADH2中的电子传递至细胞色素群和氧分子中，释放出大量的能量来生成ATP。

因此，保持氧气供应是细胞进行糖酵解和三羧酸循环的前提条件，也是ATP产生的最基本的调控机制。

二、ATP消耗的调控机制ATP的消耗发生在细胞代谢、肌肉收缩、免疫细胞介导的免疫反应等多种生物学过程中。

ATP合成和消耗是一个动态平衡，体内ATP水平的维持需要消耗和补充这两个过程的精细调节。

其中，一些重要酶类的活化和抑制是ATP消耗调节的基础。

例如，骨骼肌收缩的调节需要钙离子、肌球蛋白和线粒体等多重因素共同调节，而在这些因素的调控下，肌肉收缩引起的细胞ATP消耗量可以随肌肉收缩力度而显著变化。

类似地，T细胞的活化、嗜中性粒细胞的呼吸爆发等过程，也是ATP消耗的机制，在这些过程中，细胞会以合适的方式将ATP消耗用于新陈代谢活动、信号传导、运动等方面，形成ATP的再生循环，回归到ATP产生的过程中。

三、ATP水平的调节机制除了细胞内酶活性和特定的活动需要，ATP水平还受到多种因素的调节，例如生物钟、急性和慢性缺氧等。

这种调节是通过特定的信号分子和信号通路实现的。

在多细胞生物的体内，内分泌系统和神经系统直接参与了这些调节过程。

这些机制主要包括包括二元学习信号、单步信号、诱导电位、全细胞反应、代谢通路抑制和整合水平等各方面。

《生物化学与分子生物学》教学大纲课程编号：120601B3课程名称：生物化学与分子生物学（Biochemistry and Molecular Biology）学分：8.5学分总学时：153理论学时：93实验（见习）学时：60先修课程要求：有机化学、组织胚胎学、细胞生物学。

适应专业：临床医学五年制、麻醉学五年制、口腔医学五年制、影像学五年制、预防医学、精神卫生五年制。

参考教材：1、王镜岩《生物化学》高等教育出版社第三版20022、査锡良《生物化学与分子生物学》人民卫生出版社第八版2013.33、 David L.Nelson and Michael M.Cox 《Lehninger Principles of Biochemistry》6th: Freeman, W. H. & Company.2012.一、课程在培养方案中的地位、目的和任务生物化学是研究生物体内化学分子与化学反应的基础生命学科，从分子水平探讨生命现象的本质。

分子生物学是研究生物大分子的结构、功能及基因结构、表达与调控的学科，是生物化学的的重要组成部分。

生物化学与分子生物学是现代生物科学的理论和技术基础，是医学专业的重要基础课程，是联系基础医学和临床医学的桥梁，是医学主干课程。

通过本课程的学习，要求学生较全面了解生物体的基本化学组成，理解其主要组成物质的结构、性质及这些物质在体内的合成、降解和相互转化等的代谢规律，深入了解这些代谢活动与各种重要生命现象之间的联系，学会综合运用所学的基本知识和技术来解决一些实际问题，并为学习后续课程打下坚实的基础。

二、课程基本要求：（一）课程理论与基本知识：1、生物分子的结构与功能（1）掌握核酸、蛋白质、聚糖等重要生物大分子的结构、性质和功能；（2）掌握酶的催化特性、作用机理以及辅基、辅酶与维生素的关系及其在酶催化过程中的作用和酶的动力学特点。

2、物质代谢及其调节（1）掌握糖、脂质、氨基酸、核苷酸代谢的主要途径及其特点；（2）掌握生物氧化的概念与电子传递、氧化磷酸化的运行规律和机制；（3）熟悉非营养物质代谢特点；（4）熟悉体内主要物质代谢的相互关系及代谢的调节机制。

佛山科学技术学院2023年硕士研究生招生考试大纲科目名称：生物化学一、考查目标《生物化学》是佛山科学技术学院生物技术与工程专业硕士研究生入学考试的科目。

生物化学主要研究生命的化学组成及其在生命活动中变化规律，是生物类、工程类、医学类及药学类众多学科的基础性课程，并在工业、农业和医药产业的发展中发挥出越来越明显的促进作用。

要求考生比较系统地理解和掌握生物化学的基本概念和基本理论；掌握各类生化物质的结构、性质、功能及其合成代谢和分解代谢的基本途径和调控方法；能综合运用所学的知识分析问题和解决问题。

二、考试形式与试卷结构1.考试形式：生物化学考试采用闭卷笔试形式，试卷满分为150分，考试时间为180分钟。

2.试卷结构：考查内容，基础知识占50%，简答、分析题占30%，创造性思维题占20%。

试卷主要由选择题、名词解释、简答题、论述题等组成。

其中选择题分值为70分，判断题分值为10分，名词解释分值为20分，简答题分值为30分，论述题分值为20分。

(1)选择题：共计70分。

其中单项选择题共50道题，1分/题，共计50分；多项选择题共10道题，2分/题，共计20分。

(2)判断题：共计10分，10道题，1分/题。

(3)名词解释：共计20分，5道题，4分/题。

(4)简答题：共计30分，3道题，10分/题。

(5)论述题：共计20分，1道题，20分/题。

说明：选择题，判断题名词解释主要考察内容为概念和基本知识，主要覆盖本门课程的各部分知识点；简答题主要考察各部分重要知识点的理解和分析；论述题主要考察各部分重要知识点的理解，分析和综合运用。

三、考查范围第一章蛋白质的结构与功能一、蛋白质的分子组成蛋白质的元素组成特点，基本结构单位氨基酸的结构特点、分类及三字英文缩写符号，一字符号，等电点；氨基酸的理化性质；肽键和肽的概念。

二、蛋白质的分子结构蛋白质一级、二级、三、四级结构的概念、结构特点和维持其稳定的化学键；α-螺旋，β-折叠，β-转角与无规卷曲，α-螺旋，β-折叠的结构特点；肽单元、模序、超二级结构、结构域、分子伴侣、结构域和亚基的概念，蛋白质结构与功能的关系。

13第十二章-物质代谢的整合与调节第十二章物质代谢的整合与调节框12-1代谢整体性认识的形成和发展1941年F. Lipmann提出ATP循环学说,1948年E. Kennedy和A. Lehninger发现电子传递链，确立了物质代谢与能量代谢的联系。

20世纪上叶，科学家在解析物质分解、合成代谢途径时，结合酶促反应机制，揭示了底物、代谢产物对代谢的调节作用。

1922年F. G. Banting发现胰岛素，其他激素也陆续被发现。

1939年A. V. Schally发明放射免疫分析技术，该技术及其他相关技术的应用促进了激素作用机制研究，揭示了神经一激素在物质代谢调节中的核心地位。

1963年Monod等提出的别构调节和1979年E. G. Krebs 和J. A. Beavo提出的化学修饰调节理论将酶活性调节与激素等的信号转导途径相联系。

至20世纪80-90年代，大量的科学研究发现将机体内外环境刺激、神经内分泌改变、细胞信号转导、酶／蛋白质结构变化、基因表达改变、物质及能量代谢变化联系在一起，形成复杂的代谢及其调节网络。

随着当代“组学”研究的开展，将会更加深入地认识机体组织器官之间、各种物质代谢之间的联系和协调及其随内外环境变化而变化的规律。

第一节物质代谢的特点一、体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体在体内进行代谢的物质各种各样，不仅有糖、脂、蛋白质这样的大分子营养物质，也有维生素这样的小分子物质，还有无机盐、甚至水。

它们的代谢不是孤立进行的，同一时间机体有多种物质代谢在进行，需要彼此间相互协调，以确保细胞乃至机体的正常功能。

事实上，人类摄取的食物，无论动物性或植物性食物均同时含有蛋白质、脂类、糖类、水、无机盐及维生素等，从消化吸收开始、经过中间代谢、到排泄，这些物质的代谢都是同时进行的，且互有联系、相互依存。

如糖、脂在体内氧化释出的能量可用于核酸、蛋白质等的生物合成，各种酶蛋白合成后又催化糖、脂、蛋白质等物质代谢按机体的需要顺利进行。

免疫系统和代谢的相互作用与调节免疫系统和代谢是人体内复杂的生理过程，二者之间相互作用和调节存在着紧密的联系。

免疫系统在对抗疾病的同时也对身体的代谢产生了很大的影响，而代谢的变化则会反过来影响免疫系统的正常运行。

本文将从免疫系统和代谢的基本概念入手，深入探讨二者之间的相互关系。

免疫系统是人体内的一种防御系统，主要作用是识别和抵御病原体侵入，维护身体健康。

它包含了很多不同种类的细胞和分子，包括白细胞、抗体、细胞因子等等。

在人体内，免疫系统的功能受到许多内外部因素的影响，如年龄、营养状况、疾病状态等等。

其中，代谢变化是影响免疫系统功能的重要因素。

代谢是指人体内能量和物质的转化过程，包括营养物质的吸收、利用、消耗等。

它是维持正常生理活动的基础，人体内的许多重要物质都是通过代谢产生的。

代谢的异常变化会影响人体的内稳态，导致身体出现各种问题。

近年来，越来越多的研究表明，代谢与免疫系统之间存在着密切的相互作用和调节。

例如，人体内的脂肪组织在代谢过程中会产生多种代谢产物和激素，它们不仅影响能量代谢，还能调节免疫系统的功能。

研究表明，肥胖者的免疫系统功能较差，容易感染疾病。

这是因为脂肪组织会分泌许多炎症因子，引发免疫系统的炎症反应，降低免疫细胞的功能。

此外，脂肪组织还能影响T细胞的分化和代谢，进而影响免疫系统的整体调控。

另一方面，免疫系统也能通过各种途径影响代谢过程。

例如，免疫系统的炎症反应会导致身体内能量代谢的紊乱，进而影响身体内其他代谢产物的处理和利用。

另外，免疫细胞也能分泌一些激素和细胞因子，直接影响代谢过程。

例如，肥胖者的身体内会分泌较多的细胞因子IL-6，它不仅能引发炎症反应，还能影响脂肪和糖代谢，导致身体内的代谢产物无法得到充分的利用。

综上，免疫系统和代谢是人体内相互联系的重要生理过程，二者之间的相互作用和调节非常重要。

不同的生理状态和疾病状态下，免疫系统和代谢的相互影响可能会有所不同，我们需要通过深入的研究来揭示其复杂的调节机制。