第09章代谢调节第七版10.ppt

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1、第第 九九 章章物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节Metabolic Interrelationships and Regulation代谢途径（代谢途径（metabolic pathway）：）：有严格顺序的一系列生化反应。有严格顺序的一系列生化反应。u 广义的新陈代谢广义的新陈代谢：物质的消化、吸收，在细：物质的消化、吸收，在细 胞内的化学变化和代谢产物的排泄等等。胞内的化学变化和代谢产物的排泄等等。u 狭义的新陈代谢（中间代谢）狭义的新陈代谢（中间代谢）：指物质吸收：指物质吸收 到细胞后，在细胞内的化学变化的过程。到细胞后，在细胞内的化学变化的过程。消化吸收消化吸收 中间代谢中间代

2、谢 废物排泄废物排泄物质代谢的特点物质代谢的特点The Specialty of MetabolismThe Specialty of Metabolism第第 一一 节节一、整体性一、整体性 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素体内各种物质代谢过程相互联系形成一个整体体内各种物质代谢过程相互联系形成一个整体二、代谢调节二、代谢调节机体有精细的调节机体有精细的调节机制，调节代谢的机制，调节代谢的强度、方向和速度强度、方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境适应环境的变化的变化三、各组织、器官物质代谢各具特色三、各组织、器官物质代谢各具特

3、色结构不同结构不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖ATP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 机械能机械能(肌肉收缩肌肉收缩)渗透能渗透能(物质主动转运物质主动转运)化学能化学能(合成代谢合成代谢)电能电能(生物电生物电)热能热能(维持体温维持体温)五、五、ATP是机体能量利用的共同形式是机体能量利用的共同

4、形式六、六、NADPHNADPH是合成代谢所需的还原当量是合成代谢所需的还原当量乙酰乙酰CoACoANADPH+HNADPH+H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships第第 二二 节节糖原糖原GnGn 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质G FA AA乙酰乙酰CoACoATCACCOCO2 2+H+H2 2O+O+能量能量一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系三大营养素可在体内氧化供能。三大营养素可在体内氧化供能。三大营养素三大营养素共同中间产物共同中间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路脂肪

5、分解脂肪分解增强增强ATP ATP 增多增多ATP/ADP ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。其他物质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1被抑制被抑制（糖分解代谢限速酶之一）（糖分解代谢限速酶之一）（一）糖代谢与脂代谢的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.1.糖可以转变成脂肪糖可以转变成脂肪 二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoACoA脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-P-3-P-甘油甘油G-6-P

6、PPP NADPH2.2.脂肪的脂肪的甘油甘油部分部分能能在体内转变为糖在体内转变为糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄糖糖脂酸脂酸乙酰乙酰CoACoA葡萄糖葡萄糖3.3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化受阻氧化受阻（二）糖与氨基酸代谢的相互联系（二）糖与氨基酸代谢的相互联系丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖1.1.大部分氨基酸脱氨

7、基后，生成相应的大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，可转变为糖酮酸，可转变为糖。2.2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸非必需氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoACoA脂肪脂肪 1.1.蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪 2.2.氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸乙醇胺乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺胆碱胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系（三）脂类与

8、氨基酸代谢的相互联系 但不能说，脂类可转变为氨基酸但不能说，脂类可转变为氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸3.3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系 1.1.氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2.2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸

9、丙酮酸乙酰乙酰CoACoA脂肪脂肪LeuLeu、LysLys草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酮戊二酸酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrTyrPhePheVal,Ile,Val,Ile,Met,ThrMet,ThrAspAspGluGluArgArgHisHisProPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaAlaTrpTrpSerSerGlyGlyThrThrCysCys甘油甘油脂酸脂酸代代 谢谢 调调 节节The Regulation of MetabolismThe Regulation of Metabolism第第 四四 节节代谢调节：代谢调节：机体对代谢速率的控制能力机体对代谢速率的控制能力通过

10、代谢物通过代谢物 浓度变化浓度变化 改变细胞内改变细胞内cAMPcAMP浓度浓度 诱导或阻遏酶合成诱导或阻遏酶合成影响酶促反应速度影响酶促反应速度 释放神经递质直接调节释放神经递质直接调节 影响激素的分泌影响激素的分泌激素水平激素水平细胞水平细胞水平整体水平整体水平 一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节 细胞水平的代谢调节主要是细胞水平的代谢调节主要是酶水平酶水平的调节的调节（一）细胞内酶的隔离分布（一）细胞内酶的隔离分布避免了各种代谢途径互相干扰，是实现代谢调节的避免了各种代谢途径互相干扰，是实现代谢调节的基本前提基本前提 代谢调节主要是通过对关键酶代谢调节主要是通过对关键酶(key

11、 enzyme)(key enzyme)活活性的调节而实现的。性的调节而实现的。催化的反应速度最慢（限速酶）催化的反应速度最慢（限速酶）常常催化单向反应常常催化单向反应受多种效应剂的调节受多种效应剂的调节关键酶关键酶（key enzymes）能够决定代谢途径的速度和方向的酶能够决定代谢途径的速度和方向的酶调节关键酶活性调节关键酶活性调节现有酶结构（调节现有酶结构（快速调节快速调节）诱导、阻遏酶合成（诱导、阻遏酶合成（迟缓调节迟缓调节）变构调节变构调节 酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节改变酶的构象改变酶的构象来改变酶活性来改变酶活性通过加入或去掉一个通过加入或去掉一个化学基团来改变酶活性化学基团

12、来改变酶活性酶结构调节酶结构调节 酶含量调节酶含量调节(Allosteric regulation)(Allosteric regulation)1.1.变构调节的概念变构调节的概念小分子化合物与酶分子小分子化合物与酶分子活性中心以外活性中心以外的某的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性。从而改变酶的活性。（二）关键酶的变构调节（二）关键酶的变构调节寡聚酶：寡聚酶：有二个独立部位：催化部位与调节部位有二个独立部位：催化部位与调节部位动力学特征：动力学特征：S S形曲线形曲线2.2.变构酶：具有以下几个特点变构酶：具有以下几个特点SV

13、米氏酶米氏酶 变构酶变构酶 酶分子中有二个独立的部位酶分子中有二个独立的部位 催化部位（亚基）催化部位（亚基）调节部位（亚基）调节部位（亚基）（活性中心）（活性中心）（变构部位）（变构部位）功能：功能：结合结合S S，并转变为，并转变为P P结合变构剂，结合变构剂，改变改变E E活性活性3.3.变构效应剂变构效应剂化学本质化学本质：酶的酶的S S、P P、其它小分子化合物、其它小分子化合物使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂 变构效应剂变构效应剂 +酶的调节亚基酶的调节亚基酶的构象改变酶的构象改变酶的活性改变酶的活性改变（激活或抑制（激活或抑制 ）亚基聚

14、合亚基聚合亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化4.4.构象改变形式构象改变形式蛋白激酶蛋白激酶A AC C：催化亚基：催化亚基R R：调节亚基：调节亚基 5.5.变构调节的生理意义变构调节的生理意义饱食下，糖、脂代谢的变构调节饱食下，糖、脂代谢的变构调节G G G-6-PG-6-PF-1.6-2PF-1.6-2PPEPPEP丙酮酸丙酮酸G-1-PUDPGGnG-1-PUDPGGn丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA柠檬酸柠檬酸TCATCA脂肪脂肪脂酰脂酰oAoA丙二酰丙二酰CoACoA乙酰乙酰CoACoA柠檬酸柠檬酸PKPK乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶肉碱脂酰肉碱脂酰转移酶转移酶磷酸化酶磷

15、酸化酶糖原合酶糖原合酶总的结果：总的结果：糖原合成糖原合成、糖原分解、糖原分解 糖酵解糖酵解脂肪合成脂肪合成、脂肪分解、脂肪分解血糖浓度血糖浓度生理意义：生理意义：快速调节代谢的速度和方向，避免产快速调节代谢的速度和方向，避免产 物堆积，使能量合理分配物堆积，使能量合理分配（三）酶的化学修饰调节（三）酶的化学修饰调节1.1.化学修饰的概念化学修饰的概念酶蛋白肽链上某些残基在不同催化单向酶蛋白肽链上某些残基在不同催化单向反应的反应的酶促酶促催化下发生催化下发生可逆可逆的的共价共价修饰修饰，从从而引起酶活性改变的过程。而引起酶活性改变的过程。2.2.化学修饰的主要方式化学修饰的主要方式磷酸化磷酸化

16、 -去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 -脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 -去甲基去甲基腺苷化腺苷化 -脱腺苷脱腺苷 SH SH 与与 S S S S 互变互变3.3.修饰的过程：修饰的过程：磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶EEP低活性低活性高活性高活性蛋白激酶蛋白激酶A（PKA）磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶4.4.酶促化学修饰的特点酶促化学修饰的特点绝大多数共价调节酶有二种形式，可在其它酶的绝大多数共价调节酶有二种形式，可在其它酶的 催化下互变催化下互变对调节信号有级联放大效应（瀑布效应）对调节信号有级联放大效应（瀑布效应）见图见图与酶蛋白合成相比，耗能少，是体内调节酶与酶蛋白合成相比，耗能少，是体内调节酶 活性经济而有效的方式活性经济而有效的方式磷酸化与脱磷酸化是最常见的修饰反应磷酸化与脱磷酸化是最常见的修饰反应腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 （无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（有活性）腺苷酸环化酶（有活性）胰高血糖素胰高血糖素 +受体受体 ATP ATP cAMP cAMP PKAPKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P -P PKA PKA(有活性有活性)磷酸