物質代謝的相互關系與代謝調節(jié)

1、物質代謝的相互關系與代謝調節(jié)Metabolic Interrelationships and Regulation目目 錄錄物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系Metabolic Interrelationships第第 一一 節(jié)節(jié)目目 錄錄1、糖代謝與脂類代謝的相互關系2、糖代謝與蛋白質代謝的相互聯系3、脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯系4、核酸與糖、脂類、蛋白質代謝的聯系目目 錄錄目目 錄錄一、在能量代謝上的相互聯系三大營養(yǎng)素共同中間產物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質乙酰CoACoATAC2H2H氧化磷酸化ATPCOCO2 2三大營養(yǎng)素可在體內氧化供能。從能量供應的角度看，三大營養(yǎng)素可以互相代替

2、，并互相制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質的消耗。任一供能物質的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他物質的降解。目目 錄錄（一）糖代謝與脂代謝的相互聯系1. 攝入的糖量超過能量消耗時 二、糖、脂和蛋白質之間的相互聯系葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲存（肝、肌肉）目目 錄錄2. 脂肪的甘油部分能在體內轉變?yōu)樘侵嵋阴oA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、腎、腸磷酸-甘油葡萄糖目目 錄錄3. 脂肪的分解代謝受糖代謝的影響?zhàn)囸I、糖供應不足或糖代謝障礙時高酮血癥草酰乙酸相對不足糖不足脂肪大量動員酮體生成增加氧化受阻目目 錄錄（二）糖與氨基酸代謝的相互聯系例如丙氨酸丙酮酸脫氨基糖異生

3、葡萄糖1. 大部分氨基酸脫氨基后，生成相應的-酮酸，可轉變?yōu)樘?。目?錄錄2. 糖代謝的中間產物可氨基化生成某些 非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸檸檬酸- -酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸目目 錄錄氨基酸乙酰CoA脂肪 1. 蛋白質可以轉變?yōu)橹?2. 氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂（三）脂類與氨基酸代謝的相互聯系目目 錄錄 但不能說，脂類可轉變?yōu)榘被帷Ｖ靖视土姿岣视腿┨墙徒馔緩奖?其他-酮酸某些非必需氨基酸3. 脂肪的甘油部分可轉變?yōu)榉潜匦璋被崮磕?錄錄（四）核酸與糖、蛋白質代謝的相互聯系 1. 氨基酸是體內合成核酸的重要原料氨基酸是體內

4、合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位合成嘌呤合成嘧啶2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供目目 錄錄ATPADP+Pi太陽能化學能生物合成細胞運動膜運輸目目 錄錄NADPH+H+NADP+分解代謝還原性有機物還原性生物合成反應氧化物還原性生物合成產物氧化前體目目 錄錄 代謝的基本要略在于形成ATP、還原力和構造單元以用于生物合成。 由ATP、還原力和構造單元可合成各類生物分子，并進而裝配成生物不同層次的結構。生物合成和生物形態(tài)建成是一個耗能和增加有序結構的過程，需要由物質流、能量流和信息流來支持。物 質 代 謝 調 節(jié)The Regulation of Metabolism第 二 節(jié)目目

5、 錄錄 生命是靠代謝的正常運轉維持的。生命有限的空間內同時有那麼多復雜的代謝途徑在運轉，必須有靈巧而嚴密的調節(jié)機制，才能使代謝適應外界環(huán)境的變化與生物自身生長發(fā)育的需要。調節(jié)失靈便會導致代謝障礙，出現病態(tài)甚至危及生命。在漫長的生物進化歷程中，機體的結構、代謝和生理功能越來越復雜，代謝調節(jié)機制也隨之更為復雜。代謝調節(jié)的四級水平： 酶水平調節(jié) 細胞水平調節(jié) 激素水平調節(jié) 神經水平調節(jié)多細胞整體水平調節(jié)目目 錄錄 代謝調節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調節(jié)，這種調節(jié)稱為原始調節(jié)或細胞水平代謝調節(jié)。單細胞生物目目 錄錄高等生物 三級水平代謝調節(jié)

6、細胞水平代謝調節(jié)激素水平代謝調節(jié)高等生物在進化過程中，出現了專司調節(jié)功能的內分泌細胞及內分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發(fā)揮代謝調節(jié)作用。整體水平代謝調節(jié)在中樞神經系統(tǒng)的控制下，或通過神經纖維及神經遞質對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來調節(jié)代謝及功能，并通過各種激素的互相協調而對代謝進行綜合調節(jié)。目目 錄錄 一、細胞水平的代謝調節(jié)（一）細胞內酶的隔離分布代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于細胞的某一區(qū)域細胞的某一區(qū)域 。目目 錄錄多酶體系在細胞內的分布多酶體系在細胞內的分布多多酶酶體體系系分分 布布糖糖酵酵解解胞胞液液磷磷酸酸戊戊糖糖途途

7、徑徑糖糖異異生生糖糖原原合合成成三三羧羧酸酸循循環(huán)環(huán)線線粒粒體體氧氧化化磷磷酸酸化化線線粒粒體體胞胞液液胞胞液液胞胞液液目目 錄錄多酶體系多酶體系分布分布線粒體線粒體脂酸脂酸 氧化氧化脂酸脂酸合成合成胞液胞液內質網、胞液內質網、胞液膽固醇膽固醇合成合成磷脂磷脂合成合成內質網內質網DNA、RNA合成合成細胞核細胞核目目 錄錄 酶的隔離分布的意義 避免了各種代謝途徑互相干擾。多多酶酶體體系系分分 布布蛋蛋白白質質合合成成多多種種水水解解酶酶溶溶酶酶體體線線粒粒體體、胞胞液液尿尿素素合合成成血血紅紅素素合合成成內內質質網網、胞胞液液線線粒粒體體、胞胞液液目目 錄錄 速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑

8、的總速度，故又稱其為限速酶(limiting velocity enzymes)。 催化單向反應不可逆或非平衡反應，它的活性決定整個代謝途徑的方向。 這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應劑的調節(jié)。關鍵酶催化的反應具有以下特點：代謝途徑是一系列酶促反應組成的，其速度及方向由其中的關鍵酶決定 。目目 錄錄 快速代謝 遲緩代謝數秒、數分鐘通過改變酶的活性數小時、幾天通過改變酶的含量 變構調節(jié)(allosteric regulation)化學修飾調節(jié)(chemical modification) 代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現的。目目 錄錄1. 變構調節(jié)的概念小分子化合物與酶分子

9、活性中心以外的某一部位特異結合，引起酶蛋白分子構象變化，從而改變酶的活性，這種調節(jié)稱為酶的變構調節(jié)或別構調節(jié)。（二）關鍵酶的變構調節(jié)目目 錄錄被調節(jié)的酶稱為變構酶或別構酶(allosteric enzyme)使酶發(fā)生變構效應的物質，稱為變構效應劑(allosteric effector) 變構激活劑allosteric effector引起酶活性增加的變構效應劑。 變構抑制劑allosteric effector 引起酶活性降低的變構效應劑。目目 錄錄2. 變構調節(jié)的機制變構酶催化亞基調節(jié)亞基變構效應劑： 底物、終產物其他小分子代謝物目目 錄錄變構效應劑 + 酶的調節(jié)亞基酶的構象改變酶的活性改

10、變（激活或抑制 ）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化目目 錄錄（三）酶的化學修飾調節(jié)1. 1. 化學修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾(covalent modification)，從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為酶的化學修飾。目目 錄錄2. 化學修飾的主要方式磷酸化 - - - 去磷酸乙?；?- - - 脫乙酰甲基化 - - - 去甲基腺苷化 - - - 脫腺苷 SH 與與 S S 互變互變目目 錄錄酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸

11、化的酶蛋白酶蛋白目目 錄錄3. 3. 化學修飾的特點酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉變。具有放大效應，效率較變構調節(jié)高。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。 同一個酶可以同時受變構調節(jié)和化學修飾調節(jié)。目目 錄錄（四）酶量的調節(jié)1. 酶蛋白合成的誘導與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑( (repressor) )目目 錄錄 2. 酶蛋白降解溶酶體蛋白酶體 釋放蛋白水解酶，降解蛋白質 泛素識別、結合蛋白質；蛋白水解酶降解蛋白質通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調節(jié)酶的含量。目目 錄錄內、外環(huán)境改變機體相關組織分泌激

12、素激素與靶細胞上的受體結合靶細胞產生生物學效應，適應內外環(huán)境改變激素作用機制二、激素水平的代謝調節(jié)目目 錄錄激素分類 膜受體激素 胞內受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：目目 錄錄1. 膜受體激素的作用方式激素作用方式目目 錄錄 2. 胞內受體激素的作用方式目目 錄錄（一）饑餓糖原消耗血糖趨于降低胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加 引起一系列的代謝變化1. 短期饑餓（13天）三、整體水平的代謝調節(jié)目目 錄錄 （1）蛋白質代謝變化分解加強，氨基酸異生成糖（2）糖代謝變化 糖異生加強，組織對葡萄糖利用降低（3）脂代謝變化 脂肪動員加強，酮體生成增多目目 錄錄2. 長期饑餓（1）蛋白質代謝變化 蛋白質分解減少（2）糖代謝變化肝腎糖異生增強肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸（3）脂代謝變化脂肪動員進一步加強腦組織利用酮體增加目