代謝和代謝調(diào)控總論ppt課件

1、目目 錄錄第 十三 章代謝和代謝調(diào)控總論代謝和代謝調(diào)控總論目目 錄錄第第 一一 節(jié)節(jié)新陳代謝的概念和新陳代謝的概念和研討方法研討方法目目 錄錄目目 錄錄同位素示蹤法同位素示蹤法致突變法致突變法目目 錄錄物質(zhì)代謝的特點物質(zhì)代謝的特點The Specialty of The Specialty of MetabolismMetabolism目目 錄錄一、整體性一、整體性 糖糖類類 脂類脂類蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)水水 無機鹽無機鹽維生素維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)絡(luò)，相互依存。各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)絡(luò)，相互依存。 消化吸收消化吸收中間代謝中間代謝廢物排泄廢物排泄目目 錄錄二、代謝調(diào)理二、代謝調(diào)理機體有精細的調(diào)

2、理機體有精細的調(diào)理機制，調(diào)理代謝的機制，調(diào)理代謝的強度、方向和速度強度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境內(nèi)外環(huán)境不斷變化不斷變化影響機體代謝影響機體代謝順應(yīng)環(huán)境順應(yīng)環(huán)境的變化的變化目目 錄錄三、各組織、器官物質(zhì)代謝各具特征三、各組織、器官物質(zhì)代謝各具特征構(gòu)造不同構(gòu)造不同酶系的種類、酶系的種類、含量不同含量不同不同的組不同的組織、器官織、器官代謝途徑不同、代謝途徑不同、功能各異功能各異目目 錄錄四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池例如例如各各種種組組織織 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖異生糖異生血血糖糖目目 錄錄五、五、ATPATP是機體能量利用的共同方式

3、是機體能量利用的共同方式營養(yǎng)物營養(yǎng)物分分 解解釋放釋放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能目目 錄錄六、六、NADPHNADPH是合成代謝所需的復(fù)原當量是合成代謝所需的復(fù)原當量例如例如乙酰乙酰CoANADPH + H+脂酸、膽固醇脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑目目 錄錄物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)Metabolic InterrelationshipsMetabolic Interrelationships第第 二二 節(jié)節(jié)目目 錄錄一、在能量代謝上的相互聯(lián)絡(luò)一、在能量代謝上的相互聯(lián)絡(luò)三大營養(yǎng)素三大營養(yǎng)素共同中共同中間產(chǎn)物間產(chǎn)物共同最終共同最終代謝通路代謝通路糖糖脂肪脂肪蛋白

4、質(zhì)蛋白質(zhì)乙酰乙酰CoACoATAC2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCO2CO2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。目目 錄錄從能量供應(yīng)的角度看，三大營養(yǎng)素可以相互替從能量供應(yīng)的角度看，三大營養(yǎng)素可以相互替代，并相互制約。代，并相互制約。普通情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約普通情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的耗費。蛋白質(zhì)的耗費。目目 錄錄脂肪分解加強脂肪分解加強ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激

5、酶磷酸果糖激酶-1被抑被抑制制糖分解代謝限速酶之一糖分解代謝限速酶之一例如例如目目 錄錄饑餓時饑餓時 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解，肌糖原分解 肝糖異生肝糖異生，蛋白質(zhì)分解，蛋白質(zhì)分解 以脂酸、酮體分解供能為主以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低蛋白質(zhì)分解明顯降低1 2 天天3 4 周周目目 錄錄一糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)絡(luò)一糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)絡(luò)1. 攝入的糖量超越能量耗費時攝入的糖量超越能量耗費時 二、糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)絡(luò)二、糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)絡(luò)葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪脂肪組織脂肪組織合成糖原儲存肝、肌肉合成糖原儲存肝、肌肉目目 錄錄2. 脂肪

6、的甘油部分能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘侵镜母视筒糠帜茉隗w內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘侵嶂嵋阴Ｒ阴oA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、腎、腸肝、腎、腸磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄糖糖目目 錄錄3. 脂肪的分解代謝受糖代謝的影響脂肪的分解代謝受糖代謝的影響?zhàn)囸I、糖供應(yīng)缺乏或糖代謝妨礙時饑餓、糖供應(yīng)缺乏或糖代謝妨礙時高酮血癥高酮血癥草酰乙酸草酰乙酸相對缺乏相對缺乏糖缺乏糖缺乏脂肪大量發(fā)動脂肪大量發(fā)動酮體生成添加酮體生成添加氧化受阻氧化受阻目目 錄錄二糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)絡(luò)二糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)絡(luò)例如例如丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脫氨基脫氨基糖異生糖異生葡萄糖葡萄糖1. 大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的

7、大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰Ｄ磕?錄錄2. 糖代謝的中間產(chǎn)物可氨基化生成某些糖代謝的中間產(chǎn)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CoA檸檬酸檸檬酸- -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目目 錄錄氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1. 蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹镜鞍踪|(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?2. 氨基酸可作為合成磷脂的原料氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸絲氨酸磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺膽胺腦磷脂腦磷脂膽堿膽堿卵磷脂卵磷脂三脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)絡(luò)三脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)絡(luò)目目 錄錄 但不能說

8、，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被帷Ｖ局靖视透视土姿岣视腿┝姿岣视腿┨墙徒馔緩教墙徒馔緩奖岜?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. 脂肪的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被嶂镜母视筒糠挚赊D(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被崮磕?錄錄四核酸與糖、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)四核酸與糖、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò) 1. 氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料氨基酸是體內(nèi)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單位一碳單位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪Le

9、u、Lys草酰乙酸草酰乙酸- 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal, Ile,Met, ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸目目 錄錄目目 錄錄代代 謝謝 調(diào)調(diào) 控控 總總 論論第第 四四 節(jié)節(jié)目目 錄錄 代謝調(diào)理普遍存在于生物界，是生物的代謝調(diào)理普遍存在于生物界，是生物的重要特征。重要特征。主要經(jīng)過細胞內(nèi)代謝物濃主要經(jīng)過細胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量度的變化，對酶的活性及含量進展調(diào)理，這種調(diào)理稱為原始進展調(diào)理，這種調(diào)理稱為原始調(diào)理或細胞程度代謝調(diào)理。調(diào)理或細胞程度代謝調(diào)理。單細胞生

10、物單細胞生物目目 錄錄高等生物高等生物 三級程度代謝調(diào)理三級程度代謝調(diào)理細胞程度代謝調(diào)理細胞程度代謝調(diào)理激素程度代謝調(diào)理激素程度代謝調(diào)理高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)理功能的內(nèi)高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)理功能的內(nèi)分泌細胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發(fā)分泌細胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發(fā)揚代謝調(diào)理作用。揚代謝調(diào)理作用。整體程度代謝調(diào)理整體程度代謝調(diào)理在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或經(jīng)過神經(jīng)纖維及神經(jīng)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或經(jīng)過神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對靶細胞直接發(fā)生影響，或經(jīng)過某些激素的分泌來遞質(zhì)對靶細胞直接發(fā)生影響，或經(jīng)過某些激素的分泌來調(diào)理某些細胞的代謝及功能，并經(jīng)過

11、各種激素的相互協(xié)調(diào)理某些細胞的代謝及功能，并經(jīng)過各種激素的相互協(xié)調(diào)而對機體代謝進展綜合調(diào)理。調(diào)而對機體代謝進展綜合調(diào)理。目目 錄錄 一、細胞程度的代謝調(diào)理一、細胞程度的代謝調(diào)理目目 錄錄一細胞內(nèi)酶的隔離分布一細胞內(nèi)酶的隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類經(jīng)常組成多酶體系，分布于代謝途徑有關(guān)酶類經(jīng)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(nèi)的分布多酶體系在細胞內(nèi)的分布多酶體系多酶體系分分 布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑糖異生糖異生糖原合成糖原合成三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)線粒體線粒體氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體線粒體胞液胞液胞液胞液胞液胞液目目 錄錄多酶體系多酶

12、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(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞液內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞液膽固醇膽固醇合成合成磷脂磷脂合成合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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酶的隔離分布的意義 防止了各種代謝途徑相互關(guān)擾。防止了各種代謝途徑相互關(guān)擾。多酶體系多酶體系分分 布布蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成多種水解酶多種水解酶溶酶體溶酶體線粒體、胞液線粒體、胞液尿素合成尿素合成血紅素血紅素合成合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞液內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞液線粒體、胞液線粒體、胞液目目 錄錄 速度最慢，它的速度決議整個代謝途徑的總速度，速度最慢，它的速度決議整個代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶故又稱其為限速酶(l

13、imiting velocity enzymes)(limiting velocity enzymes)。 催化單向反響不可逆或非平衡反響，它的活性決議催化單向反響不可逆或非平衡反響，它的活性決議整個代謝途徑的方向。整個代謝途徑的方向。 這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)理。效應(yīng)劑的調(diào)理。關(guān)鍵酶催化的反響具有以下特點：關(guān)鍵酶催化的反響具有以下特點：代謝途徑是一系列酶促反響組成的，其速度及代謝途徑是一系列酶促反響組成的，其速度及方向由其中的關(guān)鍵酶決議方向由其中的關(guān)鍵酶決議 。目目 錄錄例：糖代謝的關(guān)鍵酶例：糖代謝的關(guān)鍵酶目目 錄錄 快速

14、代謝快速代謝 緩慢代謝緩慢代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘數(shù)秒、數(shù)分鐘經(jīng)過改動酶的活性經(jīng)過改動酶的活性數(shù)小時、幾天數(shù)小時、幾天經(jīng)過改動酶的含量經(jīng)過改動酶的含量 變構(gòu)調(diào)理變構(gòu)調(diào)理(allosteric regulation)(allosteric regulation)化學(xué)修飾調(diào)理化學(xué)修飾調(diào)理(chemical modification)(chemical modification) 代謝調(diào)理主要是經(jīng)過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)理而實現(xiàn)的。代謝調(diào)理主要是經(jīng)過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)理而實現(xiàn)的。目目 錄錄1. 變構(gòu)調(diào)理的概念變構(gòu)調(diào)理的概念小分子化合物與酶分子活性中心以外小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白

15、分子構(gòu)的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改動酶的活性，這種調(diào)理稱象變化，從而改動酶的活性，這種調(diào)理稱為酶的變構(gòu)調(diào)理或別構(gòu)調(diào)理。為酶的變構(gòu)調(diào)理或別構(gòu)調(diào)理。二關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)理二關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)理目目 錄錄被調(diào)理的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶被調(diào)理的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allosteric enzyme)(allosteric enzyme)使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric effector) (allosteric effector) 變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑allosteric effectorallosteric effect

16、or引起酶活性添加的變構(gòu)效應(yīng)劑。引起酶活性添加的變構(gòu)效應(yīng)劑。 變構(gòu)抑制劑變構(gòu)抑制劑allosteric effectorallosteric effector 引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。目目 錄錄2. 變構(gòu)調(diào)理的機制變構(gòu)調(diào)理的機制變構(gòu)酶變構(gòu)酶催化亞基催化亞基調(diào)理亞基調(diào)理亞基變構(gòu)效應(yīng)劑：變構(gòu)效應(yīng)劑： 底物、終產(chǎn)物底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物其他小分子代謝物目目 錄錄變構(gòu)效應(yīng)劑變構(gòu)效應(yīng)劑 + + 酶的調(diào)理亞基酶的調(diào)理亞基酶的構(gòu)象改動酶的構(gòu)象改動酶的活性改動酶的活性改動激活或抑制激活或抑制 疏松疏松亞基聚合亞基聚合嚴密嚴密亞基解聚亞基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化目目 錄

17、錄3. 變構(gòu)調(diào)理的生理意義變構(gòu)調(diào)理的生理意義 代謝終產(chǎn)物反響抑制代謝終產(chǎn)物反響抑制 (feedback inhibition) 反響途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。反響途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA長鏈脂酰長鏈脂酰CoA目目 錄錄 變構(gòu)調(diào)理使能量得以有效利用，不變構(gòu)調(diào)理使能量得以有效利用，不致浪費。致浪費。G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促進糖的儲存促進糖的儲存目目 錄錄變構(gòu)調(diào)理使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。變構(gòu)調(diào)理使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸檸檬酸+ +6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激

18、酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰輔酶乙酰輔酶A 羧化酶羧化酶 促進脂酸的合成促進脂酸的合成目目 錄錄三酶的化學(xué)修飾調(diào)理三酶的化學(xué)修飾調(diào)理1. 1. 化學(xué)修飾的概念化學(xué)修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾生可逆的共價修飾(covalent modification)(covalent modification)，從，從而引起酶活性改動，這種調(diào)理稱為酶的化學(xué)而引起酶活性改動，這種調(diào)理稱為酶的化學(xué)修飾。修飾。目目 錄錄2. 化學(xué)修飾的主要方式化學(xué)修飾的主要方式磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙?；阴；?- - - -

19、- - 脫乙酰脫乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - - - - 脫腺苷脫腺苷 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-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白目目 錄錄3. 3. 化學(xué)修飾的特點化學(xué)修飾的特點酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反響，在酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反響，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性形狀可相不同酶的作用下，酶蛋白的活性形狀可相互轉(zhuǎn)變。催化互變反響的酶在體內(nèi)可受調(diào)互轉(zhuǎn)變。

20、催化互變反響的酶在體內(nèi)可受調(diào)理要素如激素的調(diào)控。理要素如激素的調(diào)控。具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)理高。具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)理高。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。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(gòu)調(diào)理和化學(xué)修飾調(diào)理。同一個酶可以同時受變構(gòu)調(diào)理和化學(xué)修飾調(diào)理。目目 錄錄四酶量的調(diào)理四酶量的調(diào)理1. 酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑(inducer)(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)(repressor)目目 錄錄 常見的誘導(dǎo)或阻遏方式常見的誘導(dǎo)或阻

21、遏方式 底物對酶合成的誘導(dǎo)和阻遏底物對酶合成的誘導(dǎo)和阻遏 產(chǎn)物對酶合成的阻遏產(chǎn)物對酶合成的阻遏 激素對酶合成的誘導(dǎo)激素對酶合成的誘導(dǎo) 藥物對酶合成的誘導(dǎo)藥物對酶合成的誘導(dǎo)目目 錄錄 2. 酶蛋白降解酶蛋白降解溶酶體溶酶體蛋白酶體蛋白酶體 釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì) 泛素識別、結(jié)合蛋白質(zhì)；泛素識別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)經(jīng)過改動酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)經(jīng)過改動酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)理酶的含量。理酶的含量。目目 錄錄內(nèi)、外環(huán)境改動內(nèi)、外環(huán)境改動機體相關(guān)組機體相關(guān)組織分泌激素織分泌激素激素與靶細胞激素與靶細胞上的受體結(jié)合上的受體結(jié)合靶細胞產(chǎn)生生物學(xué)靶細胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，順應(yīng)內(nèi)外環(huán)效應(yīng)，順應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改動境改動激素作用機制激素作用機制二、激素程度的代謝調(diào)理二、激素程度的代謝調(diào)理目目 錄錄激素分類激素分類 膜受體激素膜受體激素 胞內(nèi)受體激素胞內(nèi)受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：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膜受體激素的作用方式激素作用方式激素作用方式目目 錄錄 2. 胞胞內(nèi)內(nèi)受受體體激激素素的的作作用用方方式式目目 錄錄一饑餓一饑餓糖原耗費糖原耗費血糖趨于降低血糖趨于降低胰島素分泌減少胰島素分泌