代謝調(diào)節(jié)代謝途徑間以及細(xì)

1、關(guān)于代謝調(diào)節(jié)代謝途徑間及細(xì)第一張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月本章內(nèi)容一、細(xì)胞代謝途徑的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)；二、酶促反應(yīng)的前饋和反饋；三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)對代謝的控制；四、神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)作用；五、基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制。第二張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一、代謝途徑間的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)所有細(xì)胞都是由四類生物大分子(多糖、脂類復(fù)合物、蛋白質(zhì)和核酸)、為數(shù)有限的生物小分子、無機(jī)鹽和水所組成。第三張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月生物大分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多糖由一種或多種單糖聚合而成；蛋白質(zhì)由20種氨基酸殘基組成；核酸RNA由4種苷酸組成、DNA由4種脫氧核糖核苷酸組成的無分支長鏈線型分子。脂類屬于生物小分

2、子，但可聚集成超分子結(jié)構(gòu)，因此，將脂類復(fù)合物也歸為生物大分子。第四張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）代謝途徑的交叉網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞內(nèi)代謝種類多、繁雜。若各自獨(dú)立，則極其龐亂，細(xì)胞無法容納。細(xì)胞代謝：將物質(zhì)或反應(yīng)進(jìn)行分類，納入各自的代謝途徑，以少數(shù)種類的反應(yīng)（例如，氧化還原、基團(tuán)轉(zhuǎn)移、水解合成、基團(tuán)脫加及異構(gòu)反應(yīng)等）轉(zhuǎn)化為種類繁多的分子。各途徑可經(jīng)交叉點(diǎn)、關(guān)鍵中間代謝物相互轉(zhuǎn)化。使各代謝相互溝通，形成經(jīng)濟(jì)有效、運(yùn)轉(zhuǎn)良好的代謝網(wǎng)絡(luò)通路。細(xì)胞內(nèi)具有三個(gè)最關(guān)鍵的中間代謝物：葡萄糖-6-磷酸、丙酮酸和乙酰輔酶A。第五張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸的相互轉(zhuǎn)變1.糖

3、代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系 糖代謝：糖機(jī)體重要的碳源和能源，可生成相應(yīng)的氨基酸。例如：糖氧化分解丙酮酸TcA-酮戊二酸、琥珀酰CoA、草酰乙酸。 （如圖）幾種-酮酸氨基化多種氨基酸。糖分解ATP為氨基酸和蛋白質(zhì)合成供能。第六張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸代謝的相互關(guān)系示意圖（糖分解產(chǎn)生的幾種-酮酸與氨基酸的關(guān)系）第七張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白質(zhì)代謝轉(zhuǎn)化為糖蛋白質(zhì)分解氨基酸糖（體內(nèi)）。某些AA脫氨丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、草酰乙酸異生葡萄糖和糖原。稱這些AA稱為生糖氨基酸。例如，甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、組氨酸、谷氨酸、

4、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸及脯氨酸等，此外，苯丙氨酸、酪氨酸、異亮氨酸和色氨酸也能產(chǎn)生糖。（如圖）第八張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸代謝的相互關(guān)系示意圖(氨基酸除生糖外還可生成酮體和脂肪）第九張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2.脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系細(xì)胞膜由類脂和蛋白質(zhì)組成。脂肪分解能量稱脂肪為貯能物質(zhì)脂類與蛋白質(zhì)之間可以互相轉(zhuǎn)變脂類甘油丙酮酸草酰乙酸、-酮戊二酸琥珀酰CoA氨基化各種氨基酸脂肪酸-氧化乙酰CoA與草酰乙酸縮合TcAAsp、Glu等氨基酸。第十張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月TcA形成氨基酸

5、需補(bǔ)充有機(jī)酸事實(shí)上，由乙酰輔酶A進(jìn)入TcA轉(zhuǎn)化形成氨基酸需要消耗有機(jī)酸，如無補(bǔ)充反應(yīng)將不能進(jìn)行。在植物和微生物中存在乙醛酸(CHOCOO-)循環(huán)。可以由二分子乙酰輔酶A合成一分子琥珀酰CoA，以增加TcA中的有機(jī)酸，從而促進(jìn)脂肪酸合成氨基酸。第十一張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成脂肪在動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)可轉(zhuǎn)變成脂肪。生酮AA有Leu、Ile、Phe、Tyr及Try等， 上列AA 代謝乙酰乙酰CoA 乙酰乙酸（酮體） 縮合脂肪酸生糖AA丙酮酸甘油 生糖AA丙酮酸氧化脫羧乙酰輔酶A羧化丙二酸單酰輔酶A脂肪酸 （如圖）磷脂分子中的膽胺或膽堿，是由Ser脫羧形成。第十二張，PPT共三

6、十九頁，創(chuàng)作于2022年6月糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸代謝的相互關(guān)系示意圖（生酮AA）酮體第十三張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3.糖代謝與脂類代謝的相互聯(lián)系糖與脂類可互相轉(zhuǎn)變。主要步驟：糖酵解磷酸二羥丙酮丙酮酸磷酸二羥丙酮還原甘油丙酮酸氧化脫羧乙酰輔酶A縮合脂肪酸甘油+脂肪酸脂類第十四張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月脂類分解甘油+脂肪酸甘油磷酸化-甘油磷酸磷酸二羥丙酮糖異生糖脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘鞘怯邢薅鹊?。脂肪酸通過氧化，生成乙酰輔酶A。 植物或微生物：乙酰輔酶A乙醛酸循環(huán)縮合為琥珀酸補(bǔ)充TcA中的有機(jī)酸 草酰乙酸脫羧丙酮酸糖。 動(dòng)物體內(nèi)：乙酰輔酶ATcACO2+H2O， 成糖機(jī)會(huì)

7、很少同位素實(shí)驗(yàn)表明：動(dòng)物體內(nèi)脂肪酸轉(zhuǎn)變成糖，需要補(bǔ)充TcA中的有機(jī)酸。第十五張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月糖代謝受阻與動(dòng)用脂肪糖尿?。禾谴x障礙，體內(nèi)依靠脂類氧化供能。因此，動(dòng)用脂肪，運(yùn)到肝臟氧化，結(jié)果產(chǎn)生大量酮體，必須經(jīng)血液運(yùn)到其他組織，如肌肉組織，再被氧化供能。酮體為酸性，血液中酮體含量增高時(shí)，易發(fā)生酸中毒。饑餓時(shí)：體內(nèi)無糖供能，也會(huì)大量動(dòng)用脂肪，易造成酮體過多。以上均可導(dǎo)致不同程度的脂類代謝紊亂。第十六張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月4.核酸代謝與糖、脂肪及蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系核酸是遺傳物質(zhì)，它通過控制蛋白質(zhì)合成，影響細(xì)胞的組成和代謝類型。核酸不是重要的碳、氮源和能源。

8、許多核苷酸在代謝中起重要作用。例如， ATP能量轉(zhuǎn)移和磷酸化的重要物質(zhì)； UTP參與單糖轉(zhuǎn)變和多糖合成； CTP參與卵磷脂合成。 GTP為蛋白質(zhì)合成所需的重要能量物質(zhì)。 此外，許多輔酶：輔酶A、煙酰胺核苷酸等，都是AMP的衍生物。第十七張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月核酸的合成受多種物質(zhì)特別是蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)和控制作用。例如：Gly、Asp、Gln參加嘌呤合成， Asp、Gln參加嘧啶環(huán)的合成。核酸的合成除需要酶催化外，還需要多種蛋白質(zhì)因子和核糖參與作用。 綜上所述，糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸在代謝中彼此影響，相互轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。TcA不僅是共通途徑，而且也是聯(lián)系渠道。氧化磷酸化是產(chǎn)能的共通途

9、徑。各途徑可自身控制與調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)化是有節(jié)制的。（如圖）第十八張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月糖、脂類、蛋白質(zhì)和核酸代謝的相互關(guān)系示意圖酮體蛋白質(zhì)核酸淀粉、糖原脂肪第十九張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(二）分解和合成代謝的單向性代謝途徑多為可逆過程。然而，實(shí)際上代謝過程均為單向反應(yīng)。在一條代謝途徑中，某些關(guān)鍵部位的正、逆反應(yīng)往往由不同酶催化。因此，稱為相對立的單向反應(yīng)（或底物循環(huán)）。合成是吸能反應(yīng)，通常多與ATP水解相偶聯(lián)。降解則是放能反應(yīng)。這些吸、放能反應(yīng)均遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)，從而保證了反應(yīng)的單向進(jìn)行。第二十張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月正向(a)與ATP的水解相偶聯(lián)；

10、逆向(b)多是水解反應(yīng)或分解反應(yīng)，不可逆。如果(a)和(b)均處于非控制狀態(tài)，將導(dǎo)致水解高能磷酸鍵的空轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于(a)和(b)同時(shí)受細(xì)胞控制，因而它們均為代謝調(diào)節(jié)的關(guān)鍵步驟或限速步驟。第二十一張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)ATP能量載體綠色植物和光合細(xì)菌可利用太陽能，一般生物只能利用分解代謝所產(chǎn)生的化學(xué)能。葡萄糖因結(jié)構(gòu)有序而含有較高的勢能。 葡萄糖氧化降解CO2+H2O+自由能釋放的自由能多不被貯存，而以熱能形式散發(fā)在活細(xì)胞的分解代謝中： 有機(jī)物降解放能偶聯(lián)ATP合成貯存能量ATP將能量傳遞給需能過程。 由此可見，ATP是細(xì)胞主要的能量傳遞者、載體。 （如圖）第二十二張，

11、PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月ADP由能源獲得能量ATP傳遞給需能細(xì)胞利用第二十三張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）NADPH以還原力形式攜帶能量第二種載能方式：先形成H或e還原力，如NADPH。再以供H或e的還原力形式參與合成代謝。生物合成是還原性反應(yīng)過程。NADPH是生物合成反應(yīng)的H和e供體。NADPH的作用如圖第二十四張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（五）代謝要點(diǎn)在于形成ATP、還原力和構(gòu)造單元以用于生物合成ATP來源： 底物水平磷酸化可產(chǎn)生有限的ATP 綠色植物和光合細(xì)菌的光合磷酸化、呼吸鏈的氧化磷酸化等是ATP的主要來源。還原力的產(chǎn)生： 綠色植物光照電

12、子傳遞用于還原NADP+； 光合細(xì)菌的NADPH是由外源還原劑產(chǎn)生或分解代謝供給。 （如上圖） NADPH主要來自戊糖磷酸途徑。此外，當(dāng)乙酰輔酶A由線粒體轉(zhuǎn)移到胞漿時(shí)，伴有NADH的氧化和NADPH的生成。所產(chǎn)生的NADPH可用于脂肪酸合成。(如圖)第二十五張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三大營養(yǎng)物質(zhì)分解的三個(gè)步驟第一步 大分子降解小分子單元;第二步 各構(gòu)造單元分子乙酰輔酶A；（在這一階段可產(chǎn)生還原力NADPH和少量ATP）第三步 乙酰輔酶ATcACO2+H2O+ATP每個(gè)二碳單位給出4對電子，經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生大量ATP（如圖）第二十

13、七張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月產(chǎn)能營養(yǎng)成分分解三個(gè)步驟第二十八張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、酶的調(diào)節(jié)機(jī)體代謝相互聯(lián)系，錯(cuò)綜復(fù)雜。必然存在精確的調(diào)節(jié)機(jī)制。代謝平衡是動(dòng)態(tài)的、相對的。平衡是隨環(huán)境變化通過機(jī)體代謝過程的調(diào)節(jié)和控制達(dá)到的。生物機(jī)體正是在這種不斷地運(yùn)動(dòng)中才能得到發(fā)展和生存。生物體對代謝過程的調(diào)控是在生物進(jìn)化中，經(jīng)自然選擇逐步建立的。第二十九張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月“酶水平”的調(diào)節(jié)酶的兩種功能： 其一，催化生化反應(yīng)，是生物催化劑； 其二，調(diào)控代謝速度、方向和途徑，是新陳代謝的調(diào)節(jié)元件。酶調(diào)節(jié)的兩種方式： 其一，通過變構(gòu)效應(yīng)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)現(xiàn)有酶

14、的催化活性； 其二，通過影響酶合成或降解速度，改變酶分子的含量。其中，合成屬基因表達(dá)調(diào)控。這種“酶水平”的調(diào)節(jié)機(jī)制，是代謝的最關(guān)鍵的調(diào)節(jié)。第三十張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月酶系統(tǒng)決定細(xì)胞代謝物反應(yīng)質(zhì)量作用定律表明，反應(yīng)速度與反應(yīng)物的摩爾濃度乘積成正比。S正反應(yīng)速度；反之，P 逆反應(yīng) 。 因此，代謝物濃度在一定范圍內(nèi)對代謝起調(diào)節(jié)作用。然而，這種調(diào)節(jié)是有限的。細(xì)胞代謝主要受到酶的調(diào)節(jié)，不同細(xì)胞的代謝物的反應(yīng)有顯著差別，這是由細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)不同的結(jié)果。第三十一張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月酶促反應(yīng)的前饋和反饋；能荷的調(diào)節(jié)；連鎖反應(yīng)中酶的連續(xù)激活；蛋白酶對酶活性的影響；酶的共價(jià)

15、修飾。下面介紹:第三十二張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（一） 酶促反應(yīng)的前饋和反饋前饋：輸入對輸 出的影響；反饋：輸出對輸 入的影響。 這兩個(gè)術(shù)語來自電 子工學(xué)。前饋和反饋又可有正、負(fù)前饋和反饋之分。凡能使代謝速度加快的作用，均稱為正饋?zhàn)饔?；反之，則稱為負(fù)作用。（如圖）第三十三張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月正前饋?zhàn)饔美纾涸谔窃铣芍?，葡萄?6-磷酸是糖原合成酶的變構(gòu)激活劑，因此，可促進(jìn)糖原的合成（如圖）。第三十四張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月負(fù)反饋?zhàn)饔迷谀程厥馇闆r下，為避免代謝途徑過分擁擠，當(dāng)?shù)孜镞^量存在時(shí)，對代謝過程常呈負(fù)反饋?zhàn)饔谩Ｊ惯^量底物轉(zhuǎn)向其他途徑。第三十五張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一價(jià)、多價(jià)反饋及同工酶一價(jià)反饋抑制：指單一代謝途徑末端產(chǎn)物對關(guān)鍵酶（通常是第一步反應(yīng)）酶活性的抑制作用。二價(jià)或多價(jià)反饋抑制：在有分支的代謝中，有