物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系及其調(diào)節(jié)優(yōu)秀課件

第十一章

物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系

及其調(diào)節(jié)在生命過(guò)程中，生物體要不斷從外界攝取食物，一方面氧化釋放能量供自身生命活動(dòng)所需，同時(shí)排泄代謝過(guò)程中產(chǎn)生的廢物；另一方面則以這些物質(zhì)為原料合成本身所需要的結(jié)構(gòu)成分，與此同時(shí)自身的結(jié)構(gòu)成分也不斷進(jìn)行分解得以更新。生物體的這種物質(zhì)的合成和分解并與環(huán)境之間相互聯(lián)系的過(guò)程即為物質(zhì)代謝。物質(zhì)代謝是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，也是生命得以健康延續(xù)的根本。第一節(jié)

物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系二、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系（一）能量代謝上的相互聯(lián)系物質(zhì)代謝過(guò)程中所伴隨的能量的貯存、釋放、轉(zhuǎn)移和利用等稱為能量代謝。一方面，糖類、脂類和蛋白質(zhì)均可在體內(nèi)氧化產(chǎn)能供機(jī)體利用，三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可相互替代。另一方面各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的氧化分解又相互制約，并根據(jù)不同的機(jī)體狀態(tài)來(lái)調(diào)整其代謝速度以適應(yīng)機(jī)體的需要。糖類代謝和脂代謝的相互聯(lián)系糖類代謝和氨基酸代謝的相互聯(lián)系脂類代謝和氨基酸代謝的相互聯(lián)系核酸代謝和氨基酸代謝及糖代謝的相互聯(lián)系（二）糖、脂、蛋白質(zhì)及核酸代謝之間

的相互聯(lián)系蛋白質(zhì)氨基酸甘氨酸丙氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸半胱氨酸天冬氨酸天冬酰胺酪氨酸苯丙氨酸核酸核苷酸5-磷酸核糖嘌呤、血紅素嘌呤草酰乙酸延胡索酸琥珀酰CoA血紅素異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸蘇氨酸檸檬酸谷氨酸精氨酸組氨酸谷氨酰胺脯氨酸嘌呤乙酰乙酰CoA酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸苯丙氨酸酮體淀粉、糖原甘油脂肪酸脂肪葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸丙糖丙酮酸乙酰CoAα-酮戊二酸亮氨酸色氨酸異亮氨酸嘧啶嘧啶快速調(diào)節(jié)主要通過(guò)影響細(xì)胞內(nèi)酶的活性而實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)時(shí)間從不到1秒到12小時(shí)或更長(zhǎng)；慢速調(diào)節(jié)常通過(guò)影響細(xì)胞內(nèi)酶的含量而實(shí)現(xiàn)，包括影響酶的合成及降解速度，慢速調(diào)節(jié)反應(yīng)通常持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。代謝調(diào)節(jié)機(jī)制的三個(gè)層次：細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)；激素水平的調(diào)節(jié)；整體水平的調(diào)節(jié)。一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)（一）細(xì)胞內(nèi)酶的定位與代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布關(guān)鍵酶（限速酶）多酶復(fù)合體與多功能酶作用物質(zhì)循環(huán)同工酶COOHCCH3OOHCHTTPTTPCH3HSHS(CH2)4COOHSS(CH2)4COOHSHS(CH2)4COOHCH3COHSCoAOCSCH3CoANAD+FADH2FADNADH+H+丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶二氫硫辛酸脫氫酶CO2TPPFAD丙酮酸氧化脫羧4‘-磷酸泛酰氨基乙硫醇4‘-磷酸泛酰氨基乙硫醇β-酮脂酰合成酶乙酰轉(zhuǎn)移酶丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶水化酶烯酰還原酶β-酮脂酰還原酶?；d體蛋白硫酯酶硫酯酶酰基載體蛋白β-酮脂酰還原酶烯酰還原酶烯酰還原酶丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶乙酰轉(zhuǎn)移酶β-酮脂酰合成酶SerCysSHSHSerSHSHCys水化酶磷酸果糖激酶和二磷酸果糖酶所催化的作用物循環(huán)磷酸果糖激酶－1ATPADP果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸果糖-1,6-二磷酸酶Pi胰島素誘導(dǎo)表達(dá)H2O胰高血糖素阻遏表達(dá)FDP、AMPATP、檸檬酸FDP、AMP胰高血糖素誘導(dǎo)表達(dá)HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)乳酸脫氫酶的同工酶COOHCCH3OCOOHCCH3OHHNADH+H+NAD+乳酸脫氫酶（二）酶活性的調(diào)節(jié)1.反饋調(diào)節(jié)代謝途徑的底物或終產(chǎn)物常影響催化該途徑起始反應(yīng)的酶活性，此調(diào)節(jié)方式稱為反饋調(diào)節(jié)，它存在于所有的生物體中，是調(diào)節(jié)酶活性最精巧的方式之一。2.變構(gòu)調(diào)節(jié)（1）變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念細(xì)胞內(nèi)的一些中間代謝物質(zhì)能與某些酶分子活性中心以外的某一部位以非共價(jià)鍵的方式可逆結(jié)合，使酶的構(gòu)象發(fā)生改變并影響其催化活性，從而調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的速度，這種對(duì)酶活性的調(diào)節(jié)方式稱為別構(gòu)調(diào)節(jié)或變構(gòu)調(diào)節(jié)。受變構(gòu)調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶，能使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的中間代謝物質(zhì)稱為變構(gòu)效應(yīng)劑（變構(gòu)激活劑和變構(gòu)抑制劑）。代謝途徑變構(gòu)酶變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑

糖酵解己糖激酶AMP、ADP、FDP、PiG-6-P

磷酸果糖激酶-1AMP、FDPATP、檸檬酸丙酮酸激酶FDP丙氨酸、ATP、乙酸CoA三羧酸循環(huán)檸檬酸合成酶ADP、AMPATP、長(zhǎng)鏈脂酰CoA

異檸檬酸脫氫酶AMP、ADPATP、NADH糖異生丙酮酸羧化酶乙酰CoA、ATPAMP、ADP果糖－1,6－二磷酸酶5’-AMPAMP、FDP糖原分解磷酸化酶bAMP、G-1-P、PiATP、G-6-P、葡萄糖糖原合成糖原合酶G-6-P脂肪酸合成乙酰CoA羧化酶檸檬酸、異檸檬酸長(zhǎng)鏈脂酰CoA膽固醇合成HMG－CoA還原酶膽固醇氨基酸代謝谷氨酸脫氫酶ADP、亮氨酸、甲硫氨酸ATP、GTP、NADH嘌呤合成PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶PRPPAMP、GMP嘧啶合成天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶CTP血紅素合成ALA合成酶血紅素（2）變構(gòu)酶的特點(diǎn)及作用機(jī)制變構(gòu)酶常由多個(gè)亞基構(gòu)成；變構(gòu)效應(yīng)劑可通過(guò)非共價(jià)鍵與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，引起酶構(gòu)象改變（T態(tài)和R態(tài)）或亞基的聚合、分離從而影響酶的活性；變構(gòu)酶的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不符合米曼氏方程式；變構(gòu)效應(yīng)劑常常是酶的底物、產(chǎn)物或其他小分子中間代謝物。變構(gòu)調(diào)節(jié)過(guò)程不需要能量。（3）變構(gòu)調(diào)節(jié)的意義變構(gòu)調(diào)節(jié)是一種快速調(diào)節(jié)方式。變構(gòu)調(diào)節(jié)可根據(jù)機(jī)體對(duì)能量的需求，直接影響關(guān)鍵酶的活性一類調(diào)節(jié)體內(nèi)產(chǎn)能與儲(chǔ)能代謝反應(yīng)，這樣既保證了機(jī)體能量的需要，又不會(huì)造成能量的浪費(fèi)，從而確保能源的有效利用。（2）化學(xué)修飾的特點(diǎn)化學(xué)修飾是物質(zhì)代謝的快速調(diào)節(jié)的一種重要方式；大多數(shù)酶促化學(xué)修飾的酶都存在有活性（或高活性）與無(wú)活性（或低活性）兩種形式，且兩種形式之間的可逆互變是由不同的酶催化的；化學(xué)修飾具有瀑布式級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)；化學(xué)修飾所消耗的能量比合成酶蛋白所消耗的ATP少得多，因而是一種經(jīng)濟(jì)快速有效的調(diào)節(jié)方式。（三）酶含量的調(diào)節(jié)1.酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏酶的底物、產(chǎn)物、激素或藥物等都可影響酶的合成，通常將增加酶蛋白合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑；減少酶蛋白合成的化合物稱為阻遏劑。誘導(dǎo)劑和阻遏劑可在轉(zhuǎn)錄水平或翻譯水平影響酶蛋白的合成。調(diào)節(jié)效應(yīng)出現(xiàn)緩慢，但作用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。2.酶分子的降解蛋白水解酶主要存在于溶酶體中，凡能改變蛋白水解酶活性或影響蛋白酶從溶酶體釋出的速度的因素，都可間接影響蛋白的降解速度；除溶酶體外，胞液中還存在泛素化的蛋白質(zhì)降解途徑。通過(guò)酶蛋白降解來(lái)調(diào)節(jié)酶的含量遠(yuǎn)不如酶的誘導(dǎo)和阻遏重要。三、整體水平的代謝調(diào)節(jié)1.應(yīng)激狀態(tài)下的代謝調(diào)節(jié)應(yīng)激是機(jī)體在一些特殊的情況下，如嚴(yán)重創(chuàng)傷、感染、中毒、劇烈的情緒變化等所作出的應(yīng)答性反應(yīng)。應(yīng)激時(shí)，體內(nèi)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝的變化均趨向分解代謝加強(qiáng)、合成代謝受到抑制，以幫助機(jī)體渡過(guò)“緊急狀態(tài)”；若應(yīng)激狀態(tài)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)體因消耗過(guò)多而出現(xiàn)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的紊亂。2.饑餓時(shí)的代謝調(diào)節(jié)1.短期饑餓（不能進(jìn)食1～3天）①血糖濃度的降低主要通過(guò)糖異生作用進(jìn)行調(diào)節(jié)；②脂肪動(dòng)員成為大多數(shù)組織的能源物質(zhì)；③糖異生的主要原料是蛋白質(zhì)降解生成的氨基酸。2.長(zhǎng)期饑餓（饑餓狀態(tài)持續(xù)一周以上）①脂肪動(dòng)員進(jìn)一步加強(qiáng)，酮體生成增加；②蛋白質(zhì)降解減少以維持結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定；③糖異生的原料主要為乳酸和丙酮酸，腎糖異生作用明顯加強(qiáng)。3.糖尿病患者體內(nèi)的代謝調(diào)節(jié)糖尿病是一種內(nèi)分泌代謝紊亂性疾病，以持續(xù)血糖濃度增高為特征。臨床上分為：Ⅰ型糖尿病（青少年型或胰島素依賴型）和Ⅱ型糖尿?。ǔ赡晷突蚍且葝u素依賴型）。（一）糖代謝紊亂（二）脂代謝紊亂（三）蛋白質(zhì)代謝紊亂COOHCCH3OOHCHTTPTTPCH3HSHS(CH2)4COOHSS(CH2)4COOHSHS(CH2)4COOHCH3COHSCoAOCSCH3CoANAD+FADH2FADNADH+H+丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶二氫硫辛酸脫氫酶CO2TPPFAD丙酮酸氧化脫羧4‘-磷酸泛酰氨基乙硫醇4‘-磷酸泛酰氨基乙硫醇β-酮脂酰合成酶乙酰轉(zhuǎn)移酶丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶水化酶烯酰還原酶β-酮脂酰還原酶?；d體蛋白硫酯酶硫酯酶?；d體蛋白β-酮脂酰還原酶烯酰還原酶烯酰還原酶丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶乙酰轉(zhuǎn)移酶β-酮脂酰合成酶SerCysSHSHSerSHSHCys水化酶

酶類反應(yīng)類型效應(yīng)磷酸果糖激酶磷酸化／脫磷酸抑制/激活

丙酮酸脫氫酶磷酸化／脫磷酸抑制/激活丙酮酸脫羧酶磷酸化／脫磷酸抑制/激活

糖原磷酸化酶磷酸化／脫磷酸激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化／脫磷酸激活/抑制

磷酸化酶磷酸酶磷酸化／脫磷酸抑制/激活糖元合成酶磷酸化／脫磷酸抑制/激活

甘油三酯脂肪酶（脂肪細(xì)胞）磷酸化／脫磷酸激