物質(zhì)代謝概述物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系代謝調(diào)節(jié)

物質(zhì)代謝概述物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系代謝調(diào)節(jié)第1頁/共46頁物質(zhì)代謝概述物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系代謝調(diào)節(jié)第十四章物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系和調(diào)控調(diào)節(jié)第2頁/共46頁14.1物質(zhì)代謝概述第3頁/共46頁提問：代謝網(wǎng)絡(luò)有什么益處？資源共享—途徑在滿足需要的前提下，互通有無，最大限度的減少酶、代謝途徑及中間產(chǎn)物的數(shù)量這些代謝之間是否會存在互相干擾的問題呢？是如何盡量降低其程度呢？各種代謝調(diào)控的方法第4頁/共46頁沒有孤立的代謝生化反應(yīng)，所有都是生化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點。第5頁/共46頁14.2物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第6頁/共46頁1.各種代謝物均具有各自共同的代謝池例如各種組織

消化吸收的糖

肝糖原分解糖異生血糖14.2.1

物質(zhì)代謝的特點第7頁/共46頁3.整體性

糖類

脂類蛋白質(zhì)水

無機(jī)鹽維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄2.動態(tài)平衡第8頁/共46頁4.ATP是機(jī)體能量利用的共同形式營養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能第9頁/共46頁5.NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量例如乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑第10頁/共46頁6.代謝調(diào)節(jié)機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境不斷變化影響機(jī)體代謝適應(yīng)環(huán)境的變化第11頁/共46頁7.各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色結(jié)構(gòu)不同酶系的種類、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同、功能各異第12頁/共46頁●共同代謝池metabolicpool●動態(tài)平衡dynamicequilibrium●整體性integration●ATP是通用的●NADPH是合成代謝所需還原當(dāng)量●代謝調(diào)節(jié)●組織、器官代謝各具特色第13頁/共46頁一、在能量代謝上的相互聯(lián)系三大營養(yǎng)素共同中間產(chǎn)物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質(zhì)乙酰CoATCA2H氧化磷酸化ATPCO2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。14.2.2

代謝途徑間的相互聯(lián)系第14頁/共46頁從能量供應(yīng)的角度看，三大營養(yǎng)素可以互相代替，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(zhì)的消耗。第15頁/共46頁脂肪分解增強(qiáng)ATP增多ATP/ADP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)約其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代謝限速酶之一）例如第16頁/共46頁（一）糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系1.攝入的糖量超過能量消耗時

二、糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)系葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲存（肝、肌肉）第17頁/共46頁2.脂肪的甘油部分能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘侵嵋阴oA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、腎、腸磷酸-甘油葡萄糖第18頁/共46頁3.脂肪的分解代謝受糖代謝的影響?zhàn)囸I、糖供應(yīng)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第19頁/共46頁（二）糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)系例如丙氨酸丙酮酸脫氨基糖異生葡萄糖1.大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的α-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。?0頁/共46頁2.糖代謝的中間產(chǎn)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α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸第21頁/共46頁氨基酸乙酰CoA脂肪1.蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?.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(lián)系第22頁/共46頁—但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途徑丙酮?/p>

其他α-酮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岬?3頁/共46頁（四）核酸與糖、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系1.氨基酸是體內(nèi)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第24頁/共46頁糖原食物糖葡糖-6-磷酸酵解中間物磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰CoACO2乳酸CO2脂肪酸食物脂肪甘油儲存脂肪輔酶H2甘油氨基酸NH3CO2ATP尿素組織蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)磷酸戊糖途徑輔酶H2呼吸鏈磷酸戊糖ATPADPATP甲酸CO2NH3核酸H2Oα-酮戊二酸生糖甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺輔酶H2磷脂絲

甲硫氨基酸酶基因糖異生發(fā)酵第25頁/共46頁1、體內(nèi)供能物質(zhì)以糖和脂肪為主，節(jié)約蛋白質(zhì)以構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)。2、糖、脂、氨基酸的分解代謝乙酰CoA三羧循環(huán)ATP+CO2+H2O

節(jié)約酶的種類和數(shù)量簡化反應(yīng)機(jī)構(gòu)4、相互轉(zhuǎn)變、相互制約、殊途同歸。3、樞紐性中間產(chǎn)物，可溝通不同的代謝通路葡糖-6-磷酸丙酮酸乙酰輔酶A第26頁/共46頁為什么說三羧酸循環(huán)是糖、脂和蛋白質(zhì)三大物質(zhì)代謝的共同通路？1、三羧酸循環(huán)是乙酰CoA最終氧化生成CO2和H2O的途徑；2、糖代謝產(chǎn)生的碳骨架最終進(jìn)入三羧酸循環(huán)被氧化；3、脂肪分解產(chǎn)生的甘油可通過有氧氧化進(jìn)入三羧酸循環(huán)，脂肪酸經(jīng)β-氧化產(chǎn)生乙酰CoA可進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化；4、蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的氨基酸經(jīng)脫氨后其骨架可進(jìn)入三羧酸循環(huán)，同時，三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物可作為氨基酸的碳骨架接受氨后合成非必需氨基酸。第27頁/共46頁14.3物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)第28頁/共46頁

生物體內(nèi)的代謝不是孤立，各行其是進(jìn)行的，即相互聯(lián)系轉(zhuǎn)化，協(xié)調(diào)一致，又互相限制制約。體內(nèi)代謝能保持這種動態(tài)的平衡，應(yīng)歸功與它的精確的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。例：飽餐一頓血糖不會居高不下。

體內(nèi)調(diào)節(jié)可發(fā)生在不同的層次上，一般分為四種水平：酶水平調(diào)節(jié)---通過對酶的活性和酶的量調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)---通過對細(xì)胞內(nèi)代謝物和酶的細(xì)胞定位來實現(xiàn)。激素水平的調(diào)節(jié)---協(xié)調(diào)不同細(xì)胞、組織與器官之間的代謝。神經(jīng)水平的調(diào)節(jié)---在神經(jīng)系統(tǒng)參與下由酶和激素共同構(gòu)成的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。14.3.1

代謝調(diào)節(jié)的含義第29頁/共46頁神經(jīng)水平調(diào)節(jié)激素水平調(diào)控細(xì)胞水平調(diào)控分子水平調(diào)控酶水平調(diào)控單細(xì)胞生物植物動物

代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是生物體生存的基本條件，一方面生物存在基本的代謝調(diào)節(jié)過程，另一方面生物根據(jù)生長發(fā)育的不同階段，及外界環(huán)境的變化作出適當(dāng)?shù)拇x調(diào)節(jié)。代謝調(diào)節(jié)的方式也在不斷變化。進(jìn)化的方向第30頁/共46頁提問：如何調(diào)控呢？酶——代謝調(diào)控的開關(guān)提問：影響酶活力的因素有哪些？底物濃度、酶濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑、輔酶或輔基、別構(gòu)激活抑制pH、溫度基本控制在定值1.酶活性調(diào)節(jié)

A抑制作用14.3.2

酶水平的調(diào)節(jié)第31頁/共46頁酶促反應(yīng)的前饋和反饋前者的意思是“輸入對輸出的影響”;后者的意思是“輸出對輸入的影響”。反饋抑制如：CTP反饋抑制天冬氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶?？煞譃閮煞N。簡單反饋抑制二價反饋抑制順序反饋抑制協(xié)同反饋抑制累積反饋抑制同工反饋抑制前饋激活：如：6-磷酸葡萄糖對糖原合成酶的前饋激活。第32頁/共46頁yxDCBaAbcdd′

1、順序反饋抑制yxDCBaAbcdd′

2、協(xié)同反饋抑制第33頁/共46頁yxDCBaAbcdd′

3、累積反饋抑制4、同工反饋抑制yxDCBaAbcdd′

a′第34頁/共46頁B化學(xué)修飾1.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)生可逆的共價修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾。2.化學(xué)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–S—S–互變第35頁/共46頁酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白第36頁/共46頁3.化學(xué)修飾的特點①酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應(yīng)，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)變。催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)可受調(diào)節(jié)因素如激素的調(diào)控。②具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。③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)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。第37頁/共46頁2.酶數(shù)量調(diào)控合成調(diào)控、降解調(diào)控A.合成調(diào)控誘導(dǎo)合成與阻遏合成當(dāng)需要的時候，合成相應(yīng)的酶—底物是誘導(dǎo)物節(jié)省能源和物質(zhì)第38頁/共46頁背景介紹大腸桿菌通常利用葡萄糖作為碳源，通常情況下環(huán)境中乳糖極少，降解乳糖的酶不被合成，其實質(zhì)是乳糖降解酶基因不表達(dá)。例1大腸桿菌乳糖酶誘導(dǎo)合成阻遏蛋白乳糖酶基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因半乳糖苷酶半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶半乳糖苷透性酶操縱基因——基因合成的開關(guān)調(diào)節(jié)基因關(guān)——阻遏蛋白阻擋操縱基因，結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)誘導(dǎo)物（乳糖）開——誘導(dǎo)物阻止阻遏蛋白功能發(fā)揮。mRNA酶蛋白第39頁/共46頁阻遏蛋白操縱基因結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)合，所以結(jié)構(gòu)基因表達(dá)。酶代謝產(chǎn)物一旦大量積累阻遏蛋白被產(chǎn)物激活，結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)。原核生物基因主要是轉(zhuǎn)錄控制。第40頁/共46頁真核生物基因是多層次調(diào)控目前生化領(lǐng)域最引人注目的研究課題之一。研究目的——更有效地控制真核生物（動植物及人類自身）的生長發(fā)育。真核生物DNA中基因部分只占5%，其余大多與調(diào)控有關(guān)。嚴(yán)密控制不同部位的細(xì)胞中基因的表達(dá)—以實現(xiàn)明確的分工（代謝能力、功能）第41頁/共46頁B.降解調(diào)控泛肽——有選擇的控制一些酶的降解穩(wěn)定的酶結(jié)構(gòu)泛肽易被降解的酶結(jié)構(gòu)溶酶體蛋白酶氨基酸泛肽第42頁/共46頁主要指肽類及氨基酸衍生物激素。（動物激素主要包括肽類、氨基酸衍生物類、固醇類激素）3.激素對酶的連續(xù)激活激素激素受體ATPcAMP+PPi酶A(無活性）酶A(有活性）酶B(無活性）酶B