第09章物質代謝的聯系與調節(jié)(11采用)

1、第9章物質代謝的聯系與調節(jié)物質代謝的聯系與調節(jié)Metabolic Interrelationships & Regulation第一節(jié)第一節(jié) 物質代謝的特點物質代謝的特點第二節(jié)第二節(jié) 物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系第三節(jié)第三節(jié) 體內重要組織、器官的代體內重要組織、器官的代謝特點及聯系謝特點及聯系第四節(jié)第四節(jié) 代謝調節(jié)方式代謝調節(jié)方式物質代謝的特點物質代謝的特點The Specialty of Metabolism第一節(jié)第一節(jié)一、體內各種物質代謝過程互相聯系一、體內各種物質代謝過程互相聯系形成一個整體形成一個整體 糖類糖類 脂類脂類蛋白質蛋白質水水 無機鹽無機鹽維生素維生素 消化吸

2、收消化吸收中間代謝中間代謝廢物排泄廢物排泄 體內各種物質的代謝不是孤立進行的，體內各種物質的代謝不是孤立進行的，是同時的，相互聯系，相互轉變，相互依存，是同時的，相互聯系，相互轉變，相互依存，構成統(tǒng)一的整體。構成統(tǒng)一的整體。 糖、脂糖、脂能能AA合成代謝合成代謝分解代謝分解代謝蛋白蛋白 （E, H）二、機體物質代謝不斷受到精細調節(jié)二、機體物質代謝不斷受到精細調節(jié)機體有精細的調節(jié)機體有精細的調節(jié)機制，調節(jié)代謝的機制，調節(jié)代謝的強度、方向和速度強度、方向和速度內外環(huán)境內外環(huán)境不斷變化不斷變化影響機體代謝影響機體代謝適應環(huán)境適應環(huán)境的變化的變化三、各組織、器官物質代謝各具特色三、各組織、器官物質代謝

3、各具特色結構不同結構不同酶系的種類、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、功能各異功能各異四、各種代謝物均具有各自共同的四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池代謝池n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五、五、ATP是機體儲存能量和消耗能量是機體儲存能量和消耗能量的共同形式的共同形式營養(yǎng)物營養(yǎng)物分解分解釋放釋放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能六、六、NADPH提供合成代謝所需的還原當量提供合成代謝所需的還原當量n例如：例如：乙酰乙酰CoANADPH + H +脂酸、膽固醇脂酸、

4、膽固醇 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑第一節(jié)第一節(jié) 物質代謝的特點物質代謝的特點第二節(jié)第二節(jié) 物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系第三節(jié)第三節(jié) 體內重要組織、器官的代體內重要組織、器官的代謝特點及聯系謝特點及聯系第四節(jié)第四節(jié) 代謝調節(jié)方式代謝調節(jié)方式物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系Metabolic Interrelationships第二節(jié)第二節(jié)一、各種能量物質的代謝相互聯系一、各種能量物質的代謝相互聯系相互制約相互制約三大營養(yǎng)素三大營養(yǎng)素共同中共同中間產物間產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質蛋白質乙酰乙酰CoACoATAC2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三

5、大營養(yǎng)素可在體內氧化供能。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)素可以從能量供應的角度看，三大營養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。互相代替，并互相制約。一般情況下，機體優(yōu)先利用燃料的次序一般情況下，機體優(yōu)先利用燃料的次序是糖原、脂肪和蛋白質。供能以糖及脂為主是糖原、脂肪和蛋白質。供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質的消耗。，并盡量節(jié)約蛋白質的消耗。 脂肪分解脂肪分解增強增強ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物質的代謝占優(yōu)勢，常能抑制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。和節(jié)約其他物質的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激

6、酶-1被抑制被抑制(糖分解代謝限速酶之一糖分解代謝限速酶之一) n例如：例如：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 ，蛋白質分解蛋白質分解 以脂酸、酮體分解供能以脂酸、酮體分解供能為主為主蛋白質分解明顯降低蛋白質分解明顯降低1 2 天天3 4 周周二、糖、脂和蛋白質代謝通過中間代謝物而二、糖、脂和蛋白質代謝通過中間代謝物而 相互聯系相互聯系 （一）糖代謝與脂代謝（一）糖代謝與脂代謝 （二）糖代謝與氨基酸代謝（二）糖代謝與氨基酸代謝 糖糖脂脂氨基酸氨基酸核酸核酸（三）脂代謝與氨基酸代謝（三）脂代謝與氨基酸代謝（四）核酸與氨基酸代謝（四）核酸與氨基酸代謝

7、堿堿基基核核糖糖 糖：糖：不能生成必需氨基酸不能生成必需氨基酸氨基酸：氨基酸：可異生成糖可異生成糖 （除（除Leu, lys）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Leu、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甘油甘油脂酸脂酸第一節(jié)第一節(jié) 物質代謝的特點物質代謝的特點第二節(jié)第二節(jié) 物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系第三節(jié)第三節(jié) 體內重要組織、器官的代體內重要組織、器官的代謝特點及聯系謝特點及聯系第四節(jié)第四節(jié)

8、 代謝調節(jié)方式代謝調節(jié)方式體內重要組織、器官的代謝體內重要組織、器官的代謝特點及聯系特點及聯系Metabolic Specialty & Interrelationships of Important Tissues & Apparatus in the Body 第三節(jié)第三節(jié)結構不同，結構不同，功能各異功能各異酶系組成、含量不同酶系組成、含量不同血液循環(huán)血液循環(huán) CNS在糖、脂、蛋白質在糖、脂、蛋白質、水、鹽及維生素代謝中、水、鹽及維生素代謝中均具有獨特而重要的作用均具有獨特而重要的作用。合成、儲存糖原合成、儲存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖

9、異生的主要器官是糖異生的主要器官肝在糖代謝中的作用肝在糖代謝中的作用n例如：例如：肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。一、肝是人體最重要的物質代謝一、肝是人體最重要的物質代謝中心和樞紐中心和樞紐酮體酮體乳酸乳酸 游離脂酸游離脂酸葡萄糖葡萄糖正常優(yōu)先以脂酸為燃料產生正常優(yōu)先以脂酸為燃料產生ATP。能量可依次。能量可依次以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮體等能源物質提供。以消耗自由脂酸、葡萄糖、酮體等能源物質提供。 二、心可利用多種能源物質，二、心可利用多種能源物質，以有氧氧化為主以有氧氧化為主耗能大，耗氧多。耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源，每天消耗約葡萄糖為主要能源，每天消耗約

10、100g100g。 不能利用脂酸，葡萄糖供應不足時，利用酮體。不能利用脂酸，葡萄糖供應不足時，利用酮體。 三、腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大三、腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大 合成、儲存肌糖原；合成、儲存肌糖原；通常以脂酸氧化為主要供能通常以脂酸氧化為主要供能方式；方式； 劇烈運動時，以糖酵劇烈運動時，以糖酵解為主。解為主。四、肌肉主要氧化脂肪酸，強烈四、肌肉主要氧化脂肪酸，強烈運動產生大量乳酸運動產生大量乳酸五、糖酵解是為成熟紅細胞提供五、糖酵解是為成熟紅細胞提供能量的主要途徑能量的主要途徑紅細胞沒有線粒紅細胞沒有線粒體，每天消耗體，每天消耗15 20g葡萄糖。葡萄糖。合成及儲存脂肪的重要組

11、織；合成及儲存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機將脂肪分解成脂酸、甘油，供機體其他組織利用。體其他組織利用。 六、脂肪組織是合成、儲存脂肪六、脂肪組織是合成、儲存脂肪的重要組織的重要組織腎髓質主要由糖酵解腎髓質主要由糖酵解供能；腎皮質主要由脂酸供能；腎皮質主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。、酮體有氧氧化供能。七、腎是可進行糖異生和生成酮體七、腎是可進行糖異生和生成酮體兩種代謝的器官兩種代謝的器官器官器官組織組織特有的酶特有的酶功能功能主要代謝途徑主要代謝途徑主要供能物主要供能物質質代謝和輸代謝和輸出的產物出的產物肝肝葡萄糖激酶，葡葡萄糖激酶，葡萄糖萄糖-6-磷酸酶，磷酸酶，甘油激酶，磷酸

12、甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧烯醇式丙酮酸羧激酶激酶代謝樞紐代謝樞紐糖異生，脂酸糖異生，脂酸-氧化，糖有氧化，糖有氧氧化，糖原氧氧化，糖原代謝，酮體生代謝，酮體生成等成等葡萄糖，脂葡萄糖，脂酸，乳酸，酸，乳酸，甘油，氨基甘油，氨基酸酸葡萄糖，葡萄糖，VLDL， HDL，酮，酮體等體等腦腦神經中樞神經中樞糖有氧氧化，糖有氧氧化，糖酵解，氨基糖酵解，氨基酸代謝酸代謝葡萄糖，脂葡萄糖，脂酸，酮體，酸，酮體，氨基酸等氨基酸等乳酸，乳酸，CO2, H2O心心脂蛋白脂酶，呼脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富吸鏈豐富泵出血液泵出血液有氧氧化有氧氧化脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，酮體，糖，酮體，VLDLCO2，H2O脂肪脂肪組織

13、組織脂蛋白脂酶，激脂蛋白脂酶，激素敏感脂肪酶素敏感脂肪酶儲存及動儲存及動員脂肪員脂肪酯化脂酸，脂酯化脂酸，脂解解VLDL，CM 游離脂酸，游離脂酸，甘油甘油骨骼骨骼肌肌脂蛋白脂酶，呼脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富吸鏈豐富收縮收縮有氧氧化，糖有氧氧化，糖酵解酵解 脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，酮體糖，酮體乳酸，乳酸，CO2，H2O腎腎甘油激酶，磷酸甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧烯醇式丙酮酸羧激酶激酶排泄尿液排泄尿液糖異生，糖酵糖異生，糖酵解，酮體生成解，酮體生成脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，乳酸，糖，乳酸，甘油甘油葡萄糖葡萄糖紅細紅細胞胞無線粒體無線粒體運輸氧運輸氧糖酵解糖酵解葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸重重要要器器官官及及

14、組組織織氧氧化化供供能能的的特特點點 第一節(jié)第一節(jié) 物質代謝的特點物質代謝的特點第二節(jié)第二節(jié) 物質代謝的相互聯系物質代謝的相互聯系第三節(jié)第三節(jié) 體內重要組織、器官的代體內重要組織、器官的代謝特點及聯系謝特點及聯系第四節(jié)第四節(jié) 代謝調節(jié)方式代謝調節(jié)方式代謝調節(jié)方式代謝調節(jié)方式The Way for Regulation of Metabolism第四節(jié)第四節(jié)代謝調節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。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主要通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量度的變化，對酶的活性及含量進行調節(jié)，這種調節(jié)稱為原始進行調節(jié)，這種調節(jié)稱為原始調節(jié)或

15、細胞水平代謝調節(jié)。調節(jié)或細胞水平代謝調節(jié)。單細胞生物單細胞生物高等生物高等生物 三級水平代謝調節(jié)三級水平代謝調節(jié)細胞水平代謝調節(jié)細胞水平代謝調節(jié)激素水平代謝調節(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)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。揮代謝調節(jié)作用。整體水平代謝調節(jié)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遞質對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素

16、的分泌來調節(jié)某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協調節(jié)某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協調而對機體代謝進行綜合調節(jié)。調而對機體代謝進行綜合調節(jié)。 一、一、細胞水平細胞水平的代謝調節(jié)主要調節(jié)的代謝調節(jié)主要調節(jié)關鍵酶活性關鍵酶活性 細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。 細胞內酶呈隔離分布。細胞內酶呈隔離分布。 代謝途徑的速度、方向由其中的代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶關鍵酶(key enzyme)的活性決定。的活性決定。 代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現的。實現的。（一）細胞酶系有特定細胞和

17、亞細胞區(qū)域的（一）細胞酶系有特定細胞和亞細胞區(qū)域的隔離分布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 。多酶體系多酶體系分布分布多酶體系多酶體系分布分布DNA及及RNA合成合成細胞核細胞核糖酵解糖酵解胞液胞液蛋白質合成蛋白質合成內質網，胞液內質網，胞液 戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑胞液胞液糖原合成糖原合成胞液胞液糖異生糖異生胞液胞液脂酸合成脂酸合成胞液胞液脂酸脂酸氧化氧化線粒體線粒體膽固醇合成膽固醇合成內質網，胞液內質網，胞液多種水解酶多種水解酶溶酶體溶酶體磷脂合成磷脂合成內質網內質網三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)線粒體線粒體血紅素合

18、成血紅素合成胞液，線粒體胞液，線粒體氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體線粒體尿素合成尿素合成胞液，線粒體胞液，線粒體呼吸鏈呼吸鏈線粒體線粒體主要代謝途徑多酶體系在細胞內的分布主要代謝途徑多酶體系在細胞內的分布 乙酰乙酰CoAFA合成酶系合成酶系 FA 無意義循環(huán)無意義循環(huán)ATP脂酰脂酰CoA-O乙酰乙酰CoA線粒體線粒體胞液胞液有氧氧化有氧氧化糖不足糖不足糖充足糖充足Glc酶隔離分布的意義酶隔離分布的意義: :提高同一代謝途徑酶促反應速率。使各種代謝途提高同一代謝途徑酶促反應速率。使各種代謝途徑互不干擾，彼此協調，有利于調節(jié)物對各途徑的特徑互不干擾，彼此協調，有利于調節(jié)物對各途徑的特異調節(jié)。異調節(jié)。關

19、鍵步驟關鍵步驟關鍵酶關鍵酶代謝途徑是一系列酶促反應組成的，其速度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及方向由其中的關鍵酶決定 。 速度最慢，速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度它的速度決定整個代謝途徑的總速度，故又稱其為故又稱其為限速酶限速酶(limiting velocity enzymes)。 催化單向反應催化單向反應不可逆或非平衡反應不可逆或非平衡反應，它的活性決，它的活性決定整個代謝途徑的方向。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)。效應劑的調節(jié)。n關鍵酶催化的反應具有以下

20、特點：關鍵酶催化的反應具有以下特點：代謝途徑代謝途徑關鍵酶關鍵酶糖原降解糖原降解磷酸化酶磷酸化酶糖原合成糖原合成糖原合酶糖原合酶糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶糖異生糖異生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖雙磷酸酶果糖雙磷酸酶-1 -1脂酸合成脂酸合成乙酰輔酶乙酰輔酶A A羧化酶羧化酶膽固醇合成膽固醇合成HMGHMG輔酶輔酶A A還原酶還原酶某某些些重重要要代代謝謝途途徑徑的的關關鍵鍵酶酶 快速代謝快速代謝 遲緩

21、代謝遲緩代謝數秒、數分鐘數秒、數分鐘通過改變酶的活性通過改變酶的活性數小時、幾天數小時、幾天通過改變酶的含量通過改變酶的含量 變構調節(jié)變構調節(jié) (allosteric regulation)化學修飾調節(jié)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。代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現的。1代謝途徑關鍵酶多數受到變構調節(jié)代謝途徑關鍵酶多數受到變構調節(jié) 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合，引起酶蛋白分子構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)稱象變化，

22、從而改變酶的活性，這種調節(jié)稱為酶的為酶的變構調節(jié)變構調節(jié)或或別構調節(jié)別構調節(jié)。（二）小分子代謝物改變關鍵酶構象對酶（二）小分子代謝物改變關鍵酶構象對酶活性變構調節(jié)活性變構調節(jié)被調節(jié)的酶稱為被調節(jié)的酶稱為變構酶變構酶或或別構酶別構酶( (allosteric enzyme) )。使酶發(fā)生變構效應的物質，稱為使酶發(fā)生變構效應的物質，稱為變構效應劑變構效應劑 ( (allosteric effector) ) 。 變構激活劑變構激活劑 allosteric effector 引起酶活引起酶活性增加的變構效應劑。性增加的變構效應劑。 變構抑制劑變構抑制劑 allosteric effector 引起酶

23、活引起酶活性降低的變構效應劑。性降低的變構效應劑。代謝途徑代謝途徑變構酶變構酶變構激活劑變構激活劑變構抑制劑變構抑制劑糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶AMP、ADP、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1FDP檸檬酸檸檬酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATP，乙酰，乙酰CoA三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)檸檬酸合酶檸檬酸合酶AMPATP，長鏈脂酰，長鏈脂酰CoA異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶AMP，ADPATP糖異生糖異生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶乙酰乙酰CoA，ATPAMP糖原分解糖原分解磷酸化酶磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸合成脂酸合成乙酰輔酶乙酰輔酶A羧化酶羧化酶檸檬酸，異檸檬

24、酸檸檬酸，異檸檬酸長鏈脂酰長鏈脂酰CoA氨基酸代謝氨基酸代謝谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶ADP，亮氨酸，蛋氨酸，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌呤合成嘌呤合成谷氨酰胺谷氨酰胺PRPP酰胺酰胺轉移酶轉移酶AMP，GMP嘧啶合成嘧啶合成天冬氨酸轉甲酰酶天冬氨酸轉甲酰酶CTP，UTP核酸合成核酸合成脫氧胸苷激酶脫氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些代謝途徑中的變構酶及其變構效應劑一些代謝途徑中的變構酶及其變構效應劑 2代謝途徑的起始物或產物通過變構調節(jié)影響代謝途徑的起始物或產物通過變構調節(jié)影響代謝途徑代謝途徑 （機制）變構酶變構酶催化亞基催化亞基調節(jié)亞基調節(jié)亞基變構效應劑：變構效應劑：底物、

25、終產物底物、終產物其他小分子代謝物其他小分子代謝物變構效應劑變構效應劑 + + 酶的調節(jié)亞基酶的調節(jié)亞基酶的構象改變酶的構象改變酶的活性改變酶的活性改變（激活或抑制（激活或抑制 ）疏松疏松亞基聚合亞基聚合緊密緊密亞基解聚亞基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化3. 變構調節(jié)的生理意義變構調節(jié)的生理意義 代謝終產物代謝終產物反饋抑制反饋抑制 (feedback inhibition) 反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。反應途徑中的酶，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關鍵酶關鍵酶 變構調節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費。變構調節(jié)使能

26、量得以有效利用，不致浪費。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變構調節(jié)使不同的代謝途徑相互協調。變構調節(jié)使不同的代謝途徑相互協調。檸檬酸檸檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-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（三）關鍵酶活性可由酶的化學修飾調節(jié)（三）關鍵酶活性可由酶的化學修飾調節(jié)1通過對酶蛋白的化學修飾調節(jié)代謝途徑通過對酶蛋白的化學修飾調節(jié)代謝途徑關鍵酶活性關鍵酶活性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)生可逆的生可逆的共價修飾共價修飾(co

27、valent modification)，從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為酶的化酶的化學修飾學修飾。n化學修飾的主要方式：化學修飾的主要方式：磷酸化磷酸化 - - - 去磷酸去磷酸乙酰化乙?；?- - - 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 互變互變酶酶化學修飾類型化學修飾類型酶活性改變酶活性改變糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸激活激活/抑制抑制磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸激活激活/抑制抑制糖原合酶糖原合酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激

28、活丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活HMG-CoA還原酶還原酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活HMG-CoA還原酶激酶還原酶激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸激活激活/抑制抑制乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活脂肪細胞甘油三酯脂肪酶脂肪細胞甘油三酯脂肪酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸激活激活/抑制抑制黃嘌呤氧化脫氫酶黃嘌呤氧化脫氫酶SH/-S-S-脫氫酶脫氫酶/氧化酶氧化酶酶促化學修飾對

29、酶活性的調節(jié)酶促化學修飾對酶活性的調節(jié) 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2酶促化學修飾的特點酶促化學修飾的特點 ：酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在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)可互不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調節(jié)因素如激素的調控。節(jié)因素如激素的調控。具有放大效應，效率較變構調節(jié)高。具有放大效應，效率較變構調節(jié)

30、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。磷酸化酶磷酸化酶b的瀑布式酶促修飾反應的瀑布式酶促修飾反應腎上腺素腎上腺素磷酸化酶磷酸化酶a磷酸化酶磷酸化酶b活性磷酸化酶活性磷酸化酶 b激酶激酶 （磷酸化）（磷酸化）無活性磷酸化酶無活性磷酸化酶b激酶激酶 （脫磷酸）（脫磷酸）活性蛋白激酶活性蛋白激酶腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶無活性蛋白激酶無活性蛋白激酶胰高血糖素胰高血糖素+ADPATPADPATPcAMPATP+同一個酶可以同時受變構調節(jié)和化學同一個酶可以同時受變構調節(jié)和化學 修飾調節(jié)。修飾調節(jié)。例：二聚體糖原磷酸化酶存在例：二聚體糖原磷酸化酶存在磷酸化位點磷酸化位點，且每個，且

31、每個亞基都有亞基都有催化部位和調節(jié)部位催化部位和調節(jié)部位，因此，在受化學修，因此，在受化學修飾的飾的 同時也可由同時也可由AMPAMP變構激活，并受變構激活，并受ATPATP變構抑制變構抑制 化學修飾和變構雙重調節(jié)的意義：化學修飾和變構雙重調節(jié)的意義： 變構調節(jié)是細胞的一種基本調節(jié)機制，效應劑變構調節(jié)是細胞的一種基本調節(jié)機制，效應劑濃度過低，難以發(fā)揮應急效應。濃度過低，難以發(fā)揮應急效應。 當在應激狀態(tài)下，隨著腎上腺素的釋放，通過當在應激狀態(tài)下，隨著腎上腺素的釋放，通過cAMP,cAMP,啟動一系列的級聯酶促化學修飾反應，迅速啟動一系列的級聯酶促化學修飾反應，迅速有效地滿足機體的急需有效地滿足機

32、體的急需。（四）改變細胞內酶的含量可調節(jié)酶的活性（四）改變細胞內酶的含量可調節(jié)酶的活性1調節(jié)酶蛋白含量可通過誘導或阻遏酶蛋調節(jié)酶蛋白含量可通過誘導或阻遏酶蛋白基因的表達白基因的表達加速酶合成的化合物稱為誘導劑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減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)n常見的誘導或阻遏方式常見的誘導或阻遏方式: :底物對酶合成的誘導和阻遏底物對酶合成的誘導和阻遏產物對酶合成的阻遏產物對酶合成的阻遏激素對酶合成的誘導激素對酶合成的誘導藥物對酶合成的誘導藥物對酶合成的誘導 2調節(jié)細胞酶含量也可通過改變酶蛋白降解速度調節(jié)細胞酶含量也可通

33、過改變酶蛋白降解速度溶酶體溶酶體蛋白酶體蛋白酶體 釋放蛋白水解酶，降解蛋白質釋放蛋白水解酶，降解蛋白質 泛素識別、結合蛋白質；泛素識別、結合蛋白質； 蛋白水解酶降解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，也通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調節(jié)酶的含量。能調節(jié)酶的含量。內、外環(huán)境改變內、外環(huán)境改變機體相關組機體相關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合上的受體結合靶細胞產生生物學靶細胞產生生物學效應，適應內外環(huán)效應，適應內外環(huán)境改變境改變n激素作用機制：激素作用機制：二、激素通過作用特異受體調節(jié)二、激素通過作用特異受體調節(jié)代謝過程（代謝過程（體液調節(jié)體液調節(jié)

34、）組織特異性和效應特異性組織特異性和效應特異性特異性激素受體特異性激素受體（一）膜受體激素（一）膜受體激素（二）胞內受體激素（二）胞內受體激素膜受體膜受體蛋白質類、肽類、兒茶酚胺類蛋白質類、肽類、兒茶酚胺類難以越過脂質雙層難以越過脂質雙層-與膜受體結合與膜受體結合通過第二信使發(fā)揮作用通過第二信使發(fā)揮作用細胞表面脂膜上的細胞表面脂膜上的 跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白類固醇類、甲狀腺素、視黃酸等類固醇類、甲狀腺素、視黃酸等可越過脂質雙層可越過脂質雙層-與胞內受體結合與胞內受體結合激素激素-受體復合物受體復合物-DNA激素反應元件激素反應元件化學修飾調節(jié)化學修飾調節(jié) 膜受體膜受體 激素激素胞內受胞內受體激素

35、體激素第二信使第二信使E酶含量酶含量調節(jié)調節(jié)細胞膜細胞膜細胞核細胞核膜受體膜受體HRE胞內受體胞內受體三、機體通過神經系統(tǒng)及神經三、機體通過神經系統(tǒng)及神經- -體液途徑體液途徑 整體調節(jié)整體調節(jié)體內物質代謝體內物質代謝內外環(huán)境變化內外環(huán)境變化神經體液神經體液 調節(jié)調節(jié)適應適應環(huán)境環(huán)境維持內環(huán)境維持內環(huán)境 相對恒定相對恒定NS物質物質代謝代謝（激素）（激素）（一）饑餓（一）饑餓（二）應激（二）應激主要矛盾主要矛盾: :血糖血糖 增加來源：增加來源：糖異生糖異生 減少去路：減少去路：葡萄糖利用葡萄糖利用 其他能源利用其他能源利用主要調節(jié)激素：主要調節(jié)激素： 胰島素、胰高血糖素胰島素、胰高血糖素代謝

36、綜合征代謝綜合征(Metabolic Syndrome, MS) ：以以肥胖、高血壓、糖代謝及血脂異常等為主要臨床肥胖、高血壓、糖代謝及血脂異常等為主要臨床表現的癥候群表現的癥候群 。表現為心腦血管病的多種代謝危險因素在同表現為心腦血管病的多種代謝危險因素在同一個體內集結的狀態(tài)。而一個體內集結的狀態(tài)。而超重和肥胖超重和肥胖在在MS發(fā)生、發(fā)生、發(fā)展中起著決定性的作用。發(fā)展中起著決定性的作用。 （三）（三）肥胖肥胖是多種因素引起的進食行為和能量是多種因素引起的進食行為和能量代謝調節(jié)的紊亂代謝調節(jié)的紊亂 體質性肥胖體質性肥胖 ：青少年期多見的肥胖，主要由于：青少年期多見的肥胖，主要由于脂肪細胞數量增加所致。脂肪細胞數量增加所致。 獲得性肥胖：成人因營養(yǎng)過剩引起的肥胖，主獲得性肥胖：成人因營養(yǎng)過剩引起的肥胖，主要由于脂肪細胞體積增加，也有數量增加。要由于脂肪細胞體積增加，也有數量增加。1肥胖者增加脂肪儲存有不同類型肥胖者增加脂肪儲存有不同類型n單純性肥胖單純性肥胖n繼發(fā)性肥胖癥繼發(fā)性肥胖癥 某些神經、內分泌疾病引起。某些神經、內分泌疾病引起。肥胖診斷常用標準是肥胖診斷常用標準是體重指數體重指數（body mass index, BMI, B