生物化學(xué)：第12章物質(zhì)代謝的整合與調(diào)節(jié)

1、目錄目錄第十二章物質(zhì)物質(zhì)代謝代謝的整合與調(diào)節(jié)的整合與調(diào)節(jié)Metabolic Integration & Regulation目錄目錄目錄目錄物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系Metabolic Interrelationships第二節(jié)第二節(jié)目錄目錄一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)系一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)系相互制約相互制約三大營(yíng)養(yǎng)素各三大營(yíng)養(yǎng)素各自代謝途徑自代謝途徑共同中共同中間產(chǎn)物間產(chǎn)物共同代謝共同代謝途徑途徑糖糖脂肪脂肪蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)乙酰乙酰CoACoATAC2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三大營(yíng)養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。三大營(yíng)養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。目錄目錄從能量供應(yīng)

2、的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)素可以從能量供應(yīng)的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約?；ハ啻妫⒒ハ嘀萍s。一般情況下，機(jī)體優(yōu)先利用燃料的次序一般情況下，機(jī)體優(yōu)先利用燃料的次序是糖原（是糖原（50-70%50-70%）、脂肪（）、脂肪（10-40%10-40%）和蛋白）和蛋白質(zhì)。供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)質(zhì)。供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。的消耗。 目錄目錄饑餓時(shí)：饑餓時(shí)： 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、酮體分解供能以脂酸、酮體分解供能為主為主蛋白質(zhì)分解明顯降低蛋白質(zhì)分解明顯降低1 2 天天3 4 周周目錄目錄脂肪分

3、解脂肪分解增強(qiáng)增強(qiáng)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(shì)，常能抑制任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制(糖分解代謝關(guān)鍵酶之一糖分解代謝關(guān)鍵酶之一) n例如：例如：目錄目錄糖分解糖分解增強(qiáng)增強(qiáng)ATP脂酸合成增加，脂酸合成增加，分解抑制分解抑制 抑制抑制異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶（三羧酸循環(huán)關(guān)鍵酶）（三羧酸循環(huán)關(guān)鍵酶）檸檬酸檸檬酸堆積，堆積，出現(xiàn)線粒體出現(xiàn)線粒體 激活激活乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶（脂酸合成關(guān)鍵酶）（脂酸合成關(guān)鍵酶）目錄目錄二、糖、脂和

4、蛋白質(zhì)代謝通過(guò)中間二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過(guò)中間代謝物而相互聯(lián)系代謝物而相互聯(lián)系 糖、脂、蛋白質(zhì)和核酸通過(guò)共同的中間代糖、脂、蛋白質(zhì)和核酸通過(guò)共同的中間代謝物、檸檬酸循環(huán)、生物氧化等彼此聯(lián)系且相謝物、檸檬酸循環(huán)、生物氧化等彼此聯(lián)系且相互轉(zhuǎn)變。一種物質(zhì)代謝障礙可引起其他物質(zhì)代互轉(zhuǎn)變。一種物質(zhì)代謝障礙可引起其他物質(zhì)代謝的紊亂。謝的紊亂。目錄目錄目錄目錄（一）（一）葡萄糖可轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅崞咸烟强赊D(zhuǎn)變?yōu)橹舅?1. 攝入的糖量超過(guò)能量消耗時(shí)：攝入的糖量超過(guò)能量消耗時(shí)： 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(chǔ)存（肝、肌肉）合成糖原儲(chǔ)存（肝、肌肉）目錄目錄2. 脂肪的甘

5、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錄目錄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)不足或糖代謝障礙時(shí)饑餓、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時(shí)：高酮血癥高酮血癥草酰乙酸草酰乙酸相對(duì)不足相對(duì)不足糖不足糖不足脂肪大量動(dòng)員脂肪大量動(dòng)員酮體生成增加酮體生成增加氧化氧化受阻受阻目錄目錄（二）（二）葡萄糖與大部分氨基酸可以相互轉(zhuǎn)變葡萄糖與大部分氨基酸可以相互轉(zhuǎn)變例如：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

6、酸脫氨基后，生成相應(yīng)的大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的-酮酸，酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘强赊D(zhuǎn)變?yōu)樘悄夸浤夸?. 糖代謝的中間產(chǎn)物可氨基化生成某些非必需糖代謝的中間產(chǎn)物可氨基化生成某些非必需氨基酸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錄目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）（三）氨基酸可轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N脂質(zhì)但脂質(zhì)幾乎不氨基酸可轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N

7、脂質(zhì)但脂質(zhì)幾乎不能轉(zhuǎn)變?yōu)榘被崮苻D(zhuǎn)變?yōu)榘被?目錄目錄 但不能說(shuō)，脂類(lèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。但不能說(shuō)，脂類(lèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途徑糖酵解途徑丙酮酸丙酮?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崮夸浤夸洠ㄋ模┮恍┌被?、磷酸戊糖是合成核苷酸的（四）一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料原?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

8、酸核糖由磷酸戊糖途徑提供目錄目錄肝在物質(zhì)代謝中的作用肝在物質(zhì)代謝中的作用Function of Liver in Material Metabolism第三節(jié)第三節(jié)目錄目錄n作用：作用：一、肝是維持血糖水平相對(duì)穩(wěn)定的一、肝是維持血糖水平相對(duì)穩(wěn)定的重要器官重要器官維持血糖水平相對(duì)穩(wěn)定，保障全身各組維持血糖水平相對(duì)穩(wěn)定，保障全身各組織，尤其是大腦和紅細(xì)胞的能量供應(yīng)?？棧绕涫谴竽X和紅細(xì)胞的能量供應(yīng)。糖異生、糖異生、 肝糖原的合成與分解、肝糖原的合成與分解、糖酵解途徑糖酵解途徑 有氧氧化有氧氧化回顧：肝內(nèi)進(jìn)行哪些糖代謝途徑？回顧：肝內(nèi)進(jìn)行哪些糖代謝途徑？目錄目錄（一）肝內(nèi)生成的葡糖（一）肝內(nèi)生成的葡

9、糖-6-磷酸是糖代謝的樞紐磷酸是糖代謝的樞紐G（補(bǔ)充血糖）（補(bǔ)充血糖）G-6-P F-6-P（進(jìn)入酵解途徑）（進(jìn)入酵解途徑）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖內(nèi)酯磷酸葡萄糖內(nèi)酯（進(jìn)入磷酸戊糖途徑）（進(jìn)入磷酸戊糖途徑） 葡糖醛酸葡糖醛酸（進(jìn)入葡糖醛酸途徑）（進(jìn)入葡糖醛酸途徑）其他單糖其他單糖脂肪脂肪目錄目錄（二）肝是糖異生的主要場(chǎng)所（二）肝是糖異生的主要場(chǎng)所目錄目錄n不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下肝內(nèi)如何進(jìn)行糖代謝？不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下肝內(nèi)如何進(jìn)行糖代謝？飽食狀態(tài)：飽食狀態(tài)： 肝糖原合成肝糖原合成過(guò)多糖則轉(zhuǎn)化為脂肪，以過(guò)多糖則轉(zhuǎn)化為脂肪，以VLDLVLDL形式輸出形式輸出肝糖原分解肝糖原分

10、解以糖異生為主以糖異生為主脂肪動(dòng)員脂肪動(dòng)員酮體合成酮體合成 節(jié)省葡萄糖節(jié)省葡萄糖饑餓狀態(tài)：饑餓狀態(tài)：空腹?fàn)顟B(tài)：空腹?fàn)顟B(tài)：目錄目錄二、肝在脂質(zhì)代謝中占據(jù)中心地位二、肝在脂質(zhì)代謝中占據(jù)中心地位n作用：作用：在脂類(lèi)的消化、吸收、合成、分解在脂類(lèi)的消化、吸收、合成、分解與運(yùn)輸均具有重要作用。與運(yùn)輸均具有重要作用。脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、酮體酮體的生成、的生成、膽固醇膽固醇的合成與轉(zhuǎn)變、脂蛋白與載脂蛋白的合成的合成與轉(zhuǎn)變、脂蛋白與載脂蛋白的合成 (VLDL、HDL、apo C)、脂蛋白的降解、脂蛋白的降解 (LDL) 回顧：肝內(nèi)進(jìn)行的脂類(lèi)代謝主要有哪些回顧：肝

11、內(nèi)進(jìn)行的脂類(lèi)代謝主要有哪些目錄目錄（一）肝在脂質(zhì)消化吸收中具有重要作用（一）肝在脂質(zhì)消化吸收中具有重要作用 肝細(xì)胞合成和分泌的膽汁酸，是脂質(zhì)消化肝細(xì)胞合成和分泌的膽汁酸，是脂質(zhì)消化吸收必不可少的物質(zhì)。吸收必不可少的物質(zhì)。厭油膩、脂肪瀉等厭油膩、脂肪瀉等肝功能下肝功能下降降膽道阻塞膽道阻塞目錄目錄飽食后合成甘油三酯、飽食后合成甘油三酯、 膽固醇膽固醇 、磷脂，并以、磷脂，并以VLDLVLDL形式分泌入血，供其他組織器官攝取與形式分泌入血，供其他組織器官攝取與利用；利用；饑餓時(shí)，肝脂肪酸饑餓時(shí)，肝脂肪酸-氧化產(chǎn)生的大量乙酰輔酶氧化產(chǎn)生的大量乙酰輔酶A A有兩條去路，一是徹底氧化供能，二是生成有兩條

12、去路，一是徹底氧化供能，二是生成酮體。酮體。合成分泌的合成分泌的apo C是毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞是毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞LPL的激活劑。的激活劑。（二）肝是甘油三酯和脂肪酸代謝的中樞器官（二）肝是甘油三酯和脂肪酸代謝的中樞器官目錄目錄（三）肝是維持機(jī)體膽固醇平衡的主要器官（三）肝是維持機(jī)體膽固醇平衡的主要器官肝是合成膽固醇最活躍的器官，是血漿膽固醇肝是合成膽固醇最活躍的器官，是血漿膽固醇的主要來(lái)源；的主要來(lái)源；膽汁酸的生成是肝降解膽固醇的最重要途徑；膽汁酸的生成是肝降解膽固醇的最重要途徑；肝也是體內(nèi)膽固醇的主要排泄器官；肝也是體內(nèi)膽固醇的主要排泄器官； 肝對(duì)膽固醇的酯化也具有重要作用。肝對(duì)膽固醇的酯化也

13、具有重要作用。目錄目錄（四）肝是血漿磷脂的主要來(lái)源（四）肝是血漿磷脂的主要來(lái)源體內(nèi)大多數(shù)組織都能合成磷脂，但肝合成最體內(nèi)大多數(shù)組織都能合成磷脂，但肝合成最活躍。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血活躍。肝可利用糖及某些氨基酸合成磷脂，是血液中磷脂的主要來(lái)源。液中磷脂的主要來(lái)源。 目錄目錄三、肝的蛋白質(zhì)合成及分解代謝均非?；钴S三、肝的蛋白質(zhì)合成及分解代謝均非?；钴S（一）肝合成多數(shù)血漿蛋白質(zhì)（一）肝合成多數(shù)血漿蛋白質(zhì)肝細(xì)胞的一個(gè)重要功能是合成與分泌血漿蛋肝細(xì)胞的一個(gè)重要功能是合成與分泌血漿蛋白質(zhì)；白質(zhì)；肝還是清除血漿蛋白質(zhì)（清蛋白除外）的重肝還是清除血漿蛋白質(zhì)（清蛋白除外）的重要器官。要器官。目錄

14、目錄（二）肝內(nèi)氨基酸代謝十分活躍（二）肝內(nèi)氨基酸代謝十分活躍v催化氨基酸催化氨基酸轉(zhuǎn)氨基、脫氨基、轉(zhuǎn)甲基、脫羧基轉(zhuǎn)氨基、脫氨基、轉(zhuǎn)甲基、脫羧基等反等反應(yīng)的酶類(lèi)十分豐富應(yīng)的酶類(lèi)十分豐富v分解氨基酸、合成非必需氨基酸分解氨基酸、合成非必需氨基酸v利用一些氨基酸合成各種含氮化合物，如嘌呤類(lèi)衍利用一些氨基酸合成各種含氮化合物，如嘌呤類(lèi)衍生物、嘧啶類(lèi)衍生物、肌酸、乙醇胺、膽堿等。生物、嘧啶類(lèi)衍生物、肌酸、乙醇胺、膽堿等。（三）肝是機(jī)體解（三）肝是機(jī)體解“氨毒氨毒”的主要器官的主要器官v合成尿素：氨基甲酰磷酸合成酶合成尿素：氨基甲酰磷酸合成酶及鳥(niǎo)氨酸氨基及鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶只存在于肝細(xì)胞線粒體。甲酰轉(zhuǎn)移

15、酶只存在于肝細(xì)胞線粒體。目錄目錄四、肝參與多種維生素和輔酶的代謝四、肝參與多種維生素和輔酶的代謝（一）肝在脂溶性維生素吸收和血液運(yùn)輸中具有重要（一）肝在脂溶性維生素吸收和血液運(yùn)輸中具有重要作用作用 膽汁酸膽汁酸脂溶性維生素脂溶性維生素A A、D D、E E和和K K吸收吸收（二）肝儲(chǔ)存多種維生素（二）肝儲(chǔ)存多種維生素（三）肝參與多數(shù)維生素的轉(zhuǎn)化（三）肝參與多數(shù)維生素的轉(zhuǎn)化v胡蘿卜素胡蘿卜素維生素維生素Av維生素維生素PPNAD+和和NADP+v泛酸泛酸輔酶輔酶Av維生素維生素B1焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素v維生素維生素D325-羥維生素羥維生素D3目錄目錄五、肝參與多種激素的滅活五、肝參與多種激

16、素的滅活激素的滅活激素的滅活 (inactivation): 激素主要在肝激素主要在肝中轉(zhuǎn)化、降解或失去活性的過(guò)程稱(chēng)為激素的中轉(zhuǎn)化、降解或失去活性的過(guò)程稱(chēng)為激素的滅活。滅活。n主要方式主要方式：生物轉(zhuǎn)化作用生物轉(zhuǎn)化作用目錄目錄物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的主要方式物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的主要方式The main way for Regulation of Metabolism第五節(jié)第五節(jié)目錄目錄高等生物高等生物 三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)高等生物在進(jìn)化過(guò)程中，出現(xiàn)了專(zhuān)司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)高等生物在進(jìn)化過(guò)程中，出現(xiàn)了專(zhuān)司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分

17、泌的激素可對(duì)其他細(xì)胞發(fā)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對(duì)其他細(xì)胞發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用。揮代謝調(diào)節(jié)作用。整體水平代謝調(diào)節(jié)整體水平代謝調(diào)節(jié)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過(guò)神經(jīng)纖維及神經(jīng)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過(guò)神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或通過(guò)某些激素的分泌來(lái)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或通過(guò)某些激素的分泌來(lái)調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過(guò)各種激素的互相協(xié)調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過(guò)各種激素的互相協(xié)調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。目錄目錄 一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要調(diào)節(jié)一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性關(guān)鍵酶活性 細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。

18、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。 細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布。細(xì)胞內(nèi)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(guān)鍵酶關(guān)鍵酶(key enzyme)的活性決定。的活性決定。 代謝調(diào)節(jié)主要是通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而代謝調(diào)節(jié)主要是通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)的。（一）（一）各種代謝酶在細(xì)胞內(nèi)區(qū)隔分布是物質(zhì)代謝各種代謝酶在細(xì)胞內(nèi)區(qū)隔分布是物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及其調(diào)節(jié)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)代謝途徑有關(guān)酶類(lèi)常常組成多酶體系，分布于代謝途徑有關(guān)酶類(lèi)常常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域細(xì)胞的某一區(qū)域 。代謝途徑代謝途徑關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶糖原降解糖原降解磷酸化酶磷酸化酶糖原

19、合成糖原合成糖原合酶糖原合酶磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脫氫酶磷酸脫氫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脂肪酸合成脂肪酸合成乙酰輔酶乙酰輔酶A A羧化酶羧化酶脂肪酸氧化脂肪酸氧化肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶-1 -1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(guān)關(guān)鍵鍵

20、酶酶 目錄目錄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(xì)胞核細(xì)胞核糖酵解糖酵解胞液胞液蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，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肪酸合成脂肪酸合成胞液胞液脂肪酸脂肪酸氧化氧化線粒體線粒體膽固醇合成膽固醇合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液多種水解酶多種水解酶溶酶體溶酶體糖異生糖異生胞液，線粒體胞液，線粒體檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)線粒體線粒體血紅素合成血紅素合成胞液，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，線粒體磷脂合成磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要代謝途徑

21、主要代謝途徑( (多酶體系多酶體系) )在細(xì)胞內(nèi)的分布在細(xì)胞內(nèi)的分布 目錄目錄（二）關(guān)鍵酶活性決定整個(gè)代謝途徑的速度（二）關(guān)鍵酶活性決定整個(gè)代謝途徑的速度 和方向和方向 關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)特點(diǎn)：關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)特點(diǎn)：常常催化一條代謝途徑的第一步反應(yīng)或分支點(diǎn)上的反應(yīng)，常常催化一條代謝途徑的第一步反應(yīng)或分支點(diǎn)上的反應(yīng)，速度最慢，其活性能決定整個(gè)代謝途徑的總速度。速度最慢，其活性能決定整個(gè)代謝途徑的總速度。常催化單向反應(yīng)或非平衡反應(yīng)，其活性能決定整個(gè)代謝途常催化單向反應(yīng)或非平衡反應(yīng)，其活性能決定整個(gè)代謝途徑的方向。徑的方向。酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑調(diào)節(jié)。酶活性除受底物控制外，還受多

22、種代謝物或效應(yīng)劑調(diào)節(jié)。 關(guān)鍵酶（關(guān)鍵酶（key enzymes） 代謝過(guò)程中具有調(diào)節(jié)作用的酶。代謝過(guò)程中具有調(diào)節(jié)作用的酶。目錄目錄快速調(diào)節(jié)（改變酶分子結(jié)構(gòu)）快速調(diào)節(jié)（改變酶分子結(jié)構(gòu)） 遲緩調(diào)節(jié)（改變酶含量）遲緩調(diào)節(jié)（改變酶含量）數(shù)秒、數(shù)分鐘數(shù)秒、數(shù)分鐘改變單個(gè)酶分子的催化能力改變單個(gè)酶分子的催化能力數(shù)小時(shí)、幾天數(shù)小時(shí)、幾天調(diào)節(jié)酶的合成與降解速度調(diào)節(jié)酶的合成與降解速度 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)化學(xué)修飾調(diào)節(jié) (chemical modification) 調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性（酶分子結(jié)構(gòu)改變或酶含量改變）調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性（酶分子結(jié)構(gòu)改變或酶含量改變）是細(xì)

23、是細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)的基本方式，也是激素水平代謝調(diào)節(jié)和整體代胞水平代謝調(diào)節(jié)的基本方式，也是激素水平代謝調(diào)節(jié)和整體代謝調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)。謝調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)。目錄目錄（三）別構(gòu)調(diào)節(jié)通過(guò)別構(gòu)效應(yīng)改變關(guān)鍵酶活性（三）別構(gòu)調(diào)節(jié)通過(guò)別構(gòu)效應(yīng)改變關(guān)鍵酶活性1.1. 別構(gòu)調(diào)節(jié)是生物界普遍存在的代謝調(diào)節(jié)方式別構(gòu)調(diào)節(jié)是生物界普遍存在的代謝調(diào)節(jié)方式 一些小分子化合物能與酶蛋白分子活性中心外一些小分子化合物能與酶蛋白分子活性中心外的特定部位特異結(jié)合，改變酶蛋白分子構(gòu)象、從的特定部位特異結(jié)合，改變酶蛋白分子構(gòu)象、從而改變酶活性，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為酶的而改變酶活性，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)(allosteric regula

24、tion) 。 目錄目錄代謝途徑代謝途徑變構(gòu)酶變構(gòu)酶變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑變構(gòu)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(zhǎng)鏈脂酰，長(zhǎng)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，異檸檬酸檸檬酸，異檸檬酸長(zhǎng)鏈脂酰

25、長(zhǎng)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(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶AMP，GMP嘧啶合成嘧啶合成天冬氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶天冬氨酸轉(zhuǎn)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(gòu)酶及其變構(gòu)效應(yīng)劑一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其變構(gòu)效應(yīng)劑 目錄目錄 2. 2. 別構(gòu)效應(yīng)劑通過(guò)改變酶分子構(gòu)象改變酶活性別構(gòu)效應(yīng)劑通過(guò)改變酶分子構(gòu)象改變酶活性 別構(gòu)酶別構(gòu)酶催化亞基催化亞基調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基別構(gòu)效應(yīng)劑：別構(gòu)效應(yīng)劑：底物、終產(chǎn)物底物、終產(chǎn)物其他小分子代

26、謝物其他小分子代謝物目錄目錄別構(gòu)效應(yīng)劑別構(gòu)效應(yīng)劑 + + 酶的調(diào)節(jié)亞基酶的調(diào)節(jié)亞基酶的構(gòu)象改變酶的構(gòu)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目錄目錄 別構(gòu)效應(yīng)的機(jī)制有兩種：別構(gòu)效應(yīng)的機(jī)制有兩種：（1）調(diào)節(jié)亞基含有一個(gè)）調(diào)節(jié)亞基含有一個(gè)“假底物假底物”（pseudosubstrate）序列）序列 “假底物假底物”序列能阻止催化亞基結(jié)合底物，抑制酶活性；序列能阻止催化亞基結(jié)合底物，抑制酶活性；效應(yīng)劑結(jié)合調(diào)節(jié)亞基導(dǎo)致效應(yīng)劑結(jié)合調(diào)節(jié)亞基導(dǎo)致“假底物假底物”序列構(gòu)象變化，釋放催序列構(gòu)象變化，釋放催化亞基，使其發(fā)揮催

27、化作用。如化亞基，使其發(fā)揮催化作用。如cAMP激活激活PKA。（2）別構(gòu)效應(yīng)劑與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，能引起酶分子三級(jí)和）別構(gòu)效應(yīng)劑與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，能引起酶分子三級(jí)和/或或四級(jí)結(jié)構(gòu)在四級(jí)結(jié)構(gòu)在“T”構(gòu)象（緊密態(tài)、無(wú)活性低活性）與構(gòu)象（緊密態(tài)、無(wú)活性低活性）與“R”構(gòu)構(gòu)象（松弛態(tài)、有活性高活性）之間互變，從而影響酶活性。象（松弛態(tài)、有活性高活性）之間互變，從而影響酶活性。如氧調(diào)節(jié)如氧調(diào)節(jié)Hb。 目錄目錄3. 3. 別構(gòu)調(diào)節(jié)使一種物質(zhì)的代謝與相應(yīng)的代謝需求別構(gòu)調(diào)節(jié)使一種物質(zhì)的代謝與相應(yīng)的代謝需求 和相關(guān)物質(zhì)的代謝協(xié)調(diào)和相關(guān)物質(zhì)的代謝協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)相應(yīng)代謝的強(qiáng)度、方向，以協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)相應(yīng)代謝的強(qiáng)度、方向，以協(xié)調(diào)相關(guān)代

28、謝、滿(mǎn)足相應(yīng)代謝需求相關(guān)代謝、滿(mǎn)足相應(yīng)代謝需求 別構(gòu)效應(yīng)劑（別構(gòu)效應(yīng)劑（底物、終產(chǎn)物、其他小分子代謝物）底物、終產(chǎn)物、其他小分子代謝物）細(xì)胞內(nèi)濃度的改變（反映相關(guān)代謝途徑細(xì)胞內(nèi)濃度的改變（反映相關(guān)代謝途徑的強(qiáng)度和相應(yīng)的代謝需求）的強(qiáng)度和相應(yīng)的代謝需求）關(guān)鍵酶構(gòu)象改變，影響酶活性關(guān)鍵酶構(gòu)象改變，影響酶活性目錄目錄 代謝終產(chǎn)物代謝終產(chǎn)物反饋抑制反饋抑制 (feedback inhibition) 反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過(guò)多。反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過(guò)多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酸單酰丙二酸單酰CoA長(zhǎng)鏈脂酰長(zhǎng)鏈脂酰CoA目錄目錄 變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，

29、不致浪費(fèi)。變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。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(jìn)糖的儲(chǔ)存促進(jìn)糖的儲(chǔ)存目錄目錄變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸檸檬酸+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(jìn)脂酸的合成促進(jìn)脂酸的合成目錄目錄（四）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)通過(guò)酶促共價(jià)修飾調(diào)（四）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)通過(guò)酶促共價(jià)修飾調(diào) 節(jié)酶活性節(jié)酶活性1. 酶促共價(jià)修飾有多種形式酶促共價(jià)修飾有多種形式 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(jià)修飾

30、共價(jià)修飾(covalent modification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為酶的化酶的化學(xué)修飾學(xué)修飾。目錄目錄酶酶化學(xué)修飾類(lèi)型化學(xué)修飾類(lèi)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/