生物化學(xué)物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)課件

1、第十章 物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)概 述（一）物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的概念正常情況下，為適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的不斷變化，機(jī)體能夠及時調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝的強(qiáng)度、速率和方向，以維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定及代謝的順利進(jìn)行，在整體上保持動態(tài)平衡。機(jī)體 對物質(zhì)代謝的精細(xì)調(diào)節(jié)過程稱做代謝調(diào)節(jié)。（二）代謝途徑代謝途徑是指生物體內(nèi)物質(zhì)在代謝過程中，由許多酶促反應(yīng)組成的、有秩序的、依次連接的、連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)。第一節(jié) 物質(zhì)代謝的整體性和通用性（一）物質(zhì)代謝的整體性代謝途徑相互聯(lián)系、相互依存、相互支持、相互制約、相互協(xié)調(diào)3-磷酸甘油（二）代謝調(diào)節(jié)精細(xì)性代謝調(diào)節(jié)的三個層次細(xì)胞水平調(diào)節(jié)（分子水平調(diào)節(jié)）整體水平調(diào)節(jié)（神經(jīng)調(diào)節(jié)）激素水平調(diào)節(jié)二、一些組織器官的

2、物質(zhì)代謝特點(diǎn)肝腦骨骼肌紅細(xì)胞腎糖代謝合成與儲存糖原、肝糖原分解直接補(bǔ)充血糖、糖異生的主要器官主要利用葡萄糖氧化供能合成與儲存糖原、肌糖原分解不能直接補(bǔ)充血糖、成熟紅細(xì)胞只進(jìn)行糖酵解糖異生脂代謝合成脂肪但不能儲存脂肪合成酮體但不能利用酮體合成膽固醇的主要器官成人腦不能合成膽固醇可利用酮體可利用酮體進(jìn)行脂交換合成和利用酮體蛋白質(zhì)代謝合成尿素的主要器官合成少量尿素不能合成合成少量尿素第二節(jié) 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系一、在能量上的相互聯(lián)系二、糖、脂、蛋白質(zhì)和核酸代謝之間的相互聯(lián)系（一）酶的區(qū)域化分布與定位有利于各代謝途徑有條不紊進(jìn)行和有效調(diào)節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)一、細(xì)胞水平調(diào)節(jié)細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)指通過其細(xì)胞內(nèi)

3、代謝物濃度的變化來影響酶活性和酶含量的調(diào)節(jié)方式。 細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)是最原始、最基本的調(diào)節(jié)方式。真核細(xì)胞主要代謝途徑與酶在細(xì)胞內(nèi)的隔離分布 代謝途徑細(xì)胞內(nèi)分布代謝途徑細(xì)胞內(nèi)分布糖酵解細(xì)胞液脂肪合成細(xì)胞液三羧酸循環(huán)線粒體膽固醇合成細(xì)胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)磷酸戊糖途徑細(xì)胞液尿素合成細(xì)胞液和線粒體糖異生細(xì)胞液蛋白質(zhì)合成細(xì)胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糖原合成與分解細(xì)胞液DNA合成細(xì)胞核氧化磷酸化線粒體mRNA合成細(xì)胞核磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)tRNA合成核質(zhì)脂肪酸合成細(xì)胞液rRNA合成核仁脂肪動員細(xì)胞液血紅素合成細(xì)胞液和線粒體脂酸氧化線粒體膽紅素生成細(xì)胞液和微粒體（二）物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的基本方式關(guān)鍵酶（key enzyme）定義：關(guān)鍵酶是指代謝

4、途徑中某一個或幾個酶的活性改變，可以改變整個途徑的反應(yīng)速度和方向，這樣的酶稱為關(guān)鍵酶或限速酶。代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。一些重要代謝途徑的限速酶代謝途徑限速酶糖酵解己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶磷酸戊糖途徑葡萄糖-6-磷酸脫氫酶糖異生丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、 果糖-1，6-二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶三羧酸循環(huán)檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體糖原合成糖原合酶糖原分解糖原磷酸化酶脂肪分解三酰甘油脂肪酶（激素敏感脂肪酶）脂酸合成乙酰輔酶A羧化酶酮體合成HMG輔酶A合酶膽固醇合成HMG輔酶A還原酶尿素合成精氨酸代琥珀酸合成酶血紅素合成-氨

5、基-酮戊酸合酶（ALA合酶）關(guān)鍵酶的特點(diǎn)它催化的反應(yīng)速度最慢，它的活性決定整個代謝途徑的反應(yīng)速度，故又稱限速酶。它催化單向反應(yīng)或非平衡反應(yīng)。它受多種代謝物的變構(gòu)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié),屬于調(diào)節(jié)酶(三)細(xì)胞內(nèi)酶活性的調(diào)節(jié)1.變構(gòu)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)一些代謝物能與某些酶分子活性中心以外的某一部位以非共價鍵可逆結(jié)合，使酶構(gòu)象發(fā)生改變并影響其催化活性，這種現(xiàn)象叫做變構(gòu)調(diào)節(jié)RRcAMP2.什麼是變構(gòu)酶？3.什麼是變構(gòu)效應(yīng)劑？4.什麼是變構(gòu)部位？5.什麼是調(diào)節(jié)亞基？6.什麼是催化亞基？7.變構(gòu)效應(yīng)有協(xié)同效應(yīng)嗎？AMP變構(gòu)效應(yīng)劑常引起酶分子緊密構(gòu)象與松弛構(gòu)象之間的互變，亞基的聚合或解聚。無活性磷酸果糖激酶-1有活性磷酸果糖激酶-1

6、無活性磷酸果糖激酶-1ATP變構(gòu)效應(yīng)劑常引起酶分子緊密構(gòu)象與松弛構(gòu)象之間的互變，亞基的聚合或解聚。果糖1，6二磷酸酶的變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)酶的特點(diǎn)：變構(gòu)酶是多亞基酶（多為偶數(shù)亞基）變構(gòu)酶的變構(gòu)效應(yīng)劑可為其底物、產(chǎn)物或其他化合物變構(gòu)酶的酶促動力學(xué)不符合米曼氏方程變構(gòu)酶一般受多種物質(zhì)的激活或抑制變構(gòu)調(diào)節(jié)不需能量某些代謝途徑的變構(gòu)酶及其變構(gòu)效應(yīng)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-1FDP檸檬酸丙酮酸激酶FDPATP、乙酰CoA三羧酸循環(huán)檸檬酸合酶AMPATP、長鏈脂酰CoA異檸檬酸脫氫酶AMP、 ADPATP糖異生丙酮酸羧化酶乙酰CoA、AT

7、PAMP果糖-1,6-二磷酸酶 ATPAMP糖原分解磷酸化酶bAMP、G-1-P、PiATP、G-6-P糖原合成糖原合酶G-6-P脂酸合成乙酰CoA羧化酶檸檬酸、異檸檬酸長鏈脂酰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、蛋氨酸ATP、GTP、NADH嘌呤核苷酸合成PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶PRPPAMP、ADP、GMP、GDP嘧啶核苷酸合成天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶CTP2.化學(xué)修飾調(diào)節(jié)1.化學(xué)修飾概念：酶蛋白肽鏈上的某些基團(tuán)可在另一種酶的催化下，與某些化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價結(jié)合，引起酶分子結(jié)構(gòu)改變而影響酶的活性稱為共價修飾圖113肌肉磷酸化酶的酶促化學(xué)修飾作用 化學(xué)

8、修飾形式：磷酸化和去磷酸化（最常見）甲基化和去甲基化腺苷化和去腺苷化)；尿苷化和去尿苷化ADP-核糖化和去ADP-核糖化化學(xué)修飾特點(diǎn)：酶有高（有）或低（無）活性兩種形式酶分子出現(xiàn)共價鍵的變化共價修飾是酶促反應(yīng)有些酶具有別構(gòu)與化學(xué)修飾雙重調(diào)節(jié)多受激素調(diào)節(jié) 某些酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶 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/激活糖原合酶磷酸化脫磷酸抑制/激活三酰甘油脂肪酶（脂肪細(xì)胞）磷酸化脫磷酸激活/抑制HMG-CoA還原酶磷

9、酸化脫磷酸抑制/激活HMG-CoA還原酶激酶磷酸化脫磷酸激活/抑制乙酰CoA羧化酶磷酸化脫磷酸抑制/激活谷氨酰胺合成酶（大腸桿菌）腺苷化脫腺苷抑制/激活黃嘌呤氧化(脫氫)酶SH/-S-S-脫氫/氧化（三）細(xì)胞內(nèi)酶含量的調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶含量的調(diào)節(jié)是指通過影響酶蛋白的合成或降解來改變酶的含量，從而改變酶促反應(yīng)速度。1.酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏(1)底物對酶合成的誘導(dǎo)食物酪蛋白(2)產(chǎn)物對酶合成的阻遏抑制合成(3)激素對酶合成的誘導(dǎo)抑制合成胰島素誘導(dǎo)合成(4)藥物對酶合成的誘導(dǎo)2。酶蛋白降解的調(diào)節(jié)（1）主要是細(xì)胞溶酶體中的蛋白水解酶的作用。（2）細(xì)胞中的由多種蛋白水解酶組成的蛋白酶體的作用。二、激素水平的

10、代謝調(diào)節(jié)激素：是由內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌腺合成與分泌的化學(xué)物質(zhì)。激素通過與其受體的特異識別與結(jié)合調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝或基因表達(dá)。激素水平的調(diào)節(jié)是指多細(xì)胞生物通過產(chǎn)生的各種激素來影響細(xì)胞中酶活性和酶含量的調(diào)節(jié)方式。 部分內(nèi)分泌細(xì)胞或內(nèi)分泌腺合成與分泌的激素分泌細(xì)胞或內(nèi)分泌腺激素甲狀腺腺泡上皮細(xì)胞甲狀腺素甲狀腺C細(xì)胞降鈣素甲狀旁腺主細(xì)胞甲狀旁腺素腎上腺皮質(zhì)醛固酮、皮質(zhì)醇、雌二醇腎上腺髓質(zhì)腎上腺素、去甲腎上腺素胰島A細(xì)胞胰高血糖素胰島B細(xì)胞胰島素前列腺松果體細(xì)胞褪黑素 神經(jīng)垂體催產(chǎn)素、抗利尿激素腺垂體促甲狀腺激素、促腎上腺皮質(zhì)激素、促卵泡激素、黃體生成素、生長素、催乳素、促黑激素脂解激素：腎上腺素去甲腎上腺素胰高血糖素促腎上腺皮質(zhì)激素促甲狀腺素抗脂解激素：胰島素前列腺素E2三、整體水平的代謝調(diào)節(jié)整體水平的調(diào)節(jié)指通過神經(jīng)系統(tǒng)或其分泌的神經(jīng)遞質(zhì)，或通過影響激