代謝調(diào)節(jié)生物化學(xué)

代謝調(diào)節(jié)生物化學(xué)第1頁/共92頁生命存在的三大要素物質(zhì)代謝能量代謝代謝調(diào)節(jié)第2頁/共92頁物質(zhì)代謝的特點(diǎn)TheSpecialtyofMetabolism第一節(jié)第3頁/共92頁一、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二、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4頁/共92頁三、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5頁/共92頁四、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第6頁/共92頁五、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7頁/共92頁第8頁/共92頁六、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9頁/共92頁物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系MetabolicInterrelationships第二節(jié)第10頁/共92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CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。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11頁/共92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12頁/共92頁饑餓時(shí)

肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖異生，蛋白質(zhì)分解以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低1~2天3~4周第13頁/共92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(shí)

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(chǔ)存（肝、肌肉）第14頁/共92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15頁/共92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(shí)高酮血癥草酰乙酸相對(duì)不足糖不足脂肪大量動(dòng)員酮體生成增加氧化受阻第16頁/共92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?。?7頁/共92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18頁/共92頁氨基酸乙酰CoA脂肪

1.蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

2.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19頁/共92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?0頁/共92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21頁/共92頁葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸目錄第22頁/共92頁組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系MetabolicSpecialtyandInterrelationshipsofTissuesandApparatus第三節(jié)第23頁/共92頁是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐。在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。肝合成、儲(chǔ)存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖異生的主要器官肝在糖代謝中的作用如——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。第24頁/共92頁第25頁/共92頁酮體乳酸

游離脂酸葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能為主。心臟第26頁/共92頁耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)不足時(shí)，利用酮體。

腦第27頁/共92頁合成、儲(chǔ)存糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵解為主。肌肉第28頁/共92頁能量主要來自糖酵解。紅細(xì)胞第29頁/共92頁合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機(jī)體其他組織利用。

脂肪組織第30頁/共92頁也可進(jìn)行糖異生和生成酮體；腎髓質(zhì)主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。腎臟第31頁/共92頁代謝調(diào)節(jié)TheRegulationofMetabolism第四節(jié)第32頁/共92頁代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細(xì)胞生物第33頁/共92頁高等生物——

三級(jí)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)高等生物在進(jìn)化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)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。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，或通過某些激素的分泌來調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。第34頁/共92頁

一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)?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。?代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(keyenzyme)的活性決定。?代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。第35頁/共92頁細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布第36頁/共92頁一、酶在細(xì)胞內(nèi)的分隔分布催化不同代謝的酶分隔分布在不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中但個(gè)代謝途徑又相互聯(lián)系第37頁/共92頁

酶的隔離分布的意義

——避免了各種代謝途徑互相干擾。第38頁/共92頁多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布第39頁/共92頁二、代謝調(diào)節(jié)作用點(diǎn)

—限速酶、關(guān)鍵酶限速酶（rate-limitingenzyme)體內(nèi)代謝是一系列酶促反應(yīng)的總和，整個(gè)代謝途徑速度取決于多酶體系中催化活力最低、米氏常數(shù)最大、催化反應(yīng)速度最慢的酶此酶起著限速作用，代謝調(diào)節(jié)的作用點(diǎn)。第40頁/共92頁限速酶第41頁/共92頁關(guān)鍵酶（keyenzyme)幾條代謝途徑有交叉/共同的代謝中間物丙酮酸6-磷酸葡萄糖乙酰CoAα-酮戊二酸6-磷酸葡萄糖脂肪酸酮體膽固醇糖酵解酮體脂肪酸第42頁/共92頁乙酰CoA的來源和去路葡萄糖脂肪酸酮體氨基酸乙酰CoA膽固醇三羧酸循環(huán)酮體脂肪酸第43頁/共92頁①速度最慢，它的速度決定整個(gè)代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化單向反應(yīng)不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決定整個(gè)代謝途徑的方向。③這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)具有以下特點(diǎn)：代謝途徑是一系列酶促反應(yīng)組成的，其速度及方向由其中的關(guān)鍵酶決定。第44頁/共92頁例：糖代謝的關(guān)鍵酶第45頁/共92頁關(guān)鍵酶的活力調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)方式別構(gòu)調(diào)節(jié)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶含量調(diào)節(jié)方式誘導(dǎo)阻遏第46頁/共92頁

快速代謝

遲緩代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘通過改變酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天通過改變酶的含量變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemicalmodification)?代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。第47頁/共92頁三、酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)1、概念酶（別構(gòu)酶,四級(jí)結(jié)構(gòu)）分子因受某些物質(zhì)（別構(gòu)劑:激活劑/抑制劑）的影響,在調(diào)節(jié)亞基部位非共價(jià)結(jié)合,而發(fā)生輕微的構(gòu)象變化(疏松/緊密)，從而影響酶的活性。第48頁/共92頁被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allostericenzyme)使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑(allostericeffector)

?變構(gòu)激活劑allostericeffector——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑allostericeffector

——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。第49頁/共92頁變構(gòu)效應(yīng)劑+酶的調(diào)節(jié)亞基酶的構(gòu)象改變酶的活性改變（激活或抑制）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化第50頁/共92頁RRCCRRRRCCCC酶活性增加/降低--生理小分子物質(zhì)：代謝產(chǎn)物、底物、其他和調(diào)節(jié)基團(tuán)非共價(jià)、可逆結(jié)合

酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)酶分子第51頁/共92頁RRCCRRRRCCCC酶活性增加/降低--生理小分子物質(zhì)：代謝產(chǎn)物、底物、其他和調(diào)節(jié)基團(tuán)非共價(jià)、可逆結(jié)合

酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)酶分子第52頁/共92頁2.變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制變構(gòu)酶催化亞基調(diào)節(jié)亞基變構(gòu)效應(yīng)劑：底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物第53頁/共92頁3.變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義①

代謝終產(chǎn)物反饋抑制(feedbackinhibition)反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長鏈脂酰CoA第54頁/共92頁

②變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促進(jìn)糖的儲(chǔ)存第55頁/共92頁③變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰輔酶A

羧化酶

促進(jìn)脂酸的合成第56頁/共92頁四、酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)1、概念酶蛋白多肽鏈上某些基團(tuán)可在另一酶的催化下發(fā)生可逆地共價(jià)修飾，如：酶蛋白上的-OH基團(tuán)可磷酸化或去磷酸化，或者是某些基團(tuán)的乙酰化，去乙酰化的互變等，而導(dǎo)致酶活性的改變，受這類作用影響的酶稱為修飾酶，這種作用稱為酶的化學(xué)修飾。為酶活性的快調(diào)節(jié)。第57頁/共92頁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58頁/共92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59頁/共92頁-OH酶活性增加/降低--磷酸基團(tuán)、乙?；⒓谆?，和調(diào)節(jié)基團(tuán)共價(jià)、可逆結(jié)合

酶的化學(xué)修飾（共價(jià)修飾）調(diào)節(jié)酶分子酶ATPADP-OH-OH-OHPP第60頁/共92頁酶活性增加/降低--磷酸基團(tuán)、乙?；?、甲基等，和調(diào)節(jié)基團(tuán)共價(jià)、可逆結(jié)合

酶的化學(xué)修飾（共價(jià)修飾）調(diào)節(jié)酶分子磷酸酶ATPADP-OHP-OH-OH-OHP第61頁/共92頁3.化學(xué)修飾的特點(diǎn)①酶蛋白的共價(jià)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(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。第62頁/共92頁酶別構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的比較某些酶同時(shí)存在兩種調(diào)節(jié)方式別構(gòu)調(diào)節(jié)是細(xì)胞的基本調(diào)節(jié)方式化學(xué)修飾調(diào)節(jié)是高效的調(diào)節(jié)方式第63頁/共92頁六、酶含量的調(diào)節(jié)1、酶蛋白生物合成的誘導(dǎo)與阻遏誘導(dǎo)（induction）-使蛋白質(zhì)合成增加阻遏（repression）-使蛋白質(zhì)合成減少誘導(dǎo)與阻遏轉(zhuǎn)錄/翻譯過程是遲緩調(diào)節(jié)第64頁/共92頁誘導(dǎo)底物誘導(dǎo)

Trp誘導(dǎo)色氨酸吡咯酶的合成激素誘導(dǎo)糖皮質(zhì)激素藥物藥物誘導(dǎo)安眠藥苯巴比妥阻遏產(chǎn)物阻遏高膽固醇抑制HMG-CoA還原酶第65頁/共92頁2.酶蛋白降解溶酶體蛋白酶體——

釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)——

泛素識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。第66頁/共92頁第二節(jié)激素水平的調(diào)節(jié)

制造分泌血液內(nèi)分泌細(xì)胞激素靶細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)（第一信使）（受體）第67頁/共92頁激素作用特點(diǎn)量小作用大有特異性作用迅速第68頁/共92頁激素的受體（receptor）化學(xué)本質(zhì)存在部位蛋白質(zhì)靶細(xì)胞質(zhì)膜靶細(xì)胞內(nèi)靶細(xì)胞質(zhì)膜和靶細(xì)胞內(nèi)第69頁/共92頁

特點(diǎn)（1）高度的特異性（2）高度的親和（3）結(jié)合的可逆性（4）生物學(xué)效應(yīng)激素1-受體1非共價(jià)鍵結(jié)合（可逆）和結(jié)合量成正比

1.血中激素的量

2.靶細(xì)胞上的受體的量

3.激素與受體的親和力激素的受體（receptor）第70頁/共92頁胰島素主要通過靶細(xì)胞膜受體發(fā)揮作用胰島素抵抗的異質(zhì)性胰島素抗性蛋白舉例：胰島素調(diào)節(jié)代謝的作用機(jī)制第71頁/共92頁激素分類

Ι

膜受體激素Ⅱ胞內(nèi)受體激素按激素受體在細(xì)胞的部位不同，分為：第72頁/共92頁1.膜受體激素的作用方式激素作用方式第73頁/共92頁第74頁/共92頁2.胞內(nèi)受體激素的作用方式第75頁/共92頁（一）饑餓糖原消耗血糖趨于降低胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加

引起一系列的代謝變化1.短期饑餓（1～3天）三、整體水平的代謝調(diào)節(jié)第76頁/共92頁

（1）蛋白質(zhì)代謝變化分解加強(qiáng)，氨基酸異生成糖（2）糖代謝變化糖異生加強(qiáng)，組織對(duì)葡萄糖利用降低（3）脂代謝變化脂肪動(dòng)員加強(qiáng)，酮體生成增多第77頁/共92頁整體調(diào)節(jié)=神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)幾種激素多種激素共同協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)第78頁/共92頁一、饑餓時(shí)的代謝調(diào)節(jié)饑餓：正常生活、工作病理情況：昏迷、胃腸道手術(shù)后、消化道疾病、厭食饑餓時(shí)機(jī)體綜合調(diào)節(jié)目標(biāo)

---血糖濃度的低水平維持（提