物質(zhì)代謝調(diào)控

物質(zhì)代謝調(diào)控第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系一、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系二、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系三、蛋白質(zhì)代謝與脂類代謝的相互聯(lián)系四、核酸代謝與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)一、細(xì)胞水平調(diào)節(jié)二、酶水平調(diào)節(jié)三、激素水平調(diào)節(jié)四、神經(jīng)水平調(diào)節(jié)第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系一、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系糖可以在生物體內(nèi)變成脂肪糖磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油3－磷酸甘油醛丙酮酸乙酰CoA脂肪酸HMP、檸檬酸循環(huán)NADPH+H+膽固醇及其衍生物脂肪◆第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日TCA脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘怯幸欢ǖ南拗浦靖视土姿岫u丙酮糖異生脂肪酸β–氧化

乙酰CoA丙酸琥珀酰CoA琥珀酸草酰乙酸糖二、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系糖→α-酮酸→氨基酸（非必需氨基酸）→蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)→（生糖氨基酸）氨基酸→α-酮酸→糖◆第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日三、蛋白質(zhì)代謝與脂類代謝的相互聯(lián)系蛋白質(zhì)可間接地轉(zhuǎn)變?yōu)橹镜鞍踪|(zhì)生酮氨基酸→乙酰CoA→脂肪酸

生糖氨基酸→糖異生作用→糖脂肪由脂肪合成蛋白質(zhì)的可能性是有限的脂肪→甘油→磷酸二羥丙酮氨基酸碳架→氨基酸→蛋白質(zhì)

植物與微生物細(xì)胞中存在乙醛酸循環(huán)，從而促使脂肪酸轉(zhuǎn)變成氨基酸。在人和動物細(xì)胞中缺少這樣的機(jī)制，因此，動物組織不易利用脂肪酸合成氨基酸?！簟舻诹摚踩?，編輯于2023年，星期日核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系

核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細(xì)胞的成分和代謝類型。核酸生物合成需要糖和蛋白質(zhì)的代謝中間產(chǎn)物參加，而且需要酶和多種蛋白質(zhì)因子。各類物質(zhì)代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如ATP是能量的“通貨”，此外UTP參與多糖的合成，CTP參與磷脂合成，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日四、核酸代謝與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日知識應(yīng)用在人的膳食中嚴(yán)重缺乏糖時(shí)（如進(jìn)行禁食減肥的人群）為什么易發(fā)生酸中毒？怎樣進(jìn)行酸中毒病人的急救？①正常情況下，人體所需的能量主要來自糖的氧化。②當(dāng)人的膳食中嚴(yán)重缺糖時(shí)，血液要維持一定的血糖濃度，只有少量的糖氧化而不能滿足機(jī)體對能量的需求，此時(shí)就需動用其他的能量貯存形式，脂肪的分解代謝成為其主要的供能物質(zhì)。③脂肪酸在β-氧化時(shí)產(chǎn)生大量的乙酰CoA，從而導(dǎo)致β-氧化受阻，此時(shí)的乙酰CoA只能在肝臟形成酮體。④酮體的主要成分乙酰乙酸、β-羥丁酸均是酸性物質(zhì)，它們的大量積累會造成血液的pH下降，達(dá)到一定程度時(shí)就會引起酸中毒。⑤在對酸中毒的病人進(jìn)行急救時(shí)，可先堿性物質(zhì)來提高血液的pH，然后（或同時(shí)）口服或注射葡萄糖，以使體內(nèi)的三羧酸循環(huán)能夠正常進(jìn)行。

第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日分析短期饑餓時(shí)機(jī)體代謝發(fā)生的主要變化①正常情況下，人體所需的能量主要來自糖的氧化。②當(dāng)人處于短期饑餓時(shí)，血糖濃度降低，在一系列酶的調(diào)節(jié)作用下，糖異生速度和糖原分解速度加快，以維持一定的血糖濃度。③此時(shí)只有少量的糖氧化，不能滿足機(jī)體對能量的需求，需動用其他的能量貯存形式，脂肪的分解代謝成為其主要的供能物質(zhì)。④饑餓時(shí)間持續(xù)較長時(shí)，體內(nèi)的蛋白質(zhì)也可參與能量供應(yīng)。為什么攝入糖量過多的人容易長胖？思考題：1.乙酰CoA可進(jìn)入哪些代謝途徑？2.為什么說脂肪中的碳原子都可來自糖？第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)主要體現(xiàn)在兩方面：①在相對穩(wěn)定的條件下，細(xì)胞代謝的各個過程互相協(xié)調(diào)而有節(jié)律地進(jìn)行，保持穩(wěn)定狀態(tài)；②當(dāng)環(huán)境改變時(shí)，細(xì)胞代謝能夠適應(yīng)改變了的環(huán)境條件，由一種平穩(wěn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換至另一種平穩(wěn)狀態(tài)，消除或降低新環(huán)境的不利影響，盡可能保持最適當(dāng)?shù)纳顮顩r。生物界代謝的調(diào)節(jié)，可分為4個水平：細(xì)胞水平調(diào)節(jié)、酶水平調(diào)節(jié)、激素水平調(diào)節(jié)、神經(jīng)水平調(diào)節(jié)。第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日一、細(xì)胞水平調(diào)節(jié)以酶為核心的分子水平調(diào)節(jié)，指酶在細(xì)胞內(nèi)的集中存在與隔離分布細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布是調(diào)節(jié)代謝的基礎(chǔ)。所謂細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布，是指細(xì)胞內(nèi)不同的多酶體系常分布在不同部位，如三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化的多酶體系等都分布在線粒體中；糖原合成酶系、糖酵解酶系等都分布在胞漿中。因此，每個酶促反應(yīng)不但不會互相干擾，而且可以互相配合。所以酶在細(xì)胞內(nèi)的定位及隔離分布是代謝調(diào)控的基礎(chǔ)，它可以保證代謝的順利進(jìn)行。第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日酶定位的區(qū)域化線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán);-氧化;呼吸鏈電子傳遞;氧化磷酸化細(xì)胞質(zhì):酵解;磷戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;細(xì)胞核:核酸合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成;磷脂合成第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日二、酶水平調(diào)節(jié)生物體內(nèi)最基本、最普遍的調(diào)節(jié)方式，主要通過細(xì)胞內(nèi)酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)、酶的化學(xué)修飾及酶含量的改變等來調(diào)節(jié)，它也是目前研究較多的代謝調(diào)節(jié)。(一)酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)1.概念變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)又稱別位調(diào)節(jié)，主要是指某些物質(zhì)(如反應(yīng)體系中的中間代謝物或終產(chǎn)物)能與酶分子的非催化部位相互作用，引起酶分子空間構(gòu)象的改變，從而改變酶活性的調(diào)節(jié)作用。具有這種作用的酶稱為變構(gòu)酶(allostericenzyme)或別位酶。當(dāng)變構(gòu)酶催化亞基的活性中心和底物結(jié)合時(shí)，通過變構(gòu)可增強(qiáng)其它亞基活性中心對底物的結(jié)合，出現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)。第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日變構(gòu)調(diào)節(jié)因子與變構(gòu)酶亞基的作用變構(gòu)酶作用的底物濃度S曲線第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日2、酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)前饋和反饋分別表示底物和代謝產(chǎn)物對代謝過程的作用，又可分為激活和抑制兩種作用，重要的有前饋激活和反饋抑制。前饋激活指前面的代謝產(chǎn)物對后面的酶起激活作用，如6－磷酸葡萄糖是糖原合成酶的前饋激活劑反饋抑制指反應(yīng)的終產(chǎn)物對反應(yīng)序列前面的酶發(fā)生抑制作用，包括單價(jià)反饋抑制和二價(jià)或多價(jià)反饋抑制，其抑制機(jī)理有順序反饋抑制、協(xié)同反饋抑制、積累反饋抑制、同工反饋抑制第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日反饋激活和前饋激活示意圖ABCDFAB?

?

?

?

?GCDEE+++例1:糖代謝途徑中丙酮酸積累激活丙酮酸羧化酶，例2：乙酰CoA的積累激活PEP羧化酶第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日順序反饋抑制示意圖ABGFJDCH---E1E3E2第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日協(xié)同調(diào)節(jié)示意圖ABGFJDCH-E1E3E2---第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日累積反饋抑制示意圖第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日同工酶反饋抑制示意圖ABGFJDCH----E1E2E3E4第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日3.變構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)理模型

變構(gòu)酶的S型動力學(xué)曲線是變構(gòu)酶內(nèi)在調(diào)節(jié)機(jī)理的表觀現(xiàn)象。Monod等人提出的齊變模型

Koshland等人提出的序變模型第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日4.酶變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義(1)變構(gòu)調(diào)節(jié)是細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)中的一個較為常見的快速調(diào)節(jié)。(2)變構(gòu)調(diào)節(jié)還可使能量得以有效利用。(3)酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)在加快或減慢代謝速度的同時(shí)，往往伴有代謝方向的改變。(4)變構(gòu)調(diào)節(jié)還可使不同代謝途徑相互協(xié)調(diào)。第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日(二)酶促化學(xué)修飾的調(diào)控1.酶促化學(xué)修飾的概念變構(gòu)酶分子肽鏈上的某些基團(tuán),在另一種酶的催化下進(jìn)行共價(jià)鍵結(jié)合,結(jié)合后引起分子變構(gòu)。這種作用稱為酶的化學(xué)修飾或酶促化學(xué)修飾。目前已知有六種修飾方式：磷酸化/去磷酸化，乙?；?去乙?；佘挣；?去腺苷?；蜍挣；?去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)。2.酶促化學(xué)修飾的特點(diǎn)屬于這類調(diào)節(jié)方式的酶一般都有無活性(或低活性)和有活性(或高活性)兩種形式。酶促化學(xué)修飾會引起酶分子共價(jià)鍵的變化，且其調(diào)節(jié)效率常較變構(gòu)調(diào)節(jié)效率高磷酸化是最常見的酶促化學(xué)修飾反應(yīng)，一般是耗能的第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日（三）酶含量的調(diào)節(jié)酶含量調(diào)節(jié)主要是通過調(diào)節(jié)酶蛋白的合成過程實(shí)現(xiàn)的。蛋白質(zhì)生物合成體系的各個環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)錄、翻譯、翻譯后的加工等，都有可能影響酶的生物合成速度。相比之下，轉(zhuǎn)錄是更為重要的調(diào)控環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物mRNA是合成酶蛋白的模板，mRNA多，則酶的合成能力強(qiáng)。細(xì)胞可以根據(jù)需要加快合成mRNA，以增加酶量；也可隨時(shí)停止合成mRNA,以減少酶的合成。誘導(dǎo)和阻遏是底物和產(chǎn)物分別對轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的正調(diào)和負(fù)調(diào)作用，這是基因水平上的兩種基本調(diào)節(jié)機(jī)制。（四）酶原與酶原的激活見第三章第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日（五）輔因子對已有酶活性的調(diào)節(jié)

能荷對代謝的調(diào)節(jié)[NADH]/[NAD+]對代謝的調(diào)節(jié)金屬離子濃度對代謝的調(diào)節(jié)第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日三、激素對代謝的調(diào)節(jié)在生物體內(nèi)有很多激素在生物的生長、發(fā)育、物質(zhì)代謝等方面起著重要的調(diào)控作用。不同的激素作用機(jī)理不同。動物激素4類：氨基酸及其衍生物、肽及蛋白質(zhì)、固醇類、脂肪酸衍生物。植物激素5類：生長素、赤霉素類、激動素類、脫落酸、乙烯。第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日含氮類激素的作用機(jī)理：首先作用于細(xì)胞膜上，再與膜上腺苷酸環(huán)化酶的特異受體部位相結(jié)合，從而激活腺苷酸環(huán)化酶；在活化了的腺苷酸環(huán)化酶和Mg2＋的作用下，使ATP轉(zhuǎn)變?yōu)閏AMP；然后通過cAMP的作用，使無活性的蛋白激酶轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘牡鞍准っ福缓笳咴龠M(jìn)一步影響細(xì)胞內(nèi)酶系的活性和其它功能蛋白的作用，以發(fā)揮激素的生物效應(yīng)。cAMP在實(shí)現(xiàn)激素的調(diào)控作用中起到“第二信使”的作用和級聯(lián)放大作用。類固醇激素的作用機(jī)理：進(jìn)入靶細(xì)胞后和細(xì)胞內(nèi)某種受體蛋白結(jié)合發(fā)生變構(gòu)作用，生成激素受體復(fù)合物。后者進(jìn)入核內(nèi)，結(jié)合到染色質(zhì)上，促進(jìn)DNA的轉(zhuǎn)錄，生成mRNA，再翻譯生成誘導(dǎo)蛋白，進(jìn)一步發(fā)揮生物效應(yīng)。第二十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日酶級聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液腎上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖ATPADPATPADP456第三十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日四、神經(jīng)系統(tǒng)對代謝的調(diào)節(jié)高等動物有著高度復(fù)雜和完善的神經(jīng)系統(tǒng)，動物可根據(jù)內(nèi)外環(huán)境的變