生物化學物質代謝的聯(lián)系與調節(jié)

1、第十章第十章 物質代謝的聯(lián)系與調節(jié)物質代謝的聯(lián)系與調節(jié)概概 述述（一）物質代謝調節(jié)的概念（一）物質代謝調節(jié)的概念正常情況下，為適應內(nèi)外環(huán)境的不斷變化，機體能正常情況下，為適應內(nèi)外環(huán)境的不斷變化，機體能夠及時調節(jié)物質代謝的強度、速率和方向，以維夠及時調節(jié)物質代謝的強度、速率和方向，以維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定及代謝的順利進行，在整體持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定及代謝的順利進行，在整體上保持動態(tài)平衡。機體上保持動態(tài)平衡。機體 對物質代謝的精細調節(jié)對物質代謝的精細調節(jié)過程稱做代謝調節(jié)。過程稱做代謝調節(jié)。（二）代謝途徑（二）代謝途徑代謝途徑是指生物體代謝途徑是指生物體內(nèi)物質在代謝過程內(nèi)物質在代謝過程中，由許多酶促反中

2、，由許多酶促反應組成的、有秩序應組成的、有秩序的、依次連接的、的、依次連接的、連續(xù)的化學反應。連續(xù)的化學反應。第一節(jié)第一節(jié) 物質代謝的整體性和通用性物質代謝的整體性和通用性（一）物質代謝的整體性（一）物質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)調協(xié)調高糖低脂飲食饑餓或禁食脂肪動員增強脂酰coa增多 （細胞液）肉堿-脂酰轉移酶i脂酰coa增多 （線粒體）-氧化增強 atp生成增加果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸磷酸果糖激酶-1(-)乙酰coa草酰乙酸檸檬酸檸檬酸乙酰coa丙二酸單酰coa乙酰coa 羧化酶脂肪(-)脂

3、肪酸葡萄糖(+)(-)3-3-磷酸甘油磷酸甘油葡萄糖葡萄-6-磷酸5-磷酸核糖磷酸戊糖途徑nadph+h+脂肪酸合成脂肪3-磷酸甘油醛乙酰coa一碳單位甘氨酸嘌呤核苷酸合成嘧啶核苷酸合成天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸組氨酸色氨酸絲氨酸乙醇胺膽堿磷脂酰乙醇胺 磷脂酰膽堿其它甘油磷脂（二）代謝調節(jié)精細性（二）代謝調節(jié)精細性代謝調節(jié)的三個層次代謝調節(jié)的三個層次細胞水平調節(jié)（分子水平調細胞水平調節(jié)（分子水平調節(jié)）節(jié)） 整體水平調節(jié)（神經(jīng)調整體水平調節(jié)（神經(jīng)調節(jié)）節(jié)） 激素水平調節(jié)激素水平調節(jié)葡萄糖葡萄-6-磷酸丙酮酸atp（-）己糖激酶adp乙酰coahmg-coa甲羥戊酸膽固醇hmg-coa還原酶（-）二、

4、一些組織器官的物質代謝特點二、一些組織器官的物質代謝特點肝腦骨骼肌紅細胞腎糖代謝合成與儲存糖原、肝糖原分解直接補充血糖、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充血糖、成熟紅細胞只進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行脂交換合成和利用酮體蛋白質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)第二節(jié) 物質代謝的相互聯(lián)系物質代謝的相互聯(lián)系一、在能量上的相互聯(lián)系一、在能量上的相互聯(lián)系脂肪動員脂肪酸 氧化fadn2、nadh乙酰coa三羧酸循環(huán)增強呼吸鏈電子傳遞加速

5、atp/adp6-磷酸果糖6-磷酸葡糖1，6-二磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1（肝）酮體肝外組織利用酮體脂酰coa（）葡萄糖脂肪二、糖、脂、蛋白質和核酸代謝之間的相互聯(lián)系二、糖、脂、蛋白質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（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行和有效調節(jié)有利于各代謝途徑有條不紊進行和有效調節(jié)葡萄糖葡萄-6-磷酸乙酰coa脂肪磷酸戊糖途徑草酰乙酸脂肪合成檸檬酸-氧化脂肪酸脂肪動員nadph+h+3-磷酸甘油醛丙酮酸檸檬酸乙酰coa草酰乙酸脂肪酸糖有氧氧化脂酰coa脂酰coa三羧酸循環(huán)第一節(jié)第一節(jié) 物質代謝的調節(jié)物質代謝的調節(jié)一、細胞水平調節(jié)細胞水平調

6、節(jié)細胞水平的調節(jié)指通過細胞水平的調節(jié)指通過其細胞內(nèi)其細胞內(nèi)代謝物濃度代謝物濃度的變化來影響的變化來影響酶活性酶活性和酶含量和酶含量的調節(jié)方式。的調節(jié)方式。 細胞水平的調節(jié)是最原細胞水平的調節(jié)是最原始、最基本的調節(jié)方始、最基本的調節(jié)方式。式。葡萄糖葡萄-6-磷酸丙酮酸atp（-）己糖激酶adp乙酰coahmg-coa甲羥戊酸膽固醇hmg-coa還原酶（-）真核細胞主要代謝途徑與酶在細胞內(nèi)的隔離分布真核細胞主要代謝途徑與酶在細胞內(nèi)的隔離分布 代謝途徑代謝途徑細胞內(nèi)分布細胞內(nèi)分布代謝途徑代謝途徑細胞內(nèi)分布細胞內(nèi)分布糖酵解糖酵解細胞液細胞液脂肪合成脂肪合成細胞液細胞液三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)線粒體線粒體膽

7、固醇合成膽固醇合成細胞液和內(nèi)質網(wǎng)細胞液和內(nèi)質網(wǎng)磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑細胞液細胞液尿素合成尿素合成細胞液和線粒體細胞液和線粒體糖異生糖異生細胞液細胞液蛋白質合成蛋白質合成細胞液和內(nèi)質網(wǎng)細胞液和內(nèi)質網(wǎng)糖原合成與分解糖原合成與分解細胞液細胞液dnadna合成合成細胞核細胞核氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體線粒體mrnamrna合成合成細胞核細胞核磷脂合成磷脂合成內(nèi)質網(wǎng)內(nèi)質網(wǎng)trna合成合成核質脂肪酸合成脂肪酸合成細胞液細胞液rrna合成合成核仁脂肪動員脂肪動員細胞液細胞液血紅素合成血紅素合成細胞液和線粒體細胞液和線粒體脂酸脂酸氧化氧化線粒體線粒體膽紅素生成膽紅素生成細胞液和微粒體細胞液和微粒體（二）物質

8、代謝調節(jié)的基本方式（二）物質代謝調節(jié)的基本方式關鍵酶（關鍵酶（key enzyme）定義：關鍵酶是指代謝途徑中某一個或幾個酶的活定義：關鍵酶是指代謝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速度和方向，性改變，可以改變整個途徑的反應速度和方向，這樣的酶稱為關鍵酶或限速酶。這樣的酶稱為關鍵酶或限速酶。代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現(xiàn)的。代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現(xiàn)的。代謝途徑代謝途徑限速酶限速酶糖酵解糖酵解己糖激酶、磷酸果糖激酶己糖激酶、磷酸果糖激酶-1-1、丙酮酸激酶、丙酮酸激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異生糖異生丙

9、酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、 果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸酶、葡萄糖二磷酸酶、葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、-酮戊二酸脫氫酶復合體酮戊二酸脫氫酶復合體糖原合成糖原合成糖原合酶糖原合酶糖原分解糖原分解糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶脂肪分解脂肪分解三酰甘油脂肪酶（激素敏感脂肪酶）三酰甘油脂肪酶（激素敏感脂肪酶）脂酸合成脂酸合成乙酰輔酶乙酰輔酶a a羧化酶羧化酶酮體合成酮體合成hmghmg輔酶輔酶a a合酶合酶膽固醇合成膽固醇合成hmghmg輔酶輔酶a a還原酶還原酶尿素合成尿素

10、合成精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶血紅素合成血紅素合成-氨基氨基-酮戊酸合酶（酮戊酸合酶（alaala合酶）合酶）關鍵酶的特點關鍵酶的特點它催化的反應速度最它催化的反應速度最慢，它的活性決定整慢，它的活性決定整個代謝途徑的反應速個代謝途徑的反應速度，故又稱限速酶。度，故又稱限速酶。它催化單向反應或非它催化單向反應或非平衡反應。平衡反應。它受多種代謝物的變它受多種代謝物的變構調節(jié)調節(jié)構調節(jié)調節(jié), ,屬于調節(jié)屬于調節(jié)酶酶葡萄糖葡萄-6-磷酸乙酰coa丙酮酸atp磷酸果糖激酶-1磷酸烯醇式丙酮酸己糖激酶糖原udp-葡糖1. 反饋調節(jié)（-）果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸丙酮酸激酶（-）（

11、-）葡萄-1-磷酸糖原合酶（+）負反饋調節(jié)正反饋調節(jié)葡萄糖葡糖-6-磷酸己激酶糖葡糖-6-磷酸酶果糖-6-磷酸果糖-6-磷酸酶磷酸果糖激酶-1果糖-1，6-磷酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶草酰乙酸丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2 . 底物循環(huán)調節(jié)腎上腺素3. 級聯(lián)調節(jié)腎上腺素腎上腺素受體腎上腺素受體g蛋白（無活性）g蛋白（有活性）腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（有活性）atpcamp蛋白激酶a（無活性）蛋白激酶a（有活性）磷酸化酶b激酶（無活性）磷酸化酶b激酶p（有活性）糖原磷酸化酶（無活性）糖原磷酸化酶p（有活性）糖原合酶bp（無活性）糖原合酶a（有活性）糖原合成減少糖原分解增強

12、血糖增高( (三三) )細胞內(nèi)酶活性的調節(jié)細胞內(nèi)酶活性的調節(jié)1.1.變構調節(jié)變構調節(jié)細胞內(nèi)一些代謝物細胞內(nèi)一些代謝物能與某些酶分子能與某些酶分子活性中心以外的活性中心以外的某一部位以非共某一部位以非共價鍵可逆結合，價鍵可逆結合，使酶構象發(fā)生改使酶構象發(fā)生改變并影響其催化變并影響其催化活性，這種現(xiàn)象活性，這種現(xiàn)象叫做變構調節(jié)叫做變構調節(jié)rrcamp2.2.什麼是變構酶？什麼是變構酶？3.3.什麼是變構效應劑？什麼是變構效應劑？4.4.什麼是變構部位？什麼是變構部位？5.5.什麼是調節(jié)亞基？什麼是調節(jié)亞基？6.6.什麼是催化亞基？什麼是催化亞基？7.7.變構效應有協(xié)同效應嗎？變構效應有協(xié)同效應嗎？

13、amp變構效應劑常引起酶變構效應劑常引起酶分子緊密構象與松分子緊密構象與松弛構象之間的互變，弛構象之間的互變，亞基的聚合或解聚。亞基的聚合或解聚。無活性無活性磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1有活性有活性磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1無活性無活性磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1atp變構效應劑常引起酶分子緊密構象與松弛構象之間變構效應劑常引起酶分子緊密構象與松弛構象之間的互變，亞基的聚合或解聚。的互變，亞基的聚合或解聚。變構酶的特點：變構酶的特點：變構酶是多亞基酶（多為偶數(shù)亞基）變構酶是多亞基酶（多為偶數(shù)亞基）變構酶的變構效應劑可為其底物、產(chǎn)物或其他化合物變構酶的變構效應劑可為其底物、產(chǎn)物或其他化合物變構

14、酶的酶促動力學不符合米曼氏方程變構酶的酶促動力學不符合米曼氏方程變構酶一般受多種物質的激活或抑制變構酶一般受多種物質的激活或抑制變構調節(jié)不需能量變構調節(jié)不需能量某些代謝途徑的變構酶及其變構效應劑某些代謝途徑的變構酶及其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fdpatp、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

15、酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶乙酰乙酰coa、atpamp果糖果糖-1,6-二磷酸酶二磷酸酶 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糖原合成糖原合成糖原合酶糖原合酶g-6-p脂酸合成脂酸合成乙酰乙酰coa羧化酶羧化酶檸檬酸、異檸檬酸檸檬酸、異檸檬酸長鏈脂酰長鏈脂酰coa膽固醇合成膽固醇合成hmg-coa還原酶還原酶膽固醇膽固醇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atp、gtp、nadh嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸合成合成prpp酰胺轉移酶酰胺轉移酶prppamp、adp、gmp、gdp嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸合成合成天

16、冬氨酸氨基甲酰轉移酶天冬氨酸氨基甲酰轉移酶ctp2.2.化學修飾調節(jié)化學修飾調節(jié)1.1.化學修飾概念：化學修飾概念：酶蛋白肽鏈上的某些基團可在另一種酶的催化下，與某些化酶蛋白肽鏈上的某些基團可在另一種酶的催化下，與某些化學基團發(fā)生學基團發(fā)生可逆的共價結合可逆的共價結合，引起酶分子結構改變而影，引起酶分子結構改變而影響酶的活性稱為共價修飾響酶的活性稱為共價修飾eoho poo-o-atpadph2opimg2+磷酸酶mg2+蛋白激酶(ser.thr.tyr)e (ser.thr.tyr) 化學修飾形式化學修飾形式：磷酸化和去磷酸化（最常見）磷酸化和去磷酸化（最常見）甲基化和去甲基化甲基化和去甲基

17、化腺苷化和去腺苷化腺苷化和去腺苷化) )；尿苷化和去尿苷化尿苷化和去尿苷化adp-adp-核糖化和去核糖化和去adp-adp-核糖化核糖化eoho poo-o-atpadph2opimg2+磷酸酶mg2+蛋白激酶(ser.thr.tyr)e (ser.thr.tyr)化學修飾特點：化學修飾特點：酶有高（有）或低（無）活性兩種形式酶有高（有）或低（無）活性兩種形式酶分子出現(xiàn)共價鍵的變化酶分子出現(xiàn)共價鍵的變化共價修飾是酶促反應共價修飾是酶促反應有些酶具有別構與化學修飾雙重調節(jié)有些酶具有別構與化學修飾雙重調節(jié)多受激素調節(jié)多受激素調節(jié) 某些酶的化學修飾調節(jié)某些酶的化學修飾調節(jié)（三）細胞內(nèi)酶含量的調節(jié)（

18、三）細胞內(nèi)酶含量的調節(jié)細胞內(nèi)酶含量的調節(jié)是指通過細胞內(nèi)酶含量的調節(jié)是指通過影響酶蛋白的合成或影響酶蛋白的合成或降解降解來改變酶的含量，從而改變酶促反應速度。來改變酶的含量，從而改變酶促反應速度。1.酶蛋白合成的誘導與阻遏酶蛋白合成的誘導與阻遏(1)(1)底物對酶合成的誘導底物對酶合成的誘導 圖9-8 鳥氨酸循環(huán)簡圖nh3鳥氨酸瓜氨酸精氨酸尿素h2onh3+co2h2oh2o精氨酸酶食物酪蛋白(2)(2)產(chǎn)物對酶合成的阻遏產(chǎn)物對酶合成的阻遏乙酰coahmg-coa膽固醇甲羥戊酸（mva）抑制合成抑制合成hmg-coa 還原酶(3)(3)激素對酶合成的誘導激素對酶合成的誘導乙酰coahmg-coa

19、膽固醇甲羥戊酸（mva）抑制合成抑制合成hmg-coa 還原酶胰島素胰島素誘導合成誘導合成糖皮質激素誘導合成草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶糖異生增強磷酸烯醇式丙酮酸(4)(4)藥物對酶合成的誘導藥物對酶合成的誘導苯巴比妥誘導合成rh+o2 單加氧酶（肝微粒體）roh+h2onadph+h+nadp+2 2。酶蛋白降解的調節(jié)。酶蛋白降解的調節(jié)（1 1）主要是細胞溶酶體中的蛋白水解酶的作用。）主要是細胞溶酶體中的蛋白水解酶的作用。（2 2）細胞中的由多種蛋白水解酶組成的蛋白酶體的）細胞中的由多種蛋白水解酶組成的蛋白酶體的作用。作用。二、二、激素水平的代謝調節(jié)激素水平的代謝調節(jié)激素：是由內(nèi)分泌細胞及

20、內(nèi)分泌腺合成與分泌的化學物質。激素：是由內(nèi)分泌細胞及內(nèi)分泌腺合成與分泌的化學物質。激素通過與其激素通過與其受體受體的特異識別與結合調節(jié)物質代謝或基因表達。的特異識別與結合調節(jié)物質代謝或基因表達。激素水平的調節(jié)是指多細胞生物通過產(chǎn)生的各種激素來影響細激素水平的調節(jié)是指多細胞生物通過產(chǎn)生的各種激素來影響細胞中胞中酶活性和酶含量酶活性和酶含量的調節(jié)方式。的調節(jié)方式。 部分內(nèi)分泌細胞或內(nèi)分泌腺合成與分泌的激素部分內(nèi)分泌細胞或內(nèi)分泌腺合成與分泌的激素分泌細胞或內(nèi)分泌腺分泌細胞或內(nèi)分泌腺激素激素甲狀腺腺泡上皮細胞甲狀腺腺泡上皮細胞甲狀腺素甲狀腺素甲狀腺甲狀腺c細胞細胞降鈣素降鈣素甲狀旁腺主細胞甲狀旁腺主細

21、胞甲狀旁腺素甲狀旁腺素腎上腺皮質腎上腺皮質醛固酮、皮質醇、雌二醇醛固酮、皮質醇、雌二醇腎上腺髓質腎上腺髓質腎上腺素、去甲腎上腺素腎上腺素、去甲腎上腺素胰島胰島a細胞細胞胰高血糖素胰高血糖素胰島胰島b細胞細胞胰島素胰島素前列腺前列腺松果體細胞松果體細胞褪黑素褪黑素 神經(jīng)垂體神經(jīng)垂體催產(chǎn)素、抗利尿激素催產(chǎn)素、抗利尿激素腺垂體腺垂體促甲狀腺激素、促腎上腺皮質激素、促卵泡激促甲狀腺激素、促腎上腺皮質激素、促卵泡激素、黃體生成素、生長素、催乳素、促黑激素素、黃體生成素、生長素、催乳素、促黑激素腎上腺素3. 級聯(lián)調節(jié)腎上腺素腎上腺素受體腎上腺素受體g蛋白（無活性）g蛋白（有活性）腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷

22、酸環(huán)化酶（有活性）atpcamp蛋白激酶a（無活性）蛋白激酶a（有活性）磷酸化酶b激酶（無活性）磷酸化酶b激酶p（有活性）糖原磷酸化酶（無活性）糖原磷酸化酶p（有活性）糖原合酶bp（無活性）糖原合酶a（有活性）糖原合成減少糖原分解增強血糖增高r3coohh2och2ohchch2ohr2coo一酰甘油ch2oocr1chch2ohr2coo二酰甘油ch2oocr1chch2oocr3r2coo三酰甘油 三酰甘油脂肪酶（激素敏感脂肪酶）r1coohh2o 二酰甘油脂肪酶h2or2coohch2ohch2ohchoh 甘油 一酰甘油脂肪酶脂解激素：脂解激素：腎上腺素腎上腺素去甲腎上腺素去甲腎上腺素胰高血糖素胰高血糖素