物質(zhì)代謝的相互關(guān)系與代謝調(diào)節(jié)

1、物質(zhì)代謝的相互關(guān)系與代謝調(diào)節(jié)Metabolic Interrelationships and Regulation目目 錄錄物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系Metabolic Interrelationships第第 一一 節(jié)節(jié)目目 錄錄1、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系2、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系3、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系4、核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系目目 錄錄目目 錄錄一、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CoACoATAC2H2H氧化磷酸化ATPCOCO2 2三大營養(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

2、，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。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。目目 錄錄（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 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）合成糖原儲存（肝、肌肉）目目 錄錄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-甘油葡萄糖目目 錄錄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高酮血癥草酰乙酸相對不足糖不足脂肪大量動員酮體生成增加氧化受阻目目 錄錄（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

3、葡萄糖1. 大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰Ｄ磕?錄錄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檸檬酸檸檬酸- -酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸目目 錄錄氨基酸乙酰CoA脂肪 1. 蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?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)系目目 錄錄 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?其他-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崮磕?錄錄（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氨基酸是體內(nèi)

4、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目目 錄錄ATPADP+Pi太陽能化學(xué)能生物合成細胞運動膜運輸目目 錄錄NADPH+H+NADP+分解代謝還原性有機物還原性生物合成反應(yīng)氧化物還原性生物合成產(chǎn)物氧化前體目目 錄錄 代謝的基本要略在于形成ATP、還原力和構(gòu)造單元以用于生物合成。 由ATP、還原力和構(gòu)造單元可合成各類生物分子，并進而裝配成生物不同層次的結(jié)構(gòu)。生物合成和生物形態(tài)建成是一個耗能和增加有序結(jié)構(gòu)的過程，需要由物質(zhì)流、能量流和信息流來支持。物 質(zhì) 代 謝 調(diào) 節(jié)The Regulation of Metabolism第 二 節(jié)目目

5、 錄錄 生命是靠代謝的正常運轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時有那麼多復(fù)雜的代謝途徑在運轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴(yán)密的調(diào)節(jié)機制，才能使代謝適應(yīng)外界環(huán)境的變化與生物自身生長發(fā)育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會導(dǎo)致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。在漫長的生物進化歷程中，機體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復(fù)雜，代謝調(diào)節(jié)機制也隨之更為復(fù)雜。代謝調(diào)節(jié)的四級水平： 酶水平調(diào)節(jié) 細胞水平調(diào)節(jié) 激素水平調(diào)節(jié) 神經(jīng)水平調(diào)節(jié)多細胞整體水平調(diào)節(jié)目目 錄錄 代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細胞生物目目 錄錄高等生物 三級水平代謝調(diào)節(jié)

6、細胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發(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)對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來調(diào)節(jié)代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)而對代謝進行綜合調(diào)節(jié)。目目 錄錄 一、細胞水平的代謝調(diào)節(jié)（一）細胞內(nèi)酶的隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系，分布于代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系，分布于細胞的某一區(qū)域細胞的某一區(qū)域 。目目 錄錄多酶體系在細胞內(nèi)的分布多酶體系在細胞內(nèi)的分布多多酶酶體體系系分分 布布糖糖酵酵解解胞胞液液磷磷酸酸戊戊糖糖途途

7、徑徑糖糖異異生生糖糖原原合合成成三三羧羧酸酸循循環(huán)環(huán)線線粒粒體體氧氧化化磷磷酸酸化化線線粒粒體體胞胞液液胞胞液液胞胞液液目目 錄錄多酶體系多酶體系分布分布線粒體線粒體脂酸脂酸 氧化氧化脂酸脂酸合成合成胞液胞液內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞液內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞液膽固醇膽固醇合成合成磷脂磷脂合成合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)DNA、RNA合成合成細胞核細胞核目目 錄錄 酶的隔離分布的意義 避免了各種代謝途徑互相干擾。多多酶酶體體系系分分 布布蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)合合成成多多種種水水解解酶酶溶溶酶酶體體線線粒粒體體、胞胞液液尿尿素素合合成成血血紅紅素素合合成成內(nèi)內(nèi)質(zhì)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)、胞胞液液線線粒粒體體、胞胞液液目目 錄錄 速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑

8、的總速度，故又稱其為限速酶(limiting velocity enzymes)。 催化單向反應(yīng)不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決定整個代謝途徑的方向。 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：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 。目目 錄錄 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、幾天通過改變酶的含量 變構(gòu)調(diào)節(jié)(allosteric regulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemical modification) 代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實現(xiàn)的。目目 錄錄1. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念小分子化合物與酶分子

9、活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。（二）關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)目目 錄錄被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allosteric enzyme)使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric effector) 變構(gòu)激活劑allosteric effector引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。 變構(gòu)抑制劑allosteric effector 引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。目目 錄錄2. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的機制變構(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目目 錄錄變構(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

10、變（激活或抑制 ）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化目目 錄錄（三）酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)1. 1. 化學(xué)修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾(covalent modification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾。目目 錄錄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 與與 S S 互變互變目目 錄錄酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸

11、化的酶蛋白酶蛋白目目 錄錄3. 3. 化學(xué)修飾的特點酶蛋白的共價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。具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。 同一個酶可以同時受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。目目 錄錄（四）酶量的調(diào)節(jié)1. 酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑( (repressor) )目目 錄錄 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。目目 錄錄內(nèi)、外環(huán)境改變機體相關(guān)組織分泌激

12、素激素與靶細胞上的受體結(jié)合靶細胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變激素作用機制二、激素水平的代謝調(diào)節(jié)目目 錄錄激素分類 膜受體激素 胞內(nèi)受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：目目 錄錄1. 膜受體激素的作用方式激素作用方式目目 錄錄 2. 胞內(nèi)受體激素的作用方式目目 錄錄（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（13天）三、整體水平的代謝調(diào)節(jié)目目 錄錄 （1）蛋白質(zhì)代謝變化分解加強，氨基酸異生成糖（2）糖代謝變化 糖異生加強，組織對葡萄糖利用降低（3）脂代謝變化 脂肪動員加強，酮體生成增多目目 錄錄2. 長期饑餓（1）蛋白質(zhì)代謝變化 蛋白質(zhì)分解減少（2）糖代謝變化肝腎糖異生增強肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸（3）脂代謝變化脂肪動員進一步加強腦組織利用酮體增加目