生物化學(xué)第十一章 代謝和代謝調(diào)控總論課件

第十一章

代謝和調(diào)節(jié)控制第一節(jié)新陳代謝概念和研究方法

一、物質(zhì)代謝概念同化作用

(合成代謝)異化作用（分解代謝)合成自身分解自身貯存能量釋放能量（物質(zhì)代謝）（能量代謝）生物體不斷進(jìn)行自我更新的過程，包括同化作用和異化作用。二、能量代謝能量代謝是指人體物質(zhì)代謝過程中伴隨的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、儲存和利用的過程。能量來源和去路合成代謝神經(jīng)傳導(dǎo)吸收分泌肌肉收縮生物電維持體溫物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

利用

轉(zhuǎn)移營養(yǎng)物質(zhì)

CO2、H2O、尿素等氧化分解能ADPATP化學(xué)能熱能:散失ATP體內(nèi)的直接供能和儲能物質(zhì).生物系統(tǒng)中的能流（二）基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝：基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。基礎(chǔ)狀態(tài):機(jī)體在基礎(chǔ)條件(①清晨空腹、

②靜臥、③清醒、④放松、⑤室溫20－25oC)下的狀態(tài)。基礎(chǔ)代謝率（BMR）：單位時間的基礎(chǔ)代謝。單位:kcal/(m2.h)

男性＞女性;幼年＞成年;年輕＞年老第二節(jié)物質(zhì)代謝間的相互關(guān)系核酸與糖、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。脂肪酸合成的調(diào)節(jié)乙酰輔酶A羧化酶呈聚合態(tài)是具有活性，因此，凡促進(jìn)其聚合因素起正調(diào)節(jié)作用，使其解聚的因素起負(fù)調(diào)節(jié)作用。細(xì)胞-酶水平調(diào)控是通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的酶的種類、數(shù)量、分布或活性來控制各種代謝過程或生理過程。這類調(diào)控主要包括：細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用和酶的活性調(diào)控作用。某些人工合成或天然存在的化學(xué)物質(zhì)也具有調(diào)控功能，主要是表現(xiàn)在對酶的活性影響方面。一、細(xì)胞或酶水平調(diào)控作用細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的錯綜復(fù)雜的代謝過程及生理變化，主要是通過酶的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。實際上，激素的調(diào)控作用也是通過對酶的影響（酶的產(chǎn)生和酶的活性）而實現(xiàn)的。細(xì)胞-酶對生物體內(nèi)發(fā)生的生物化學(xué)過程的調(diào)控主要包括細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用和酶的活性調(diào)控作用兩個方面。（一）細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種代謝反應(yīng)及生理變化之所以能夠有條不紊地進(jìn)行，首先是由于細(xì)胞本身具有的特殊膜結(jié)構(gòu)。如果細(xì)胞的完整性受到破壞，細(xì)胞水平的調(diào)控功能將喪失。（二）酶活性的調(diào)控酶除了具有催化功能外，還具有調(diào)節(jié)和控制各類生物化學(xué)反應(yīng)速度、方向和途徑的功能。酶水平的調(diào)節(jié)作用主要有兩種方式：一是通過激活或抑制酶的活性；二是通過影響酶的合成或降解速度，即改變細(xì)胞內(nèi)酶的含量。這種酶水平的調(diào)節(jié)作用是生物調(diào)控最重要的形式。酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)

前饋（feedforward）和反饋（feedback）是來自電子工程學(xué)的術(shù)語，前者的意思是“輸入對輸出的影響”，后者的意思是“輸出對輸入的影響”，這里分別借用來說明底物和代謝產(chǎn)物對代謝過程的調(diào)節(jié)作用。這種調(diào)節(jié)可能是正調(diào)控，也可能是負(fù)調(diào)控，其調(diào)節(jié)機(jī)理是通過酶的變構(gòu)效應(yīng)來實現(xiàn)的。S0SnS2S1E0E1En-1或+—或+—反饋前饋酶變構(gòu)調(diào)節(jié)作用有些酶分子除了具有活性中心（結(jié)合部位和催化部位）外，還存在一個特殊的調(diào)控部位，即變構(gòu)中心。變構(gòu)中心雖然不是酶活性中心的組成部分，但它可以與某些化合物（稱為變構(gòu)劑）發(fā)生非共價結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象的改變，對酶起到激活或抑制的作用。這類酶通常稱為變構(gòu)酶，由于變構(gòu)劑與變構(gòu)中心的結(jié)合而引起酶活性改變的現(xiàn)象則稱為變構(gòu)調(diào)節(jié)作用。目前已知的變構(gòu)酶均為寡聚酶，含兩個或兩個以上的亞基，一般分子量較大，而且具有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。大多數(shù)由變構(gòu)酶催化的反應(yīng)不遵守米氏方程，由變構(gòu)劑所引起的抑制作用也不服從典型的競爭性或非競爭性抑制作用的數(shù)量關(guān)系。共價修飾調(diào)控某些酶分子上的基團(tuán)可以在另一種酶催化下發(fā)生共價修飾作用（例如磷酸化或去磷酸化作用），從而引起酶活性的激活或抑制。這種作用稱為共價修飾作用。這類酶則稱為共價調(diào)節(jié)酶。有如下兩個特點(diǎn)：被修飾的酶可以有兩種互變形式，即一種為活性形式（具有催化活性），另一種為非活性形式（無催化活性)。正反兩個方向的互變均發(fā)生共價修飾反應(yīng)，并且都將引起酶活性的變化。共價修飾調(diào)節(jié)作用可以產(chǎn)生酶的連續(xù)激活現(xiàn)象，所以具有信號放大效應(yīng)。例如腎上腺素引起糖原分解過程中的一系列磷酸化激活步驟，其結(jié)果將激素的信號被逐級放大了約300萬倍。

共價修飾1.含量少；在生物體某特定組織細(xì)胞產(chǎn)生。2.通過體液的運(yùn)動被輸送到其他組織中發(fā)揮作用。3.作用很大，效率高，在新陳代謝中起調(diào)節(jié)控制作用。4.在醫(yī)療上，激素也是一類重要藥物。激素具有以下幾個特點(diǎn)：激素的分類在生物激素中，動物激素最為重要。植物激素主要為植物生長調(diào)節(jié)劑。根據(jù)激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和調(diào)控功能，一般可以分為三類（1）含氮激素。包括蛋白質(zhì)激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。（2）類固醇激素。性腺和腎上腺皮質(zhì)分泌的激素大多數(shù)是類固醇激素。（3）脂肪酸衍生物激素。主要由生殖系統(tǒng)及其它組織分泌產(chǎn)生。甲狀腺激素甲狀腺所分泌的激素主要是甲狀腺素和少量的三碘甲腺原氨酸。三碘甲腺原氨酸的活性約為甲狀腺素的5－10倍。二者的結(jié)構(gòu)如下：甲狀腺是體內(nèi)吸收碘能力最強(qiáng)的組織，能將體內(nèi)70-80%的碘富集在其中。甲狀腺素生理功能在甲狀腺素的合成中，碘化過程并不是發(fā)生在游離的酪氨酸上，而是甲狀腺球蛋白分子中的酪氨酸殘基發(fā)生碘化反應(yīng)。主要是促進(jìn)糖、脂及蛋白質(zhì)的代謝；促進(jìn)機(jī)體的生長發(fā)育和組織分化；對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、造血過程、肌肉活動及智力和體質(zhì)的發(fā)育等均有顯著作用。腎上腺素

腎上腺分為髓質(zhì)和皮質(zhì)兩部分。髓質(zhì)分泌腎上腺素和少量去甲腎上腺素。去甲腎上腺素主要由交感神經(jīng)末梢分泌。他們也是酪氨酸的衍生物，為R-構(gòu)型。腎上腺素具有與交感神經(jīng)興奮相似的作用，使血管收縮，心臟活動加強(qiáng)，血壓升高，臨床上被用來作為升壓藥物，起抗休克作用。腎上腺素主要是調(diào)節(jié)糖代謝,它能夠促進(jìn)肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。腎上腺素功能多肽及蛋白質(zhì)激素

由腦垂體、下丘腦、胰腺、甲狀旁腺、胃腸粘膜以及胸腺等分泌的激素屬于多肽或蛋白質(zhì)激素。這些激素具有各種各樣的功能。人及高等動物具有高度發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)，這類生物的各種活動和代謝的調(diào)節(jié)機(jī)制都處于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制之下。神經(jīng)系統(tǒng)既直接影響各種酶的合成，又影響內(nèi)分泌腺分泌激素的種類和水平，所以神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)具有整體性特點(diǎn)。神經(jīng)系統(tǒng)對生命活動的調(diào)控在很大程度上是通過調(diào)節(jié)激素的分泌來實現(xiàn)的。神經(jīng)調(diào)控作用胰島素胰島素是由胰腺中胰島的β-細(xì)胞分泌的一種含有51個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)激素。胰島素由兩條多肽鏈組成胰島素的生理功能主要是促進(jìn)細(xì)胞攝取葡萄糖；促進(jìn)肝糖原和肌糖原的合成；抑制肝糖原的分解。胰島素具有抑制細(xì)胞內(nèi)腺苷酸環(huán)化酶活性作用，使cAMP產(chǎn)生顯著減少，導(dǎo)致糖原分解速度減慢。胰島素的生理功能與腎上腺素的作用相反。（2）胰高血糖素胰高血糖素為胰島的α-細(xì)胞分泌的多肽激素，由29個氨基酸組成，人和豬的胰高血糖素的氨基酸序列完全一樣，其結(jié)構(gòu)如下：His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asp-Thr胰高血糖素主要是促進(jìn)肝糖原分解，使血糖升高，與腎上腺素作用相似。其作用原理是激活肝細(xì)胞中的腺苷酸環(huán)化酶，使cAMP濃度升高，從而提高磷酸化酶活性，促進(jìn)肝糖原分解。

糖皮質(zhì)激素功能

調(diào)節(jié)糖代謝：抑制糖的氧化，使血糖升高；促進(jìn)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖。這類激素還具有