動(dòng)物生物化學(xué)第十二章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)

關(guān)于動(dòng)物生物化學(xué)第十二章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日本章主要內(nèi)容

物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系代謝調(diào)節(jié)的一般原理激素的作用與受體細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.1物質(zhì)代謝的基本目的1.1.1生成ATP

ATP被稱之為“通用能量貨幣”

1.1.2生成還原輔酶

動(dòng)物機(jī)體代謝過程中所產(chǎn)生還原力，其代表性物質(zhì)是輔酶（NADPH+H+）

1.1.3產(chǎn)生生物合成的小分子前體

1物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.2物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系1物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.1糖代謝與脂代謝

糖與脂類的聯(lián)系最為密切，糖可以轉(zhuǎn)變成脂類。當(dāng)有過量葡萄糖攝入時(shí)，糖分解代謝的產(chǎn)物磷酸二羥丙酮還原成α-磷酸甘油。丙酮酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA，在線粒體中合成脂酰COA。α-磷酸甘油與脂酰CoA再用來合成甘油三酯。乙酰COA也是合成膽固醇的原料。磷酸戊糖途徑還為脂肪酸、膽固醇合成提供了所需NADPH。在動(dòng)物體內(nèi)脂肪轉(zhuǎn)變成葡萄糖是有限度的。脂肪的分解產(chǎn)物包括甘油和脂肪酸。其中甘油是生糖物質(zhì)。奇數(shù)脂肪酸分解生成丙酰CoA可以經(jīng)甲基丙二酸單酰CoA途徑轉(zhuǎn)變成琥珀酸，然后進(jìn)入異生過程生成葡萄糖（例如在反芻動(dòng)物）。然而偶數(shù)脂肪酸β-氧化產(chǎn)生的乙酰CoA不能凈合成糖。因?yàn)橐阴oA不能轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。雖然有研究顯示，同位素標(biāo)記的乙酰CoA碳原子最終摻入到了葡萄糖分子中去，但其前提是必須向三羧酸循環(huán)中補(bǔ)充如草酰乙酸等有機(jī)酸，而動(dòng)物體內(nèi)草酰乙酸又只能從糖代謝的中產(chǎn)物丙酮酸羧化后或其他氨基酸脫氨后得到。

第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.2糖代謝與氨基酸代謝

糖分解代謝的中間產(chǎn)物，α-酮酸可以作為“碳架”，通過轉(zhuǎn)氨基或氨基化作用進(jìn)而轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸。

但是當(dāng)動(dòng)物缺乏糖的攝入（如饑餓）時(shí)，體蛋白的分解加強(qiáng)。已知組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸中，除賴氨酸和亮氨酸以外，其余的都可以通過脫氨基作用直接地或間接地轉(zhuǎn)變成糖異生途徑中的某種中間產(chǎn)物，再沿異生途徑合成糖，以滿足機(jī)體對(duì)葡萄糖的需要和維持血糖水平的穩(wěn)定。糖的供應(yīng)不足，不僅非必需氨基酸合成減少，而且由于細(xì)胞的能量水平下降，使需要消耗大量高能磷酸化合物（ATP和GTP）的蛋白質(zhì)的合成速率受到明顯抑制。

第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.3脂代謝與氨基酸代謝

所有氨基酸，無論是生糖的、生酮的，還是兼生的都可以在動(dòng)物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成脂肪。生酮氨基酸可以通過解酮作用轉(zhuǎn)變成乙酰CoA之后合成脂肪酸，生糖氨基酸既然能異生成糖，自然也可以轉(zhuǎn)變成脂肪。此外，蛋氨酸，絲氨酸等還是合成磷脂的原料。脂肪分解產(chǎn)生的甘油可以轉(zhuǎn)變成合成丙酮酸、絲氨酸等非必需氨基酸的碳骨架。但是在動(dòng)物體內(nèi)由脂肪酸合成氨基酸碳架結(jié)構(gòu)的可能性不大。因?yàn)橹岱纸馍傻囊阴oA進(jìn)入三羧酸循環(huán)，再由循環(huán)中的中間產(chǎn)物形成氨基酸時(shí)，消耗了循環(huán)中的有機(jī)酸（α-酮酸），如無其他來源得以補(bǔ)充，反應(yīng)則不能進(jìn)行下去。因此，一般地說，動(dòng)物組織不易利用脂肪酸合成氨基酸。

第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.4核苷酸代謝與其他物質(zhì)代謝核苷酸不僅是核酸的基本組成單位，而且在調(diào)節(jié)代謝中也起著重要作用。ATP是能量通用貨幣和轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的主要分子，UTP參與單糖的轉(zhuǎn)變和多糖的合成，CTP參與磷脂的合成，而GTP為蛋白質(zhì)多肽鏈的生物合成所必需。許多重要的輔酶輔基，如CoA、NAD、FAD等都是腺嘌呤核苷酸的衍生物，參與酶的催化作用。環(huán)核苷酸，如cAMP，cGMP作為胞內(nèi)信號(hào)分子（第二信使）參與細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo)。糖代謝為核苷酸合成提供了磷酸核糖（及脫氧核糖）和NADPH還原力。甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺等參與嘌呤和嘧啶環(huán)的合成，多種酶和蛋白因子參與了核酸的生物合成（復(fù)制和轉(zhuǎn)錄），糖、脂等燃料分子為核酸生物學(xué)功能的實(shí)現(xiàn)提供了能量保證。

第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

糖、脂類和蛋白質(zhì)代謝之間的相互影響突出地表現(xiàn)在能量供應(yīng)上。動(dòng)物各種生理活動(dòng)所需要的能量約70％以上是由糖供應(yīng)的。當(dāng)飼料中糖類供應(yīng)充足時(shí)，機(jī)體以糖作為能量的主要來源，而脂肪和蛋白質(zhì)的分解供能較少。糖的供應(yīng)量超過機(jī)體的需要時(shí)，過量的糖則轉(zhuǎn)變成脂肪作為能量?jī)?chǔ)備。糖類供應(yīng)不足或饑餓時(shí)，一方面糖的異生作用加強(qiáng)，即主要?jiǎng)佑脵C(jī)體蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)樘牵硪环矫鎰?dòng)員脂肪分解供能。長(zhǎng)期饑餓，體內(nèi)脂肪分解大大加快，甚至?xí)霈F(xiàn)酮血癥。在一般情況下，飼料蛋白質(zhì)的主要營(yíng)養(yǎng)作用是滿足動(dòng)物生長(zhǎng)、修補(bǔ)和更新組織的需要。合成蛋白質(zhì)需要能量，主要依靠糖，其次是脂肪供給。蛋白質(zhì)合成代謝增強(qiáng)時(shí)，糖和脂肪，并且首先是糖的分解代謝必然增強(qiáng)，除了提供所需要的能量外，還可合成某些非必需氨基酸作為蛋白質(zhì)合成的原料?？梢?，飼料中能源物質(zhì)不足時(shí)，會(huì)影響蛋白質(zhì)的合成。這是在動(dòng)物飼養(yǎng)中必須注意的問題。

1.2.5營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的相互影響第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日2動(dòng)物代謝調(diào)節(jié)的一般原理2.1代謝調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)

恒態(tài)(stablestate)是機(jī)體代謝的基本狀態(tài)。恒態(tài)的破壞意味著疾病或機(jī)體的死亡。機(jī)體通過代謝調(diào)節(jié)維持恒態(tài)。代謝的調(diào)節(jié)主要是對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括酶的活性和酶量。尤其是途徑中的關(guān)鍵酶（限速酶、調(diào)節(jié)酶），使他們的活性不致過高或過低，不會(huì)缺乏也不會(huì)不適時(shí)表達(dá)，以保持整個(gè)機(jī)體的代謝以恒態(tài)的方式進(jìn)行。

代謝調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)，就是把體內(nèi)的酶組織起來，在統(tǒng)一的指揮下，互相協(xié)作，以便使整個(gè)代謝過程適應(yīng)生理活動(dòng)的需要。2.2代謝調(diào)節(jié)的方式細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)整體水平代謝調(diào)節(jié)第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日2.2.1細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)酶的區(qū)室化動(dòng)物細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)把細(xì)胞分為許多區(qū)域，稱為酶的區(qū)室化。酶的區(qū)室化作用保證了代謝途徑的定向和有序，也使合成途徑和分解途徑彼此獨(dú)立、分開進(jìn)行。酶活性的調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)是對(duì)關(guān)鍵酶活性調(diào)節(jié)的兩種主要方式。

酶含量的調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的酶活性一般與其含量呈正相關(guān)。第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日2.2.2激素水平的調(diào)節(jié)激素通過血液到達(dá)其專一作用的組織和細(xì)胞，稱為靶組織（targettissue）、靶細(xì)胞（targetcell），與其特異的受體結(jié)合，引起細(xì)胞內(nèi)代謝的改變，于是引起生理效應(yīng)。通過代謝中間物在細(xì)胞中傳遞信息。2.2.3整體水平的調(diào)節(jié)第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日3.細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞之間的通訊聯(lián)絡(luò)，使多細(xì)胞生物對(duì)外界環(huán)境的變化可以作出協(xié)同一致的反應(yīng)。細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo)系統(tǒng)包括信號(hào)分子、受體、第二信使分子、胞內(nèi)的靶蛋白或靶酶等。3.1信號(hào)分子（Signalmolecules）

激素（胰島素、腎上腺素等）生長(zhǎng)因子（生長(zhǎng)激素、上皮生長(zhǎng)因子等）細(xì)胞因子（白細(xì)胞介素、腫瘤壞死因子等）神經(jīng)遞質(zhì)（乙酰膽堿、5-羥色胺等）氣體分子（NO等）第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日3.2受體（receptor）

是指細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能識(shí)別生物活性分子（激素、神經(jīng)遞質(zhì)、毒素、藥物等）并與之結(jié)合的生物大分子。受體多位于膜上少部分在胞內(nèi)。3.2.1受體的特點(diǎn)

親和性——與配體（ligand）有極高的親和力

專一性——存在于特定的細(xì)胞和組織中，這些細(xì)胞或組織稱為靶細(xì)胞、靶組織

效應(yīng)性——與配體結(jié)合后引起生理效應(yīng)3.2.2受體的類型第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

門控通道型受體（膜上）如乙酰膽堿受體G蛋白偶聯(lián)型受體（膜上）如腎上腺素受體酪氨酸激酶型受體（膜上）如生長(zhǎng)激素受體DNA轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)型受體（胞內(nèi)）如雌激素受體受體類型第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日膜上受體的三種類型門控通道型G蛋白偶聯(lián)型酪氨酸激酶型第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日分布極廣，參與細(xì)胞物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)和基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控3.3G蛋白偶聯(lián)型受體系統(tǒng)3.3.1G蛋白全稱為GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白，是位于細(xì)胞膜胞漿面的外周蛋白，αβγ3個(gè)亞基組成，α結(jié)合GTP時(shí)，與βγ分離，成為活性形式，而結(jié)合GDP時(shí)，則與βγ結(jié)合成3聚體，成為非活性形式。第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日與G蛋白偶聯(lián)的受體特點(diǎn)胞外——結(jié)合配體部分胞內(nèi)——與G蛋白作用部分過膜——七段螺旋第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日蛋白激酶A（PKA）途徑IP3-鈣離子/鈣調(diào)蛋白激酶途徑蛋白激酶C途徑3.3.2由G蛋白介導(dǎo)可激活一些信號(hào)傳導(dǎo)途徑第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日配體與受體結(jié)合交換GTP/GDP（G蛋白活化）結(jié)合并激活A(yù)C（腺苷酸環(huán)化酶）生成cAMP（第二信使）激活PKA發(fā)揮作用蛋白激酶A(PKA)途徑（cAMP-PKA途徑）第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日第二信使cAMP激活蛋白激酶A(PKA)的機(jī)制第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

由蛋白激酶A激活酶的級(jí)聯(lián)放大系統(tǒng)分解肌糖原第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日IP3-鈣離子/鈣調(diào)蛋白激酶途徑蛋白激酶C途徑第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日第二信使IP3和DG的產(chǎn)生第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

酸蛋白激酶受體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

胞外為結(jié)