物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)及激素作用機(jī)制

關(guān)于物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)及激素作用機(jī)制第1頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

物質(zhì)代謝途徑的相互聯(lián)系

細(xì)胞代謝的基本原則是將各類物質(zhì)分別納入各自的共同代謝途徑，以少數(shù)種類的反應(yīng)轉(zhuǎn)化種類繁多的分子。不同代謝途徑可以通過交叉點(diǎn)上關(guān)鍵的中間物而相互轉(zhuǎn)化，其中三個(gè)關(guān)鍵的中間物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。

細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)自然界生物種類繁多，千變?nèi)f化，但它們的新陳代謝有著共同的規(guī)律第2頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月一溝通不同代謝途徑的中間物

6－磷酸葡萄糖、3－磷酸甘油醛、丙酮酸、草酰乙酸和α－酮戊二酸葡萄糖－6－磷酸糖酵解丙酮酸丙氨酸磷酸戊糖途徑糖異生糖原合成檸檬酸循環(huán)草酰乙酸α－酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸3－磷酸甘油醛第3頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

1

糖代謝與氨基酸代謝的關(guān)系

蛋白質(zhì)降解生成氨基酸。（1）

糖的分解代謝為氨基酸合成提供碳架糖→丙酮酸→α-酮戊二酸+草酰乙酸（2）

生糖氨基酸的碳架可以轉(zhuǎn)變成糖凡是能生成丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的氨基酸，稱為生糖氨基酸。

二代謝物之間的相互轉(zhuǎn)變第4頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2

氨基酸代謝與脂代謝的關(guān)系

脂肪分解放出較多的能量，作為體內(nèi)能量儲(chǔ)存的主要物資。脂類和氨基酸之間可以相互轉(zhuǎn)換。氨基酸的碳架絕大多數(shù)可以最終轉(zhuǎn)變成乙酰CoA，可以用于脂肪酸和膽固醇的合成。生糖氨基酸的碳架可以轉(zhuǎn)變成甘油。

Ser可以轉(zhuǎn)變成膽胺和膽堿，合成腦磷脂和卵磷脂。脂類分子中的甘油可以轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，?jīng)檸檬酸循環(huán)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?、α—酮戊二酸，這三者都可以轉(zhuǎn)變成氨基酸。動(dòng)物體內(nèi)脂肪酸的降解產(chǎn)物乙酰CoA，不能為氨基酸合成提供凈碳架。一般來說，動(dòng)物組織中不利用脂肪合成氨基酸。第5頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月3

糖代謝與脂代謝的聯(lián)系(1)糖轉(zhuǎn)變成脂

糖經(jīng)過酵解，生成磷酸二羥丙酮及丙酮酸。磷酸二羥丙酮還原為甘油，丙酮酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變成乙酰CoA，合成脂肪酸。第6頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)

脂轉(zhuǎn)變成糖

甘油經(jīng)磷酸化為3-磷酸甘油，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫u丙酮，異生為糖。在植物、細(xì)菌中，脂肪酸轉(zhuǎn)化成乙酰CoA，后者經(jīng)乙醛酸循環(huán)生成琥珀酸，進(jìn)入TCA，由草酰乙酸脫羧生成丙酮酸，生糖。動(dòng)物體內(nèi)，無乙醛酸循環(huán)，乙酰CoA進(jìn)入TCA氧化，生成CO2和H2O。脂肪酸在動(dòng)物體內(nèi)也可以轉(zhuǎn)變成糖，但此時(shí)必需要有其他來源的物質(zhì)補(bǔ)充TCA中消耗的有機(jī)酸（草酰乙酸）。糖利用受阻，依靠脂類物質(zhì)供能量，脂肪動(dòng)員，在肝中產(chǎn)生大量酮體（丙酮、乙酰乙酸、β-羥基丁酸）。第7頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月4

核苷酸代謝與糖、脂、氨基酸的關(guān)系核苷酸不是重要的碳源、氮源和能源。Gly、Asp、Gln是核苷酸的合成前體。有些核苷酸在物質(zhì)代謝中也有重要作用：ATP供能及磷酸基團(tuán)。UTP參與單糖轉(zhuǎn)變成多糖（活化單糖）。CTP參與卵磷脂合成。GTP為蛋白質(zhì)合成供能。第8頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月檸檬酸循環(huán)是分解代謝途徑的主要渠道，中心環(huán)節(jié)。代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)，主要聯(lián)系物：丙酮酸、乙酰CoA、檸檬酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸第9頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)組織、器官代謝的特點(diǎn)及聯(lián)系一組織、器官中能源儲(chǔ)備及意義：糖類、三酰甘油和蛋白質(zhì)。二不同組織、器官的代謝方式及聯(lián)系腦、紅細(xì)胞、骨骼肌、心肌、肝臟等第10頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)

代謝調(diào)節(jié)的層次

在漫長的生物進(jìn)化進(jìn)化過程中，機(jī)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)在四個(gè)相互聯(lián)系，彼此協(xié)調(diào)有各具特色的層次進(jìn)行。

神經(jīng)水平調(diào)節(jié)、激素水平調(diào)節(jié)、細(xì)胞水平調(diào)節(jié)和酶水平調(diào)節(jié)。細(xì)胞水平調(diào)節(jié)和酶水平調(diào)節(jié)是最基本的調(diào)節(jié)方式，為原核和真核生物所共有。激素和神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)是更完善的調(diào)節(jié)機(jī)制，這種代謝調(diào)節(jié)是通過細(xì)胞和分子水平的變化來體現(xiàn)。高等動(dòng)物具有完善的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，是長期進(jìn)化的結(jié)果。

動(dòng)物：神經(jīng)水平調(diào)節(jié)、激素水平調(diào)節(jié)、細(xì)胞水平調(diào)節(jié)和酶水平調(diào)節(jié)。植物：激素水平調(diào)節(jié)、細(xì)胞水平調(diào)節(jié)和酶水平調(diào)節(jié)。單細(xì)胞生物：細(xì)胞水平調(diào)節(jié)和酶水平調(diào)節(jié)。

第11頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月一細(xì)胞水平調(diào)節(jié)

1細(xì)胞內(nèi)酶區(qū)域化分布

胞液：糖酵解、糖原合成、脂肪酸合成等酶系。線粒體基質(zhì)：檸檬酸循環(huán)、脂肪酸β－氧化有關(guān)酶類。線粒體內(nèi)膜上：呼吸鏈的傳遞體和ATP合成酶。

第12頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

酶的區(qū)域化分布使不同的代謝途徑在細(xì)胞的不同區(qū)域進(jìn)行。有利于各條代謝途徑的調(diào)控。各種代謝物借助于跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)或載體輸送到達(dá)相應(yīng)的部位。細(xì)胞核：核酸的合成、加工修飾的有關(guān)酶類。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：蛋白質(zhì)合成，磷脂合成的有關(guān)酶類。。胞液和線粒體：糖異生酶系。溶酶體：多種水解酶。胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：膽固醇合成有關(guān)酶系。第13頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）

酶活性的調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)方式：

1酶原的激活

2同工酶

3別構(gòu)調(diào)節(jié)

4共價(jià)修飾

5酶含量調(diào)節(jié)：酶蛋白合成的誘導(dǎo)，酶蛋白的降解

6反饋調(diào)節(jié)（生物體內(nèi)最重要）特點(diǎn)：調(diào)節(jié)快速、靈敏，數(shù)秒至數(shù)分鐘可完成。第14頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月二激素水平調(diào)節(jié)

靶細(xì)胞：各種激素作用于不同的細(xì)胞，靶細(xì)胞有相應(yīng)的激素受體。激素受體有細(xì)胞質(zhì)膜受體和細(xì)胞內(nèi)受體。激素調(diào)節(jié)：

1改變細(xì)胞膜通透性。

2影響酶活性。

3影響蛋白質(zhì)合成。三整體水平調(diào)節(jié)

機(jī)體受到傷害所作出的一系列反應(yīng)：

1血糖水平升高2脂肪動(dòng)員增強(qiáng)3蛋白質(zhì)分解加強(qiáng)第15頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)激素作用機(jī)制一信息分子與受體（一）信息分子：細(xì)胞間進(jìn)行信息傳遞的一類化學(xué)物質(zhì)，包括第一信使和第二信使。

自分泌：產(chǎn)生信息的細(xì)胞與靶細(xì)胞為同一細(xì)胞。旁分泌：產(chǎn)生信息的細(xì)胞與靶細(xì)胞為相鄰細(xì)胞。內(nèi)分泌：產(chǎn)生信息的細(xì)胞與靶細(xì)胞相距比較遠(yuǎn)，信息分子通過血液循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞。第16頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2激素：激素是由機(jī)體內(nèi)一部分細(xì)胞產(chǎn)生和釋放，通過擴(kuò)散或血液運(yùn)送到另一部分細(xì)胞，并在代謝活動(dòng)中起調(diào)節(jié)控制作用的一類微量化學(xué)信息分子。

激素的分類根據(jù)動(dòng)物激素在化學(xué)上的多樣性可將其分為四類：（1）含氮激素：蛋白質(zhì)、肽類和氨基酸衍生物激素（2）類固醇類激素：腎上腺皮質(zhì)激素、性激素。（3）脂肪酸衍生物激素：前列腺素

3細(xì)胞因子：一般細(xì)胞（非內(nèi)分泌腺體細(xì)胞）產(chǎn)生的高活性的、特異性強(qiáng)的調(diào)節(jié)蛋白或肽類。作為信息分子作用于靶細(xì)胞后能調(diào)節(jié)其生長與分化等。如生長因子。第17頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月激素分泌

內(nèi)分泌系統(tǒng)的各成員間并不是彼此獨(dú)立的，而是相互聯(lián)系并受到不同層次的調(diào)節(jié)控制。

下丘腦↓下丘腦激素（例如：促甲狀腺激素釋放激素(TRH)）↓垂體前葉↓垂體前葉激素（例如：促甲狀腺激素）↓腺體(例如：甲狀腺)↓

腺體激素（例如：甲狀腺激素）↓靶組織第18頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）受體靶細(xì)胞中能識(shí)別信息分子（配體，第一信使）并與其特異結(jié)合，引起細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生生理效應(yīng)的分子稱為受體。

大多數(shù)含氮激素的受體位于細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層中，至少有一部分伸出到膜的外表面。激素與受體結(jié)合是高度專一的。一種激素只能與它專一性的受體結(jié)合，所以靶細(xì)胞膜上的受體是激素作用的組織特異性的直接控制者。人的β腎上腺素受體結(jié)構(gòu)第19頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

1和G蛋白偶聯(lián)的受體

和G蛋白)偶聯(lián)的受體含有7個(gè)跨膜的α－螺旋每個(gè)螺旋大約有22－24個(gè)氨基酸殘基。G蛋白就是鳥苷酸結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白(Guaninenucleotide-bindingregulatoryprotrin)。有多種，它們構(gòu)成了G蛋白家族。G蛋白是膜蛋白，由三個(gè)亞基組成，即α、β和γ。α亞基含有鳥苷酸結(jié)合部位和GTP酶的活性。在Gs和Gi中，β和γ亞基是相同的。

第20頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月在激素及其受體的作用下，G蛋白通過與GTP的結(jié)合調(diào)節(jié)腺苷酸環(huán)化酶的活性。GTP是哺乳動(dòng)物腺苷酸環(huán)化酶的主要調(diào)節(jié)物。對(duì)腺苷酸環(huán)化酶起調(diào)節(jié)作用的G蛋白有兩種，Gs和Gi。激活的G蛋白(Gs)，活化腺苷酸環(huán)化酶，促進(jìn)CAMP的生成導(dǎo)致胞內(nèi)cAMP的水平升高。抑制的G蛋白(Gi）抑制化腺苷酸環(huán)化酶，抑制CAMP的生成導(dǎo)致胞內(nèi)cAMP的水平降低。

抑制性G蛋白(Gi)調(diào)節(jié)；Gs和Gi為不同的激素所影響。

第21頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月G蛋白的兩種構(gòu)象：

1非活性型(Gi）：（αβγ）三聚體形式存在，與GDP結(jié)合形成（αGDPβγ）

2活性型(Gs）：α亞基與GTP結(jié)合，并導(dǎo)致與βγ二聚脫離。第22頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月8－71環(huán)腺苷酸酶不能夠被激活。2Gs與激素受體復(fù)合物的接觸導(dǎo)致了GTP代替了GDP。3Gs和GTP的解離成為小分子和亞基。Gsa-GTP被開啟，環(huán)腺苷酸酶能夠被激活。4GTP和Gsa的結(jié)合被蛋白質(zhì)的內(nèi)在GTP酶水解，Gsa由此離開。失去活性的a亞基重新與α,β亞基結(jié)合.第23頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

2具有內(nèi)在酶結(jié)構(gòu)的受體（1）催化型受體：胰島素和多種生長因子的膜受體本身含有酪氨酸激酶（tyrosineproteinkinase,，TPK）活性結(jié)構(gòu)域。激素或生長因子與受體結(jié)合后，激活酪氨酸激酶活性，即可引起受體本身磷酸化，又可催化底物蛋白分子中特定的酪氨酸殘基磷酸化。這類受體稱為催化型受體。

2與胞液中酪氨酸激酶偶聯(lián)的受體：受體本身不含有酪氨酸激酶活性，當(dāng)激素（配體）與受體結(jié)合后，使受體形成二聚體，導(dǎo)致受體構(gòu)象改變，受體與胞液中的酪氨酸激酶結(jié)合并激活其活性。第25頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月3含有鳥苷酸環(huán)化酶的受體：

心鈉素（atrialnatriureticfactor，ANF）與受體結(jié)合后，激活鳥苷酸環(huán)化酶（guanylatecyclase，GC）活性，催化GTP生成cGMP。第26頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月催化型受體第27頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

3細(xì)胞內(nèi)受體類固醇激素和甲狀腺激素受體

激素進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，與胞質(zhì)中的專一性受體結(jié)合，形成激素-受體復(fù)合物。激素-受體復(fù)合物轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜中，并結(jié)合到染色體的特定部位上。激活特定基因使其轉(zhuǎn)錄。合成特異的酶或蛋白質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)胞功能的變化。

第28頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）信息分子與受體結(jié)合的特點(diǎn)：

1高度親和力；

2特異性結(jié)合；3可逆性結(jié)合；

4可飽和性結(jié)合；

5信息分子與受體結(jié)合受介質(zhì)中pH、離子強(qiáng)度以及溫度的影響。

6信息分子與受體結(jié)合具有放大信息的作用第31頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月二主要的信息傳遞途徑

激素作為生物體內(nèi)的有活性的化學(xué)物質(zhì)是怎樣引起耙細(xì)胞產(chǎn)生一系列生理效應(yīng)的？（一）cAMP－蛋白激酶A途徑：以這種方式起作用的激素主要是蛋白質(zhì)激素、肽類激素及兒茶酚胺類激素(即含氮激素)。

激素首先與質(zhì)膜上的特定受體分子相互作用，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)第二信使的產(chǎn)生。然后通過該信使激發(fā)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，并最終表現(xiàn)出激素的生理效應(yīng)。第33頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月1cAMP的產(chǎn)生與降解

產(chǎn)生：激素與受體結(jié)合，活化Gs蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶，催化生成cAMP。

降解：激素作用解除，磷酸二酯酶催化cAMP降解為5‘－AMP。ATPcAMP環(huán)化酶磷酸二酯酶AMP第34頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

2蛋白激酶(protinkinases)即A激酶

作為激素作用的第二信使的cAMP的所有已知的作用都是通過蛋白激酶的激活引起的。通過蛋白激酶使不同細(xì)胞內(nèi)的不同的酶或蛋白質(zhì)磷酸化，從而表現(xiàn)出各組織細(xì)胞特有的生理效應(yīng)。蛋白激酶是由兩種亞基組成的一種是調(diào)節(jié)亞基（R），它同cAMP結(jié)合；另一種是催化亞基（C）。在蛋白激酶的活性調(diào)節(jié)中，cAMP起到了一種別構(gòu)效應(yīng)物的作用。

第36頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月返回調(diào)節(jié)亞基（R）的自動(dòng)抑制域占據(jù)了酶作用結(jié)合位置，抑制了催化亞基（C）的活性。R亞基的自動(dòng)抑制性區(qū)域嵌于該凹槽中，堵塞了底物結(jié)合的通路。cAMP使C亞基與抑制性的R亞基解離，催化亞基（C）的底物結(jié)合位點(diǎn)開放;PKA激活了.cAMP激活蛋白激酶第37頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月級(jí)聯(lián)放大作用第38頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）以肌醇三磷酸（IP3）-Ca2+-CaM蛋白激酶途徑細(xì)胞內(nèi)也存另外一種類型的第二信使，即肌醇三磷酸（IP3）和Ca2+。

1（IP3）的生成Ca2+濃度變化

（IP3）作為第二信使發(fā)揮作用，容易被磷酸脂酶水解托磷酸生成以肌醇。肌醇與CDP－二酰甘油（CDP－DG）重新合成磷脂酰肌醇。

Ca2+濃度在細(xì)胞內(nèi)外相差很大，在大多數(shù)情況下，機(jī)體通過（IP3）升高細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度。

IP3受體：存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面，為四聚體，其亞基的羧基端部分構(gòu)成鈣通道。與IP3結(jié)合后變構(gòu)，鈣通道開放，貯存于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Ca2+釋放進(jìn)入胞液，胞液中Ca2+濃度升高。

第40頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月鈣調(diào)蛋白（CaM）：是一種分子量