第11章代謝調(diào)節(jié)(藥學(xué)版)

第十三章代謝和代謝調(diào)控總論MetabolicInterrelationshipsandRegulation生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室余波

wtuihc972482@第一節(jié)新陳代謝的概念和研究方法一、物質(zhì)代謝的概念（一）物質(zhì)代謝的含義（二）同化作用和異化作用（三）合成代謝與分解代謝（四）中間代謝物質(zhì)代謝的特點(diǎn)

TheSpecialtyofMetabolism一、整體性糖類(lèi)

脂類(lèi)蛋白質(zhì)水

無(wú)機(jī)鹽維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄二、物質(zhì)代謝偶連能量代謝新陳代謝同化作用異化作用物質(zhì)合成吸收能量物質(zhì)分解釋放能量物質(zhì)代謝能量代謝三、代謝途徑的多樣性1.直線(xiàn)反應(yīng)2.分支反應(yīng)3.循環(huán)反應(yīng)復(fù)制過(guò)程簡(jiǎn)圖目錄丙酮酸代謝分支反應(yīng)糖丙酮酸乳酸丙氨酸草酰乙酸乙酰CoA線(xiàn)粒體膜胞液線(xiàn)粒體基質(zhì)丙酮酸丙酮酸蘋(píng)果酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸乙酰CoANADPH+H+

NADP+蘋(píng)果酸酶CoA乙酰CoAATPAMPPPiATP檸檬酸裂解酶CoA草酰乙酸H2O檸檬酸合酶蘋(píng)果酸CO2CO2四、代謝調(diào)節(jié)機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境不斷變化影響機(jī)體代謝適應(yīng)環(huán)境的變化五、物質(zhì)代謝的組織、器官特異性結(jié)構(gòu)不同酶系的種類(lèi)、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同、功能各異六、各種代謝物均具有共同的代謝池例如各種組織

消化吸收的糖

肝糖原分解糖異生血糖七、ATP是機(jī)體能量利用的共同形式營(yíng)養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能八、NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量例如乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系MetabolicInterrelationships第二節(jié)糖原

脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖脂肪酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2一、在能量代謝上的相互聯(lián)系從能量供應(yīng)的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)素可以互相代替，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。脂肪分解增強(qiáng)ATP增多ATP/ADP比值增高

任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代謝限速酶之一）例如饑餓時(shí)

肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖異生，蛋白質(zhì)分解

以脂肪酸、酮體分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低1~2天3~4周（一）糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系1.糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹径?、糖、脂肪、蛋白質(zhì)及核苷酸之間的相互聯(lián)系葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲(chǔ)存（肝、肌肉）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α-磷酸甘油葡萄糖3.糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟懝檀?，也能為磷脂合成提供原?.膽固醇不能轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，磷酸甘油磷脂中的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?.糖代謝正常進(jìn)行是脂肪分解代謝順利進(jìn)行的前提饑餓、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時(shí)高酮血癥草酰乙酸相對(duì)不足糖不足脂肪大量動(dòng)員酮體生成增加氧化受阻1.糖代謝的中間產(chǎn)物可生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（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葡萄糖2.大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的α-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。（除Leu和Lys）氨基酸乙酰CoA脂肪

1.蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

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(lèi)與氨基酸代謝的相互聯(lián)系——

但不能說(shuō)，脂類(lèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被帷Ｌ墙徒馔緩?/p>

其他α-酮酸脂肪甘油磷酸甘油醛丙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幔ㄋ模┖怂崤c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葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸目錄組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系MetabolicSpecialtyandInterrelationshipsofTissuesandApparatus第三節(jié)是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐。在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。肝合成、儲(chǔ)存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖異生的主要器官肝在糖代謝中的作用如——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。酮體乳酸

游離脂酸葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能為主。心臟耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)不足時(shí)，利用酮體。

腦合成、儲(chǔ)存糖原；通常以脂酸氧化為主要供能方式；劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵解為主。肌肉能量主要來(lái)自糖酵解。紅細(xì)胞合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織；將脂肪分解成脂酸、甘油，供機(jī)體其他組織利用。

脂肪組織是肝外唯一能進(jìn)行糖異生和生成酮體的器官；腎髓質(zhì)由于沒(méi)有線(xiàn)粒體，主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。腎臟代謝調(diào)節(jié)TheRegulationofMetabolism第四節(jié)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(guò)細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為原始調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細(xì)胞生物高等生物——三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)細(xì)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(jìn)化過(guò)程中，出現(xiàn)了專(zhuān)司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對(duì)其他細(xì)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(guò)神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或通過(guò)某些激素的分泌來(lái)調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過(guò)各種激素的互相協(xié)調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞水平激素水平整體水平酶活性改變酶含量調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)化學(xué)修飾快速調(diào)節(jié)酶蛋白合成酶蛋白降解誘導(dǎo)合成阻遏合成遲緩調(diào)節(jié)

一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)?細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。?細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布。?代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(keyenzyme)的活性決定。?代謝調(diào)節(jié)主要是通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。（一）細(xì)胞內(nèi)酶的區(qū)域化分布代謝途徑有關(guān)酶類(lèi)常常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域。多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布多酶體系分布三羧酸循環(huán)線(xiàn)粒體氧化磷酸化線(xiàn)粒體糖酵解胞液磷酸戊糖旁路胞液糖異生胞液糖原合成胞液多酶體系分布脂酸β氧化線(xiàn)粒體脂酸合成胞液膽固醇合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞液磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)DNA、RNA合成細(xì)胞核

酶的隔離分布的意義

——避免了各種代謝途徑互相干擾。多酶體系分布蛋白質(zhì)合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、胞液多種水解酶溶酶體尿素合成線(xiàn)粒體、胞液血紅素合成線(xiàn)粒體、胞液①速度最慢，它的速度決定整個(gè)代謝途徑的總速度，故又稱(chēng)其為限速酶(limitingvelocityenzymes)。②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(gè)代謝途徑的方向。③這類(lèi)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(diǎn)：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。例：糖代謝的關(guān)鍵酶代謝途徑關(guān)鍵酶糖原分解磷酸化酶糖原合成糖原合酶

糖的有氧氧化已糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸脫氫酶復(fù)合體檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶

α－酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體

糖異生丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖1，6-二磷酸酶

快速調(diào)節(jié)

遲緩調(diào)節(jié)數(shù)秒、數(shù)分鐘通過(guò)改變酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天通過(guò)改變酶的含量變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemicalmodification)?代謝調(diào)節(jié)主要是通過(guò)對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。1.變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念小分子化合物與酶分子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(chēng)為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)

。（二）變構(gòu)調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)的酶稱(chēng)為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)劑

?變構(gòu)激活劑

——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑

——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。

6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)

*變構(gòu)酶

變構(gòu)激活劑：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P變構(gòu)抑制劑：檸檬酸;ATP（高濃度）

此酶有二個(gè)結(jié)合ATP的部位：①活性中心底物結(jié)合部位（低濃度時(shí)）②活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時(shí)）F-1,6-2P正反饋調(diào)節(jié)該酶2.變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)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)象改變酶的活性改變（激活或抑制）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化3.變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義①

代謝終產(chǎn)物反饋抑制(feedbackinhibition)反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過(guò)多,避免原材料的不必要的浪費(fèi)。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長(zhǎng)鏈脂酰CoA

②變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖原分解糖原合酶促進(jìn)糖原的儲(chǔ)存③變構(gòu)調(diào)節(jié)維持代謝物的動(dòng)態(tài)平衡。ATP–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化分解

丙酮酸羧化酶果糖-1,6-雙磷酸酶-1

促進(jìn)糖異生（三）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)1.化學(xué)修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些氨基酸殘基上的功能基團(tuán)在不同酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為酶的化學(xué)修飾(chemicalmodification)。2.化學(xué)修飾的主要方式磷酸化---去磷酸乙酰化---脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH與–S—S–互變酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白3.化學(xué)修飾的特點(diǎn)①絕大多數(shù)化學(xué)修飾的酶都具有無(wú)活性（低活性）與有活性（高活性）兩種形式，它們之間的互變由不同的酶催化，催化互變的酶又受其他因素如激素調(diào)節(jié)。②效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高，并且具有放大效應(yīng)。③磷酸化與脫磷酸是最常見(jiàn)的方式。④同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾