第09章代谢调节第七版10.ppt
第 九 章,物质代谢的联系与调节Metabolic Interrelationships and Regulation,代谢途径（metabolic pathway）：有严格顺序的一系列生化反应。,广义的新陈代谢：物质的消化、吸收，在细 胞内的化学变化和代谢产物的排泄等等。,狭义的新陈代谢（中间代谢）：指物质吸收 到细胞后，在细胞内的化学变化的过程。,物质代谢的特点The Specialty of Metabolism,第 一 节,一、整体性,体内各种物质代谢过程相互联系形成一个整体,二、代谢调节,机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度,内外环境不断变化,影响机体代谢,适应环境的变化,三、各组织、器官物质代谢各具特色,结构不同,酶系的种类、含量不同,不同的组织、器官,代谢途径不同、功能各异,四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池,ATP,ADP,机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运)化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温),五、ATP是机体能量利用的共同形式,六、NADPH是合成代谢所需的还原当量,乙酰CoA,NADPH+H+,脂酸、胆固醇,磷酸戊糖途径,物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships,第 二 节,糖原Gn 脂肪 蛋白质,G FA AA,乙酰CoA,TCAC,CO2+H2O+能量,一、在能量代谢上的相互联系,三大营养素可在体内氧化供能。,三大营养素,共同中间产物,共同最终代谢通路,任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。,（一）糖代谢与脂代谢的相互联系,1.糖可以转变成脂肪,二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系,2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖,脂肪,甘油,甘油激酶,肝、肾、肠,磷酸-甘油,葡萄糖,3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响,饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时,（二）糖与氨基酸代谢的相互联系,丙氨酸,丙酮酸,脱氨基,糖异生,葡萄糖,1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，可转变为糖。,2.糖代谢的中间产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,柠檬酸,-酮戊二酸,1.蛋白质可以转变为脂肪,2.氨基酸可作为合成磷脂的原料,丝氨酸,磷脂酰丝氨酸,乙醇胺,磷脂酰乙醇胺,胆碱,磷脂酰胆碱,（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系,但不能说，脂类可转变为氨基酸。,3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸,（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系,1.氨基酸是体内合成核酸的重要原料,2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供,葡萄糖、糖原,丙酮酸,乙酰CoA,脂肪,草酰乙酸,-酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,代 谢 调 节The Regulation of Metabolism,第 四 节,代谢调节：机体对代谢速率的控制能力,通过代谢物 浓度变化,改变细胞内cAMP浓度 诱导或阻遏酶合成,影响酶促反应速度,释放神经递质直接调节 影响激素的分泌,激素水平,细胞水平,整体水平,一、细胞水平的代谢调节,细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节,（一）细胞内酶的隔离分布,避免了各种代谢途径互相干扰，是实现代谢调节的基本前提,代谢调节主要是通过对关键酶(key enzyme)活性的调节而实现的。,催化的反应速度最慢（限速酶）常常催化单向反应受多种效应剂的调节,关键酶（key enzymes）能够决定代谢途径的速度和方向的酶,调节关键酶活性,调节现有酶结构（快速调节）诱导、阻遏酶合成（迟缓调节）,变构调节 酶的共价修饰调节,改变酶的构象来改变酶活性,通过加入或去掉一个化学基团来改变酶活性,酶结构调节,酶含量调节,(Allosteric regulation),1.变构调节的概念,小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性。,（二）关键酶的变构调节,寡聚酶：有二个独立部位：催化部位与调节部位动力学特征：S形曲线,2.变构酶：具有以下几个特点,S,V,米氏酶 变构酶,酶分子中有二个独立的部位,催化部位（亚基）调节部位（亚基）（活性中心）（变构部位）,功能：结合S，并转变为P,结合变构剂，改变E活性,3.变构效应剂,化学本质：酶的S、P、其它小分子化合物,使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂,变构效应剂+酶的调节亚基,4.构象改变形式,蛋白激酶A,C：催化亚基,R：调节亚基,5.变构调节的生理意义,饱食下，糖、脂代谢的变构调节,G G-6-PF-1.6-2PPEP丙酮酸,G-1-PUDPGGn,丙酮酸乙酰CoA柠檬酸,TCA,脂肪脂酰oA丙二酰CoA乙酰CoA柠檬酸,PK,乙酰CoA羧化酶,肉碱脂酰转移酶,磷酸化酶,糖原合酶,总的结果：糖原合成、糖原分解 糖酵解脂肪合成、脂肪分解,血糖浓度,生理意义：快速调节代谢的速度和方向，避免产 物堆积，使能量合理分配,（三）酶的化学修饰调节,1.化学修饰的概念,酶蛋白肽链上某些残基在不同催化单向反应的酶促催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变的过程。,2.化学修饰的主要方式,磷酸化-去磷酸,乙酰化-脱乙酰,甲基化-去甲基,腺苷化-脱腺苷,SH 与 S S 互变,3.修饰的过程：,磷酸化酶b激酶,E,E,P,低活性,高活性,蛋白激酶A（PKA）,磷蛋白磷酸酶,4.酶促化学修饰的特点,绝大多数共价调节酶有二种形式，可在其它酶的 催化下互变对调节信号有级联放大效应（瀑布效应）见图,与酶蛋白合成相比，耗能少，是体内调节酶 活性经济而有效的方式,磷酸化与脱磷酸化是最常见的修饰反应,腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（有活性）,胰高血糖素+受体,PKA(无活性),磷酸化酶b激酶,糖原合酶,糖原合酶-P,PKA(有活性),磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷酸化酶b激酶-P,Gn G 加强,G Gn 抑制,G蛋白,+,变构调节 化学修饰调节物质 酶分子变化 特点 意义,变构调节与化学修饰比较,变构调节 化学修饰调节物质 变构效应剂 激素等酶分子变化 非共价结合 共价结合特点 S型曲线 放大效应意义 防止产物堆积 经济有效的 和能量的浪费 调节方式,酶含量的调节,调节酶的合成速度 调节酶的分解速度,诱导合成 阻遏合成,三、整体水平的代谢调节,（一）饥饿,肝糖原,酮体,游离脂肪酸,血糖,胰岛素,胰高血糖素,（一）饥饿,糖原消耗,血糖趋于降低,胰岛素分泌减少胰高血糖素分泌增加,引起一系列的代谢变化,1.短期饥饿（13天）：异生期,（1）蛋白质代谢变化,分解加强，氨基酸异生成糖,（2）糖代谢变化,糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低,（3）脂代谢变化,脂肪动员加强，酮体生成增多,2.长期饥饿：蛋白质保存期,（1）蛋白质代谢变化,蛋白质分解减少,（2）糖代谢变化,肝肾糖异生增强肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸,（3）脂代谢变化,脂肪动员进一步加强脑组织利用酮体增加,复习题：1.比较变构调节和酶化学修饰调节。2.化学修饰调节的特点。3.短期饥饿，机体物质代谢的变化。,
