物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)11采用ppt課件

1、第9章物質(zhì)代謝的聯(lián)絡(luò)與調(diào)理物質(zhì)代謝的聯(lián)絡(luò)與調(diào)理Metabolic Interrelationships & Regulation第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)代謝的特點(diǎn)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)第三節(jié)第三節(jié) 體內(nèi)重要組織、器官的代體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)第四節(jié)第四節(jié) 代謝調(diào)理方式代謝調(diào)理方式物質(zhì)代謝的特點(diǎn)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)The Specialty of The Specialty of MetabolismMetabolism第一節(jié)第一節(jié)一、體內(nèi)各種物質(zhì)代謝過程相互聯(lián)絡(luò)一、體內(nèi)各種物質(zhì)代謝過程相互聯(lián)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)整體構(gòu)成一個(gè)整體 糖類糖類 脂類脂類蛋白

2、質(zhì)蛋白質(zhì)水水 無機(jī)鹽無機(jī)鹽維生素維生素 消化吸收消化吸收中間代謝中間代謝廢物排泄廢物排泄 體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝不是孤立進(jìn)展的，體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝不是孤立進(jìn)展的，是同時(shí)的，相互聯(lián)絡(luò)，相互轉(zhuǎn)變，相互依存，是同時(shí)的，相互聯(lián)絡(luò)，相互轉(zhuǎn)變，相互依存，構(gòu)成一致的整體。構(gòu)成一致的整體。 糖、脂糖、脂能能AA合成代謝合成代謝分解代謝分解代謝蛋白蛋白 E, HE, H二、機(jī)體物質(zhì)代謝不斷遭到精細(xì)調(diào)理二、機(jī)體物質(zhì)代謝不斷遭到精細(xì)調(diào)理機(jī)體有精細(xì)的調(diào)理機(jī)體有精細(xì)的調(diào)理機(jī)制，調(diào)理代謝的機(jī)制，調(diào)理代謝的強(qiáng)度、方向和速度強(qiáng)度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境內(nèi)外環(huán)境不斷變化不斷變化影響機(jī)體代謝影響機(jī)體代謝順應(yīng)環(huán)境順應(yīng)環(huán)境的變化的變化三、各

3、組織、器官物質(zhì)代謝各具特征三、各組織、器官物質(zhì)代謝各具特征構(gòu)造不同構(gòu)造不同酶系的種類、酶系的種類、含量不同含量不同不同的組不同的組織、器官織、器官代謝途徑不同、代謝途徑不同、功能各異功能各異四、各種代謝物均具有各自共同的四、各種代謝物均具有各自共同的代謝池代謝池n例如：例如：各各種種組組織織 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖異生糖異生血血糖糖五、五、ATP是機(jī)體儲(chǔ)存能量和耗費(fèi)能量是機(jī)體儲(chǔ)存能量和耗費(fèi)能量的共同方式的共同方式營養(yǎng)物營養(yǎng)物分解分解釋放釋放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能六、六、NADPH提供合成代謝所需的復(fù)原當(dāng)量提供合成代謝所需的復(fù)原當(dāng)量n例如：例如：乙酰

4、乙酰CoANADPH + H +脂酸、膽固醇脂酸、膽固醇 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)代謝的特點(diǎn)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)第三節(jié)第三節(jié) 體內(nèi)重要組織、器官的代體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)第四節(jié)第四節(jié) 代謝調(diào)理方式代謝調(diào)理方式物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)Metabolic InterrelationshipsMetabolic Interrelationships第二節(jié)第二節(jié)一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)絡(luò)一、各種能量物質(zhì)的代謝相互聯(lián)絡(luò)相互制約相互制約三大營養(yǎng)素三大營養(yǎng)素共同中共同中間產(chǎn)物間產(chǎn)物共同最終共同最終代謝通路代

5、謝通路糖糖脂肪脂肪蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)乙酰乙酰CoACoATAC2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCO2CO2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。從能量供應(yīng)的角度看，三大營養(yǎng)素可以從能量供應(yīng)的角度看，三大營養(yǎng)素可以相互替代，并相互制約。相互替代，并相互制約。普通情況下，機(jī)體優(yōu)先利用燃料的次序普通情況下，機(jī)體優(yōu)先利用燃料的次序是糖原、脂肪和蛋白質(zhì)。供能以糖及脂為主是糖原、脂肪和蛋白質(zhì)。供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的耗費(fèi)。，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的耗費(fèi)。 脂肪分解加強(qiáng)脂肪分解加強(qiáng)ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，常能抑制任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，

6、常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑被抑制制(糖分解代謝限速酶之一糖分解代謝限速酶之一) n例如：例如：饑餓時(shí)：饑餓時(shí)： 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解，肌糖原分解 肝糖異生肝糖異生，蛋白質(zhì)分解，蛋白質(zhì)分解 以脂酸、酮體分解供能為主以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低蛋白質(zhì)分解明顯降低1 2 天天3 4 周周二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝經(jīng)過中間代謝物而二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝經(jīng)過中間代謝物而 相互聯(lián)絡(luò)相互聯(lián)絡(luò) 一糖代謝與脂代謝一糖代謝與脂代謝 二糖代謝與氨基酸代謝二糖代謝與氨基酸代謝 糖糖脂脂氨基酸氨基酸核酸核酸三

7、脂代謝與氨基酸代謝三脂代謝與氨基酸代謝四核酸與氨基酸代謝四核酸與氨基酸代謝堿堿基基核核糖糖 糖：不能生成必需氨基酸糖：不能生成必需氨基酸氨基酸：可異生成糖氨基酸：可異生成糖 除除Leu, lysLeu, lys葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪Leu、Lys草酰乙酸草酰乙酸- 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal, Ile,Met, ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)代謝的特點(diǎn)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)第三節(jié)第三

8、節(jié) 體內(nèi)重要組織、器官的代體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)第四節(jié)第四節(jié) 代謝調(diào)理方式代謝調(diào)理方式體內(nèi)重要組織、器官的代謝體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)Metabolic Specialty & Interrelationships of Important Tissues & Apparatus in the Body 第三節(jié)第三節(jié)構(gòu)造不同，功能各異構(gòu)造不同，功能各異酶系組成、含量不同酶系組成、含量不同血液循環(huán)血液循環(huán) CNS CNS在糖、脂、蛋白質(zhì)在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中、水、鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用均具有獨(dú)特而重要的作用。合成、儲(chǔ)存糖

9、原合成、儲(chǔ)存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖異生的主要器官是糖異生的主要器官肝在糖代謝中的作用肝在糖代謝中的作用n例如：例如：肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。一、肝是人體最重要的物質(zhì)代謝一、肝是人體最重要的物質(zhì)代謝中心和樞紐中心和樞紐酮體酮體乳酸乳酸 游離脂酸游離脂酸葡萄糖葡萄糖正常優(yōu)先以脂酸為燃料產(chǎn)生正常優(yōu)先以脂酸為燃料產(chǎn)生ATP。能量可依次。能量可依次以耗費(fèi)自在脂酸、葡萄糖、酮體等能源物質(zhì)提供。以耗費(fèi)自在脂酸、葡萄糖、酮體等能源物質(zhì)提供。 二、心可利用多種能源物質(zhì)，二、心可利用多種能源物質(zhì)，以有氧氧化為主以有氧氧化為主耗能大，耗氧

10、多。耗能大，耗氧多。葡萄糖為主要能源，每天耗費(fèi)約葡萄糖為主要能源，每天耗費(fèi)約100g100g。 不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)缺乏時(shí)，利用酮體。不能利用脂酸，葡萄糖供應(yīng)缺乏時(shí)，利用酮體。 三、腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大三、腦主要利用葡萄糖供能且耗氧量大 合成、儲(chǔ)存肌糖原；合成、儲(chǔ)存肌糖原；通常以脂酸氧化為主要供能通常以脂酸氧化為主要供能方式；方式； 猛烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵猛烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵解為主。解為主。四、肌肉主要氧化脂肪酸，劇烈四、肌肉主要氧化脂肪酸，劇烈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大量乳酸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大量乳酸五、糖酵解是為成熟紅細(xì)胞提供五、糖酵解是為成熟紅細(xì)胞提供能量的主要途徑能量的主要途徑紅細(xì)胞沒有線粒紅細(xì)胞沒有線

11、粒體，每天耗費(fèi)體，每天耗費(fèi)1520g葡萄糖。葡萄糖。合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織；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)將脂肪分解成脂酸、甘油，供機(jī)體其他組織利用。體其他組織利用。 六、脂肪組織是合成、儲(chǔ)存脂肪六、脂肪組織是合成、儲(chǔ)存脂肪的重要組織的重要組織腎髓質(zhì)主要由糖酵解腎髓質(zhì)主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。、酮體有氧氧化供能。七、腎是可進(jìn)展糖異生和生成酮體七、腎是可進(jìn)展糖異生和生成酮體兩種代謝的器官兩種代謝的器官器官器官組織組織特有的酶特有的酶功能功能主要代謝途徑主要代謝途徑主要供能物主要供能物質(zhì)質(zhì)代謝和輸代謝和輸出的產(chǎn)物出的產(chǎn)物肝

12、肝葡萄糖激酶，葡葡萄糖激酶，葡萄糖萄糖-6-磷酸酶，磷酸酶，甘油激酶，磷酸甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧烯醇式丙酮酸羧激酶激酶代謝樞紐代謝樞紐糖異生，脂酸糖異生，脂酸-氧化，糖有氧化，糖有氧氧化，糖原氧氧化，糖原代謝，酮體生代謝，酮體生成等成等葡萄糖，脂葡萄糖，脂酸，乳酸，酸，乳酸，甘油，氨基甘油，氨基酸酸葡萄糖，葡萄糖，VLDL， HDL，酮，酮體等體等腦腦神經(jīng)中樞神經(jīng)中樞糖有氧氧化，糖有氧氧化，糖酵解，氨基糖酵解，氨基酸代謝酸代謝葡萄糖，脂葡萄糖，脂酸，酮體，酸，酮體，氨基酸等氨基酸等乳酸，乳酸，CO2, H2O心心脂蛋白脂酶，呼脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富吸鏈豐富泵出血液泵出血液有氧氧化有氧氧化

13、脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，酮體，糖，酮體，VLDLCO2，H2O脂肪脂肪組織組織脂蛋白脂酶，激脂蛋白脂酶，激素敏感脂肪酶素敏感脂肪酶儲(chǔ)存及發(fā)儲(chǔ)存及發(fā)動(dòng)脂肪動(dòng)脂肪酯化脂酸，脂酯化脂酸，脂解解VLDL，CM 游離脂酸，游離脂酸，甘油甘油骨骼骨骼肌肌脂蛋白脂酶，呼脂蛋白脂酶，呼吸鏈豐富吸鏈豐富收縮收縮有氧氧化，糖有氧氧化，糖酵解酵解 脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，酮體糖，酮體乳酸，乳酸，CO2，H2O腎腎甘油激酶，磷酸甘油激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧烯醇式丙酮酸羧激酶激酶排泄尿液排泄尿液糖異生，糖酵糖異生，糖酵解，酮體生成解，酮體生成脂酸，葡萄脂酸，葡萄糖，乳酸，糖，乳酸，甘油甘油葡萄糖葡萄糖紅細(xì)紅細(xì)胞胞無線粒

14、體無線粒體運(yùn)輸氧運(yùn)輸氧糖酵解糖酵解葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸重重要要器器官官及及組組織織氧氧化化供供能能的的特特點(diǎn)點(diǎn) 第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)代謝的特點(diǎn)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)絡(luò)第三節(jié)第三節(jié) 體內(nèi)重要組織、器官的代體內(nèi)重要組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)謝特點(diǎn)及聯(lián)絡(luò)第四節(jié)第四節(jié) 代謝調(diào)理方式代謝調(diào)理方式代謝調(diào)理方式代謝調(diào)理方式The Way for Regulation The Way for Regulation of Metabolismof Metabolism第四節(jié)第四節(jié)代謝調(diào)理普遍存在于生物界，是生物的重要特征。代謝調(diào)理普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要經(jīng)過

15、細(xì)胞內(nèi)代謝物濃主要經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量度的變化，對酶的活性及含量進(jìn)展調(diào)理，這種調(diào)理稱為原始進(jìn)展調(diào)理，這種調(diào)理稱為原始調(diào)理或細(xì)胞程度代謝調(diào)理。調(diào)理或細(xì)胞程度代謝調(diào)理。單細(xì)胞生物單細(xì)胞生物高等生物高等生物 三級程度代謝調(diào)理三級程度代謝調(diào)理細(xì)胞程度代謝調(diào)理細(xì)胞程度代謝調(diào)理激素程度代謝調(diào)理激素程度代謝調(diào)理高等生物在進(jìn)化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)理功能的內(nèi)高等生物在進(jìn)化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)理功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對其他細(xì)胞發(fā)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對其他細(xì)胞發(fā)揚(yáng)代謝調(diào)理作用。揚(yáng)代謝調(diào)理作用。整體程度代謝調(diào)理整體程度代謝調(diào)理在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或經(jīng)過

16、神經(jīng)纖維及神經(jīng)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或經(jīng)過神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或經(jīng)過某些激素的分泌來遞質(zhì)對靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或經(jīng)過某些激素的分泌來調(diào)理某些細(xì)胞的代謝及功能，并經(jīng)過各種激素的相互協(xié)調(diào)理某些細(xì)胞的代謝及功能，并經(jīng)過各種激素的相互協(xié)調(diào)而對機(jī)體代謝進(jìn)展綜合調(diào)理。調(diào)而對機(jī)體代謝進(jìn)展綜合調(diào)理。 一、細(xì)胞程度的代謝調(diào)理主要調(diào)理一、細(xì)胞程度的代謝調(diào)理主要調(diào)理關(guān)鍵酶活性關(guān)鍵酶活性 細(xì)胞程度的代謝調(diào)理主要是酶程度的調(diào)理。細(xì)胞程度的代謝調(diào)理主要是酶程度的調(diào)理。 細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布。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)鍵酶代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(key enzyme

17、)的活性決議。的活性決議。 代謝調(diào)理主要是經(jīng)過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)理而代謝調(diào)理主要是經(jīng)過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)理而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)的。一細(xì)胞酶系有特定細(xì)胞和亞細(xì)胞區(qū)域的一細(xì)胞酶系有特定細(xì)胞和亞細(xì)胞區(qū)域的隔離分布隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類經(jīng)常組成多酶體系，分布于代謝途徑有關(guān)酶類經(jīng)常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域細(xì)胞的某一區(qū)域 。多酶體系多酶體系分布分布多酶體系多酶體系分布分布DNA及及RNA合成合成細(xì)胞核細(xì)胞核糖酵解糖酵解胞液胞液蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液 戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑胞液胞液糖原合成糖原合成胞液胞液糖異生糖異生胞液胞液脂酸合成脂酸合成胞液胞液脂酸脂酸氧化氧化線粒體線粒體膽固醇

18、合成膽固醇合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，胞液多種水解酶多種水解酶溶酶體溶酶體磷脂合成磷脂合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)線粒體線粒體血紅素合成血紅素合成胞液，線粒體胞液，線粒體氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體線粒體尿素合成尿素合成胞液，線粒體胞液，線粒體呼吸鏈呼吸鏈線粒體線粒體主要代謝途徑多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布主要代謝途徑多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布 乙酰乙酰CoAFA合成酶系合成酶系 FA 無意義循環(huán)無意義循環(huán)ATP脂酰脂酰CoA-O乙酰乙酰CoACoA線粒體線粒體胞液胞液有氧氧化有氧氧化糖缺乏糖缺乏糖充足糖充足Glc酶隔離分布的意義酶隔離分布的意義: :提高同一代謝途徑酶促反響速率。使各種代謝途提高同一

19、代謝途徑酶促反響速率。使各種代謝途徑互不干擾，彼此協(xié)調(diào)，有利于調(diào)理物對各途徑的特徑互不干擾，彼此協(xié)調(diào)，有利于調(diào)理物對各途徑的特異調(diào)理。異調(diào)理。關(guān)鍵步驟關(guān)鍵步驟關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶代謝途徑是一系列酶促反響組成的，其速度代謝途徑是一系列酶促反響組成的，其速度及方向由其中的關(guān)鍵酶決議及方向由其中的關(guān)鍵酶決議 。 速度最慢，它的速度決議整個(gè)代謝途徑的總速度速度最慢，它的速度決議整個(gè)代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶，故又稱其為限速酶(limiting velocity enzymes)。 催化單向反響不可逆或非平衡反響，它的活性決催化單向反響不可逆或非平衡反響，它的活性決議整個(gè)代謝途徑的方向。議整個(gè)代謝途徑的

20、方向。 這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或這類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)理。效應(yīng)劑的調(diào)理。n關(guān)鍵酶催化的反響具有以下特點(diǎn)：關(guān)鍵酶催化的反響具有以下特點(diǎn)：代謝途徑代謝途徑關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶糖原降解糖原降解磷酸化酶磷酸化酶糖原合成糖原合成糖原合酶糖原合酶糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶糖異生糖異生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖雙磷酸酶果糖雙磷酸酶-1 -1脂酸合成脂酸合成乙酰輔酶乙酰輔酶A

21、 A羧化酶羧化酶膽固醇合成膽固醇合成HMGHMG輔酶輔酶A A復(fù)原酶復(fù)原酶某某些些重重要要代代謝謝途途徑徑的的關(guān)關(guān)鍵鍵酶酶 快速代謝快速代謝 緩慢代謝緩慢代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘數(shù)秒、數(shù)分鐘經(jīng)過改動(dòng)酶的活性經(jīng)過改動(dòng)酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天數(shù)小時(shí)、幾天經(jīng)過改動(dòng)酶的含量經(jīng)過改動(dòng)酶的含量 變構(gòu)調(diào)理變構(gòu)調(diào)理 (allosteric regulation)(allosteric regulation)化學(xué)修飾調(diào)理化學(xué)修飾調(diào)理 (chemical modification)(chemical modification) 代謝調(diào)理主要是經(jīng)過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)理而實(shí)現(xiàn)的。代謝調(diào)理主要是經(jīng)過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)理而實(shí)現(xiàn)的。1代謝

22、途徑關(guān)鍵酶多數(shù)遭到變構(gòu)調(diào)理代謝途徑關(guān)鍵酶多數(shù)遭到變構(gòu)調(diào)理 小分子化合物與酶分子活性中心以外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)的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改動(dòng)酶的活性，這種調(diào)理稱象變化，從而改動(dòng)酶的活性，這種調(diào)理稱為酶的變構(gòu)調(diào)理或別構(gòu)調(diào)理。為酶的變構(gòu)調(diào)理或別構(gòu)調(diào)理。二小分子代謝物改動(dòng)關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶二小分子代謝物改動(dòng)關(guān)鍵酶構(gòu)象對酶活性變構(gòu)調(diào)理活性變構(gòu)調(diào)理被調(diào)理的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶被調(diào)理的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allosteric (allosteric enzyme)enzyme)。使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)

23、，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effector) (allosteric effector) 。 變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑allosteric effectorallosteric effector引起酶引起酶活性添加的變構(gòu)效應(yīng)劑?；钚蕴砑拥淖儤?gòu)效應(yīng)劑。 變構(gòu)抑制劑變構(gòu)抑制劑allosteric effectorallosteric effector 引起酶引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。代謝途徑代謝途徑變構(gòu)酶變構(gòu)酶變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑變構(gòu)抑制劑糖酵解糖酵解己糖激酶己糖激酶AMP、ADP、FDP、PiG-6-P磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1FDP檸檬酸檸檬酸丙

24、酮酸激酶丙酮酸激酶ATP，乙酰，乙酰CoA三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)檸檬酸合酶檸檬酸合酶AMPATP，長鏈脂酰，長鏈脂酰CoA異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶AMP，ADPATP糖異生糖異生丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶乙酰乙酰CoA，ATPAMP糖原分解糖原分解磷酸化酶磷酸化酶bAMP，G-1-P，PiATP，G-6-P脂酸合成脂酸合成乙酰輔酶乙酰輔酶A羧化酶羧化酶檸檬酸，異檸檬酸檸檬酸，異檸檬酸長鏈脂酰長鏈脂酰CoA氨基酸代謝氨基酸代謝谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶ADP，亮氨酸，蛋氨酸，亮氨酸，蛋氨酸GTP，ATP，NADH嘌呤合成嘌呤合成谷氨酰胺谷氨酰胺PRPP酰胺酰胺轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶AMP，GMP嘧啶合成嘧啶

25、合成天冬氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶天冬氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶CTP，UTP核酸合成核酸合成脫氧胸苷激酶脫氧胸苷激酶dCTP，dATPdTTP一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其變構(gòu)效應(yīng)劑一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其變構(gòu)效應(yīng)劑 2代謝途徑的起始物或產(chǎn)物經(jīng)過變構(gòu)調(diào)理影響代謝途徑的起始物或產(chǎn)物經(jīng)過變構(gòu)調(diào)理影響代謝途徑代謝途徑 機(jī)制機(jī)制變構(gòu)酶變構(gòu)酶催化亞基催化亞基調(diào)理亞基調(diào)理亞基變構(gòu)效應(yīng)劑：變構(gòu)效應(yīng)劑：底物、終產(chǎn)物底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物其他小分子代謝物變構(gòu)效應(yīng)劑變構(gòu)效應(yīng)劑 + + 酶的調(diào)理亞基酶的調(diào)理亞基酶的構(gòu)象改動(dòng)酶的構(gòu)象改動(dòng)酶的活性改動(dòng)酶的活性改動(dòng)激活或抑制激活或抑制 疏松疏松亞基聚合亞基聚合嚴(yán)密嚴(yán)密亞基解聚亞基解聚酶分子多聚

26、化酶分子多聚化3. 變構(gòu)調(diào)理的生理意義變構(gòu)調(diào)理的生理意義 代謝終產(chǎn)物反響抑制代謝終產(chǎn)物反響抑制 (feedback inhibition) 反響途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。反響途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA長鏈脂酰長鏈脂酰CoA關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶 變構(gòu)調(diào)理使能量得以有效利用，不變構(gòu)調(diào)理使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。致浪費(fèi)。G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促進(jìn)糖的儲(chǔ)存促進(jìn)糖的儲(chǔ)存變構(gòu)調(diào)理使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。變構(gòu)調(diào)理使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸檸檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激

27、酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰輔酶乙酰輔酶A 羧化酶羧化酶 促進(jìn)脂酸的合成促進(jìn)脂酸的合成三關(guān)鍵酶活性可由酶的化學(xué)修飾調(diào)理三關(guān)鍵酶活性可由酶的化學(xué)修飾調(diào)理1經(jīng)過對酶蛋白的化學(xué)修飾調(diào)理代謝途徑經(jīng)過對酶蛋白的化學(xué)修飾調(diào)理代謝途徑關(guān)鍵酶活性關(guān)鍵酶活性酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾生可逆的共價(jià)修飾(covalent modification)(covalent modification)，從，從而引起酶活性改動(dòng)，這種調(diào)理稱為酶的化學(xué)而引起酶活性改動(dòng)，這種調(diào)理稱為酶的化學(xué)修飾。修飾。n化學(xué)修飾的主要方式：化學(xué)修飾的主要方式：磷酸化磷酸化 - -

28、- 去磷酸去磷酸乙酰化乙?；?- - - 脫乙酰脫乙酰甲基化甲基化 - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - 脫腺苷脫腺苷 SH 與與 S S 互變互變酶酶化學(xué)修飾類型化學(xué)修飾類型酶活性改動(dòng)酶活性改動(dòng)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸激活激活/抑制抑制磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸激活激活/抑制抑制糖原合酶糖原合酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制

29、/激活激活HMG-CoA復(fù)原酶復(fù)原酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活HMG-CoA復(fù)原酶激酶復(fù)原酶激酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸激活激活/抑制抑制乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸抑制抑制/激活激活脂肪細(xì)胞甘油三酯脂肪酶脂肪細(xì)胞甘油三酯脂肪酶磷酸化磷酸化/脫磷酸脫磷酸激活激活/抑制抑制黃嘌呤氧化脫氫酶黃嘌呤氧化脫氫酶SH/-S-S-脫氫酶脫氫酶/氧化酶氧化酶酶促化學(xué)修飾對酶活性的調(diào)理酶促化學(xué)修飾對酶活性的調(diào)理 酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTy

30、r-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白2酶促化學(xué)修飾的特點(diǎn)酶促化學(xué)修飾的特點(diǎn) ：酶蛋白的共價(jià)修飾是可逆的酶促反響，在酶蛋白的共價(jià)修飾是可逆的酶促反響，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性形狀可相不同酶的作用下，酶蛋白的活性形狀可相互轉(zhuǎn)變。催化互變反響的酶在體內(nèi)可受調(diào)互轉(zhuǎn)變。催化互變反響的酶在體內(nèi)可受調(diào)理要素如激素的調(diào)控。理要素如激素的調(diào)控。具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)理高。具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)理高。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。磷酸化酶磷酸化酶b的瀑布式酶促修飾反響的瀑布式酶促修飾反響腎上腺素腎上腺素磷酸化酶磷酸化酶a磷酸化酶磷酸化酶b活性磷酸化酶活性磷酸化

31、酶 b激酶激酶 磷酸化磷酸化無活性磷酸化酶無活性磷酸化酶b激酶激酶 脫磷酸脫磷酸活性蛋白激酶活性蛋白激酶腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶無活性蛋白激酶無活性蛋白激酶胰高血糖素胰高血糖素+ADPATPADPATPcAMPATP+同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)理和化學(xué)同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)理和化學(xué) 修飾調(diào)理。修飾調(diào)理。例：二聚體糖原磷酸化酶存在磷酸化位點(diǎn)，且每個(gè)例：二聚體糖原磷酸化酶存在磷酸化位點(diǎn)，且每個(gè)亞基都有催化部位和調(diào)理部位，因此，在受化學(xué)修亞基都有催化部位和調(diào)理部位，因此，在受化學(xué)修飾的飾的 同時(shí)也可由同時(shí)也可由AMPAMP變構(gòu)激活，并受變構(gòu)激活，并受ATPATP變構(gòu)抑制變構(gòu)抑制 化學(xué)修飾和變構(gòu)雙重調(diào)

32、理的意義：化學(xué)修飾和變構(gòu)雙重調(diào)理的意義： 變構(gòu)調(diào)理是細(xì)胞的一種根本調(diào)理機(jī)制，效應(yīng)劑變構(gòu)調(diào)理是細(xì)胞的一種根本調(diào)理機(jī)制，效應(yīng)劑濃度過低，難以發(fā)揚(yáng)應(yīng)急效應(yīng)。濃度過低，難以發(fā)揚(yáng)應(yīng)急效應(yīng)。 當(dāng)在應(yīng)激形狀下，隨著腎上腺素的釋放，經(jīng)過當(dāng)在應(yīng)激形狀下，隨著腎上腺素的釋放，經(jīng)過cAMP,cAMP,啟動(dòng)一系列的級聯(lián)酶促化學(xué)修飾反響，迅速啟動(dòng)一系列的級聯(lián)酶促化學(xué)修飾反響，迅速有效地滿足機(jī)體的急需。有效地滿足機(jī)體的急需。四改動(dòng)細(xì)胞內(nèi)酶的含量可調(diào)理酶的活性四改動(dòng)細(xì)胞內(nèi)酶的含量可調(diào)理酶的活性1調(diào)理酶蛋白含量可經(jīng)過誘導(dǎo)或阻遏酶蛋調(diào)理酶蛋白含量可經(jīng)過誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白基因的表達(dá)白基因的表達(dá)加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑加速酶合成

33、的化合物稱為誘導(dǎo)劑(inducer)(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)n常見的誘導(dǎo)或阻遏方式常見的誘導(dǎo)或阻遏方式: :底物對酶合成的誘導(dǎo)和阻遏底物對酶合成的誘導(dǎo)和阻遏產(chǎn)物對酶合成的阻遏產(chǎn)物對酶合成的阻遏激素對酶合成的誘導(dǎo)激素對酶合成的誘導(dǎo)藥物對酶合成的誘導(dǎo)藥物對酶合成的誘導(dǎo) 2調(diào)理細(xì)胞酶含量也可經(jīng)過改動(dòng)酶蛋白降解速度調(diào)理細(xì)胞酶含量也可經(jīng)過改動(dòng)酶蛋白降解速度溶酶體溶酶體蛋白酶體蛋白酶體 釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì) 泛素識別、結(jié)合蛋白質(zhì)；泛素識別、結(jié)合蛋白質(zhì)； 蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)經(jīng)過改動(dòng)酶

34、蛋白分子的降解速度，也經(jīng)過改動(dòng)酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)理酶的含量。能調(diào)理酶的含量。內(nèi)、外環(huán)境改動(dòng)內(nèi)、外環(huán)境改動(dòng)機(jī)體相關(guān)組機(jī)體相關(guān)組織分泌激素織分泌激素激素與靶細(xì)胞激素與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合上的受體結(jié)合靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，順應(yīng)內(nèi)外環(huán)效應(yīng)，順應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改動(dòng)境改動(dòng)n激素作用機(jī)制：激素作用機(jī)制：二、激素經(jīng)過作用特異受體調(diào)理二、激素經(jīng)過作用特異受體調(diào)理代謝過程體液調(diào)理代謝過程體液調(diào)理組織特異性和效應(yīng)特異性組織特異性和效應(yīng)特異性特異性激素受體特異性激素受體一膜受體激素一膜受體激素二胞內(nèi)受體激素二胞內(nèi)受體激素膜受體膜受體蛋白質(zhì)類、肽類、兒茶酚胺類蛋白質(zhì)類、肽類、兒茶酚胺類難以越過脂質(zhì)雙層

35、難以越過脂質(zhì)雙層-與膜受體結(jié)合與膜受體結(jié)合經(jīng)過第二信使發(fā)揚(yáng)作用經(jīng)過第二信使發(fā)揚(yáng)作用細(xì)胞外表脂膜上的細(xì)胞外表脂膜上的 跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白類固醇類、甲狀腺素、視黃酸等類固醇類、甲狀腺素、視黃酸等可越過脂質(zhì)雙層可越過脂質(zhì)雙層-與胞內(nèi)受體結(jié)合與胞內(nèi)受體結(jié)合激素激素-受體復(fù)合物受體復(fù)合物-DNA激素反響元件激素反響元件化學(xué)修飾調(diào)理化學(xué)修飾調(diào)理 膜受體膜受體 激素激素胞內(nèi)受胞內(nèi)受體激素體激素第二信使第二信使E酶含量酶含量調(diào)理調(diào)理細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞核細(xì)胞核膜受體膜受體HRE胞內(nèi)受體胞內(nèi)受體三、機(jī)體經(jīng)過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)三、機(jī)體經(jīng)過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)- -體液途徑體液途徑 整體調(diào)理體內(nèi)物質(zhì)代謝整體調(diào)理體內(nèi)物質(zhì)代謝內(nèi)外

36、環(huán)境變化內(nèi)外環(huán)境變化神經(jīng)體液神經(jīng)體液 調(diào)理調(diào)理順應(yīng)順應(yīng)環(huán)境環(huán)境維持內(nèi)環(huán)境維持內(nèi)環(huán)境 相對恒定相對恒定NS物質(zhì)物質(zhì)代謝代謝激素激素一饑餓一饑餓二應(yīng)激二應(yīng)激主要矛盾主要矛盾: :血糖血糖 添加來源：糖異生添加來源：糖異生 減少去路：葡萄糖利用減少去路：葡萄糖利用 其他能源利用其他能源利用主要調(diào)理激素：主要調(diào)理激素： 胰島素、胰高血糖素胰島素、胰高血糖素代謝綜合征代謝綜合征(Metabolic Syndrome, MS) ：以：以肥胖、高血壓、糖代謝及血脂異常等為主要臨床肥胖、高血壓、糖代謝及血脂異常等為主要臨床表現(xiàn)的癥候群表現(xiàn)的癥候群 。表現(xiàn)為心腦血管病的多種代謝危險(xiǎn)要素在同表現(xiàn)為心腦血管病的多種

37、代謝危險(xiǎn)要素在同一個(gè)體內(nèi)集結(jié)的形狀。而超重和肥胖在一個(gè)體內(nèi)集結(jié)的形狀。而超重和肥胖在MS發(fā)生、發(fā)生、開展中起著決議性的作用。開展中起著決議性的作用。 三肥胖是多種要素引起的進(jìn)食行為和能量三肥胖是多種要素引起的進(jìn)食行為和能量代謝調(diào)理的紊亂代謝調(diào)理的紊亂 體質(zhì)性肥胖體質(zhì)性肥胖 ：青少年期多見的肥胖，主要由于：青少年期多見的肥胖，主要由于脂肪細(xì)胞數(shù)量添加所致。脂肪細(xì)胞數(shù)量添加所致。 獲得性肥胖：成人因營養(yǎng)過剩引起的肥胖，主獲得性肥胖：成人因營養(yǎng)過剩引起的肥胖，主要由于脂肪細(xì)胞體積添加，也有數(shù)量添加。要由于脂肪細(xì)胞體積添加，也有數(shù)量添加。1肥胖者添加脂肪儲(chǔ)存有不同類型肥胖者添加脂肪儲(chǔ)存有不同類型n單純性肥胖單純性肥胖n繼發(fā)性肥胖癥繼發(fā)性肥胖癥 某些神經(jīng)、內(nèi)分泌疾病引起。某些神經(jīng)、內(nèi)分泌疾病引起。肥胖診斷常用規(guī)范是體重指數(shù)肥胖診斷