生物化學(xué)物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)課件

1、生物化學(xué)物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)課件生物化學(xué)物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)課件Chapter 11 Connection and Regulation of MetabolismSection 1 Features of metabolism in the bodySection 2 Interconnection between metabolic pathwaysSection 3 Interconnection, features and harmonizition among organsSection 4 Regulation of metabolism Review2Chapter 11 Con

2、nection and Re第一節(jié) 體內(nèi)物質(zhì)代謝的特點(diǎn) The Features Of Metabolism In The Body糖分解代謝合成代謝脂類氨基酸核苷酸3第一節(jié) 體內(nèi)物質(zhì)代謝的特點(diǎn) The Features 物質(zhì)代謝的特點(diǎn)1. 動(dòng)態(tài)平衡 Dynamic Equilibrium 生者化，化又生，生化即化生新必陳，陳乃謝，新陳恒代謝 劉思職 （1904-1983）體內(nèi)物質(zhì)不斷更新、適時(shí)補(bǔ)充，通過一定的調(diào)節(jié)機(jī)制保持代謝的動(dòng)態(tài)平衡，以防止中間產(chǎn)物的堆積和缺乏。-科學(xué)家傳記大詞典科學(xué)出版社, 1991年 4物質(zhì)代謝的特點(diǎn)1. 動(dòng)態(tài)平衡 Dynamic Equil消化吸收的糖肝糖原分解糖異生

3、血糖全身組織2. 共同代謝池 Common Metabolic Pool無論是來自體內(nèi)或體外的物質(zhì)，在進(jìn)行中間代謝時(shí)，不分彼此，參加相同的代謝反應(yīng)5消化吸收的糖肝糖原分解糖異生血糖全身組織2. 共同代謝池 氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收 組織蛋白質(zhì)分解 體內(nèi)合成氨基酸 (非必需氨基酸) -酮酸 脫氨基作用 酮 體氧化供能糖胺 類脫羧基作用氨 尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等) 合成 體內(nèi)氨基酸代謝概況6氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收 組織分解 體內(nèi)合成氨基酸3. 整體性 Integration4. ATP是“通用高能化合物”互相聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)變，彼此制約，協(xié)調(diào)一致5. NADPH是合成

4、代謝所需的還原當(dāng)量分解代謝：NAD+合成代謝：NADPH73. 整體性 Integration4. ATP是“通用機(jī)體根據(jù)內(nèi)外環(huán)境的變化調(diào)節(jié)各種物質(zhì)代謝通路的強(qiáng)度、方向和速度。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6. 代謝調(diào)節(jié) Regulation of Metabolism8機(jī)體根據(jù)內(nèi)外環(huán)境的變化調(diào)節(jié)各種物質(zhì)代謝機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)內(nèi)外環(huán)第二節(jié) 代謝途徑間的相互聯(lián)系一、糖、脂肪、氨基酸分解代謝具有共同通路多糖脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖甘油脂肪酸氨基酸乙酰CoA三羧酸循環(huán)CO2H2O氧化磷酸化ATPHATP9第二節(jié) 代謝途徑間的相互聯(lián)系一、糖、脂肪、氨基

5、酸分解代二、任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能減少其 它供能物質(zhì)的降解脂肪糖類三、三羧酸循環(huán)是聯(lián)系糖、脂、氨基酸代謝的紐帶蛋白質(zhì)10二、任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能減少其 脂肪糖類三、三羧琥珀酰CoA 延胡索酸草酰乙酸-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸甘氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸 蛋氨酸絲氨酸 蘇氨酸 纈氨酸酮體亮氨酸 賴氨酸酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸精氨酸 谷氨酰胺組氨酸 脯氨酸CO2CO2T A C11琥珀酰CoA 延胡索酸草酰乙酸-酮戊二酸

6、檸檬酸乙酰CoA丙葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸- 酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrPheVal, Ile,Met, ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸12葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸- 第三節(jié) 器官間的代謝聯(lián)系、特點(diǎn)及其調(diào)整 Interconnection、Features and Harmonization Among Organs一、各器官間的代謝聯(lián)系Metabolic Connection Among Organs 各器官的代謝并非孤立進(jìn)行，而是相互聯(lián)系 肝臟是調(diào)節(jié)和聯(lián)系全身器官代謝

7、的中樞性器官13第三節(jié) 器官間的代謝聯(lián)系、特點(diǎn)及其調(diào)整 Interc-David L.,etc. lehninger principles of biochemistry 5th. New York, 200814-David L.,etc. lehninger pr-David L.,etc. lehninger principles of biochemistry 5th. New York, 200815-David L.,etc. lehninger pr-David L.,etc. lehninger principles of biochemistry 5th. New York,

8、 200816-David L.,etc. lehninger pr 心肌 Cardiac Muscle酮體乳酸 游離脂肪酸葡萄糖17 心肌 Cardiac Muscle酮體乳酸 二、各器官的代謝特點(diǎn)Metabolic Features of Organs 骨骼肌 Skeletal Muscle 合成、儲(chǔ)存糖原； 肌糖原不能直接生成自由葡萄糖 （缺乏葡萄糖-6-磷酸酶） 通常以脂肪酸氧化為主要供能方式； 劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，以糖酵解為主。18二、各器官的代謝特點(diǎn)Metabolic Features o 腦 Brain耗能大，耗氧多。（耗氧量占全身耗氧量的20%25%）葡萄糖為主要能源。不能利用脂酸，葡

9、萄糖供應(yīng)不足時(shí)，利用酮體。19 腦 Brain耗能大，耗氧多。21 肝 liver 代謝樞紐，耗氧多（占全身的20%） 葡萄糖、脂肪酸、甘油、氨基酸為供能物質(zhì) 不能利用酮體 可進(jìn)行糖異生、酮體生成20 肝 liver 代謝樞紐，耗氧多（占全身的20%）22 紅細(xì)胞 erythrocyte 葡萄糖酵解為主要能源不能利用脂肪酸或其它非糖物質(zhì)供能第20章 血液的化學(xué)21 紅細(xì)胞 erythrocyte 葡萄糖酵解為主要能 腎 kidney也可進(jìn)行糖異生和生成酮體；腎髓質(zhì)無線粒體，主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂肪酸、酮體氧化供能。22 腎 kidney也可進(jìn)行糖異生和生成酮體；24三、不同生理或病理

10、狀態(tài)時(shí)代謝的調(diào)整-David L.,etc. lehninger principles of biochemistry 5th. New York, 200823三、不同生理或病理狀態(tài)時(shí)代謝的調(diào)整-David L.,第四節(jié) 代謝調(diào)節(jié) 細(xì)胞水平 細(xì)胞內(nèi)酶的調(diào)節(jié) 激素水平 協(xié)調(diào)細(xì)胞、組織、器官之間的代謝 整體水平 由酶、激素及神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)成的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)Regulation of Metabolism體內(nèi)存在復(fù)雜而精確的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，保障各代謝途徑協(xié)調(diào)一致、有序進(jìn)行。24第四節(jié) 代謝調(diào)節(jié) 細(xì)胞水平 細(xì)胞內(nèi)酶的調(diào)節(jié)一、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)（酶的調(diào)節(jié)） 酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié) 變構(gòu)調(diào)節(jié) 化學(xué)修飾 酶量的調(diào)節(jié) 合成 降解 酶

11、的分布Metabolic Regulation at the Cellular level25一、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)（酶的調(diào)節(jié)） 酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)（一）酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)小分子化合物與酶蛋白的調(diào)節(jié)亞基或調(diào)節(jié)部位進(jìn)行非共價(jià)結(jié)合，引起酶構(gòu)象變化，從而改變酶的活性。變構(gòu)酶 allosteric enzyme變構(gòu)劑 變構(gòu)激活劑 allosteric activator 變構(gòu)抑制劑 allosteric inhibitor 1、變構(gòu)調(diào)節(jié)Allosteric regulation26（一）酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)小分子化合物與酶蛋白的調(diào)節(jié)亞基或調(diào)節(jié)部位進(jìn)PKA的激活R 調(diào)節(jié)亞基 C 催化亞基cAMP對(duì)蛋白激酶A(PKA)激活-生物

12、化學(xué)第7版， 人民衛(wèi)生出版社，主編：査錫良。27PKA的激活cAMP對(duì)蛋白激酶A(PKA)激活-生物變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn) 變構(gòu)酶通常含多個(gè)亞基，其中至少有一個(gè)調(diào)節(jié)亞基和 一個(gè)催化亞基 變構(gòu)酶的調(diào)節(jié)亞基與變構(gòu)劑以非共價(jià)形式結(jié)合 快速調(diào)節(jié) 變構(gòu)劑與酶分子的結(jié)合是可逆的 變構(gòu)酶催化的反應(yīng)通常是不可逆反應(yīng)或限速反應(yīng) 作用效應(yīng)短暫 變構(gòu)劑多為代謝物，通常進(jìn)行反饋調(diào)節(jié) 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不遵循米-曼方程V=Vmax S Km + S28變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn) 變構(gòu)酶通常含多個(gè)亞基，其中至少有一個(gè)調(diào)節(jié)-生物化學(xué)第7版， 人民衛(wèi)生出版社，主編：査錫良。29-生物化學(xué)第7版， 人民衛(wèi)生出版社，主編：査錫良。2、化學(xué)修飾 Chemic

13、al Modification酶蛋白肽鏈上某些氨基酸殘基在其它酶的催化下發(fā)生 共價(jià)修飾，從而引起酶活性的改變，稱為酶的化學(xué)修飾OHThrSerTyrH2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶PThrSerTyr302、化學(xué)修飾 Chemical Modification-生物化學(xué)第3版， 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，主編：賈弘禔。31-生物化學(xué)第3版， 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，主編：賈弘化學(xué)修飾的特點(diǎn) 多種形式：磷酸化、甲基化、乙酰化、腺苷化 快速調(diào)節(jié) 不可逆，如果逆行，需其它酶催化 催化的反應(yīng)較別構(gòu)酶廣泛，不限于限速反應(yīng) 催化效率高，并級(jí)聯(lián)放大32化學(xué)修飾的特點(diǎn) 多種形式：磷酸化、甲基化、乙?；?、腺苷

14、化磷酸化去磷酸糖原合酶（糖原合成限速酶）磷酸化酶（糖原分解限速酶）無活性有活性有活性無活性33磷酸化去磷酸糖原合酶磷酸化酶無活性有活性有活性無活性35同工酶的調(diào)節(jié)催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。乳酸脫氫酶LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 H4 H3M H2M2 HM3 M4心肌骨骼肌、肝臟不同組織、細(xì)胞有不同的代謝特點(diǎn)乳酸丙酮酸丙酮酸乳酸34同工酶的調(diào)節(jié)催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫學(xué)（二）酶量的調(diào)節(jié) 遲緩調(diào)節(jié) 酶的合成與降解（三）酶在細(xì)胞內(nèi)的分布各類代謝互不干擾作用物在局部濃集不同組織、器官酶的分布不同；在同一細(xì)胞內(nèi)酶的分布不

15、同35（二）酶量的調(diào)節(jié)（三）酶在細(xì)胞內(nèi)的分布各類代謝互不干擾不同組Compartmentation of Enzyme-David L.,etc. lehninger principles of biochemistry 5th. New York, 200836Compartmentation of Enzyme-二、激素水平的調(diào)節(jié)信息分子作用方式（距離）：內(nèi)分泌（激素）：遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié) 旁分泌：作用于鄰近細(xì)胞自分泌：作用于自身細(xì)胞細(xì)胞間的直接接觸37二、激素水平的調(diào)節(jié)信息分子作用方式（距離）：內(nèi)分泌（激素）：腎上腺素、ACTH胰高血糖素腺苷酸環(huán)化酶受體脂肪細(xì)胞膜 蛋白激酶（無活性） 蛋白激酶（

16、有活性） 甘油三酯脂肪酶 甘油三酯脂肪酶（無活性）（有活性）甘油二酯甘油三酯甘油游離脂酸其它脂肪酶-生物化學(xué)第7版， 人民衛(wèi)生出版社，主編：査錫良。38腎上腺素、ACTH腺苷酸環(huán)化酶受體脂肪細(xì)胞膜 蛋白激酶 激素調(diào)節(jié)模式膜受體 非膜受體激素 +信號(hào)傳遞途徑生物學(xué)效應(yīng)39激素調(diào)節(jié)模式膜受體激素 +信號(hào)傳遞途徑生物學(xué)效應(yīng)41Membrane ReceptorNuclear Receptor-生物化學(xué)第7版， 人民衛(wèi)生出版社，主編：査錫良。40Membrane ReceptorNuclear Recep三、整體調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)各細(xì)胞、各組織、各器官之間的物質(zhì)代謝，不是孤立的、各自為政的，而是相互協(xié)調(diào)、相互

17、聯(lián)系、相互制約，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體，以維持整體的生命活動(dòng)神經(jīng)體液41三、整體調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)各細(xì)胞、各組織、各器官之間的物質(zhì)代謝，不是饑餓 starvation1. 短期饑餓（13天）饑餓第1天 肝糖原耗竭，血糖水平胰高血糖素，胰島素肌肉攝取葡萄糖脂肪動(dòng)員糖異生蛋白質(zhì)分解饑餓第3天 脂肪動(dòng)員進(jìn)一步增加 酮體逐漸成為腦、心、腎、 肌肉等的重要供能物質(zhì)42饑餓 starvation1. 短期饑餓（13天）饑餓-David L.,etc. lehninger principles of biochemistry 5th. New York, 200843-David L.,etc. lehninger p

18、r-David L.,etc. lehninger principles of biochemistry 5th. New York, 200844-David L.,etc. lehninger pr2. 長期饑餓（一周以上） 蛋白質(zhì)降解減少，以保證人體基本生理功能 脂肪分解和酮體生成進(jìn)一步增多 腦組織以酮體為主要能源，肌肉以脂肪酸為主要能源 腎的糖異生作用明顯增強(qiáng) 血糖維持在較低水平 生命維持時(shí)間的長短主要取決于體內(nèi)脂肪儲(chǔ)存量的多少452. 長期饑餓（一周以上） 蛋白質(zhì)降解減少，以保證人體基本四、代謝調(diào)節(jié)障礙 糖尿病 甲狀腺機(jī)能亢進(jìn) 酮癥 高脂蛋白血癥 白化病 苯酮酸尿癥 肥胖癥46四、代

19、謝調(diào)節(jié)障礙 糖尿病48本章重點(diǎn) 物質(zhì)代謝的特點(diǎn)及相互聯(lián)系 物質(zhì)代謝細(xì)胞水平的調(diào)節(jié) 變構(gòu)調(diào)節(jié)（概念、特點(diǎn)） 化學(xué)修飾（概念、特點(diǎn)） 以饑餓為例說明機(jī)體物質(zhì)代謝的整體調(diào)節(jié)47本章重點(diǎn) 物質(zhì)代謝的特點(diǎn)及相互聯(lián)系49代謝途徑的關(guān)鍵酶代謝途徑關(guān)鍵酶糖原分解糖原合成糖酵解糖有氧氧化糖異生磷酸化酶糖原合酶己糖激酶、磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶丙酮酸脫氫酶系、檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、-酮戊二酸脫氫酶系丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶48代謝途徑的關(guān)鍵酶代謝途徑關(guān)鍵酶糖原分解磷酸化酶50代謝途徑的關(guān)鍵酶代謝途徑關(guān)鍵酶脂肪動(dòng)員脂肪酸分解脂肪酸合成膽固醇合成尿素合成嘌呤核苷酸

20、合成嘧啶核苷酸合成甘油三酯脂肪酶肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I乙酰CoA羧化酶HMG-CoA還原酶氨基甲酰磷酸合成酶IPRPP合酶、酰胺轉(zhuǎn)移酶氨基甲酰磷酸合成酶II、天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶PRPP合酶49代謝途徑的關(guān)鍵酶代謝途徑關(guān)鍵酶脂肪動(dòng)員甘油三酯脂肪酶51The Cycles In Metabolism Tricarboxylic acid cycle (Citric acid cycle, Krebs cycle) Citrate pyruvate cycle -glutamyl cycle Purine nucleotide cycle Glucose-alanine cycle Ornithine

21、 cycle ( Urea cycle) Methionine cycle50The Cycles In Metabolism TricTricarboxylic Acid Cycle-David L.,etc. lehninger principles of biochemistry 5th. New York, 200851Tricarboxylic Acid Cycle-DaCitrate pyruvate cycle NAD+NADH + H+CH3COSCoACoASH檸檬酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸檸檬酸蘋果酸蘋果酸線粒體 胞液載體CoASH CH3COSCoAATPADP + PiNADH + H+NAD+蘋果酸脫氫酶丙酮酸羧化酶ATPADP + Pi CO2NADP+NADPH + H+蘋果酸酶CO2載體載體52Citrat