生物化學(xué)第九章 物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)課件

第九章

物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)

MetabolicInterrelationshipsandRegulation

匯報(bào)人：某某某匯報(bào)時(shí)間：2023.X.X物質(zhì)代謝的特點(diǎn)TheSpecialtyofMetabolism第一節(jié)一、整體性糖類脂類蛋白質(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、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)境的變化三、各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色結(jié)構(gòu)不同酶系的種類、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同、功能各異四、各種代謝物均具有各自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五、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直接供能六、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)物質(zhì)代謝的相互關(guān)系糖脂肪(脂肪酸)氨基酸磷酸-戊糖-堿基(核苷酸)+NH2-NH2-NH2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（自學(xué)）第三節(jié)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)。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)酶的隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域。（一）細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布多酶體系

分布脂酸β氧化

線粒體脂酸合成

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

線粒體、胞液血紅素合成

線粒體、胞液關(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。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)。例：糖代謝的關(guān)鍵酶

快速代謝

遲緩代謝數(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)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。（二）關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric

effector)

變構(gòu)激活劑

allosteric

effector

——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。變構(gòu)抑制劑

allosteric

effector

——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。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通過(guò)構(gòu)象改變影響酶的活性天冬氨酸-氨甲磷酸轉(zhuǎn)移酶變構(gòu)激活示意圖無(wú)活性構(gòu)象變構(gòu)激活后構(gòu)象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。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的氧化糖原合酶促進(jìn)糖的儲(chǔ)存③變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化乙酰輔酶A羧化酶促進(jìn)脂酸的合成（三）酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)1.化學(xué)修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(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)稱為酶的化學(xué)修飾。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酶蛋白的共價(jià)修飾是可逆的酶促反應(yīng)，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)變。催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)可受調(diào)節(jié)因素如激素的調(diào)控。②具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。③磷酸化與脫磷酸是最常見(jiàn)的方式。

同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。磷酸化酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)與變構(gòu)調(diào)節(jié)示意圖磷酸化酶a磷酸化酶b磷酸化酶b激酶ATPADP磷蛋白磷酸酶H20H3PO4AMPH3PO4-ATP+化學(xué)修飾調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)糖原合成、分解的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)（四）酶量的調(diào)節(jié)1.酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑

(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑

(repressor)

常見(jiàn)的誘導(dǎo)或阻遏方式Ⅰ

底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏Ⅱ產(chǎn)物對(duì)酶合成的阻遏Ⅲ激素對(duì)酶合成的誘導(dǎo)Ⅳ藥物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)2.酶蛋白降解溶酶體蛋白酶體——釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)——泛素識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)通過(guò)改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。內(nèi)、外環(huán)境改變機(jī)體相關(guān)組織分泌激素激素與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變激素作用機(jī)制二、激素水平的代謝調(diào)節(jié)激素分類Ι

膜受體激素Ⅱ胞內(nèi)受體激素

按激素受體在細(xì)胞的部位不同，分為：激素作用方式1.膜受體激素的作用方式2.胞內(nèi)受體激素的作用方式舉例：饑餓糖原消耗血糖趨于降低胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加

引起一系列的代謝變化1.短期饑餓（1～3天）三、整體水平的