物質(zhì)代謝的相互關(guān)系與代謝調(diào)

關(guān)于物質(zhì)代謝的相互關(guān)系與代謝調(diào)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握：代謝調(diào)節(jié)的基本方式和酶活性調(diào)節(jié)的基本內(nèi)容。熟悉：糖代謝、脂代謝、蛋白質(zhì)代謝與核酸代謝的相互關(guān)系。了解：酶含量調(diào)節(jié)機(jī)制和激素對(duì)代謝調(diào)節(jié)的機(jī)制。第2頁,共49頁，2024年2月25日，星期天物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系MetabolicInterrelationships第一節(jié)第3頁,共49頁，2024年2月25日，星期天一、代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)1、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系2、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系3、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系4、核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系第4頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共49頁，2024年2月25日，星期天一、在能量代謝上的相互聯(lián)系三大營養(yǎng)素共同中間產(chǎn)物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質(zhì)乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。第6頁,共49頁，2024年2月25日，星期天從能量供應(yīng)的角度看，三大營養(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。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。第7頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（一）糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系1.

攝入的糖量超過能量消耗時(shí)

二、糖、脂和蛋白質(zhì)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）第8頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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、腸磷酸-甘油葡萄糖第9頁,共49頁，2024年2月25日，星期天3.脂肪的分解代謝受糖代謝的影響?zhàn)囸I、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第10頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（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1.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?。?1頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2.糖代謝的中間產(chǎn)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檸檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸第12頁,共49頁，2024年2月25日，星期天氨基酸乙酰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）脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)系第13頁,共49頁，2024年2月25日，星期天——但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途徑丙酮?/p>

其他α-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岬?4頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（四）核酸與糖、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第15頁,共49頁，2024年2月25日，星期天ATP攜帶能量由能源傳遞給細(xì)胞的需能過程ATPADP+Pi太陽能化學(xué)能生物合成細(xì)胞運(yùn)動(dòng)膜運(yùn)輸?shù)?6頁,共49頁，2024年2月25日，星期天通過NADPH循環(huán)將還原力由分解代謝轉(zhuǎn)移給生物合成反應(yīng)NADPH+H+NADP+分解代謝還原性有機(jī)物還原性生物合成反應(yīng)氧化物還原性生物合成產(chǎn)物氧化前體第17頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

代謝的基本要略

代謝的基本要略在于形成ATP、還原力和構(gòu)造單元以用于生物合成。由ATP、還原力和構(gòu)造單元可合成各類生物分子，并進(jìn)而裝配成生物不同層次的結(jié)構(gòu)。生物合成和生物形態(tài)建成是一個(gè)耗能和增加有序結(jié)構(gòu)的過程，需要由物質(zhì)流、能量流和信息流來支持。第18頁,共49頁，2024年2月25日，星期天物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)TheRegulationofMetabolism第二節(jié)第19頁,共49頁，2024年2月25日，星期天代謝調(diào)節(jié)

生命是靠代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時(shí)有那麼多復(fù)雜的代謝途徑在運(yùn)轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴(yán)密的調(diào)節(jié)機(jī)制，才能使代謝適應(yīng)外界環(huán)境的變化與生物自身生長發(fā)育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會(huì)導(dǎo)致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。在漫長的生物進(jìn)化歷程中，機(jī)體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復(fù)雜，代謝調(diào)節(jié)機(jī)制也隨之更為復(fù)雜。代謝調(diào)節(jié)的四級(jí)水平：酶水平調(diào)節(jié)細(xì)胞水平調(diào)節(jié)激素水平調(diào)節(jié)神經(jīng)水平調(diào)節(jié)多細(xì)胞整體水平調(diào)節(jié)第20頁,共49頁，2024年2月25日，星期天代謝調(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)胞生物第21頁,共49頁，2024年2月25日，星期天高等生物——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，或通過某些激素的分泌來調(diào)節(jié)代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)而對(duì)代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。第22頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

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)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。第23頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（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。第24頁,共49頁，2024年2月25日，星期天多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布第25頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

酶的隔離分布的意義

——避免了各種代謝途徑互相干擾。第27頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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)。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。第28頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

快速代謝

遲緩代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘通過改變酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天通過改變酶的含量

變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemicalmodification)?代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。第29頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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)第30頁,共49頁，2024年2月25日，星期天被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allostericenzyme)使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑(allostericeffector)

?變構(gòu)激活劑

allostericeffector

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

allostericeffector

——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。第31頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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第32頁,共49頁，2024年2月25日，星期天變構(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第33頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（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。第34頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2.化學(xué)修飾的主要方式磷酸化---去磷酸乙?；?--脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH與–S—S–互變第35頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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-磷酸化的酶蛋白第36頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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。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)。第37頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（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)第38頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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)通過改變酶蛋白分子的降解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。第39頁,共49頁，2024年2月25日，星期天內(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)第40頁,共49頁，2024年2月25日，星期天激素分類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：第41頁,共49頁，2024年2月25日，星期天1.膜受體激素的作用方式激素作用方式第42頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2.胞內(nèi)受體激素的作用方式第43頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（一）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、整體水平的代謝調(diào)節(jié)第44頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

（1）蛋白質(zhì)代謝變化分解加強(qiáng)，氨基酸異生成糖（2）糖代謝變化糖異生加強(qiáng)，組織對(duì)葡萄糖利用降低（3）脂代謝變化脂肪動(dòng)員加強(qiáng)，酮體生成增多第45頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2.長期饑餓（1）蛋白質(zhì)代謝變化蛋白質(zhì)分解減少（2）糖代謝變化肝腎糖異生增強(qiáng)肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸（3）脂代謝變化脂肪動(dòng)員進(jìn)一步加強(qiáng)腦組織利用酮體增加第46頁,共49頁，2024年2月