第9章-物质代谢的联系与调节

1生物化学Biochemistry主讲教师：王卫平Tel:82805735E-mail:[e-mail]2物质代谢的联系与调节第9章MetabolicInterelationshipsandRegulation3第一节物质代谢的相互联系一物质代谢特点1整体性糖、脂、蛋白质、核酸的代谢相互联系，相互转变，构成一个整体42代谢调节机体根据内外环境的变化调节各种物质代谢通路的强度、方向和速度。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53共同的代谢池消化吸收的糖肝糖原分解糖异生血糖全身组织64动态平衡不断更新、适时补充，通过调节保持代谢的动态平衡，以防止中间产物的堆积和缺乏。7二、物质代谢的相互关系（一）在能量代谢上的相互联系●从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替。●一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。●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，避免浪费。8三大营养素共同中间产物共同最终代谢通路糖脂肪蛋白质乙酰CoA三羧酸循环2HATPCO2三大营养素可在体内氧化供能。9脂肪分解增强ATP增多ATP/ADP比值增高糖分解被抑制6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代谢限速酶）101糖代谢与脂肪代谢的相互关系(二)物质代谢的相互联系葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肾、肌肉）乙酰CoA羧化酶11脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪酸脂肪甘油葡萄糖乙酰CoA三羧酸循环酮体甘油激酶肝、肾、肠磷酸-甘油葡萄糖糖异生122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大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖。天冬氨酸，谷氨酸13糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸14氨基酸乙酰CoA脂肪蛋白质可以转变为脂肪氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂3脂类与氨基酸代谢的相互联系15——但不能说，脂类可转变为氨基酸。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途径丙酮酸其他α-酮酸某些非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸164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甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳单位合成嘌呤合成嘧啶(2).磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供17葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪亮、赖草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸胆固醇、酮体甘油脂酸磷酸烯醇式丙酮酸酪脯缬,异亮,蛋,苏天冬谷精组脯丙色丝甘苏半胱185器官之间的代谢联系肝脏是全身器官代谢的枢纽19物质代谢的调节第二节201细胞水平的调节2激素水平的调节3整体水平的调节在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调节网络通过对细胞内酶的调节来实现协调不同细胞、组织与器官之间的代谢在三个层次上进行21一、细胞水平的调节细胞水平的调节即是酶的调节，最基本的调节方式，是一切代谢调节的基础1、酶结构的调节：它通过酶结构的改变，使其活性发生变化，调节特点是产生效应快，但不持久2、酶量的调节：通过改变酶的生成与降解速度来改变酶活性，特点是速度慢，但调节的时间较长久22区域化，各类代谢分别在各亚细胞结构中进行，互不干扰，又可使作用物在局部浓集。脂肪酸合成，乙酰CoA胞液脂肪酸β-氧化生成乙酰CoA线粒体（一）细胞内酶的隔离分布23多酶体系在细胞内的分布多酶体系分布糖酵解胞液磷酸戊糖途径糖异生糖原合成三羧酸循环线粒体氧化磷酸化线粒体胞液胞液胞液24多酶体系分布线粒体脂酸氧化脂酸合成胞液内质网、胞液胆固醇合成磷脂合成内质网DNA、RNA合成细胞核25①限速酶(limitingvelocityenzymes)：速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度②催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。关键酶催化的反应具有以下特点：对酶的调节主要是对代谢通路中关键酶的调节26变构调节化学修饰调节快速调节迟缓调节数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几天通过改变酶的含量27（二）酶的变构调节变构调节一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的部分非共价键结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，这种调节方式称变构调节。28变构激活剂——引起酶活性增加的变构效应剂。变构抑制剂——引起酶活性降低的变构效应剂。变构酶能够接受变构调节的酶称为变构酶，变构酶多是关键酶，变构调节没有共价键的改变，快速调节酶活性使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂29（三）酶的化学修饰化学修饰酶分子的某些基团在其它酶的催化下发生共价修饰，从而引起酶活性改变，这种现象称为酶的化学修饰调节。可逆的，快速的调节方式如：乙酰化、甲基化、腺苷化及磷酸化最常见的化学修饰是磷酸化和去磷酸化30丝氨酸苏氨酸酪氨酸OHOP蛋白激酶磷蛋白磷酸酶PiH2OATPADP酶蛋白磷酸化酶蛋白酶的磷酸化与脱磷酸丝氨酸苏氨酸酪氨酸31（4）快速调节方式。2酶促化学修饰的特点（1）修饰过程需要其它酶的催化，酶从活性到非活性的互变需不同的酶分别催化。（2）化学修饰引起酶分子共价键的改变，因一个酶可催化多个酶蛋白修饰，即出现级联放大作用。催化效率较高。（3）修饰过程需耗能。催化反应较别构酶广泛。32（四）酶量的调节通过改变酶的合成或降解以调节细胞内酶的含量，从而调节代谢的速度和强度。由于酶的合成或降解所需时间较长，消耗ATP量较多，因此酶量调节属迟缓（慢）调节，作用较持久。33第三节细胞信息传递34•激素分类Ι膜受体激素Ⅱ胞内受体激素按激素受体在细胞的部位不同，分为：35跨膜信号转导的一般步骤特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应361.膜受体激素的作用方式•激素作用方式371.信号分子2.G蛋白偶联受体3.G蛋白生物学效应4.第二信使:cAMP5.蛋白激酶A(PKA)（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径组成38作用于细胞膜受体的激素1、腺苷酸环化酶体系肾上腺素+细胞膜受体激活G蛋白激活腺苷酸环化酶（AC）催化ATP转化为cAMP激活蛋白激酶A（PKA）催化效应蛋白的磷酸化产生一系列生理功能.cAMP是重要的第二信使，胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素、甲状旁腺素及降钙素等都是通过cAMP发挥作用。39作用于细胞膜受体的激素激活蛋白激酶C(PKC)催化一些蛋白磷酸化与钙调蛋白结合调节酶或蛋白活性第二信使内质网中钙（Ca＋）释放2、磷脂酰肌醇体系(如：去甲肾上腺素、ADH等)激素与膜受体结合激活另一类G蛋白激活磷脂酶C催化膜上磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2）水解甘油二酯（DG）+三磷酸肌醇(IP3)402.胞内受体激素的作用方式41作用于胞内受体的激素大多为类固醇激素：属脂质、能透过质膜。进入细胞与受体结合为复合体，进入核内，与DNA区段上的调节区域相互作用，从而调控相应基因表达，使蛋白合成量升高和下降。42物质代谢调节的参考思考题糖、蛋白质和脂肪是否可以相互转化，为什么？什么是变构调节和化学调节，试比较变构调节和化学修饰调节。甘氨酸、丙酮酸可以转变为哪些物质，简述转变过程。简述丙酮酸、乳酸异生为葡萄糖的主要过程及关键酶。试以天冬氨酸为中心，将已学过的代谢联系起来以图示说明谷氨酸在下述代谢途径的主要过程：(1).生成尿素；(2).生成CO2、H2O和ATP；(3).转变成葡萄糖；(4).转变成嘌呤核苷酸431、葡萄糖→3磷酸甘油醛→→→丙酮酸→乙酰CoA→穿梭→脂肪酰CoA磷酸二羟丙酮甘油三酯3磷酸甘油44A2型题每一道考题是以一个小案例形式出现，有A、B、C、D、E五个备选答案，请从中选择一个最佳答案。•某化合物，经糖酵解途径可转变为一种三碳羧酸；其氧化脱羧产物既可以进入三羧酸循环又是合成脂肪酸的原料；经转氨基作用可转变为一种生糖氨基酸；该物质是A．乙酰辅酶AB．丙酮酸C．草酰乙酸D．α－酮戊二酸E．甘油45