生物化学第十一章物质代谢调节控制

1、第11章物质代谢的调节 第一节第一节 物质代谢的联系物质代谢的联系 在能量上的相互联系在能量上的相互联系 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 TAC 2H ATP+H 2 O CO2 各类物质代谢通过共同中间产物相互联系、相互转化各类物质代谢通过共同中间产物相互联系、相互转化 琥珀酰CoA 延胡索酸 草酰乙酸 - 酮戊二酸 柠檬酸 乙酰CoA 丙酮酸 PEP 磷酸丙糖 葡萄糖或糖原 糖糖 - 磷酸甘油脂肪酸 脂肪脂肪 甘油三酯 乙酰乙酰CoA 丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 苯丙氨酸 酪氨酸 异亮

2、氨酸 甲硫氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸 酮体 亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸 CO2 CO2 氨 基 酸 、 糖 及 脂 肪 代 谢 的 联 系 T A C 葡 萄 糖 乙酰CoA 合成脂肪 （脂肪组织） 合成糖原储存（肝、肌肉） ? 当摄入的糖量超过体内能量消耗时，糖可以转变 为脂肪。 （1）糖在体内可转变为脂肪，而脂肪酸不能转变）糖在体内可转变为脂肪，而脂肪酸不能转变 为糖为糖 脂酸乙酰CoA葡萄糖 脂 肪 甘油甘油 甘油激酶甘油激酶 肝、肾、肠肝、肾、肠 磷酸磷酸- -甘油甘油 葡 萄 糖 ?脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。脂肪绝大部分

3、不能在体内转变为糖。 例如： 丙氨酸丙酮酸 脱氨基 糖异生 葡萄糖 （2）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可 与糖相互转变 ? 20 种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。 糖丙酮酸草酰乙酸 乙酰CoA 柠檬酸 -酮戊二酸 丙氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 ? 糖代谢中间代谢物仅能在体内转变成12种 非必需氨基酸。 例如： 氨基酸乙酰CoA脂肪 （3） 蛋白质/氨基酸可转变为脂肪氨基酸可转变为脂肪 而脂类不能转变为氨基酸/蛋白质蛋白质 ? 蛋白质可转变为脂肪。 丝氨酸磷脂酰丝氨酸 胆胺脑磷脂 胆碱卵磷脂 ? 氨基酸也可作为合成磷脂的原料。 脂肪甘油磷酸甘油醛 糖酵解途径 丙酮酸 其他-酮酸 某些非必需

4、氨基酸 ? 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸。 甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰胺 一碳单位 合成嘌呤合成嘧啶 （4）氨基酸是合成核酸的重要原料）氨基酸是合成核酸的重要原料 ?合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。 ?饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时 : 高酮血症 草酰乙酸 相对不足 糖不足糖不足 脂肪大量动员酮体生成增加 氧化受阻 ? 脂肪分解代谢的强度及顺利进行，还 有赖于糖代谢的正常进行。 第二节第二节 物质代谢调节的概述物质代谢调节的概述 体内的物质代谢是在严密的调节控制下进 行的，机体对代谢途径反应速度的调节控 制能力，就是制能力，就是物质代谢调节。 生物

5、界代谢的调节，可分为3个水平： 细胞水平、 激素水平、 整体水平。 第三节 细胞水平的调节 细胞内酶的隔离分布细胞内酶的隔离分布 ?代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于 细胞的某一区域 。 主要代谢途径酶系在细胞内的隔离分布 代谢酶系分布区域代谢酶系分布区域 糖酵解胞浆呼吸链线粒体 糖异生胞浆、线粒体蛋白质合成核糖体 糖原合成、分解胞浆尿素合成胞浆、线粒体 磷酸戊糖途径胞浆三羧酸循环线粒体 脂肪酸合成胞浆氧化磷酸化线粒体 胆固醇合成胞浆、内质网血红素合成胞浆、线粒体 磷脂合成内质网蛋白质降解溶酶体、蛋白酶体 脂肪酸-氧化线粒体核酸合成细胞核 ? 多酶

6、体系的隔离分布：使物质代谢互不干扰 酶活性的酶活性的调节方式： 1、快速调节，也叫酶活性调节。 2、迟缓调节，也叫酶含量调节。 一、酶活性的调节 A B C D E1E2E3 催化反应速度最慢的酶：关键酶或 限速酶 酶结构调节酶数量调节 （快速调节）（迟缓调节） 1、变构调节、变构调节 非共价键 代谢物 活性中心 别位 E E 酶结构发生改变 酶活性 酶活性 变构激活剂 变构抑制剂 变构效应剂 变构酶 变构调节的生理意义 代谢终产物反馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。 乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶 丙二酰CoA 长链脂酰CoA 变构调节使

7、能量得以有效利用，不致浪费。 G-6-P + 糖原磷酸化酶 抑制糖的氧化 糖原合酶 促进糖的储存 2、共价修饰、共价修饰 E1 E 某种化学基团 可逆 E1 共价键结合 常见的修饰：磷酸化 需蛋白激酶催化 去磷酸化需磷蛋白磷酸酶催化 修饰酶 酶活性改 变 共价修饰的主要方式共价修饰的主要方式 磷酸化 -去磷酸 乙酰化 -脱乙酰 甲基化 -去甲基 腺苷化 -脱腺苷 SH 与 S S 互变 酶的磷酸化与脱磷酸化 -OH Thr Ser Tyr 酶蛋白 H2OPi 磷蛋白磷酸酶 ATPADP 蛋白激酶 Thr Ser Tyr -O-PO 3 2- 磷酸化的 酶蛋白 二、酶量的调节二、酶量的调节 1.

8、 酶蛋白合成的诱导与阻遏 加速酶合成的化合物称为 诱导剂(inducer) 减少酶合成的化合物称为 阻遏剂(repressor) 2. 酶分子降解调节 改变酶蛋白的降解速度 第四节 激素水平的调节 什么是信号传递 信号传递特定的化学 信号在靶细胞内的传递过 程。 信号受体反应 触碰叶枕细胞膜去极化 液泡水分排出小叶合拢 细胞信号传递 的基本路线 信号分子受体第二信使 效应蛋白 效应蛋白 生物效应 肌肉收缩 分泌代谢 基因表达 信息传递 第二信使的产生与作用第二信使的产生与作用 细胞分泌信息物质 （生长因子、细胞因子、神经递质、（生长因子、细胞因子、神经递质、 激素激素） 与靶细胞上特异受体结合

9、与靶细胞上特异受体结合 细胞内信号转换 表现效应 信 息 传 递 信息分子按化学结构分类： ? 蛋白质和肽类蛋白质和肽类(胰岛素、生长因子、细胞因子等) ? 氨基酸及其衍生物氨基酸及其衍生物（甲状腺素、肾上腺素等） ? 类固醇激素类固醇激素（肾上腺皮质激素，性激素等） ? 脂肪酸衍生物（前列腺素） ? 气体分子(NO、CO) 生长激素腺垂体产生腺垂体产生 分泌异常 生长激素分泌过多(幼年): 生长激素分泌过少(幼年): 生长激素分泌过多(成年)： 巨人症 侏儒症 肢端肥大症 甲状腺激素甲状腺激素由甲状腺分泌由甲状腺分泌 分泌异常 甲状腺激素分泌过多： 成年甲状腺激素分泌过少 婴幼儿甲状腺激素分

10、泌过少 缺碘引起甲状腺激素分泌过少 甲 亢 患 者 粘 液 性 水 肿 甲亢（甲状腺机能亢进） 粘液性水肿粘液性水肿 呆小症呆小症 大脖子病 ?受体分类受体分类 膜受体膜受体 细胞内受体细胞内受体 按受体在细胞的部位不同，分为：按受体在细胞的部位不同，分为： 细胞膜受体和细胞内受体 细胞膜受体的类型细胞膜受体的类型 1. 离子通道偶联受体 2. G蛋白偶联受体 3. 酶偶联受体 离子通道偶联受体离子通道偶联受体 G蛋白偶联受体蛋白偶联受体 G蛋白蛋白 全称：鸟苷酸结合蛋白 特点： 由a、b、g亚基组成的异聚体； 具有GTP酶(GTPase)的活性，能结合 GTP或GDP； 其本身的构象改变可活化效应蛋白。 酶偶联受体酶偶联受体 细 胞 内 受 体