生物化学_第十章_物质代谢的调节.

1、第十章物质代谢的调节Regulation of Metabolism安徽医科大学生物化学与分子生物学教研室秦宜德本章主要内容一、物质代谢的特点1. 物质代谢的整体性和通用性2些组织.器官的代谢特点二、物质代谢的相互联系1.在能量代谢上的相互联系2糖、脂、蛋白质和核酸代谢之间的相互联系三、代谢的调节1. 细胞水平的代谢调节2. 激素水平的代谢调节3. 整体水平的代谢调节第一节物质代谢的特点The Specialty of Metabolism一、物质代谢的整体性和通用性消化吸收中间代谢蛋白质维生素废物排泄各种物质代谢之间互有联系，相互依存。（一）机体物质代谢的整体性1. 体内各种物质代谢途径相互

2、沟通和相互依存2. 机体各组织器官的物质代谢相互支持和联系3. 不同水平的精细调节保证物质代谢与生存环境 的同一柱（二）机体物质代谢的通用性1各种代谢中间物的通用性丙氨酸FARL TGJ脂酰oA -Jt丙酮酸一柠檬酸基糖胆固醇 TCA、生物转化（乙酰磺胺药）粘多糖TCA乙酸乙酰磷酸 柠檬酸Ch、FA乳酸 丙氨酸卓酰乙酸苹果酸丙酗酸字（甜酒自制）乙酸（酸奶自制）2.代谢途径的共用性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Co AATP3能量流通形式的一致性ADP+Pi营养物分解直接供能ATP4. 合成代谢还原力的共有性 例如磷酸戊糖途径NADPH + H+乙酰CoA二、一些组织、

3、器官的代谢特点（一）肝是机体物质代谢的枢纽。在糖、月旨.蛋白质、水.盐及维生素代谢中均具 有独特而重要的作用。呛肝在糖代谢中的作用合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖,释放入血是糖异生的主要器官肝在维持血糖稳定中起重要作用。（二）脑耗能大，耗氧多。葡萄糖为主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。（三）肌肉合成、储存糖原;通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运动时，以糖酵解为主。（四）脂肪组织合成及储存脂肪的重要组织；将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。（五）心脏酮体游离脂酸葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能为主（六）红细胞能量主要来自糖酵解第二节物质代谢的相互联系Metabolic In

4、terrelationships、在能量代谢上的相互联系三大营养素可在体内氧化供能。从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代 替，并互相制约。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。例如脂肪分解增强ATP增多ATP/ADP比值增高糖分解被抑制（糖分解代谢限速酶之一）饥饿时肝糖原分解T,肌糖原分解T12天Vk.空一磷酸二轻丙酮肝糖异生T,蛋白质分解T以脂酸.酮体分解供能为主蛋白质分解明显降低二、糖.脂、蛋白质和核酸之间的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系糖可以转变为脂肪糖原（肝、肌肉）f!有氧氧化从头合成乙酰C（A 脂肪酸

5、脂肪的甘油部分能在体内转变为糖甘油甘油激酶肝、磷酸甘油葡萄糖脂酸乙酰CoA亍葡荀旃（二）糖代谢与氨基酸代谢的相互联系大部分氨基酸（生糖或生糖兼生酮氨基酸）脱 氨基后，生成相应的愉酮酸，可转变为糖。例如丙氨酸脱氨基丙酮酸糖异生糖代谢的中间产物可氨基化生成非必需氨基酸糖丙酮酸天冬氨酸草酰乙酸乙酰CoA丙氨酸酮戊二酸*柠檬酸谷氨酸（三）脂代谢与氨基酸代谢的相互联系蛋白质可以转变为脂肪氨基酸-乙酰CoA-脂肪氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸磷脂酰丝氨酸I胆胺 脑磷脂I胆碱卵磷脂脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基脂肪一甘油一磷酸甘油醛某些非必需氨基酸丙酮酸但不能说，脂类可转变为氨基酸。（四）核酸与氨基酸代

6、谢、糖代谢的相互联系氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸合成咳呢一吃 兰色缈式内*酸 憑/电=内氨酸:色氮儉、H MI.苏氨直、tVtM胆同鸽JL七航辎曲人卜A罰体亮侃陂、MU勰A延刨钿嗓吟血如4?WWW-醐戊二coH畅血如秦苏氨酸第三节物质代谢的调节The Regulation of Metabolism代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。单细胞生物主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为原始调节或细胞水平代谢调节。高等生物三级水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内 分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对

7、其他细胞发 挥代谢调节作用。整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经 递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来 调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协 调而对机体代谢进行综合调节。一、细胞水平的代谢调节细胞酶系的区域分布与定位细胞内物质代谢调节的基本方式细胞内酶活性的调节细胞内对酶含量的调节（一）细胞酶系的区域分布与定位r细胞质:酵解:砂戊线粒体:丙酮酸氧化;三竣 酸循环;0 氧化:呼吸链电 子传递;氧*磷酸化糖途径;糖原合成；1脂肪酸合成；厂 1J一 、I细胞核:核威合成 0 O O鬲质网:白质合3 Q KL成:磷脂否成真核细胞主要代谢途径与酶的区域分布

8、三竣酸循环 磷酸戊糖途径 糖异生糖原介成与分解 脂肪酸卩氧化 脂肪酸合成 呼吸链多种水解悔礴脂合成质粒质质质计质粒酌质胞线胞胞胞射胞线溶内仇化磷酸化（呼吸链）线粒体尿素介成 蛋白质合成 DNA合成 mRN A合成 IRNA介成 rRNA合成 血红索合成 胆红索生成 胆固醇合成胞质.线粒体 内质网、胞质 细胞核 细胞核核质核仁胞质、线粒体 微粒体.胞质 内质网、胞质酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰，而且有利于它们协调 地发挥作用。(-)细胞内物质代谢调节的基本方式在一个代谢途径中，其速率和方向不完全由途径的所 有酶决定和调节，而是由其中的一个或几个具有调节作用 的酶所决定，这些酶称

9、为调节酶(regulatory enzymes) n 关键酶(key enzymes) o 或限速酶(rate-limiting enzyme)。由此酶催化的反应称为限速反应。限速酶活性 改变不但可以影响整个酶体系催化反应的总速率，甚至还 可以改变代谢反应的方向。一些重要代谢途径的限速酶糖酵解J糖激悔，磷酸果衲激酶1,肉刨酸激酶磷酸戊糖途径制糖-6 -磷酸脱轼酶糖异生丙酗酸踐化函，磷酸烯醉式丙则酸竣激酚，果糖-1, 6-二磷酸鮒，葡糖-6-磷酸酶三歿酸循坏柠椽酸合成酶，井柠掾酸脱氢酶，a -酮戊二酸脱氢酶复合体旃原合成糖原合成酚糖原分解磷酸化酚脂肪分解三酯酰甘油脂肪酶指酸合成乙醸辅梢A竣化酶酮

10、体合成HMG辅酶A合成酶胆固醇合成HMG辅陽A还原梢尿素合成楙氨酸代琥珀酸合成酚血红索合成ALA合成酶1反馈调节定义：代谢途径的底物或终产物常影响催化该途径起 始反应的酶的活性，即反馈调节。负反馈或反馈抑制：终产物的积累抑制初始步骤的酶 活性，使得反应减慢或停止。负反馈既可使代谢产物 的生成不至于过多，又可使能量得以有效利用，不至于浪费。正反馈或反馈激活：代谢过程中某些底物或中间产物 可使本途径的前行酶活化，加速反应的进行。2底物循环代谢途径中某些可逆反应的正反方向是由不同酶催化进行的，即不同酶催化单向反应使得两个作用物互变，由此构成的循环为底物循环（substratecycle) oATP、

11、 ADP、6 磷酸果糖激IW-JXPi果糖二磷酸酶-1磷酸果糖激酶与果糖二磷酸酶所催化的底物循环3级联反应在一个连锁反应中，当个酶被激活后， 其他酶依次被激活，引起原始信号的放大，这 种连锁反应系统被称为级联系统，所催化的反 应被称为级联反应(cascade reaction )。酶级联反 应示意图意义：由于酶的 共价修饰反应是 酶促反应，只要 有少量信号分子（如激素）存在, 即可通过加速这 种酶促反应，而 使大最的另一种 酶发生化学修饰, 从而获得放大效 应。这种调节方 式快速.效率极 高。肾上腺索或肾上腺索或（三）细胞内酶活性的调节变构调节化学修饰调节1.变构调节基本概念小分子化合物与酶分

12、子活性中心以外的某一部位特异结 合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性， 这种调节称为酶的埠咿喟。被调节的酶称为(allostwic enzjrme)o使酶发生变构效应的物质，称为(allostericeffector)引起酶活性增加的变构效应剂称为(allosteric effector)引起酶活性降低的变构效应剂 称为(allosteric effector)。一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂糖酵解AMP、ADP. FDP、PiG6P磷酸果衲激的1FDP柠檬酸内刨酸激動FDPATP、乙酸CoA三竣酸循环柠椽酸合成酚AMPATP.长链脂酰Co A异柠掾酸脱氢MAMP. ADPATP樋异生内別酸竣化他乙 tftCoAx ATPAMP果抽一16二磷酸稱5-AMPAMP韬原分解磷酸化!WbAMP. G1P、PiATP. G-6-P椭原介成椭原合側G-6-P脂肪酸合成乙酰Co A竣化酵拧檬酸、界柠椽酸长链脂酰Co A胆固醇合成HMG-CoA还凍梅胆固醇獵展酸代谢谷鐵酸脱氛酶ADP、亮做酸、甲