第九章物质代谢调节与细胞信号转导.

1、第九章物质代谢调节与细胞信号转导物质代谢与信号转导物质代谢：糖、脂肪、蛋白、核昔酸四大基本物质在大 分子、构件分子和小分子不同层次间的相互转化 以及各类分子之间相互转化，为有机体提供必要 的物质基础和能量基础。信号转导:环境因素变化（信息）作用于机体组织细胞， 引起机体细胞内生物信息传递、调节生命活动的 一种生物学过程。二者之间的关系物质代谢受到细胞信号转导的引导与调节细胞信号转导是细胞内物质代谢与外界环 境变化之间相互联系与适应的桥梁第一节物质代谢与物质代谢调节r分解代谢：供能 合成代谢：转变为体内的结构成分大多数有机物质可以相互联系、相互转氯接矍娄脣幕交汇点。一、物质代谢的基本特点（一）物

2、质代谢的网络性糖原（糖昔键）甘油三脂（酯键）甘油+脂肪酸非必需氮茎酸合成或蛋白质 （肽轉）飙基酸耶0希気荃合成核酸（磷酸二酯键）磷酸+戊糖+碱基三馥酸循环与氧化磷酸化、和是处于代谢通路分支口的重要分子是三大营养物质的共同代谢通路，是联 系糖、脂类和氨基酸代谢的纽带物质代谢之间相互联系、相互依赖DCI如何相互联系?1和肪之间的关系：体内糖可转变脂肪，但（偶数）脂肪酸不能转变成糖(1)：入的糖量超过能量消耗时:合成糖原储存（肝、肌肉）葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪组织）(2)脂肪的甘油部分能在体内转变为糖甘油_甘逆激酶亠确酸-甘油- 肝、肾.肠葡萄糖脂酸乙酰CoA 葡萄糖(3)脂肪的分解代谢受糖代

3、谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时:脂肪大量动员 酮体生成增加糖不足一-草酰乙酸相对不足尚酮血症氧化受阻2和之间的关系:体内糖与大部分氨基酸碳架部分可以相互转变(1) 大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的处酮酸，可转 变为糖例如：丙氨酸_脱氨基_丙酮酸糖北生.葡萄糖2和之间的关系:2和之间的关系:(2) 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需2和之间的关系:2和之间的关系:天冬氨酸耙丙酮酸草酰乙酸乙酰5Aoc 酮戊二酸柠檬酸3 脂类和氨基酸之间的关系:脂类不能转变成氨基酸，但氨基酸能转变成脂肪(1)蛋白质可以转变为脂肪氨基酸 乙酰CoA 脂肪(2)氨基酸可作为合成磷脂的原料乙醇胺胆碱丝氨酸脑磷

4、脂卵磷脂(3) 脂肪的廿油部分可转变为非必需氨基酸脂肪一甘油确酸甘油醛糖酵解途径/丙酮酸某些非必需氨基酸其他(/酮酸葡萄糖、糖原誓坤取 *“八（二）物质代谢的集约性（集中、简约）1.仅有六种最基本的酶促化反应类型酶类催化反应类型举例氧化还原酚类氧化还原反应乳酸脱氢酶转移酶类基团转移核苜单磷酸激陋水解酶类水解反应胰蛋白酬裂解酶类加入或去除基团延胡索酸酶异构酹类异构化（分子内基 团转移）磷酸丙糖异构酗合成酶类连接两个底物氨酰tRNA合成酶2.不同物质代谢大多采用类似的代谢策略三歿酸循环QQC广MO HCGG-Hooc -coo-脂肪酸分解脂肪酸合成c(xr卜SMADM M-* SMP. rtADH

5、 ITMCPH. yH IISCoA赖気酸分解SCoA3.最古老的代谢途径为多数代谢所保留或共享4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6磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代谢限速酶之_）DC3一般情况下，机体优先利用燃料的 次序是糖原.脂肪和蛋白质。供能以糖 及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。A（三）物质代谢的定位性真核细胞内主要代谢酶系的区域化分布1.参与物质代谢的酶在各亚细胞器内区域化分布的差异 生物学意义：减少干扰；局部浓缩。 fk亚细胞区域M糸亚细胞区城諸酵解胞液呼吸链.氧化碑酸化线粒体磷酸戊糖途径购液蛋白质合

6、成胞液.内质网糖廉分解.合成胞液生物转化内欣网糖异生胞液.綾粒体DNA合成胞核脂肪感合成RNA合成胞核脂肪分解胞液血红素合成胞液、线粒体脂肪議跑化统粒体胆閲禅介成胞液.内质网三竣酸楣环找粒体尿素生成胞液、线粒体产生隔离的原因：基因表达与靶向转运的差异、生物膜脂 质双分子结构等消除隔离使物质代谢循环得以进行的主要方式 膜蛋白与运载体的协助；方式有主动转运、被动转运、偶联转运算，其中各种形式的线粒体穿梭、 氮基酸的Y谷胱甘酰基循环竽是偶联转运的車耍形式.a-elogluVfiie GUvnaeOulodcetMeQmoiK flyarol 1-pKoipMtt othrofcnweBCHOPO,

7、ClycolOhOPOjObytftroiyMeioae_闷證2.参与物质代谢的酶在生物机体各器官组织内分布区域化 的差异生物学意义：各器官组织各司其职，肝脏是生物机体 物质代谢的中心。脑、红细胞、肌肉、脂肪组织、肺肾脏尊各有其特殊的物质代谢要求7肝是机体物质代谢的枢纽。在糖.脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具 有独特而重要的作用。葩 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。EIE3心脏乳酸 游离脂酸一-葡萄糖77正常优先以脂肪酸为燃料产生ATP。能量可依 次以消耗自由脂肪酸、葡萄糖.酮体等能源物质提供。耗能大，耗氧多。葡

8、萄糖为主要能源，每天消耗约lOOgo不能利用脂肪酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。肌肉合成、储存糖原；通常以脂肪酸氧化为主要供能方式；剧烈运动时，以糖酵解为主。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。肾脏也可进行糖异生和生成酮体；肾154质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸. 酮体有氧氧化供能。特有的酶功能主矣代谢途径主妥供能扬代谢和输组织4出的产场肝葡萄林澈瞬，代谢枢纽荀萄擁，JW荀萄嗣hP氧化，饶有L, AH烯醇式丙配酸玻代谢.酬体生休孑成等脑神经中枢植有氧氧化.脂械酵解，氨基峻，酮体，COH：O酸代谢氨基酸等心脂妥白脂瞬，呼泵出血液有复仇化脂酸，荀萄CO2,

9、ILO,酮体，VLDL脂肪脂黃白脂h液储存及动踐化脂馥.脂VIJ)!游离脂酸，素敏感脂防矫员脂肪解乳虞撮粒甘油骨絡脂蛋白脂晦，呼收端有氧氧化，擁脂酸，葡的乳叫肌吸链丰畜酮体CO2 H.O肾甘油激陽，确峻排泄恳液檐畀生，植呻脂酸，荀対萄檐烯醇瓦丙酮酸拔解，酮体生成桂，乳峻，甘油红鈿无线粒体运榆氧煽M解孔酸(四)物质代谢的能量基础1.物质代谢网络中的无效循环(futilecycle)IAI0OO合成分解的往返代谢需 要耗能，表面上没有任何代0000Quetote Ntph&tphMeOadp0 r-2BP M1PRKHphoenoi pyruvateFhM!氨基甲酰磷酸:氨基甲酸天冬氨酸 !t P

10、RPPUMPUTPCTP-（2）细胞水平调节（细胞信激索（44高血糖素、肾上腺素等）+受体腺昔环化酹（无活性）腺甘环化酶（有活性）确酸化晦b激晦（无）糖原合酶擁原合酶P （无） !糖原令成降低确酸化酶b磷酸化a-P （有）糖原芋解增冬（3）整体水平调节（神名血HI増加利疋冰索分少肝竝HRAEhjJF槍芫 悴於”潮scutaV5AJ P rQ 归幵”1电 Rgi.中平c比匸4 ）條4巾皿+千阔JS曲皿护盟話永mtl咅起末水千.“I妆呂Lk耳口仃施十JR的分KM*少二、关键酶的调节代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定.关键酶催化的反应具有以下特点： 一般位于代谢途径的起始

11、或分支处； 催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个彳弋谢途径的方向。 谢缠它的速度决定整个代谢途径的总速度。速度最慢的关键酶又称限速酶(limiting velocity enzymes) 这类酶活性除受底物调控外，还受多种代谢物或效应剂的调节。DE1某些重要代谢途径的关键酶代谢途径糖原降解糖原合成糖酵解糖有氧氧化糖异生脂酸合成胆固醇合成关键胯确酸化晦糖原合晦己糖澈聲确酸果糖激酶1丙酮酸激酶丙明酸.脱氢酶系柠橈酸合晦异柠檬酸脱氢酶d酮戊二酸脱氢酶丙飼酸竣化腌确酸烯醇式丙酮酸竣激诲来糠二磷酸酶-1葡萄糖6磷酸酶乙酰辅酶A拔化酶HMG辅腌A还原晦HQ(-)小分子结合或共价修饰对酶结构与活

12、性的调节 1变构调节 (1)槪念：小分子化合物与酶分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 种调节称为酶的或。DE3被调节的酶称为或使酶发生变构效应的物质，称为引起酶活性增加的变构效应剂。引起酶活性降低的变构效应剂。别构调节一般发生在路中命矣键酶:,调节物质代谢通别构调节直接针对酶分子构象本身，因此是一种O一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂代谢遼径变构激活剂A- T*J科啊E己牺激晦AMP. ADPx FDP. PiG-6-P磷破果橢澈酶1FDP柠隊酸丙旳酸激坯ATP,乙酰CoA三竣皎循环柠檬陵合麟AMPATP,长健脂酰CoA异柠檬酸脱氨酶AMP, ADPATP糖异生丙