代谢调控总论简

1、第十三章第十三章代谢和代谢调控总论代谢和代谢调控总论新者陈新者陈,陈乃谢陈乃谢,新陈恒代谢新陈恒代谢生则化生则化,化者生化者生,生化即化生生化即化生动态平衡动态平衡物质代谢的相互关系物质代谢的相互关系第第 二二 节节一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系三大营养素三大营养素共同中间共同中间产物产物共同最终代谢通路共同最终代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoATAC2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCO2乙酰乙酰CoA来来 源源去去 路路1.糖的有氧氧化糖的有氧氧化2. 脂肪酸氧化分解脂肪酸氧化分解3. 酮体氧化分解酮体氧化分解4. 氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢1. 进入三羧酸

2、循环进入三羧酸循环2. 合成脂肪酸合成脂肪酸3. 合成酮体合成酮体 4. 合成胆固醇合成胆固醇（一）蛋白质与糖代谢的相互联系（一）蛋白质与糖代谢的相互联系氨基酸氨基酸-酮酸酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生糖糖二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系（生糖氨基酸）（生糖氨基酸）糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸（二）糖与脂类代谢的相互联系（二）糖与脂类代谢的相互联系糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘油磷酸甘油脂肪脂肪氧化氧化酵解酵解脂酸脂酸乙酰乙酰CoA葡

3、萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶 肝肝磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄糖糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1. 蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪（三）蛋白质与脂类代谢的相互联系（三）蛋白质与脂类代谢的相互联系（生酮氨基酸）（生酮氨基酸） 2. 氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂 但不能说，脂类可转变为氨基酸。但不能说，脂类可转变为氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸3. 脂肪的甘油部分可转变为非

4、必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸（四）核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的相互联系（四）核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的相互联系 1. 1.氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2.2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供3.3.ATP,GTP,UTP,CTP磷脂合成磷脂合成多糖合成多糖合成蛋白质合成蛋白质合成第第 三三 节节代谢调控总论代谢调控总论代谢调节的三级水平：代谢调节的三级水平： 酶或细胞水平调节酶或细胞水平调节 激素水平调节激素水平调节 神经水平调节神经

5、水平调节主要通过细胞内代谢物浓度的变主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活力及含量进行调节，这化，对酶的活力及含量进行调节，这种调节称为种调节称为细胞水平细胞水平调节。调节。单细胞生物单细胞生物高等生物高等生物 三级水平三级水平代谢调节代谢调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节激素水平代谢调节神经及整体水平代谢调节神经及整体水平代谢调节一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节线粒体线粒体: :三羧酸循环三羧酸循环; ; - -氧化氧化; ;呼吸链电呼吸链电子传递子传递; ;氧化磷酸化氧化磷酸化细胞质细胞质: :酵解酵解; ;磷酸磷酸戊糖途径戊糖途径; ;糖原合成糖原合成分解

6、分解; ;脂肪酸合成脂肪酸合成; ;细胞核细胞核: :核酸核酸合成合成内质网内质网: :蛋白质蛋白质合成合成; ;磷脂合成磷脂合成 1.酶活力调节酶活力调节 快调节快调节2.酶含量调节酶含量调节 慢调节慢调节 （1）变构调节）变构调节(allosteric regulation)（2）化学修饰调节）化学修饰调节(chemical modification) 对关键酶活性的调节方式对关键酶活性的调节方式1. 1. 变构调节变构调节小分子化合物与酶分子小分子化合物与酶分子活性中心活性中心以外以外的某一部位特异结合，引起酶构的某一部位特异结合，引起酶构象变化。象变化。（一）酶活力的调节（一）酶活力的

7、调节代谢物代谢物别别构构中中心心活活性性中中心心被调节的酶称为变构酶或别构酶被调节的酶称为变构酶或别构酶(allosteric enzyme)使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂(allosteric effector) 变构调节的生理意义：变构调节的生理意义： 代谢终产物代谢终产物反馈抑制反馈抑制 (feedback (feedback inhibition) inhibition) 反应途径中的酶，使代反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。谢物不致生成过多。ABGFJDCH-E1E3E2 变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利

8、用，不致浪费。G-6-P+ +糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+ +6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成2.酶的化学修饰调节酶的化学修饰调节酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生生可逆可逆的的共价共价修饰修饰(covalent modification)，从而引起酶活性改变。从而引起酶活性改变。 化学修饰的主要方式：化学修饰的主要方式

9、：磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 - - - - - - 脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - - - - 脱腺苷脱腺苷 SH 与与 S S 互变互变酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白肾上腺素或胰肾上腺素或胰高血糖素高血糖素1 .腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（活性）腺苷酸环化酶（活性）2.ATPcAMPR、cAMP3.蛋

10、白激酶蛋白激酶（无活性）（无活性）蛋白激酶（活性）蛋白激酶（活性）4.磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶（无活性）（无活性）磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5.磷酸化酶磷酸化酶 b（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶 a（活性）（活性）6.糖原糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或胰肾上腺素或胰高血糖素高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADP456（二）酶量的调节（二）酶量的调节1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏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加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)减少酶

11、合成的化合物称为阻遏剂减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor) 2. 2. 酶蛋白降解酶蛋白降解溶酶体溶酶体蛋白酶体蛋白酶体 释放蛋白水解酶，降解蛋白质释放蛋白水解酶，降解蛋白质 蛋白水解酶降解蛋白质蛋白水解酶降解蛋白质（一）饥饿（一）饥饿糖原消耗糖原消耗血糖趋于降低血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少胰高血糖素胰高血糖素分泌增加分泌增加 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化1. 1. 短期饥饿（短期饥饿（1 13 3天）天）三、整体水平的代谢调节三、整体水平的代谢调节 （1 1）蛋白质代谢变化）蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖分解加强，氨基酸异生成糖（2 2）糖代谢变

12、化）糖代谢变化 糖异生加强，糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低组织对葡萄糖利用降低（3 3）脂代谢变化）脂代谢变化 脂肪动员加强，酮体生成增多脂肪动员加强，酮体生成增多（二）应（二）应 激激1. 概念概念应激应激(stress)指人体受到一些异乎指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的所作出一系列反应的“ 紧张状态紧张状态 ”。2. 2. 机体整体反应机体整体反应交感神经兴奋交感神经兴奋肾上腺髓质及皮质激素分泌增多肾上腺髓质及皮质激素分泌增多胰高血糖素胰高血糖素、生长激素增

13、加，、生长激素增加，胰岛素分泌胰岛素分泌减少减少 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化3. 3. 代谢改变代谢改变（1 1） 血糖升高血糖升高 保证脑和红细胞能量供应保证脑和红细胞能量供应（2 2） 脂肪动员增强脂肪动员增强 为肌肉的主要能量来源为肌肉的主要能量来源（3 3）蛋白质分解加强）蛋白质分解加强 肌肉输出氨基酸肌肉输出氨基酸，尿，尿素合成和排出素合成和排出，负氮平衡，负氮平衡 第四节第四节 代谢抑制剂和抗代谢物代谢抑制剂和抗代谢物 6-MP的作用：在体内转变为的作用：在体内转变为6-MP核苷酸，核苷酸， 抑制抑制IMPAMP、GMP反馈抑制酰胺转反馈抑制酰胺转移酶移酶6-MP抑制

14、抑制HGPRT O NH2H2N-C-CH2-CH2-CH-COOH O NH2N+- N-CH2 -C -O -CH2 -CH-COOH O NH2N+ -N-CH2 -C -CH2 -CH2 -CH-COOH谷氨酰胺谷氨酰胺氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸6-重氮重氮5-氧氧正亮氨酸正亮氨酸甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（GAR）甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（FGAM）5-氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黄嘌呤次黄