生物化学-第十一章-物质代谢的调节控制

1、第第11章章 物质代谢的调节物质代谢的调节 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三大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路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ATP+H2OCO2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 琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰

2、乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 甲硫氨酸甲硫氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T A C葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）当摄入的糖量

3、超过体内能量消耗时，糖可以转变当摄入的糖量超过体内能量消耗时，糖可以转变为脂肪。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脂酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠磷酸磷酸- -甘油甘油葡葡萄萄糖糖n脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。例如：例如：丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖（2）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可与糖相互转变与糖相互转变 20种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖种氨基酸除亮氨酸及赖氨

4、酸外均可转变为糖。 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 糖代谢中间代谢物仅能在体内转变成糖代谢中间代谢物仅能在体内转变成1212种种非必需氨基酸。非必需氨基酸。例如：例如：氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪（3） 蛋白质蛋白质/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。蛋白质可转变为脂肪。 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 氨基酸也可作为合成磷脂的原料。氨基酸也可作为合成磷脂的原料。脂肪脂肪甘

5、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 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸。脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸。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（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。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:高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化

6、氧化受阻受阻 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，就是物质代谢调节物质代谢调节。生物界代谢的调节，可分为生物界代谢的调节，可分为3 3个水平：个水平： 细胞水平、细胞水平、 激素水平、激素水平、 整体水平。整体水平。 第三节第三节 细胞水平的调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

7、体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 。主要代谢途径酶系在细胞内的隔离分布主要代谢途径酶系在细胞内的隔离分布代谢酶系代谢酶系分布区域分布区域代谢酶系代谢酶系分布区域分布区域糖酵解糖酵解胞浆胞浆呼吸链呼吸链线粒体线粒体糖异生糖异生胞浆、线粒体胞浆、线粒体蛋白质合成蛋白质合成核糖体核糖体糖原合成、分解糖原合成、分解胞浆胞浆尿素合成尿素合成胞浆、线粒体胞浆、线粒体磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径胞浆胞浆三羧酸循环三羧酸循环线粒体线粒体脂肪酸合成脂肪酸合成胞浆胞浆氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体胆固醇合成胆固醇合成胞浆、内质网胞浆、内质网血红素合成血红素合成胞浆、线粒体胞浆、线粒体磷脂合成磷脂合成内质网内

8、质网蛋白质降解蛋白质降解溶酶体、蛋白酶体溶酶体、蛋白酶体脂肪酸脂肪酸-氧化氧化线粒体线粒体核酸合成核酸合成细胞核细胞核 多酶体系的隔离分布：使物质代谢互不干扰酶活性的酶活性的调节方式：调节方式：1 1、快速调节，也叫、快速调节，也叫酶活性调节酶活性调节。2 2、迟缓调节，也叫、迟缓调节，也叫酶含量调节酶含量调节。一、酶活性的调节一、酶活性的调节A B C DE1 E2 E3催化反应速度最慢的酶：关键酶或催化反应速度最慢的酶：关键酶或限速酶限速酶酶结构调节酶结构调节 酶数量调节酶数量调节（快速调节） （迟缓调节）1、变构调节、变构调节非共价键非共价键代谢物代谢物活性中心活性中心别位别位EE酶结构

9、发生改变酶结构发生改变酶活性酶活性酶活性酶活性变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂变构效应剂变构效应剂变构酶变构酶变构调节的生理意义变构调节的生理意义 代谢终产物反馈抑制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。反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA 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2、共价修饰、共价修饰

10、E1E某种化学基团可逆E1共价键结合常见的修饰：磷酸化 需蛋白激酶蛋白激酶催化 去磷酸化需磷蛋白磷酸酶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

11、白二、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加速酶合成的化合物称为诱导剂诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为减少酶合成的化合物称为阻遏剂阻遏剂( (repressor) )2. 酶分子降解调节酶分子降解调节改变酶蛋白的降解速度改变酶蛋白的降解速度 第四节第四节 激素水平的调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 信号分子信号分子受体受体第二信使第二信使效应蛋白效应蛋白效应蛋白效应蛋白生物效应生物效应肌肉收缩肌肉

12、收缩分泌代谢分泌代谢基因表达基因表达信息传递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与靶细胞上特异受体结合细胞内信号转换细胞内信号转换表现效应表现效应信信息息传传递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）（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）（肾上腺皮质激素，性激素等） 脂肪酸衍生物脂肪酸衍生物

13、（前列腺素）（前列腺素） 气体分子气体分子(NO、CO)生长激素生长激素分泌过多分泌过多( (幼年幼年):):生长激素生长激素分泌过少分泌过少( (幼年幼年):):生长激素生长激素分泌过多分泌过多( (成年成年) )：甲状腺激素甲状腺激素由甲状腺分泌由甲状腺分泌 分泌异常分泌异常 甲状腺激素甲状腺激素分泌过多分泌过多： 成年甲状腺激素成年甲状腺激素分泌过少分泌过少 婴幼儿甲状腺激素婴幼儿甲状腺激素分泌过少分泌过少 缺碘引起缺碘引起甲状腺激素甲状腺激素分泌过少分泌过少甲亢（甲状腺机能亢进）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1. 离子通道偶联受体离子通道偶联受体 2. G蛋白偶联受体蛋白偶联受体 3. 酶偶联受体酶偶联受体 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：鸟苷酸结合蛋白全称：鸟苷酸结合蛋白特点：特点： 由由a a、b b、g g亚基组成的异聚体；亚基组成的异聚体；具有具有GTPGTP酶酶(GTPase)(GTPase)的活性，能结合的活性，能结合GTPGTP或或GDPGDP； 其本身的构象改变可活化效应蛋白。其本身的构象改变可活化效应蛋白。酶偶联受体酶偶