物质代谢联系

物质代谢联系第1页，共37页，2023年，2月20日，星期日一、物质代谢的相互联系（一）糖代谢与脂类代谢的相互关系糖可以在生物体内变成脂肪。脂肪不能大量转变为糖，除了油料作物种子。第2页，共37页，2023年，2月20日，星期日糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解从头合成脂肪甘油磷酸二羟丙酮糖代谢脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖

(植物)乙醛酸循环-氧化糖异生TCA糖代谢与脂类代谢的相互关系α-磷酸甘油第3页，共37页，2023年，2月20日，星期日脂肪代谢和糖代谢的相互关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸三羧酸循环乙醛酸循环甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物3-磷酸甘油第4页，共37页，2023年，2月20日，星期日（二）糖代谢与蛋白质代谢的相互关系糖可以转变为非必需氨基酸。蛋白质可以转变为糖。第5页，共37页，2023年，2月20日，星期日糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖→→

α-酮酸氨基酸蛋白质

NH3蛋白质氨基酸α-酮酸糖（生糖氨基酸）第6页，共37页，2023年，2月20日，星期日（三）脂类代谢与蛋白质代谢的相互关系由脂肪合成蛋白质的可能性是受限制的。有乙醛酸循环的机体可以合成氨基酸。蛋白质降解后的生酮氨基酸生成乙酰乙酸进而转变为脂肪酸；生糖氨基酸，通过丙酮酸、甘油或转变成乙酰辅酶A、丙二酸单酰途径合成脂肪酸。

第7页，共37页，2023年，2月20日，星期日脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系脂肪甘油磷酸二羟丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白质蛋白质氨基酸脂肪酸（生酮氨基酸）受到限制（植物和微生物可以转变）蛋白质氨基酸丙酮酸（生糖氨基酸）甘油脂肪乙酰乙酸脂肪第8页，共37页，2023年，2月20日，星期日（四）核酸与其他物质代谢的相互关系

蛋白质代谢为嘌呤和嘧啶的合成提供许多原料；糖类产生二羧基氨基酸的酮酸前身，又是戊糖的来源。

许多核苷酸在代谢中起着重要的作用。核酸是细胞内的重要遗传物质，可通过控制蛋白质的合成影响细胞的组成成分和代谢类型。

核酸及其衍生物和多种物质代谢有关。但脂类代谢除供应CO2外，和核酸代谢并无明显的关系。第9页，共37页，2023年，2月20日，星期日

C6NN15C78CC24C93NN二氧化碳天冬氨酸甲酸盐谷氨酰胺甲酸盐甘氨酸第10页，共37页，2023年，2月20日，星期日

核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型。核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的相互联系核苷酸的一些衍生物具重要生理功能(如CoA,NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。

核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子。

各类物质代谢都离不开具高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成,GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。第11页，共37页，2023年，2月20日，星期日糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸

甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸甘氨酸丝氨酰苏氨酸半胱氨酸

氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸胆固醇亮氨酸赖氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸异亮氨酸甲硫酰氨苏氨酸缬氨酸琥珀酰CoA苹果酸草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸乙醛酸蛋白质淀粉、糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨组氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二单酰CoA1-磷酸葡萄糖第12页，共37页，2023年，2月20日，星期日（五）代谢的基本要略

代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造单元以用于生物合成。由ATP、还原力和构造单元可合成各类生物分子，并进而装配成生物不同层次的结构。生物合成和生物形态建成是一个耗能和增加有序结构的过程，需要由物质流、能量流和信息流来支持。第13页，共37页，2023年，2月20日，星期日脂肪

葡萄糖、其它单糖三羧酸循环电子传递（氧化）蛋白质脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。大分子降解成基本结构单位生物氧化的三个阶段NADPH第14页，共37页，2023年，2月20日，星期日三大基础物质代谢的相互关系：

相互转变、相互制约、殊途同归。第15页，共37页，2023年，2月20日，星期日相互转变：指糖类、脂肪、蛋白质代谢通过共同的代谢中间产物丙酮酸、乙酰辅酶A、α-酮戊二酸等相互联系起来，可以相互转变。相互制约：指生物体内脂类、蛋白质代谢的强度主要由糖类的代谢强度决定。当糖类供应充足时，糖类在体内大量氧化分解供能，这时脂肪、蛋白质的分解就受到一定的制约。糖类供应短缺时，脂类可大量分解供能，蛋白质也有供能作用。第16页，共37页，2023年，2月20日，星期日正常情况下，蛋白质的代谢主要用于蛋白质的不断自我更新，只有当机体能源物质糖类、脂类严重消耗时，蛋白质才表现为大量分解供能。殊途同归：三大物质代谢分解途径虽不相同，但彻底氧化为水和二氧化碳最终汇合到TCA循环中，所以TCA循环是糖类、脂肪、蛋白质彻底分解氧化的一条共同途径。第17页，共37页，2023年，2月20日，星期日TCA循环是糖类、脂肪、蛋白质三大物质的共同通路：(1)、三羧酸循环是乙酰辅酶A最终氧化生成CO2和H2O的途径。(2)、糖代谢产生的碳骨架最终进入三羧酸循环氧化。第18页，共37页，2023年，2月20日，星期日(3)、脂肪分解产生的甘油可通过糖有氧氧化进入三羧酸循氧化，脂肪酸经β—氧化产生乙酰辅酶A可进入三羧酸环氧化。(4)、蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后碳骨架可进入三羧循环，同时，三羧酸循环的中间产物可作为氨基酸的碳骨架接受NH3后合成非必需氨基酸。所以，三羧酸循环是三大物质代谢共同通路第19页，共37页，2023年，2月20日，星期日(一)代谢调节的概念(二)酶水平的调节(三)细胞膜结构对代谢的调节和控制作用(四)激素调节和跨膜信号转导(五)神经的调节二、代谢调节第20页，共37页，2023年，2月20日，星期日(一)代谢调节的概念

生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调节机制，才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要。调节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及生命。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。代谢调节的四级水平：酶水平调节细胞水平调节激素水平调节神经水平调节多细胞整体水平调节第21页，共37页，2023年，2月20日，星期日1、酶活性的调节

1）酶的别构效应酶活性的前馈和反馈调节

2）产能反应与需能反应的调节

3）酶的共价修饰与级联放大机制2、基因表达的调节

1）原核生物基因表达调节

2）真核生物基因表达调节(二)酶水平的调节

许多关键酶都是调节酶如别构酶、共价修饰酶、同工酶、多功能酶等。酶的调节主要是通过控制关键酶的活性和浓度来调节。酶活性调节是快速调节，在几分钟到几十分钟内完成。

通过控制酶浓度的调节要牵涉到基因、mRNA、蛋白质的生物合成，所以这种调节是一种慢调节，在几小时或几天内才能完成。

第22页，共37页，2023年，2月20日，星期日酶浓度的调节：

酶浓度的调节

诱导阻遏终产物的阻遏分解代谢产物阻遏诱导作用（induction）：

指用诱导物（inducer）来促进酶的合成，这种作用称诱导作用。

阻遏作用（repression）：

指用阻遏物（repressor）阻止或降低酶的合成，这种作用称阻遏作用。

第23页，共37页，2023年，2月20日，星期日1、酶活性的调节

1）酶的别构效应

－－酶活性的前馈和反馈调节第24页，共37页，2023年，2月20日，星期日酶活性的前馈和反馈调节

前馈（feedforward）和反馈（feedback）是来自电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响”，后者的意思是“输出对输入的影响”，这里分别借用来说明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。这种调节可能是正调控，也可能是负调控，其调节机理是通过酶的别构效应来实现的。S0SnS2S1E0E1En-1或+—或+—反馈前馈第25页，共37页，2023年，2月20日，星期日反馈调节中酶活性调节的机制代谢物别构中心活性中心第26页，共37页，2023年，2月20日，星期日6-磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用GUDPG6-P-G+1-P-G糖原糖原合成酶ATP

ADP

UTP

UDPG

第27页，共37页，2023年，2月20日，星期日葡萄糖丙酮酸羧化酶乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖草酰乙酸-酮戊二酸拧檬酸天冬氨酸氨基酸蛋白质嘧啶核苷酸核酸

氨甲酰天冬氨酸+磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应的调节控制——++第28页，共37页，2023年，2月20日，星期日细胞能量状态指标能荷=—————————

[ATP]+0.5[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP][ATP][ATP][ADP]ATP系统质量作用比=2）产能反应与需能反应的调节第29页，共37页，2023年，2月20日，星期日糖酵解与三羧酸循环途径的调节丙酮酸

G细胞液柠檬酸乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸-酮戊二酸乙酰CoA丙酮酸

线粒体

G-6-P

F-6-P

F-1.6-2P

磷酸果糖激酶

PEPADP+PiATPADP+PiATP

NADH

O2ATPADP+PiAMP+ATP2ADP

PiPi

PEP羧激酶+++---++----

己糖激酶丙酮酸

脱氢酶柠檬酸合成酶-酮戊二酸

脱氢酶第30页，共37页，2023年，2月20日，星期日

酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下，可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变，使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰（Covalentmoldification

）。目前已知有7种修饰方式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，ADP-核糖基化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。激酶ATPADP磷酸化酶b（无活性）磷酸化酶aP（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共价修饰共价修饰3）酶的共价修饰与级联放大机制第31页，共37页，2023年，2月20日，星期日酶级联系统调控示意图意义：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，而使大量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。肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（无活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（无活性）磷酸化酶a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液肾上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖ATPADPATPADP456第32页，共37页，2023年，2月20日，星期日cAMP激活蛋白

激酶的作用机理第33页，共37页，2023年，2月20日，星期日糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控糖原的分解和合成都是根据肌体的需要由一系列的调控机制进行调控，其限速酶分别为糖原磷酸化酶和糖原合成酶。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化的共价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。糖原合成酶a

(有活性)糖原磷酸化酶b(无活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶b(无活性)糖原磷酸化酶a(有活性)PP第34页，