第34章细胞代谢调控

第 34章 细胞代谢调控 539页n细胞代谢n代谢的调节1一、细胞代谢n 代谢 途径交叉形成网络n 物质代谢的特点21.代谢 途径交叉形成网络n 在能量代谢方面、 物质代谢之间 的相互联系3 在能量代谢方面的相互联系n 糖、脂、蛋白质是体内氧化供能的三大物质。n 乙酰 CoA是三大物质共同的中间代谢物。n 三羧酸循环和氧化磷酸化是三大物质最后分解的共同代谢途径，释放的能量均以 ATP形式存在。n 从能量供应的角度看，这三大营养素可以互相代替，并相互制约。 n 一般情况下，供能以糖及脂为主，并尽量节约 Pr的消耗。n 任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他供能物质的降解。4 物质代谢之间的相互联系 540页n 糖代谢与脂肪代谢的相互关系n 糖代谢与蛋白质代谢的关系n 脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系n 核酸与其他物质代谢的相互关系代谢和重要中间物：6磷酸葡萄糖；丙酮酸；乙酰 CoA56糖代谢与脂代谢的相互联系n 糖可以转变为脂肪。n 动物中，脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。n 植物和微生物中，脂肪通过乙醛酸循环和糖异生转变为糖。n 脂肪分解代谢的强度和顺利进行，有赖于糖代谢的正常进行。7糖代谢与蛋白质代谢的相互联系n 20种氨基酸除亮氨酸和赖氨酸外均可转变为糖。n 糖代谢中间代谢物仅能在体内转变为 12种非必需氨基酸，其余 8种必需氨基酸必须从食物摄取。8脂代谢与蛋白质代谢的相互联系n 各种氨基酸均可转变为脂肪、胆固醇等脂类物质。n 动物中，脂肪绝大部分不能在体内转变为氨基酸。n 植物和微生物中，脂肪通过乙醛酸循环间接转变为氨基酸。9核酸代谢与糖、脂、蛋白质代谢的相互联系n 许多核苷酸在糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢中起重要作用。如 ATP、 UTP、 CTP、 GTP以及 CoA、 NAD(P) 、 FAD等辅酶。n 氨基酸是核酸合成的重要原料。如嘌呤的合成需要 Gly、 Asp、 Gln和一碳单位，嘧啶的合成需要 Asp、 Gln和一碳单位。n 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。102.物质代谢的特点n 整体性n 代谢调节n 各组织、器官物质代谢各具特色n 各种代谢物均具有各自共同的代谢池n 物质在体内氧化分解释放的能量，均储存在 ATP的高能磷酸键中。 但 ATP不是体内能量利用的唯一形式。n NADPH是合成代谢所需的还原力11血液组织（ blood）n 是联系各种组织间代谢反应的桥梁。携带氧、代谢产物、激素、酶等等。n 机体各组织代谢是否正常往往能从血液中的一些代谢产物指标反应出来。12二、代谢的调节n 细胞水平酶水平调节酶活性调节酶量调节酶在细胞内的集中存在与隔离分布n 整体水平 激素对代谢的调节 神经系统对代谢的调节131.酶水平调节n 酶的两种功能：催化各种生物化学反应；调节和控制代谢的速度、方向和途径，是新陈代谢的调节元件。14关键酶的调节意义n 代谢途径的速度和方向是由酶体系中一个或几个具有调节作用的关键酶的活性所决定的。15关键酶所催化反应的特点n 它催化的反应速度最慢，其活性决定整个代谢途径的总速度。n 这类酶催化单向反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。n 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。16（ 1）酶活性调节n 别构调节作用 (通过别构酶的别构效应来实现）n 共价修饰调节作用n 特异激活剂和抑制剂n 酶原激活17 别构调节作用 (变构调节作用）n 概念：小分子化合物与酶蛋白分子活性中心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，这种调节称之。n 代谢途径中的 关键酶大多是变构酶n 变构酶、变构效应、变构效应剂、变构激活剂、变构抑制剂18别构调节的实现n 酶促反应的前馈和反馈n ATP/ADPPi ATP系统的质量作用比底物 产物 19表：20变构调节的机理n 变构酶常常是由两个以上亚基组成。n 亚基分 催化亚基和调节亚基n 变构效应剂通过 非共价键 与调节亚基结合，引起酶构象的改变，从而影响酶与底物的结合，使酶活性被激活或抑制。n 变构效应剂可以是 酶的底物， 也可能是酶体系的 终产物或其他代谢物。n 变构效应剂浓度的改变可调节 代谢的强度、方向及细胞能量的供需平衡。n 变构效应剂引起酶分子构象改变，表现为 亚基的聚合、解聚或聚合为多聚体。21 化学修饰调节 （共价修饰调节）n 概念： 酶蛋白肽链上某些氨基酸残基在另一种酶的催化下，发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变，这种调节称之。n 化学修饰的方式： 磷酸化与脱磷酸、乙酰化与脱乙酰、甲基化与脱甲基、腺苷化与脱腺苷等。22磷酸化与脱磷酸n是化学修饰中最常见的修饰方式。n磷酸化修饰位点：酶蛋白分子中 丝氨酸、 苏氨酸和酪氨酸 的羟基。n酶的磷酸化与脱磷酸反应分别由蛋白激酶及蛋白磷酸酶催化完成。23表：24酶促化学修饰的特点n 酶都具无活性和有活性两种形式，它们之间在两种不同酶的催化下发生共价修饰，可以互相转变。n 催化互变反应的酶在体内受调节因素如激素的控制。n 是体内快速调节酶活性经济而有效的方式。n 和变构调节不同，化学修饰是由酶催化引起的共价键的变化，而且是酶促反应，故有放大效应。25变构调节与化学修饰比较表26(2)酶量的调节n基因表达调节： 酶生物合成在转录水平和翻译水平受到调节。 酶蛋白合成的诱导与阻遏 酶的底物、产物、激素或药物均可影响酶的合成。 诱导与阻遏作用在酶蛋白合成的转录或翻译过程起作用，以前者较为常见 。n酶蛋白的降解272. 细胞内酶的隔离分布283.激素水平的代谢调节n 不同激素作用于不同组织产生不同的生物效应，表现出较高的组织特异性和效应特异性。n 靶细胞有能特异识别和结合相应激素的受体。当激素与靶细胞受体结合后，能将激素的信号，跨膜传递入细胞内，转化为一系列化学反应，表现出激