第34章 细胞代谢调控.ppt

1 第34章细胞代谢调控539页 细胞代谢代谢的调节 2 一 细胞代谢 代谢途径交叉形成网络物质代谢的特点 3 1 代谢途径交叉形成网络 在能量代谢方面 物质代谢之间的相互联系 4 在能量代谢方面的相互联系 糖 脂 蛋白质是体内氧化供能的三大物质 乙酰CoA是三大物质共同的中间代谢物 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 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 一般情况下 供能以糖及脂为主 并尽量节约Pr的消耗 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 5 物质代谢之间的相互联系540页 糖代谢与脂肪代谢的相互关系糖代谢与蛋白质代谢的关系脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系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CoA 6 7 糖代谢与脂代谢的相互联系 糖可以转变为脂肪 动物中 脂肪绝大部分不能在体内转变为糖 植物和微生物中 脂肪通过乙醛酸循环和糖异生转变为糖 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 8 糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 20种氨基酸除亮氨酸和赖氨酸外均可转变为糖 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 9 脂代谢与蛋白质代谢的相互联系 各种氨基酸均可转变为脂肪 胆固醇等脂类物质 动物中 脂肪绝大部分不能在体内转变为氨基酸 植物和微生物中 脂肪通过乙醛酸循环间接转变为氨基酸 10 核酸代谢与糖 脂 蛋白质代谢的相互联系 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 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 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供 11 2 物质代谢的特点 整体性代谢调节各组织 器官物质代谢各具特色各种代谢物均具有各自共同的代谢池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 NADPH是合成代谢所需的还原力 12 血液组织 blood 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 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 13 二 代谢的调节 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整体水平激素对代谢的调节神经系统对代谢的调节 14 1 酶水平调节 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 15 关键酶的调节意义 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 16 关键酶所催化反应的特点 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 这类酶催化单向反应 它的活性决定整个代谢途径的方向 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 17 1 酶活性调节 别构调节作用 通过别构酶的别构效应来实现 共价修饰调节作用特异激活剂和抑制剂酶原激活 18 别构调节作用 变构调节作用 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 代谢途径中的关键酶大多是变构酶变构酶 变构效应 变构效应剂 变构激活剂 变构抑制剂 19 别构调节的实现 酶促反应的前馈和反馈 ATP ADP Pi ATP系统的质量作用比 底物产物 20 表 21 变构调节的机理 变构酶常常是由两个以上亚基组成 亚基分催化亚基和调节亚基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 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 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 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 22 化学修饰调节 共价修饰调节 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 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 23 磷酸化与脱磷酸 是化学修饰中最常见的修饰方式 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 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 24 表 25 酶促化学修饰的特点 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 催化互变反应的酶在体内受调节因素如激素的控制 是体内快速调节酶活性经济而有效的方式 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 26 变构调节与化学修饰比较表 27 2 酶量的调节 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 酶蛋白的降解 28 2 细胞内酶的隔离分布 29 3 激素水平的代谢调节 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 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 表现出激素的生物学效应 30 膜受体激素 胰岛素 生长激素 促性腺激素 促甲状腺素 甲状旁腺素 蛋白质类激素 肽类及儿茶酚胺类激素 水溶性激素 胞内受体激素 类固醇激素 前列腺素 甲状腺素 1 25 OH 2 D3及视黄酸等疏水性激素 31 4 整体水平的代谢调节 机体通过神经系统和神经体液途径对机体的生理功能和物质代谢进行调节 以适应环境的变化 从而维持内环境的相对