物质代谢及其调节课件

1、物质代谢及其调节 NAD+NADH+ H+NADH+HNADNADH + H+GDP+PiGTPFADH2FAD+NAD+CO2H 2 OCO2乙酰乙酰 CoA(1)(6)(7)(8)(9)(4)(5)(2)柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸H O2(1) 柠檬酸合酶(2)(3) 顺乌头酸酶(4) 异柠檬酸脱氢酶(5) -酮戊二酸脱氢酶复合体(6) 琥珀酰CoA合成酶(7) 琥珀酸脱氢酶(8) 延胡索酸酶(9) 苹果酸脱氢酶H2OHSCoAHSCoAHSCoA次底物水平磷酸化次底物水平磷酸化

2、H 2 OH 2 O次脱羧反应次脱羧反应个不可逆反应个不可逆反应次脱氢反应次脱氢反应1 12 23 34 4物质代谢及其调节物质代谢及其调节2磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径胞浆胞浆磷酸戊糖磷酸戊糖磷酸核糖，为磷酸核糖，为代表性中间产物代表性中间产物。旁路旁路糖酵解在磷酸己糖处糖酵解在磷酸己糖处分出的新途径分出的新途径。物质代谢及其调节 磷酸戊糖的生成磷酸戊糖的生成 基团转移反应基团转移反应 转转酶反应酶反应 转转酶反应酶反应物质代谢及其调节6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-5-磷酸磷酸糖糖5-5-磷酸磷酸糖糖NADPH + H+

3、NADP+H2ONADPH + H+ NADP+CO2物质代谢及其调节OCOH HO-CHCOHC CHHHHH2POCOH HO-CHCOHC CHHHHH2PCOO-COHCOHCOHCHHHH2PPCOHCOHCOHCH2OHHHHPC OCOHCOHCOHCH2OHHHNADP+NADP+CO2H2OG-6-P6-P-6-P-G酸内酯酸内酯6-P-6-P-G酸酸5-5-磷酸磷酸核酮糖核酮糖5-5-磷酸磷酸核糖核糖G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 物质代谢及其调节C3C3C4C7物质代谢及其调节PCOHCOHCOHCH2

4、OHHHPC OCOHCH2OHHPCOHCOHCOHCH2OHHCH2OHC OHH C OCOHCOHPCH2OHHPCOHCOHCH2OHHCH2OHC OH+5-5-磷酸磷酸PCH2OHHO CHCOHCH2OH5-5-磷酸磷酸7-7-磷酸磷酸景天糖景天糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮醇酶转酮醇酶PCH2OHC OCOHCOHCH2OHH5-5-磷酸磷酸核酮糖核酮糖4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖F-6-PF-6-P转醛醇酶转醛醇酶物质代谢及其调节H C OCOHCOHPCH2OHH4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖COPCH2OHHO CHCOHCH2OH5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖PCOH

5、COHCH2OHHCH2OHC OHH O -C HPC OCOHCH2OHH+F-6-PF-6-P3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛物质代谢及其调节5-磷酸磷酸5-磷酸磷酸木木酮酮糖糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖糖酵酵解解6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 NADP+NADPH+H+5-磷酸磷酸糖糖 NADP+NADPH+H+CO2 27 7-磷酸磷酸3-磷酸磷酸6 6-磷磷酸酸果糖果糖4-磷酸磷酸C5C5C3C7C6C4C3C6+C3C7+C5C43(G-6-P)+6NADP+ 2(F-6-P)+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+ 6NADPH+ 6H+ +3CO23-磷酸磷酸甘油醛甘油醛6-磷酸磷酸果糖果糖5-磷

6、酸磷酸物质代谢及其调节 NADPH / NADPNADPH / NADP+ + 物质代谢及其调节 磷酸核糖用于DNA、RNA的合成； 体内多种合成代谢的供氢体 参与体内羟化反应 维持的还原状态物质代谢及其调节病史：病史： 半个月内有半个月内有食新鲜蚕豆食新鲜蚕豆史，患病前史，患病前12天内有取天内有取新鲜蚕豆或接触蚕豆花粉史。新鲜蚕豆或接触蚕豆花粉史。 临床表现：临床表现：（1）早期症状：有全身不适，畏寒，低热，头晕，无力，）早期症状：有全身不适，畏寒，低热，头晕，无力，食欲减低，恶心呕吐，腹泻，发热，一般持续食欲减低，恶心呕吐，腹泻，发热，一般持续23天。天。（2）严重者可迅速出现）严重者可

7、迅速出现高度贫血、巩膜轻度或中度黄染高度贫血、巩膜轻度或中度黄染，尿色如浓茶水或酱油色尿色如浓茶水或酱油色。更重出现全身衰竭、血压下降，更重出现全身衰竭、血压下降，烦躁不安，少尿或无尿等急性循环衰竭和急性肾功能衰竭烦躁不安，少尿或无尿等急性循环衰竭和急性肾功能衰竭的表现。的表现。（3）肝肿大，少数可见脾肿大，面色苍白或苍黄，呼吸急）肝肿大，少数可见脾肿大，面色苍白或苍黄，呼吸急促，重者见抽搐、昏迷，并出现病理反射。促，重者见抽搐、昏迷，并出现病理反射。 物质代谢及其调节发病机制发病机制：体内缺乏6-P-葡萄糖脱氢酶，而蚕豆中含有蚕豆嘧啶、蚕豆嘧啶核苷、多巴、多巴核苷等具有氧化作用物质，可使G-

8、6-PD缺陷患者中的红细胞GSH降低引发溶血 。流行病学：为X染色体不完全显性遗传，故男：女7：1；每后五月为高发季节；两湖两广云贵川较多发病治疗：治疗上输血、输注洗涤红细胞常是抢救的关键，可一次或多次输注物质代谢及其调节是动物体内糖的储存形式之一，是机体能是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平 物质代谢及其调节1. 葡萄糖单元以葡萄糖单元以形成长链。形成长链。2. 约约1010个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖

9、单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以连接，连接，分支增加，溶分支增加，溶解度增加。解度增加。3. 非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。目目 录录糖原核心糖原核心- 1，4糖苷键糖苷键- 1，6糖苷键糖苷键物质代谢及其调节- 1，4糖苷键糖苷键- 1，6糖苷键糖苷键（二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）定义糖原的合成糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的过程。成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆物质代谢及其调节葡萄糖ATP ADPG-6-P G-1-PUDPG

10、焦磷酸化酶焦磷酸化酶UTPPPi糖原引物糖原引物GnUDPATPADP 糖原糖原Gn 1糖原糖原葡萄糖激酶葡萄糖激酶物质代谢及其调节物质代谢及其调节 是的供体，其生成过程利用ATP生成UTP，焦磷酸水解损失1个高能磷酸键。糖原引物上每加上一个葡萄糖，需要消耗2个高能磷酸键。物质代谢及其调节 糖原合酶(关键酶) ：只能促成-1，4-糖苷键，在该酶作用下，糖链只能延长，不能形成分支。 分支酶：可将一段糖链，约6-7个葡萄糖基转移到邻近的糖链上，以相接，从而形成分支。 分支的形成不仅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原端数目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。 * 定义定义* * 亚细胞定位亚细胞定

11、位：胞胞 浆浆 糖原分解糖原分解 (glycogenolysis )习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。物质代谢及其调节7 77 7磷酸化酶磷酸化酶( (别构酶别构酶) ) ATP抑制抑制-AMP激活激活 + H3PO4糖苷键糖苷键- 1，6糖苷键糖苷键糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心 G-1-P +物质代谢及其调节脱支酶脱支酶1 G糖原核心糖原核心磷酸化酶磷酸化酶+ H3PO4G-1-P转移酶转移酶糖原核心糖原核心物质代谢及其调节 糖原：只能分解-1，4-糖苷键，使非还原端上G磷酸化后脱落，距分枝4个G单位时停止。 ：具有两种酶的活性：葡聚糖转移酶：将3个

12、葡萄糖基转移到邻近糖链的末端，以-1，4-糖苷键相连；-1，6-葡萄糖苷酶：将以-1，6-糖苷键与糖链形成分支的葡萄糖基水解成游离葡萄糖物质代谢及其调节G（肝、肾肝、肾） G-1-P G-6-PPi糖原（糖原（Gn）糖酵解或糖酵解或有氧氧化有氧氧化（肌肉肌肉）葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶Pi糖原糖原脱支酶脱支酶 G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径） 葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入

13、葡萄糖醛酸途径） 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n 物质代谢及其调节合成与分解不是简单的可逆反应合成与分解不是简单的可逆反应 合成途径合成途径 分解途径分解途径调节方式：调节方式：共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节生理性调节：激素（胰高血糖素与胰岛素）生理性调节：激素（胰高血

14、糖素与胰岛素）物质代谢及其调节共价修饰调节 磷酸化酶: 磷酸化酶a（磷酸型）： 磷酸化酶b（去磷酸）：无活性 糖原合酶： 糖原合酶a：有活性 糖原合酶b：磷酸化，。腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷

15、酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性） 调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高； 两种酶两种酶磷酸化磷酸化或或去磷酸化去磷酸化后活性变化相反；后活性变化相反； 此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快； 受受激素激素调节。调节。 1 1. 共价修饰调节共价修饰调节 2. 别构调节别构调节磷酸化酶二种构像磷酸化酶二种构像紧密型紧密型(T)和和疏松疏松型型(R) ，其中，其中T型型的的14位位Ser暴露，便于接受前暴露，便于接受前述的共价修饰调节。述的共价修

16、饰调节。* 葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。 磷酸化酶磷酸化酶 a (R) 疏松型疏松型磷酸化酶磷酸化酶 a (T) 紧密型紧密型葡萄糖葡萄糖 肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同 * 在糖原分解代谢时肝主要受在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调的调节，而肌肉主要受节，而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节。调节。 * 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为要为AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖调节小结调节小结 双向调控双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。调节，如加强合成则减弱分解，或反之。 双重调节双重调节：别构调节和共价修饰调节。：别构调节和共价修饰调节。 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点： 如：分解肝糖原的激素主要为如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要为分解肌糖原的激素主要为肾上腺素肾上腺素。 关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联