生物化学：第十二章 物质代谢的相互联系和调节控制

第十二章

物质代谢的相互联系和调节控制物质代谢的相互联系代谢调节第一节物质代谢的相互联系一、代谢途径交叉形成网络二、ATP是通用的能量载体三、

NADPH

以还原力形式携带能量四、代谢的基本要略一、代谢途径交叉形成网络1、糖代谢与脂类代谢的相互关系2、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系3、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系4、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系糖类

脂类

氨基酸

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甘油脂肪酸胆固醇以及酮体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蛋白质葡萄糖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-磷酸葡萄糖糖代谢与脂类代谢的相互联系

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

-氧化TCA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）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氨基酸碳架蛋白质氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系

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备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。

代谢的基本要略

代谢的基本要略在于:形成ATP、NADPH(还原力)和中间产物（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。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一、细胞水平的调节二、细胞结构对代谢途径的分隔控制调节三、激素调节和跨膜信号转导第二节代谢调节一代谢途径的定位分布1各代谢途径的酶在细胞内呈区域化的分布每个代谢途径是由相互关联的一系列酶催化，称为多酶体系。在每条代谢途径中，每个多酶体系分布于特定的亚细胞部位。细胞内有广泛的膜系统将其分成许多区域，形成各种细胞器，如内质网，线粒体，溶酶体。酶定位的区域化线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;细胞核:核酸合成内质网:蛋白质合成;磷脂合成2调节各代谢途径的代谢速度主要通过调节其关键酶的活性。关键酶：指能调节代谢速率的酶例：糖代谢的关键酶关键酶特点：1）通常是一个代谢途径的前几个步骤中的某一个反应或是代谢分支后的第一步反应。2）催化的反应速度在该途径中最慢。3）催化的反应常是不可逆反应，因此关键酶的活性除可决定代谢速度外还可决定代谢的方向。4）关键酶的活性可受多种因素的调节二调节的方式细胞水平的调节主要有快速和缓慢两种方式。快速调节：通过酶分子的结构的改变，从而改变酶的活性。一般在数秒或数分钟内发生。缓慢调节：通过酶分子的合成或降解，从而影响酶的活性。一般须经数小时才发挥效应。（一）酶的结构调节1变构调节乙酰CoA乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA脂酰CoA变构调节：某些物质能与酶分子上的非催化部位特异的结合，使酶蛋白分子构象发生改变，从而改变酶的活性。变构酶：具有变构调节作用的称为变构酶。变构剂：凡是能使酶分子发生变构作用的物质称为变构剂。变构激活剂：变构后引起酶活性增高者，称为变构激活剂。变构抑制剂：别构后引起酶活性下降者，称为变构抑制剂。（2）变构调节的机制变构酶催化亚基：与底物结合，催化作用调节亚基：与变构剂结合，使酶蛋白的催化亚基和调节亚基的结合疏松或紧密，解聚或聚合，从而影响催化亚基的催化能力。CCRR1,6二磷酸果糖ATPCCRR（无活性）（有活性）磷酸果糖激酶的变构调节模式图1,6二磷酸果糖：变构激活剂ATP：变构抑制剂变构调节的生理意义：①防止代谢终产物堆积乙酰CoA乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA脂酰CoA变构调节是细胞内代谢调节的最主要的快速调节方式。脂酰CoA②代谢物得到合理调配和有效利用酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶

ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白2酶的化学修饰调节（1）定义：酶蛋白肽链上某些残基在另一种酶的催化下，共价地结合或脱去某些化学基团，从而引起酶活性改变的过程。归纳：①化学修饰包括：磷酸化与脱磷酸化，乙酰化与脱乙酰化，甲基化与脱甲基化，腺苷化与脱腺苷化，-SH与-S-S-互变等。其中以磷酸化与脱磷酸化在代谢调节中最为重要和常见。②酶磷酸化修饰后活性的改变：有的酶在磷酸化修饰后活性增高，而另一些酶在磷酸化后活性受抑制。如糖原磷酸化酶磷酸化激活，脱磷酸化抑制。糖原合成酶磷酸化抑制，脱磷酸化激活。（3）酶的化学修饰的特点：①绝大多数可受化学修饰的酶都有无活性（或低活性）与有活性(或高活性）两种形式。

2ATP磷酸化酶b激酶磷酸化酶a磷酸酶2H2O磷酸化酶b磷酸化酶a（无活性）（高活性）糖原磷酸化酶调节模式图PP②酶的化学修饰过程是级联反应。第一个酶被修饰后，依次又促进在下一环节酶的化学修饰，如此一连串酶相继激活，导致逐级放大的效应。级联系统调控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（4）别构调节与酶的化学修饰的不同点

（二）酶的数量调节：酶的数量调节是通过改变酶的合成或降解速度以控制酶在细胞内的含量，从而影响代谢速度。1、酶蛋白合成的诱导和抑制诱导剂：凡能增加酶合成的化合物称诱导剂。阻遏物：减少酶合成的化合物称阻遏物。（1）诱导剂诱导酶的合成机制酶的底物，代谢产物，激素或药物等都能影响酶的合成。如喝酒的人诱导分解乙醇的酶产生，经常使用青霉素的人诱导分解青霉素的酶产生。2酶分子降解的调节改变酶分子的降解速度，也可调节细胞内酶的含量，从而影响代谢速度。第二节激素水平的代谢调节

一概述

二膜受体介导的信息传递途径

三胞内受体介导的信息传递途径

激素调