代谢调节级五曾上

代谢调节级五曾上第1页/共70页物质交换机体

分解代谢（异化）氧化反应产能

合成代谢（同化）还原反应耗能物质代谢能量代谢外界环境环境第2页/共70页第一节物质代谢的特点Section1CharacteristicsofMetabolism熟悉物质代谢的特点第3页/共70页第二节物质代谢的相互联系Section2MetabolicInterrelations1、物质代谢在能量代谢上的相互关系掌握糖、脂和蛋白质在不同能源储备状态下的代谢特点2、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互关系掌握糖、脂肪在体内互变的途径及条件掌握糖、氨基酸代谢途径之间的主要连接点及生酮、生糖兼生酮、必需氨基酸的种类掌握乙酰辅酶A在代谢途径中的重要性；掌握丝氨酸与磷脂在代谢上的关系；掌握某些氨基酸与一碳单位及核苷酸在代谢上的关系第4页/共70页一、在能量代谢上的相互联系三大营养素共同中间产物共同最终代谢通路糖脂肪蛋白质乙酰CoATAC2H氧化磷酸化ATPCO2三大营养素可在体内氧化供能。第5页/共70页从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量减少蛋白质的消耗。第6页/共70页脂肪分解增强ATP增多ATP/ADP比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制其他物质的降解。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代谢限速酶之一）例如第7页/共70页饥饿时

肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖异生，蛋白质分解以脂酸、酮体分解供能为主蛋白质分解明显降低1~2天3~4周第8页/共70页二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系第9页/共70页琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TACcycle第10页/共70页（一）糖代谢与脂代谢的相互联系第11页/共70页糖原1-磷酸葡萄糖

3-磷酸甘油醛→→→丙酮酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-双磷酸果糖

磷酸二羟丙酮甘油3-磷酸甘油酮体丙酮酸苹果酸脂肪(TG)

脂肪酸脂酰CoA脂酰CoA乙酰CoA

草酰乙酸

柠檬酸

3-磷酸甘油三羧酸循环脂肪酸

丙二酰CoACO2＋H2O＋能

乙酰CoA乙酰CoA线粒体柠檬酸细胞液β–

氧化第12页/共70页1.摄入的糖量超过能量消耗时，多余的糖可转变为脂肪葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）第13页/共70页2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸乙酰CoA葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、肾、肠3-磷酸甘油葡萄糖第14页/共70页3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症脂肪动员↑酮体生成↑第15页/共70页（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡萄糖1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖。第16页/共70页2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸第17页/共70页氨基酸乙酰CoA脂肪

1.蛋白质可以转变为脂肪

2.氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系第18页/共70页——

但不能说，脂类可转变为蛋白质。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途径丙酮酸

其他α-酮酸某些非必需氨基酸3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸第19页/共70页（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系

1.氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳单位合成嘌呤合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供第20页/共70页第三节组织、器官的代谢特点及联系Section3MetabolicCharacteristicsofTissuesandOrgansandtheMetabolicInterrelationsbetweenThem

熟悉各组织、器官在代谢上的特点第21页/共70页第四节代谢调节Section4theRegulationofMetabolism1、细胞水平的代谢调节掌握体内主要代谢途径在细胞内的分布；掌握关键酶的定义及其催化反应的特点；掌握某些重要代谢途径的关键酶；掌握变构调节与化学修饰调节的定义、调节机制及生理意义；熟悉酶量调节的几种方式2、激素水平的代谢调节熟悉激素的分类及其在代谢调节上的特点3、整体水平的代谢调节掌握短期饥饿与长期时饥饿体内的代谢变化熟悉应激时体内的代谢变化第22页/共70页三级水平的代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节整体水平代谢调节第23页/共70页激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素对其他细胞发挥的代谢调节。整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行的综合调节。通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行的调节。细胞水平代谢调节第24页/共70页

一、细胞水平的代谢调节•细胞内酶呈隔离分布。•代谢途径的速度、方向由其中的关键酶的活性决定。•细胞水平的代谢调节主要是对酶活性与酶量的调节。第25页/共70页（一）细胞内酶的隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域。第26页/共70页多酶体系在细胞内的分布第27页/共70页第28页/共70页

酶的隔离分布的意义1.避免了各种代谢途径互相干扰。2.有助于各调节因素准确地调控特定的代谢过程。3.可通过调节膜对代谢物的选择性通透作用来调节代谢。第29页/共70页关键酶keyenzyme/限速酶pacemakerenzyme/调节酶regulatoryenzymeenzymethatsetstherateoftheentirebiochemicalpathway,usuallycatalyzestheslowestandirreversiblestep,andcanberegulatedbyanumberofmetabolitesandeffectorsinadditiontoitssubstrates.代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定。第30页/共70页①速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶。②催化单向反应或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。③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。关键酶催化的反应具有以下特点：第31页/共70页例：糖代谢的关键酶第32页/共70页

快速代谢

迟缓代谢数秒、数分钟通过改变酶的结构数小时、几天通过改变酶的含量变构调节(allostericregulation)化学修饰调节(chemicalmodification)•代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。调节酶蛋白的合成速度调节酶蛋白的降解速度第33页/共70页1.变构调节的概念变构调节/别构调节小分子化合物与酶分子活性中心以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，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。allostericregulationaregulatorymechanismthroughwhichaspecificlow-molecular-weightmolecule,calledaneffectororamodulator,noncovalentlybindstoaregulatorysiteoutsidetheactivecenterofaregulatoryenzymeandalterstheconformationandactivityoftheenzyme.（二）关键酶的变构调节第34页/共70页被调节的酶称为变构酶或别构酶(allostericenzyme)使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂(allostericeffector)

•变构激活剂

——引起酶活性增加的变构效应剂。•变构抑制剂——引起酶活性降低的变构效应剂。第35页/共70页2.变构调节的机制变构酶催化亚基

与底物结合，起催化作用调节亚基与变构效应剂结合，起调节作用变构效应剂：底物、终产物其他小分子代谢物第36页/共70页变构效应剂+酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变（激活或抑制）第37页/共70页⑴

磷酸果糖激酶单体磷酸果糖激酶聚合体（无活性）（有活性）

乙酰CoA羧化酶原聚体乙酰CoA羧化酶多聚体（无活性）（有活性）

⑵

PRPP酰胺转移酶单体

PRPP酰胺转移酶二聚体（有活性）（无活性）FDPATP柠檬酸/异柠檬酸ATP-Mg2+IMP等PRPP构象的改变——

亚基的聚合与解聚

第38页/共70页3.变构调节的生理意义①

代谢终产物反馈抑制(feedbackinhibition)反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA长链脂酰CoA第39页/共70页

②变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促进糖的储存第40页/共70页③变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰辅酶A

羧化酶促进脂酸的合成乙酰CoA↑第41页/共70页（三）酶的化学修饰调节1.化学修饰的概念化学修饰调节酶蛋白肽链上某些氨基酸残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰调节。chemicalmodificationaregulatorymechanismthroughwhichenzymeactivitiesareregulatedbymeansofreversibleinterconversionbetweentheiractiveandinactiveformsresultedfromenzyme-catalyzedcovalentmodificationtoaspecificaminoacidresidue.第42页/共70页2.化学修饰的主要方式磷酸化---脱磷酸乙酰化---脱乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脱腺苷SH与–S—S–互变第43页/共70页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-磷酸化的酶蛋白第44页/共70页第45页/共70页3.化学修饰的特点①酶蛋白的共价修饰是可转换的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。第46页/共70页

胰高血糖素

（＋）

AMP依赖性蛋白激酶

乙酰CoA羧化酶

乙酰CoA羧化酶

（＋）

胰岛素P蛋白磷酸酶(有活性)(无活性)第47页/共70页E

E–﹡（无/低活性）

（有/高活性）调节因素1↓调节因素2↓↓↓调节因素n↓↑调节因素n↑↑↑调节因素2↑调节因素1酶1酶2②具有放大效应，效率较变构调节高。③磷酸化与脱磷酸是最常见的调节酶活性经济而有效的方式。

同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。第48页/共70页（四）酶量的调节1.酶蛋白合成的诱导与阻遏加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)第49页/共70页

常见的诱导或阻遏方式1.

底物对酶合成的诱导和阻遏蛋白质→精氨酸酶↑→尿素合成↑2.产物对酶合成的阻遏胆固醇→肝中HMG-CoA还原酶↓第50页/共70页第51页/共70页3.激素对酶合成的诱导4.药物对酶合成的诱导胰高血糖素

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶胰岛素

诱导阻遏毒物加单氧酶、ALA合酶等诱导药物诱导代谢药物的酶第52页/共70页2.酶蛋白降解溶酶体蛋白酶体——

释放蛋白水解酶，降解蛋白质——

泛素识别、结合蛋白质（如cyclin）；蛋白水解酶降解蛋白质通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。第53页/共70页内、外环境改变机体相关组织分泌激素激素与靶细胞上的受体结合靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变激素作用机制二、激素水平的代谢调节第54页/共70页激素分类1.

膜受体激素

蛋白质、肽类激素、儿茶酚胺类激素等2.胞内受体激素

类固醇激素、甲状腺素、1，25(OH)2-D3等按激素受体在细胞的部位不同，分为：第55页/共70页1.膜受体激素的作用方式激素作用方式第56页/共70页

磷酸化酶激酶ｂ磷酸化酶激酶ａATP磷酸化酶ｂ磷酸化酶ａATP

Pi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶H2OPiPKA抑制物Ｉa抑制物Ｉb

ATP磷蛋白磷酸酶Pi肾上腺素对糖原代谢的影响

肾上腺素＋受体

肾上腺素·

受体复合物激活Ｇ蛋白激活ACATPcAMPPKA第57页/共70页类固醇激素与甲状腺素通过胞内受体调节生理过程HRE2.胞内受体激素的作用方式第58页/共70页（一）饥饿糖原消耗血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰高血糖素分泌增加

引起一系列的代谢变化1.短期饥饿（1～3天）三、整体水平的代谢调节第59页/共70页

（1）蛋白质代谢变化蛋白质分解↑，氨基酸（esp.Ala、Gln）↑（2）糖代谢变化1.糖异生↑（乳酸、甘油、氨基酸→→→葡萄糖）2.葡萄糖的利用降低(心肌、骨骼肌、肾皮质、脑)（3）脂代谢变化脂肪动员↑，酮体生成↑第60页/共70页2.长期饥饿（1周以后）（1）蛋白质代谢变化蛋白质分解↓负氮平衡改善（2）糖代谢变化肾糖异生↑↑

（乳酸、丙酮酸→→→葡萄糖）（3）脂代谢变化脂肪动员↑↑，酮体生成↑↑脑组织利用酮体↑↑，肌肉以脂肪酸为主要能源第61页/共70页（二）应激1.概念应激(stress)指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的“紧张状态”。第62页/共70页2