简明生物化学原理 课件 第13章 物质代谢的调控

第13章物质代谢的调控

RegulationinMetabolism简明生物化学原理本章主要内容物质代谢的相互关系物质代谢的调节与控制第一节

物质代谢的相互关系糖类代谢与脂质代谢之间的关系糖类代谢与蛋白质代谢之间的关系脂质代谢与蛋白质代谢之间的关系核酸代谢与糖类、脂质和蛋白质代谢之间的关系一、糖类代谢与脂质代谢之间的关系CH2OHHCOHCH2OH--ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P--磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶CH2OHC=OCH2O-P--异构酶磷酸丙糖CHOCHOHCH2O-P--糖异生葡萄糖EMPCH3C=OCOOH--乙酰COATCACO2+H2O糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来甘油可生糖，但脂肪酸几乎不能生糖脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循环乙醛酸循环甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸

氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物二、糖类代谢与蛋白质代谢之间的关系三、脂质代谢与蛋白质代谢之间的关系四、核酸代谢与糖类、脂质和蛋白质代谢之间的关系甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺等是核苷酸从头合成途径中碱基合成的主要原料。合成核苷酸所需磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。核苷酸在其他三类生物大分子代谢中起着重要作用ATP是磷酸基团转移的重要物质；ATP可转变为组氨酸；UTP参与单糖的转变和多糖的合成；CTP参与磷脂的合成；GTP为蛋白质合成提供能量；NAD+、NADP+、FMN、FAD、CoA等许多重要辅酶是腺嘌呤核苷酸的衍生物。四、核酸代谢与糖类、脂质和蛋白质代谢之间的关系糖类、脂质、蛋白质和核酸通过共同的中间代谢物、三羧酸循环、生物氧化等彼此联系且相互转变。一种物质代谢障碍可引起其他物质代谢的紊乱。糖类脂类氨基酸和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乙醛酸蛋白质淀粉、糖原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-磷酸葡萄糖第二节

物质代谢的调节与控制细胞内调节激素的调节神经的调节环境条件对代谢过程的影响

一、细胞内调节

（一）细胞膜结构和酶的空间分布对代谢的调节（二）酶蛋白的生物合成与降解对代谢的调节1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏酶的合成可以分为两类：第一类是随着细胞的生长和蛋白质合成而生成，这类酶在生物体内的含量基本上恒定不变，称为结构酶（structuralenzyme）或组成酶（constitutiveenzyme）。第二类是只有在细胞需要时才会生成，称为诱导酶（inducedenzyme），其合成可被特定诱导物诱导，且其含量在诱导物存在下会显著增高。（二）酶蛋白的生物合成与降解对代谢的调节2. 酶蛋白降解速度的调节机体还可通过改变酶蛋白的降解速度来调节细胞内酶的浓度，从而达到调节酶促反应的速度的目的。消化酶可通过消化道降解或排出。一些胞内酶通过泛素-蛋白酶体途径降解，也有一些酶通过溶酶体等途径降解。（三）酶活性对代谢的调节1. 抑制作用机体控制酶活力的抑制作用有简单抑制与反馈抑制两类。（1）简单抑制 （2）反馈抑制 （三）酶活性对代谢的调节2. 激活作用机体为了使代谢正常也通过提高酶活力的方式进行代谢调节，一般分成3类。（1）酶原的激活（2）激酶的激活（共价修饰）（3）对被抑制物抑制的酶可用活化剂或抗抑制剂解除其抑制而获得活性。酶原的激活3. 变构作用某些物质如代谢产物，能与酶分子上的非催化部位（调节位）作用，使酶蛋白分子发生构象改变，改变酶活性（激活或抑制）这类调节称为变构调节或别位调节，能接受这种变构作用的酶称为变构酶或别位酶。代谢物别构中心活性中心由代谢终产物作为变构剂来抑制在此产物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活性的作用，称为反馈抑制。4. 共价修饰在调节酶分子上以共价键连上或脱下某种特殊化学基因所引起的酶分子活性改变。最常见的是磷酸化与去磷酸化、腺苷酸化与脱腺苷酸化、甲基化与去甲基化、乙酰化与去乙酰化等共价修饰类型。目前已知有六种修饰方式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。激酶ATPADP磷酸化酶（无活性）磷酸化酶P（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共价修饰P548（四）相反单向反应对代谢的调节在代谢过程中有些可逆反应的正反两向是由两种不同的酶催化的。催化向合成方向进行的是一种酶，催化向分解方向进行的则是另一种酶。二、激素的调节（一）激素的生物合成对代谢的调节（二）激素对酶活性的影响（三）激素对酶合成的诱导作用酶级联系统调控示意图意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。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ATPADPATPADP456三、神经的调节正常机体的代谢反应是协调且有规律地进行的，激素与酶直接或间接参加代谢反应。整个生物体内的代谢反应会受到中枢神经系统的调控。中枢神经系统对代谢作用的控制与调节有直接的，也有间接的。四、环境条件对代谢过程的影响生物机体代谢过程的强度与方向和外界条件有密切关系。