物质代谢调节课件

物质代谢调节

第一节物质代谢调节的必要性1.物质代谢是相互关联的：糖、脂和蛋白质均可供能。2.人体分为多种系统、器官和组织。彼此需要协调和统一。3.生存环境是变化的，机体必须与生存环境协调和统一。1.物质代谢的特点1.各类物质在体内的代谢通路相互联系，可共享同一代谢通路，中间代谢产物可互相转化2.物质代谢的速度及去路，取决于机体代谢所需，并精确地受神经、激素及反馈调节3.进行中间代谢时，代谢池中的物质与来源无关，不分彼此4.体内的物质代谢是动态平衡2.物质代谢间的相互联系1.能量代谢糖、脂肪、蛋白质均能供能，彻底氧化分解产物均为CO2和H2O，它们之间互相制约，糖和脂肪是理想的供能物质2.糖、脂、氨基酸和核苷酸的相互联系三羧酸循环是共同的代谢途径，中间代谢物借此途径相互转换3.器官之间的代谢联系各器官代谢相互联系，肝脏是全身代谢的枢纽第二节物质代谢调节的基本方式1.细胞调节2.激素调节3.整体调节一.细胞调节1.细胞调节是基础调节2.代谢途径和关键酶3.关键酶活性的调节4.关键酶量的调节1.细胞调节是基础调节1.细胞是机体的基本结构单位。2.机体的主要代谢是在细胞内进行的。3.细胞调节是激素调节和整体调节的基础。激素调节和整体调节是以细胞调节为基础的。2.代谢途径和关键酶1.若干相关代谢反应有序的连接在一起称为代谢途径，如糖代谢途径和脂代谢途径等等。2.在同一代谢途径中各个不同反应的反应速度是不相同的。能够决定整个代谢途径反应方向和反应速度的反应称为限速反应，催化该反应的酶称为关键酶或限速酶。3.代谢途径的调节实质上就是催化限速反应的关键酶或限速酶的调节。关键酶的调节1.酶活性的调节别构调节化学修饰2.酶量的调节酶蛋白合成的调节酶蛋白降解的调节3.关键酶活性的调节1.酶活性是决定化学反应速度的最重要的因素。2.酶的活性既决定于酶的结构，也决定于酶的构象。3.通过改变酶的构象可以改变酶的活性—

别构调节。4.通过化学反应改变酶的结构可以调节酶的活性----化学修饰(1).别构调节

别构调节（allostericregulation）:小分子化合物与酶蛋白分子的非催化部位结合，引起酶蛋白分子空间构象变化，从而使酶的活性改变，这种调节称为酶的别构调节。能受这种调节的酶称为别构酶（allostericenzyme）,使酶发生别构效应的小分子化合物称为别构效应剂（allostericeffector）别构酶cccrrCatalyticSubunit:RegulatorySubunit:ActiveComplex:c6r6别构调节(2).化学修饰

化学修饰（chemicalmodifica-tion）:酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生共价的结合，称为化学修饰或共价修饰（cova-lentmodification）,从而引起酶蛋白一级结构改变和催化活性改变，这种调节称为酶的化学修饰（chemicalmodification）

酶的磷酸化ProteinProteinPKAPATPADPAproteinkinase

transferstheterminalphosphateofATPtoahydroxylgrouponaprotein.AproteinphosphatasecatalyzesremovalofthePibyhydrolysis.3.变构调解与化学修饰的异同1.变构调解非共价健的结合无须酶的参与可逆性的结合无放大效应调节酶的活性2.化学修饰共价键的结合需要酶的参与非可逆性的结合有放大效应调节酶的活性4.关键酶量的调节1.酶的化学本质是蛋白质。酶量的调节本质上就是该蛋白质量的调节。2.蛋白质量的调节决定于两个因素：蛋白质的合成和蛋白质的降解。3.蛋白质的合成就是基因的转录和翻译。转录是基因表达调节的中心环节。二.激素调节1.激素与受体的概念2.激素与受体反应的特点3.激素与受体的分类4.蛋白多肽激素与膜受体的反应5.类固醇激素与细胞内受体1.激素是由特定细胞合成和分泌的信号分子，它们通过血液循环运送到机体的其它部位并通过与其特异性受体结合调节细胞的物质代谢，这样的信号分子称之为激素。2.受体化学本质是蛋白质，它们存在于细胞膜或细胞内，通过与特异性激素结合发挥调节细胞代谢的功能。1.激素与受体的概念2.激素与受体反应的特点1.反应的高度特异性。2.反应的高度亲和性。3.反应的可逆性。4.反应是可饱和的。5.反应可以产生生物学效应。(1).反应的高度特异性机体内的激素和受体均不下几十种，激素与受体的结合不是随机的，而是高度特异的。激素与受体的特异性结合是激素调节的基本特点，也是激素调节的基础。(2).反应的高度亲和性由于激素是少量特异细胞的产物，经由血液循环运输到特定的受体部位，由于血液的高度稀释必然导致其在血液中的浓度相当的低下，一般多是10-9—10-12mol/L水平，有的甚至更低。因此激素与受体反应的高度亲和性是其发挥生理功能的基础和必要条件。(3).反应的可逆性激素与受体的结合是可逆的，激素与受体可以结合为激素-受体复合物，激素受体复合物也可以解离为激素和受体。每一个激素与受体的反应均有其特征的平衡常数，因此激素反应的程度不仅决定于受体的数量，也决定于激素的水平。(4).反应是可饱和的激素与受体的结合是可饱和的，在可饱和的范围内，激素的作用与激素的水平呈正相关，达到饱和后，激素的作用不在随激素水平的升高而加强。(5).反应产生生物学效应

激素与受体结合与激素与转运蛋白的结合不同：前者可以产生生物学效应，发挥生理功能，后者则不产生生物学效应，仅仅为激素发挥生物学效应提供条件和可能。基于这种差别，我们不能把激素转运蛋白称之为受体。换言之，不是所有与激素结合的蛋白质均是受体。3.激素与受体的分类1.激素依其性质主要是依其水溶性可以分为水溶性激素（又称为蛋白和多肽激素，如胰岛素与胰高血糖素等）和非水溶性激素（又称为类固醇激素，如性激素和甲状腺激素等）。2.受体则以其所在部位可以分为细胞内激素受体和细胞膜受体。(1)胞内受体激素1.糖皮质激素2.盐皮质激素3.性激素4.甲状腺素(2)胞膜受体激素1.胰高血糖素2.抗利尿激素3.促甲状腺激素4.其它4.蛋白多肽激素与受体的反应蛋白多肽激素是水溶性的，它们多不能穿透细胞膜进入细胞，但它们可以与细胞膜受体特异性的结合并通过膜受体的介导在细胞内产生化学信号即第二信使调节细胞内的代谢。(1).第二信使cAMP的产生(2).第二信使cAMP的结构(3).cAMP的产生和降解ATPcAMPadenylatecyclasecAMPAMPphosphodiesteraseTheglucagonreceptor-G-proteincouplingG-proteinsHeterotrimericDifferinGαsubunitGlucagoniscoupledtoGαs

(stimulatory)cytosolGDPβαsγGTPAdenylatecyclaseATPcAMPGαsubunitGTPGDPGDPGDPGLUCAGONGTP5.类固醇激素与细胞内受体类固醇激素可以穿透细胞膜进入细胞内，与细胞内受