第13章 代谢和代谢调控总论.ppt

1、第 13 章,代谢和代谢调控总论,新陈代谢的概念和研究方法 （了解）,第一节,一、物质代谢的概念,物质代谢的含义 同化作用和异化作用 合成代谢与分解代谢 中间代谢,二、能量代谢的概念,代谢过程中能量的变化 食物的卡价与呼吸商 基础代谢,三、物质代谢的研究方法,利用正常机体的方法 使用病变动物法 切除器官法 脏器灌注法 组织切片或匀浆法 纯酶法及酶抑制剂法 同位素示踪法 使用亚细胞成分的方法 致突变法 转基因法和基因敲除,物质代谢的相互联系 Metabolic Interrelationships,第二节,一、各种能量物质的代谢相互联系相互制约,三大营养素,共同中间产物,共同最终代谢通路,三大营

2、养素可在体内氧化供能。,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，机体优先利用燃料的次序是糖原、脂肪和蛋白质。供能以糖及脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。,一、蛋白质与糖代谢的相互关系,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-酮酸，可转变为糖,2. 糖代谢的中间产物可生成某些非必需氨基酸,糖,丙酮酸,草酰乙酸,乙酰CoA,柠檬酸,-酮戊二酸,1. 体内糖可转变脂肪，但（偶数）脂肪酸不能转变成糖,1. 摄入的糖量超过能量消耗时：,二、糖与脂类代谢的相互关系,2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖,1. 蛋白质可以转变为脂肪,

3、2. 氨基酸可作为合成磷脂的原料,三、蛋白质与脂类代谢的相互联系, 但不能说，脂类可转变为氨基酸。,3. 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸,四、核酸与糖、脂类和蛋白质代谢的相互关系,1. 核苷酸在代谢中的重要作用,构成许多辅酶或辅基的成分，如：CoA、NAD+、NADP+、FAD、FMN等。,ATP 能量储存和利用的中心 GTP 参与蛋白质生物合成 CTP 参与磷脂的合成 UTP 参与糖原的合成,2. 氨基酸是体内合成核酸的重要原料,3. 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供,葡萄糖、糖原,丙酮酸,乙酰CoA,脂肪,草酰乙酸,- 酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,代谢调控总论,第三节,代谢调节普遍存在于生物

4、界，是生物的重要特征。,主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为原始调节或细胞水平代谢调节。,单细胞生物,高等生物 三级水平代谢调节,细胞水平代谢调节,整体水平代谢调节,在中枢神经系统的控制下，或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综合调节。,一、细胞或酶水平的调节, 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 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(key enzyme)的活性决定。 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。,（一）细胞酶系有特定细

5、胞和亚细胞区域的隔离分布,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 。,主要代谢途径多酶体系在细胞内的分布,酶隔离分布的意义:,提高同一代谢途径酶促反应速率。使各种代谢途径互不干扰，彼此协调，有利于调节物对各途径的特异调节。, 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(limiting velocity enzymes)。, 催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。, 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：,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 。,某些重要代谢

6、途径的关键酶,（一）酶活力的调节,一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂,关键酶活性也可由酶的化学修饰调节,酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰(covalent modification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。,化学修饰的主要方式：,磷酸化 - - - 去磷酸,乙酰化 - - - 脱乙酰,甲基化 - - - 去甲基,腺苷化 - - - 脱腺苷,SH 与 S S 互变,酶促化学修饰对酶活性的调节,酶的磷酸化与脱磷酸化,磷酸化酶b激酶,糖原合酶 a,糖原合酶b-P,磷酸化酶b,磷酸化酶a-P,磷蛋白磷酸酶抑制剂,（二）酶含量的调节,1调节酶蛋白含量可通过诱导

7、或阻遏酶蛋白基因的表达,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),2调节细胞酶含量也可通过改变酶蛋白降解速度,（三）细胞代谢调控在生产实践的应用,1、降低代谢终产物的浓度 （1）赖氨酸的发酵生产 （2）肌苷和肌苷酸的发酵生产 2、添加诱导类似物 有的诱导物是底物的类似物，却具有更强的诱导作用，如： 异丙基硫代-D-半乳糖苷（IPTG）对大肠杆菌-半乳糖苷酶的诱导较乳糖的诱导作用强1000倍。,内、外环境改变,激素作用机制：,二、激素水平调节,三、神经系统调节,神经系统调节又叫整体水平调节。 举例：应激,应激(stress)指人体受到一些

8、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 ”。,机体整体反应：,交感神经兴奋 肾上腺髓质及皮质激素分泌增多 胰高血糖素、生长激素增加，胰岛素分泌减少,引起一系列的代谢变化,代谢改变：,第四节 代谢抑制剂和抗代谢物,（一）代谢抑制剂的概念和意义 代谢抑制剂，能抑制机体代谢某一反应或某一过程的物质，常常是酶抑制剂。 许多抗生素和抗肿瘤药物就是细菌或肿瘤的代谢抑制剂。,一、代谢抑制剂,（二）代谢（或酶）抑制剂的种类,作用于细胞壁或细胞膜的抑制剂，如青霉素 核酸代谢和蛋白质生物合成的抑制剂 蛋白质水解和氨基酸代谢的抑制剂，如羟胺 糖代谢的抑制剂，如有机砷化合物 脂类代谢的抑制剂，如洛伐他汀 电子传递和氧化磷酸化的抑制剂，如寡霉素,二、抗代谢物,（一）抗代谢物的概念 抗代谢物在化学结构上与天然代谢物类似，这些物质进入体内与正常代谢物相拮抗，进而影响正常代谢的进行。 许多抗菌和抗癌药物属于