【生物化學(xué)】第九章 物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)import

1、第九章,物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)Interrelationships and Regulation of Metabolism,生命區(qū)別于非生命的基本特征---新陳代謝。,攝取的食物（新）,分解,釋放能量,,,產(chǎn)生原料物質(zhì) （單糖，氨基酸，乙酰CoA ）,廢物,代謝（metabolism）,,排出體外,,供生命體進(jìn)行正常的生命活動(dòng),,合成,生命體結(jié)構(gòu)成分 （多糖，蛋白質(zhì)，脂肪）。,,消耗能量,生命體的結(jié)構(gòu)成分（陳）,分解,釋放能量,,,產(chǎn)

2、生原料物質(zhì) （單糖，氨基酸，乙酰CoA ）,廢物,,排出體外,,供生命體進(jìn)行正常的生命活動(dòng),,合成,生命體新的結(jié)構(gòu)成分 （多糖，蛋白質(zhì)，脂肪）。,,消耗能量,新陳代謝：物質(zhì)的合成與分解并與環(huán)境的相互聯(lián)系。,與環(huán)境的物質(zhì)交換（人60年：60000Kg水，10000Kg糖類，　　　　　600Kg蛋白質(zhì)，1000Kg脂類）。,本章主要內(nèi)容,二、物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)1. 細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)（酶的調(diào)節(jié)） 2. 激素水平的調(diào)節(jié)（體液調(diào)節(jié)）3. 整體水平

3、的代謝調(diào)節(jié)（神經(jīng)－體液調(diào)節(jié)）,一、物質(zhì)代謝的特點(diǎn)與相互聯(lián)系,物質(zhì)代謝的特點(diǎn)Characteristics of Metabolism,,第一節(jié),1.整體性,2.調(diào)節(jié)性,物質(zhì)代謝的特點(diǎn),3.特色性,4.代謝池,5.能量形式,6.還原當(dāng)量,ATP,NADPH,各種代謝物均具有各自共同的代謝池,各組織、器官結(jié)構(gòu)不同，酶系的種類、含量不同,------代謝途徑及功能各不相同。,體內(nèi)各種物質(zhì)代謝均受控于機(jī)體的精細(xì)調(diào)節(jié)，代謝的強(qiáng)

4、度、速度、方向不斷的適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的變化。,1,一、體內(nèi)各種物質(zhì)代謝彼此互相聯(lián)系構(gòu)成統(tǒng)一的整體,體內(nèi)各種物質(zhì)包括糖、脂、蛋白質(zhì)、水、無機(jī)鹽、維生素等的代謝不是彼此孤立各自為政，而是同時(shí)進(jìn)行的，而且彼此互相聯(lián)系，或相互轉(zhuǎn)變，或相互依存，構(gòu)成統(tǒng)一的整體。,機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度,,內(nèi)外環(huán)境不斷變化,影響機(jī)體代謝,,適應(yīng)環(huán)境的變化,,二、機(jī)體存在精細(xì)的物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)機(jī)制,代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。,

5、三、各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色,結(jié)構(gòu)不同,酶系的種類、含量不同,不同的組織、器官,,,,代謝途徑不同、功能各異,,(一)、肝是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐,肝幾乎是體內(nèi)合成尿素、酮體的唯一器官，也是合成內(nèi)源性脂肪、膽固醇、蛋白質(zhì)等最多、最活躍的器官。肝在糖、脂、蛋白質(zhì)、水、鹽及維生素代謝中均具有獨(dú)特而重要的作用。,合成、儲(chǔ)存糖原分解糖原生成葡萄糖，釋放入血是糖異生的主要器官,肝在糖代謝中的作用：,例：,——肝在維持血糖穩(wěn)定中起重要作用。,

6、,(二)、心可利用多種能源物質(zhì)，并以有 氧氧化為主,正常優(yōu)先以脂酸為燃料產(chǎn)生ATP?？梢来我韵淖杂芍?、葡萄糖、酮體等能源物質(zhì)提供能量。,,(三)、腦耗氧量大并以葡萄糖為供能物質(zhì),腦是機(jī)體耗能大的主要器官，耗O2量占全身耗O2的20%?25%。幾乎以葡萄糖為唯一供能物質(zhì)。每天耗用葡萄糖約100g。由于腦組織無糖原儲(chǔ)存，其耗用的葡萄糖主要由血糖供應(yīng)。血糖供應(yīng)不足時(shí)，主要利用由肝生成的酮體作為能源。,四、肌肉通常以氧化脂

7、酸為主且在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生乳酸,肌肉組織通常以氧化脂酸為主，在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)則以糖的無氧酵解產(chǎn)生乳酸為主。由于肌肉缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，因此肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。,五、紅細(xì)胞代謝以糖酵解為主,紅細(xì)胞能量主要來自葡萄糖的酵解途徑。由于紅細(xì)胞沒有線粒體，因此不能進(jìn)行糖的有氧氧化，也不能利用脂酸及其它非糖物質(zhì)，,,,六、脂肪組織是合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織,脂肪組織是合成及儲(chǔ)存脂肪的重要組織。脂肪細(xì)胞還含有動(dòng)員脂肪的激素敏感甘油

8、三酯脂肪酶，能使儲(chǔ)存的脂肪分解成脂酸和甘油釋入血循環(huán)以供機(jī)體其它組織能源的需要。,七、腎也可進(jìn)行糖異生和生成酮體,腎可進(jìn)行糖異生、生成酮體，它是除肝外唯一可進(jìn)行此兩種代謝的器官。 腎髓質(zhì)因無線粒體，主要由糖酵解供能，而腎皮質(zhì)則主要由脂酸及酮體的有氧氧化供能。,,,,,目 錄,重要器官及組織氧化供能的特點(diǎn),,四、各種物質(zhì)代謝的代謝物均具有共同的代謝池,例如：,五、ATP是機(jī)體儲(chǔ)存能量及消耗能量的共同形式,營(yíng)養(yǎng)物分 解,六、NADPH是

9、合成代謝所需的還原當(dāng)量,例如：,物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系Interrelationships among Metabolic Pathways of Carbohydrates, Lipids, and Proteins,第二節(jié),一、在能量代謝上的相互聯(lián)系,共同中間代謝物：乙酰輔酶A共同最后分解途徑：三羧酸循環(huán) 共同能量形式：ATP,乙酰 CoA,ATP,TAC,糖脂肪蛋白,,,呼吸鏈,,互相代替，互相制約。一種

10、供能物質(zhì)代謝占優(yōu)勢(shì)，抑制或節(jié)約其他。,供能,任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。,例如：,饑餓時(shí),肝糖原分解 ?，肌糖原分解?,肝糖異生?，蛋白質(zhì)分解 ?,蛋白質(zhì)分解明顯降低 以脂酸、酮體分解供能為主。,1 ~ 2 天,,3 ~ 4 周,,,正常情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。,,二、糖、脂和蛋白質(zhì)代謝通過共同中間產(chǎn)物相互聯(lián)系,體內(nèi)糖、脂、蛋白質(zhì)和核酸等的代謝不是彼此獨(dú)立，而是相互關(guān)聯(lián)的。

11、它們通過共同的中間代謝物，三羧酸循環(huán)和生物氧化等聯(lián)成整體。三者之間可以互相轉(zhuǎn)變，當(dāng)一種物質(zhì)代謝障礙時(shí)可引起其它物質(zhì)代謝的紊亂。,（一）糖在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹岵荒苻D(zhuǎn)變?yōu)樘?當(dāng)攝入的糖量超過體內(nèi)能量消耗時(shí)，糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹尽?葡萄糖,,乙酰CoA,合成脂肪（脂肪組織）,,合成糖原儲(chǔ)存（肝、肌肉）,,,,,,磷酸二羥丙酮,葡萄糖的氧化分解,葡萄糖,G-6-P,F-6-P,F-1, 6-2P,,,,ATP,,ADP,,,ATP,,ADP

12、,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,,,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,,,,,,NAD+,NADH+H+,,ADP,,,ATP,,,磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,NAD+,乳 酸,,,,丙 酮 酸,ADP,ATP,,,,E3,,NADH+H+,,乙酰CoA,,NADH+H+,NAD+,,三羧酸,,乙酰 CoA,甘油三酯(脂肪),3磷酸甘油 + 脂肪酸,,,,,葡萄糖,,磷酸二羥丙酮,丙酮酸,,,,P167,脂酸

13、,,乙酰CoA,葡萄糖,,脂肪,,葡萄糖,,,脂肪絕大部分不能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?糖異生,,肝、腎、腸,甘油,,,葡萄糖,,丙酮酸,,乙酰CoA,,,脂肪,,,草酰乙酸,α- 酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,,,,甘油,脂酸,,,6-磷酸葡萄糖,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,,,,磷酸烯醇式丙酮酸,3磷酸甘油,,,,,,,饑餓、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時(shí):,脂肪分解代謝的強(qiáng)度及順利進(jìn)行，還有賴于糖代謝的正常進(jìn)行。,例如：,丙氨酸,丙酮酸,,脫

14、氨基,,糖異生,葡萄糖,（二）絕大多數(shù)氨基酸的碳鏈骨架在體內(nèi)可與糖相互轉(zhuǎn)變,20種氨基酸除亮氨酸及賴氨酸外均可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?葡萄糖,丙酮酸,乙酰CoA,,,,草酰乙酸,α- 酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,,,,,,,,,,6-磷酸葡萄糖,3-磷酸甘油醛,,,磷酸烯醇式丙酮酸,異亮氨酸亮氨酸色氨酸,乙酰乙酰CoA,酮體,,甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸,天冬氨酸,酪氨酸,異亮氨酸 蛋氨酸絲氨酸 蘇氨酸 纈氨酸,谷氨酸,

15、精氨酸 谷氨酰胺組氨酸 脯氨酸,亮氨酸 賴氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸,,,苯丙氨酸,,天冬酰胺,,,,糖,,丙酮酸,,草酰乙酸,乙酰CoA,,,檸檬酸,,α-酮戊二酸,,糖代謝中間代謝物能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸。,例如：,葡萄糖,,丙酮酸,,乙酰CoA,,,草酰乙酸,α- 酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,,,,,,,6-磷酸葡萄糖,3-磷酸甘油醛,磷酸烯醇式丙酮酸,甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸,天冬氨酸,谷

16、氨酸,精氨酸 谷氨酰胺組氨酸 脯氨酸,,天冬酰胺,,（三）蛋白質(zhì)/氨基酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橹径惒荒苻D(zhuǎn)變?yōu)榘被?蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹尽?葡萄糖,,丙酮酸,,乙酰CoA,,,脂肪,,,,草酰乙酸,α- 酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,,,,,,,,,,,,甘油,脂酸,,,6-磷酸葡萄糖,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,,,,磷酸烯醇式丙酮酸,3磷酸甘油,,,,,異亮氨酸亮氨酸色氨酸,乙酰乙酰CoA,酮體,,甘氨酸丙氨酸半胱氨酸

17、絲氨酸蘇氨酸色氨酸,天冬氨酸,酪氨酸,異亮氨酸 蛋氨酸絲氨酸 蘇氨酸 纈氨酸,谷氨酸,精氨酸 谷氨酰胺組氨酸 脯氨酸,亮氨酸 賴氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸,,,苯丙氨酸,,天冬酰胺,,,氨基酸也可作為合成磷脂的原料 。,脂肪,,甘油,,磷酸二羥丙酮,,糖酵解途徑,丙酮酸,,其他α-酮酸,某些非必需氨基酸,,,脂肪只有甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被帷?,（四）氨基酸是合成核酸的重要原料,合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途

18、徑提供。,（二）絕大多數(shù)氨基酸可異生為糖 而糖只能轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被?（一）糖在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅岵荒苻D(zhuǎn)變?yōu)樘?（三）蛋白質(zhì)/氨基酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橹?而脂肪酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?蛋白質(zhì),（四）磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供 堿基合成原料主要來自氨基酸,葡萄糖,,丙酮酸,,乙酰CoA,,,脂肪,,,,草酰乙酸,α- 酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,,,,,,,,,,,,,,,

19、甘油,脂酸,,,6-磷酸葡萄糖,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,,,,磷酸烯醇式丙酮酸,3磷酸甘油,,,,,異亮氨酸亮氨酸色氨酸,乙酰乙酰CoA,酮體,,甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸,天冬氨酸,酪氨酸,異亮氨酸 蛋氨酸絲氨酸 蘇氨酸 纈氨酸,谷氨酸,精氨酸 谷氨酰胺組氨酸 脯氨酸,亮氨酸 賴氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸,,,苯丙氨酸,,,天冬酰胺,,,葡萄糖,,丙酮酸,,乙酰CoA,,,脂肪,,,,草酰

20、乙酸,α- 酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,,,,,,,甘油,脂酸,,,6-磷酸葡萄糖,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,,,,磷酸烯醇式丙酮酸,3磷酸甘油,,,,,異亮氨酸亮氨酸色氨酸,乙酰乙酰CoA,酮體,,甘氨酸丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸,異亮氨酸 蛋氨酸絲氨酸 蘇氨酸 纈氨酸,谷氨酸,精氨酸 谷氨酰胺組氨酸 脯氨酸,亮氨酸 賴氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸,,,,,,,,天冬氨酸,酪氨酸,苯丙氨酸,,天冬酰

21、胺,,,,,,,,代謝調(diào)節(jié)方式Regulations of Metabolism,第二節(jié),,主要通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。,單細(xì)胞生物,代謝調(diào)節(jié)分為三級(jí)水平調(diào)節(jié),代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物體的重要特征。進(jìn)化程度愈高的生物其代謝調(diào)節(jié)方式亦愈復(fù)雜。,高等生物 —— 三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié),細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié),細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)、激素水平代謝調(diào)節(jié)及整體水平代謝的調(diào)節(jié)統(tǒng)稱為三

22、級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)。在代謝調(diào)節(jié)的三級(jí)水平中，細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)是基礎(chǔ)，激素及神經(jīng)對(duì)代謝的調(diào)節(jié)都是通過細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。,（一）細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布,代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系或多功能酶，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域 。,線粒體:三羧酸循環(huán);脂肪酸?-氧化;氧化磷酸化,細(xì)胞質(zhì):糖酵解;磷酸戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;,細(xì)胞核:DNA合成,內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成;磷脂合成,一、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)主要是對(duì)酶活性的調(diào)節(jié),,主要代謝途徑多酶體系在細(xì)胞

23、內(nèi)的分布,細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布，可以避免各種代謝途徑間的相互干擾。,,,,,,乙酰CoA,脂肪酸合成酶系,脂肪酸,,無意義循環(huán),,例：,ATP,脂酰CoA,β-[O],乙酰CoA,線粒體,胞液,,有氧氧化,糖不足,糖充足,,代謝途徑是一系列酶催化的化學(xué)反應(yīng)，它的反應(yīng)速度和方向由這條途徑中其中一個(gè)或幾個(gè)具有調(diào)節(jié)作用的酶的活性所決定的。這些酶稱為關(guān)鍵酶 (限速酶)調(diào)節(jié)某些關(guān)鍵酶活性是細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)的一種重要方式。,（二）關(guān)鍵酶的活性調(diào)節(jié),①

24、 它催化的反應(yīng)速度最慢，因此稱為限速酶(limiting velocity enzymes)，它的活性決定整個(gè)代謝途徑的速度；② 這類酶催化單向反應(yīng)，或非平衡反應(yīng)，因此它的活性決定整個(gè)代謝途徑的方向；③ 這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。,關(guān)鍵酶所催化的反應(yīng)具有下述特點(diǎn)：,某些重要代謝途徑的關(guān)鍵酶,,快速調(diào)節(jié),遲緩調(diào)節(jié),? 代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。,1.變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念,2.變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)

25、制,3.變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義,7,(1) 關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié),小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。,酶的變構(gòu)調(diào)節(jié),1. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念,被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶(allosteric enzyme)。使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effector) 。,?變構(gòu)激活劑?allosteric effector?——引起酶活

26、性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑?allosteric effector? ——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。,變構(gòu)效應(yīng)劑可以是酶的底物，也可是代謝的終產(chǎn)物，或其它小分子代謝物。它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)濃度的改變能靈敏地反映代謝途徑的強(qiáng)度和能量供求情況，使關(guān)鍵酶構(gòu)象改變影響酶活性，從而調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向以及細(xì)胞能量的供求平衡。,一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其變構(gòu)效應(yīng)劑,,,,,,,變構(gòu)效應(yīng)劑 + 酶的調(diào)節(jié)亞基,2. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制,3. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的

27、生理意義,① 代謝終產(chǎn)物反饋抑制 (feedback inhibition) 反應(yīng)途徑中起始反應(yīng)的酶，使代謝物不致生成過多。,② 變構(gòu)調(diào)節(jié)還可使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。,③ 變構(gòu)調(diào)節(jié)還可使不同代謝途徑相互協(xié)調(diào)。,變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：,⑴ 酶活性的改變通過酶分子構(gòu)象的改變而實(shí)現(xiàn)；⑵ 酶的構(gòu)象變化僅涉及非共價(jià)鍵的變化；⑶ 變構(gòu)效應(yīng)劑是酶的底物，產(chǎn)物或小分子中間代謝物；⑷ 不消耗能量；,（2）關(guān)鍵酶的活性可由酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié),1

28、．酶的化學(xué)修飾的概念,酶蛋白肽鏈上某些殘基在其它酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾(covalent modification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié) 。,磷酸化 - - - 去磷酸,乙?；?- - - 脫乙酰,甲基化 - - - 去甲基,腺苷化 - - - 脫腺苷,SH 與 – S — S – 互變,酶的化學(xué)修飾主要有：,酶的磷酸化與脫磷酸化,磷酸化修飾對(duì)一些酶活性的影響,酶

29、 磷酸化 脫磷酸化,糖原磷酸化酶 激活 抑制磷酸化酶b激酶 激活 抑制檸檬酸裂解酶 激活 抑制HMG CoA 還原酶激酶 激活 抑制甘油三脂脂肪酶 激活 抑制乙酰 CoA 羧化酶

30、 抑制 激活糖原合成酶a 抑制 激活丙酮酸脫氫酶 抑制 激活HMG CoA 還原酶 抑制 激活磷酸果糖激酶 抑制 激活,,,,,,① 絕大多數(shù)屬于這類調(diào)節(jié)方式的酶都具無活性（或低活性）和有活性（或高活性）兩種形式。

31、它們之間在兩種不同酶的催化下發(fā)生共價(jià)修飾，可以互相轉(zhuǎn)變。② 與變構(gòu)調(diào)節(jié)不同，化學(xué)修飾是由酶催化的反應(yīng)，且參與修飾的酶又常常受其他酶或激素的影響，故化學(xué)修飾有級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。,2. 酶的化學(xué)修飾的特點(diǎn),級(jí)聯(lián)放大效應(yīng),,,,,③ 磷酸化與脫磷酸是最常見的酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。④ 化學(xué)修飾調(diào)節(jié)往往由一組級(jí)聯(lián)反應(yīng)組成，作用迅速，又有放大效應(yīng)。另外，化學(xué)修飾調(diào)節(jié)消耗的能量比合成酶蛋白少得多。因此，化學(xué)修飾調(diào)節(jié)是經(jīng)濟(jì)快速高效的酶活性調(diào)節(jié)方式。,3

32、．變構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾調(diào)節(jié)協(xié)同,別構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)酶活性的兩種不同方式，而對(duì)某一具體酶而言，它可同時(shí)受這兩種方式的調(diào)節(jié)，兩者相輔相成，對(duì)細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)的順利進(jìn)行具有重要意義。,1．誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白的合成可改變酶含量,加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor),（三）酶含量的調(diào)節(jié),酶的底物、產(chǎn)物、激素或藥物均可影響酶的合成。,常見的誘導(dǎo)或阻遏方式：,底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏

33、作用普遍存在于生物界；代謝反應(yīng)的產(chǎn)物不僅可變構(gòu)抑制關(guān)鍵酶，而且有時(shí)還可阻遏這些酶的合成； 激素對(duì)酶表達(dá)的誘導(dǎo)很常見； 很多藥物和毒物對(duì)酶的誘導(dǎo)合成；,蛋白質(zhì) 尿素循環(huán)的酶,,胰島素 糖酵解的關(guān)鍵酶,,苯巴比妥 苯巴比妥代謝相關(guān)的酶,,2．改變酶蛋白分子降解速度也能調(diào)節(jié)細(xì)胞酶含量,細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解有兩條主要途徑：,存在于溶酶體（lysosome）的ATP-非

34、依賴途徑；存在于蛋白酶體（proteosome）的依賴ATP的泛素途徑,凡能改變或影響這兩種蛋白質(zhì)降解機(jī)制的因素，都可間接影響酶蛋白的降解速度，進(jìn)而影響代謝途徑。,,底物,產(chǎn)物 (多),,,激素,藥物,,,蛋白酶體,蛋白水解酶,酶量的調(diào)節(jié),酶,降解,識(shí)別待降解蛋白,降解,Pr,(泛素化）,,泛素-,,,9,內(nèi)、外環(huán)境改變,二、激素水平的調(diào)節(jié)代謝,激素作用機(jī)制：,激素受體在細(xì)胞的部位不同,receptor,（一）膜受體激素,（二）胞

35、內(nèi)受體激素,膜受體,蛋白質(zhì)類、肽類、兒茶酚胺類,親水,難以越過脂質(zhì)雙層膜----與膜受體結(jié)合,通過第二信使發(fā)揮作用,類固醇類、甲狀腺素、視黃酸等,疏水,可越過脂質(zhì)雙層的膜----與胞內(nèi)受體結(jié)合,激素-受體復(fù)合物-----DNA激素反應(yīng)元件,,,,,化學(xué)修飾調(diào)節(jié),,,,膜受體 激素,胞內(nèi)受體激素,第二信使,E,,,,酶合成調(diào)節(jié),激素受體示意圖,,細(xì)胞膜,細(xì)胞核,,,,,,,,膜受體,,HRE,（一）膜受體激素,（二）胞內(nèi)受體激素,

36、調(diào)節(jié)的機(jī)制：,三、機(jī)體通過神經(jīng)系統(tǒng)及神經(jīng)-體液途徑對(duì)物質(zhì)代謝進(jìn)行整體調(diào)節(jié),內(nèi)外環(huán)境變化,神經(jīng)體液,適應(yīng)環(huán)境,維持內(nèi)環(huán)境 相對(duì)恒定,神經(jīng)系統(tǒng),,物質(zhì)代謝,,,（激素）,神經(jīng)遞質(zhì),1．短期饑餓糖利用減少而脂動(dòng)員加強(qiáng),（一）饑餓,整體調(diào)節(jié)的例子,（3）蛋白質(zhì)代謝變化,分解加強(qiáng)，氨基酸異生成糖,（2）糖代謝變化,(肝)糖異生加強(qiáng)(2天后)組織對(duì)葡萄糖利用降低（除腦外）,（1）脂代謝變化,脂肪動(dòng)員加強(qiáng)，脂肪酸和酮體生成增多。（肌肉主

37、要利用脂肪酸和酮體，腦可以利 用一部分酮體）,短期饑餓,2 長(zhǎng)期饑餓各組織發(fā)生與短期饑餓不同的 代謝改變：,（1）蛋白質(zhì)代謝變化,蛋白質(zhì)分解減少,（2）糖代謝變化,肝腎糖異生增強(qiáng)肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸,（3）脂代謝變化,脂肪動(dòng)員進(jìn)一步加強(qiáng)腦組織主要利用酮體肌肉主要利用脂肪酸,,饑餓時(shí)在整體調(diào)節(jié)下機(jī)體物質(zhì)代謝的變化,應(yīng)激(stress)指人體受到一些異乎尋常的刺激，如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、感染

38、及劇烈情緒波動(dòng)等所作出一系列反應(yīng)的“ 緊張狀態(tài) ”。,整體調(diào)節(jié)的例子,（二）應(yīng)激,強(qiáng)刺激----緊張狀態(tài)----交感神經(jīng)興奮,腎上腺素，糖皮質(zhì)激素，胰高血糖素，生長(zhǎng)激素胰島素,1. 血糖↑：,肝糖原分解↑,保證大腦，紅細(xì)胞供能,糖異生↑,組織糖利用↓,2. 脂肪動(dòng)員↑,3. 蛋白分解↑,應(yīng)激,1．血糖升高,腎上腺素及胰高血糖素分泌增加均可激活磷酸化酶促進(jìn)肝糖原分解；腎上腺皮質(zhì)激素及胰高血糖素使糖異生加強(qiáng)，不斷補(bǔ)充血糖；腎上腺皮質(zhì)

39、激素及生長(zhǎng)激素使周圍組織對(duì)糖的利用降低。,2．脂肪動(dòng)員增強(qiáng),血漿游離脂酸升高，成為心肌，骨骼肌及腎臟等組織主要能量來源。,3．蛋白質(zhì)分解增強(qiáng),肌肉釋出丙氨酸等氨基酸增加，同時(shí)尿素生成及尿氮排出增加，呈負(fù)氮平衡 。,應(yīng)激時(shí)機(jī)體的代謝改變,意義：在于為機(jī)體應(yīng)付“應(yīng)激狀態(tài)”提供足夠的能量支持。,（四）代謝紊亂疾病：糖尿病,糖尿病(diabetes mellitus)是由多種病因引起以慢性高血糖為特征的代謝紊亂。其確切病因尚不清楚，目前公認(rèn)與

40、遺傳、自身免疫和環(huán)境因素等有關(guān)。臨床醫(yī)學(xué)將其分為I型糖尿?。ㄒ葝u素絕對(duì)不足）和II型糖尿?。ㄒ葝u素相對(duì)不足）。胰島素絕對(duì)或相對(duì)不足可引起機(jī)體多種酶活性的變化或誘導(dǎo)、阻遏某些酶蛋白的生物合成，導(dǎo)致糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等代謝異常。,（一）糖代謝紊亂,,,,,,,,,,,,血糖升高,,,形成糖尿,,滲透性利尿,尿量增加,,機(jī)體缺水,,飲水量增加,,,機(jī)體對(duì)葡萄糖利用減少,,能量供應(yīng)障礙,,饑餓感,食量增加,,,,,,,糖尿病患者,三多,（二）

41、脂肪代謝紊亂由于磷酸戊糖途徑減弱，還原型輔酶II（NADPH）減少，脂肪合成常減少，患者多消瘦；但早期輕癥II型糖尿病患者則由于多食而肥胖。由于肝糖原合成及儲(chǔ)存減少，在垂體及腎上腺素等激素調(diào)節(jié)下，脂肪入肝沉積、肝細(xì)胞變性、肝腫大為脂肪肝。重癥時(shí)，脂肪動(dòng)員增加，大量脂肪酸入肝生成乙酰CoA，又因糖酵解減弱草酰乙酸減少，乙酰CoA不能完全被氧化而轉(zhuǎn)化生成大量酮體。酮體不斷積累最終發(fā)展為酮血癥（ketonemia）和酮尿(ke

42、tonuria)。,,,,（三）蛋白質(zhì)代謝紊亂 未控制的糖尿病患者，肌肉和肝中蛋白質(zhì)合成減少而分 解增多，呈負(fù)氮平衡。 胰島素不足時(shí)糖異生旺盛，血漿中生糖氨基酸被肝細(xì) 胞攝取后經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)化為葡萄糖，使血糖進(jìn)一步升高； 生酮氨基酸增多，在肝細(xì)胞中被轉(zhuǎn)化為酮體，使血酮 高形成酮血癥。,,,,由于蛋白質(zhì)呈負(fù)氮平衡，脂肪消耗?；颊呦?、體重減輕、抵抗力差、易感染、傷口不宜愈合。,,糖尿病患者,尿量增加,,三多一少,飲水量增加