09 代谢调节-09级五(曾)-10上

nullnull第九章 物质代谢的联系与调节Chapter 9 Metabolic Interrelations and Regulationsnull物质 交换机体外界 环境环境null第一节 物质代谢的特点 Section 1 Characteristics of Metabolism熟悉物质代谢的特点null第二节 物质代谢的相互联系 Section 2 Metabolic Interrelations1、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null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三大营养素可在体内氧化供能。null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。null任一供能物质的代谢占优势，常能抑制其他物质的降解。例如null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null二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系null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酮体CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T A C cyclenull（一）糖代谢与脂代谢的相互联系null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CoA CO2＋H2O＋能 乙酰CoA 乙酰CoA线粒体柠檬酸细胞液β– 氧化null1. 摄入的糖量超过能量消耗时，多余的糖可转变为脂肪null2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖null3. 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null（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。null2. 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null 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（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系null—— 但不能说，脂类可转变为蛋白质。3. 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸null（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2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供null第三节 组织、器官的代谢特点及联系 Section 3 Metabolic Characteristics of Tissues and Organs and the Metabolic Interrelations between Them 熟悉各组织、器官在代谢上的特点null第四节 代谢调节 Section 4 the Regulation of Metabolism1、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 null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null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null• 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。 一、细胞水平的代谢调节null（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 。null多酶体系在细胞内的分布nullnull 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。null关键酶 key enzyme /限速酶 pacemaker enzyme / 调节酶regulatory enzyme enzyme that sets the rate of the entire biochemical pathway, usually catalyzes the slowest and irreversible step, and can be regulated by a number of metabolites and effectors in addition to its substrates.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 。null① 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：null例：糖代谢的关键酶null 快速代谢 迟缓代谢• 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。null1. 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。 allosteric regulation a regulatory mechanism through which a specific low-molecular-weight molecule, called an effector or a modulator, noncovalently binds to a regulatory site outside the active center of a regulatory enzyme and alters the conformation and activity of the enzyme.（二）关键酶的变构调节null被调节的酶称为变构酶或别构酶 (allosteric enzyme) 使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂 (allosteric effector) • 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。null2. 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null变构效应剂 + 酶的调节亚基null构象的改变 —— 亚基的聚合与解聚 null3. 变构调节的生理意义① 代谢终产物反馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。null ②变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。null③变构调节使不同的代谢途径相互协调。乙酰CoA↑null（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。 chemical modification a regulatory mechanism through which enzyme activities are regulated by means of reversible interconversion between their active and inactive forms resulted from enzyme-catalyzed covalent modification to a specific amino acid residue.null2. 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null酶的磷酸化与脱磷酸化nullnull3. 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。null 　　 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)nullE 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。null（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)null 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↓nullnull3. 激素对酶合成的诱导4. 药物对酶合成的诱导null 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。null内、外环境改变激素作用机制二、激素水平的代谢调节null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：null1. 膜受体激素的作用方式激素作用方式null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ACATPcAMPnull类固醇激素与甲状腺素通过胞内受体调节生理过程HRE 2. 胞内受体激素的作用方式null（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null （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↑null2. 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null（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 ”。null2. 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null3. 代谢改变null应激时，分解代谢↑，合成代谢↓，血中分解代谢的中间产物↑null选择题 A型题 1 、下列说法错误的是 A、糖可以转变成脂肪 B、脂肪绝大部分不能转变成糖 C、除亮氨酸及赖氨酸外，其余氨基酸均可转变成糖 D、蛋白质可以转变成脂肪 E、脂类都不能转变成氨基酸 2、变构调节的生理意义不包括 A、是常见的快速调节的一种方式 B、可使代谢物的生成不至于过多 C 、可使能量有效利用，不至于浪费 D、可使不同代谢途径相互协调 E、可用于应激 复 习 题null 4、下列关于酶的化学修饰说法不正确的是 A、是快速调节的一种方式 B、最多见的是磷酸化与脱磷酸化 C、是由酶催化引起的共价键的变化 D、难以实现应激需要 E、有些变构酶也可以受到酶的化学修饰调节 X型题 下列关于关键酶的变构调节说法正确的是 A、属于快速调节 B、是通过改变酶的结构从而改变酶的活性来实现的 C 、变构酶常是由两个以上亚基组成，分别为催化亚基和调节亚基 D、变构效应剂可以是酶的底物，也可以是酶体系的终产物 E、变构效应剂与酶是共价结合 null名词解释 1、allosteric regulation 2、chemical modification 3、regulatory enzyme/pacemaker enzyme/ limiting velocity enzyme/key enzyme/ 简答题 关键酶所催化的反应具有什么特点？ 论述题 在饥饿1～3天和饥饿1周以上时，体内的代谢变化各具有什么特点？null