生化-物质代谢的联系与调节.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,生化-物质代谢的联系与调节(),第一节 物质代谢的相互联系,一 物质代谢特点,1 整体性,糖、脂、蛋白质、核酸的代谢相互联系，相互转变，构成一个整体,2,2 代谢调节,机体根据内外环境的变化调节各种物质代谢通路的强度、方向和速度。,机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度,内外环境不断变化,影响机体代谢,适应环境的变化,3,3 共同的代谢池,消化吸收的糖,肝糖原分解,糖异生,血糖,全身组织,4,4 动态平衡,不断更新、适时补充，通过调节保持代谢的动态平衡，以防止中间产物的堆积和缺乏。,5,二、物质代谢的相互关系,（一）在能量代谢上的相互联系,从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替。,一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。,任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解，避免浪费。,6,三大营养素,共同中间产物,共同最终代谢通路,糖,脂肪,蛋白质,乙酰CoA,三羧酸,循环,2H,氧化磷酸化,ATP,CO,2,三大营养素可在体内氧化供能。,7,脂肪分解,增强,ATP,增多,ATP/ADP,比值增高,糖分解被抑制,6-磷酸果糖激酶-1被抑制,（糖分解代谢限速酶）,8,第一节 物质代谢的相互联系,氨基酸可作为合成磷脂的原料,如：乙酰化、甲基化、腺苷化及磷酸化,在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调节网络,（2）化学修饰引起酶分子共价键的改变，因一个酶 可催化多个酶蛋白修饰，即出现级联放大作用。,物质代谢调节的参考思考题,4 核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系,激素与膜受体结合 激活另一类G蛋白 激活磷脂酶C,三大营养素可在体内氧化供能。,合成糖原储存（肝、肾、肌肉）,2、磷脂酰肌醇体系(如：去甲肾上腺素、ADH等),区域化，各类代谢分别在各亚细胞结构中进行，互不干扰，又可使作用物在局部浓集。,脂肪的甘油部分能在体内转变为糖,肾上腺素+细胞膜受体 激活G蛋白 激活腺苷酸环化酶（AC）催化ATP转化为cAMP 激活蛋白激酶A（PKA）催化效应蛋白的磷酸化 产生一系列生理功能.,2、酶量的调节：通过改变酶的生成与降解速度来改变酶活性，特点是速度慢，但调节的时间较长久,1 糖代谢与脂肪代谢的相互关系,(二)物质代谢的相互联系,葡萄糖,乙酰CoA,合成脂肪,（脂肪组织）,合成糖原储存（肝、肾、肌肉）,乙酰CoA羧化酶,9,脂肪的甘油部分能在体内转变为糖,脂肪酸,脂,肪,甘油,葡萄糖,乙酰CoA,三羧酸循环,酮体,甘油激酶,肝、肾、肠,磷酸-甘油,葡萄糖,糖异生,10,2 糖与氨基酸代谢的相互联系,丙氨酸,丙酮酸,脱氨基,糖异生,葡萄糖,大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，可转变为糖。,天冬氨酸，谷氨酸,11,糖,丙酮酸,草酰乙酸,乙酰CoA,柠檬酸,-酮戊二酸,丙氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,12,氨基酸,乙酰CoA,脂肪,蛋白质可以转变为脂肪,氨基酸可作为合成磷脂的原料,丝氨酸,磷脂酰丝氨酸,胆胺,脑磷脂,胆碱,卵磷脂,3 脂类与氨基酸代谢的相互联系,13,但不能说，脂类可转变为氨基酸。,脂肪,甘油,磷酸甘油醛,糖酵解途径,丙酮酸,其他-酮酸,某些非必需氨基酸,脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸,14,4 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,甘氨酸,天冬氨酸,谷氨酰胺,一碳单位,合成嘌呤,合成嘧啶,(2).磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供,15,葡萄糖、糖原,丙酮酸,乙酰CoA,脂肪,亮,、,赖,草酰乙酸,-酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,胆固醇、酮体,甘油,脂酸,磷酸烯醇式丙酮酸,酪,脯,缬,异亮,蛋,苏,天冬,谷,精,组,脯,丙,色,丝,甘,苏,半胱,16,5 器官之间的代谢联系,肝脏是全身器官代谢的枢纽,17,物质代谢的调节,第二节,18,1 细胞水平的调节,2 激素水平的调节,3 整体水平的调节,在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调节网络,通过对细胞内,酶,的调节来实现,协调不同细胞、组织与器官之间的代谢,在三个层次上进行,19,受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统,4 核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系,大多为类固醇激素：属脂质、能透过质膜。,磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供,作用于细胞膜受体的激素,细胞水平的调节即是酶的调节，最基本的调节方式，是一切代谢调节的基础,如：乙酰化、甲基化、腺苷化及磷酸化,甘氨酸、丙酮酸可以转变为哪些物质，简述转变过程。,机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向和速度,与钙调蛋白结合调节酶或蛋白活性,内，与DNA区段上的调节区域相互作用，,脂肪酸合成，乙酰CoA 胞液,激活蛋白激酶C(PKC),三大营养素可在体内氧化供能。,胞内受体激素的作用方式,一、细胞水平的调节,细胞水平的调节即是酶的调节，,最基本的调节方式，,是一切代谢调节的基础,1、酶结构的调节：它通过酶结构的改变，使其活性发生变化，调节特点是产生效应快，但不持久,2、酶量的调节：通过改变酶的生成与降解速度来改变酶活性，特点是速度慢，但调节的时间较长久,20,区域化，各类代谢分别在各亚细胞结构中进行，互不干扰，又可使作用物在局部浓集。,脂肪酸合成，乙酰CoA 胞液,脂肪酸-氧化生成 乙酰CoA 线粒体,（一）细胞内酶的隔离分布,21,多酶体系在细胞内的分布,22,23,限速酶(limiting velocity enzymes)：速度最慢，,它的速度决定整个代谢途径的总速度,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。,关键酶催化的反应具有以下特点：,对酶的调节主要是对代谢通路中关键酶的调节,24,变构调节,化学修饰调节,快速调节,迟缓调节,数秒、数分钟,通过改变酶的活性,数小时、几天,通过改变酶的含量,25,（二）酶的变构调节,变构调节,一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的部分非共价键结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，这种调节方式称变构调节。,26,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。,变构酶,能够接受变构调节的酶称为变构酶，变构酶多是关键酶，变构调节没有共价键的改变，快速调节酶活性,使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂,27,（三）酶的化学修饰,化学修饰,酶分子的某些基团在其它酶的催化下发生共价修饰，从而引起酶活性改变，这种现象称为酶的化学修饰调节。可逆的，快速的调节方式,如：乙酰化、甲基化、腺苷化及磷酸化,最常见的化学修饰是磷酸化和去磷酸化,28,丝氨酸,苏氨酸,酪氨酸,OH,O,P,蛋白激酶,磷蛋白磷酸酶,Pi H,2,O,ATP ADP,酶蛋白,磷酸化酶蛋白,酶的磷酸化与脱磷酸,丝氨酸,苏氨酸,酪氨酸,29,（4）快速调节方式,。,2 酶促化学修饰的特点,（1）修饰过程需要其它酶的催化，酶从活性到非活性的互变需不同的酶分别催化。,（2）化学修饰引起酶分子共价键的改变，因一个酶 可催化多个酶蛋白修饰，即出现级联放大作用。催化效率较高。,（3）修饰过程需耗能。催化反应较别构酶广泛。,30,（四）酶量的调节,通过改变酶的合成或降解以调节细胞内酶的含量，从而调节代谢的速度和强度。由于酶的合成或降解所需时间较长，消耗ATP量较多，因此酶量调节属迟缓（慢）调节，作用较持久。,31,第三节 细胞信息传递,32,激素分类,膜受体激素,胞内受体激素,按激素受体在细胞的部位不同，分为：,33,跨膜信号转导的一般步骤,特定的细胞释放,信息物质,信息物质经扩散或血循环到达靶细胞,与靶细胞的,受体,特异性结合,受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统,靶细胞产生生物学效应,34,1.膜受体激素的作用方式,激素作用方式,35,1.信号分子,2.G蛋白偶联受体,3.G蛋白,生物学效应,4.第二信使:cAMP,5.蛋白激酶A(PKA),（一）cAMP-蛋白激酶途径,组成,36,作用于细胞膜受体的激素,1、腺苷酸环化酶体系,肾上腺素+细胞膜受体 激活G蛋白 激活腺苷酸环化酶（AC）催化ATP转化为cAMP 激活蛋白激酶A（PKA）催化效应蛋白的磷酸化 产生一系列生理功能.,cAMP是重要的第二信使，胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素、甲状旁腺素及降钙素等都是通过cAMP发挥作用。,37,作用于细胞膜受体的激素,激活蛋白激酶C(PKC),催化一些蛋白磷酸化,与钙调蛋白结合调节酶或蛋白活性,第二信使,内质网中钙（Ca）释放,2、磷脂酰肌醇体系(如：去甲肾上腺素、ADH等),激素与膜受体结合 激活另一类G蛋白 激活磷脂酶C,催化膜上磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2）水解,甘油二酯（DG）+三磷酸肌醇(IP3),38,氨基酸可作为合成磷脂的原料,协调不同细胞、组织与器官之间的代谢,协调不同细胞、组织与器官之间的代谢,脂肪酸合成，乙酰CoA 胞液,ATP ADP,4 核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系,胞内受体激素的作用方式,由于酶的合成或降解所需时间较长，消耗ATP量较多，因此酶量调节属迟缓（慢）调节，作用较持久。,从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替。,1、腺苷酸环化酶体系,特定的细胞释放信息物质,与钙调蛋白结合调节酶或蛋白活性,甘氨酸、丙酮酸可以转变为哪些物质，简述转变过程。,在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调节网络,受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统,2.胞内受体激素的作用方式,39,作用于胞内受体的激素,大多为类固醇激素：属脂质、能透过质膜。,进入细胞与受体结合为复合体，进入核,内，与DNA区段上的调节区域相互作用，,从而调控相应基因表达，使蛋白合成量升,高和下降。,40,物质代谢调节的参考思考题,糖、蛋白质和脂肪是否可以相互转化，为什么？,什么是变构调节和化学调节，试比较变构调节和化学修饰调节。,甘氨酸、丙酮酸可以转变为哪些物质，简述转变过程。,简述丙酮酸、乳酸异生为葡萄糖的主要过程及关键酶。,试以天冬氨酸为中心，将已学过的代谢联系起来,以图示说明谷氨酸在下述代谢途径的主要过程：(1).生成尿素；(2).生成CO,2,、H,2,O和ATP；(3).转变成葡萄糖；(4).转变成嘌呤核苷酸,41,