1、第十三章第十三章代謝和代謝調(diào)控總論代謝和代謝調(diào)控總論新陳代謝新陳代謝的概念的概念 新陳代謝是指機(jī)體與外界環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)新陳代謝是指機(jī)體與外界環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)交換的過程，包括消化、吸收、中間代謝和排交換的過程，包括消化、吸收、中間代謝和排泄四個(gè)階段。外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和體內(nèi)原有的物質(zhì)泄四個(gè)階段。外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和體內(nèi)原有的物質(zhì)在這樣的一個(gè)過程中進(jìn)行多樣的化學(xué)變化，有在這樣的一個(gè)過程中進(jìn)行多樣的化學(xué)變化，有形的物質(zhì)的變化過程稱為形的物質(zhì)的變化過程稱為物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝，伴隨著物，伴隨著物質(zhì)變化而產(chǎn)生的能量變化稱為質(zhì)變化而產(chǎn)生的能量變化稱為能量代謝能量代謝。中間代謝：（吸收的物質(zhì)和體內(nèi)原有的）物質(zhì)在體內(nèi)化中間

2、代謝：（吸收的物質(zhì)和體內(nèi)原有的）物質(zhì)在體內(nèi)化學(xué)變化的過程。學(xué)變化的過程。物質(zhì)代謝：物質(zhì)在體內(nèi)的化學(xué)轉(zhuǎn)變過程。物質(zhì)代謝：物質(zhì)在體內(nèi)的化學(xué)轉(zhuǎn)變過程。能量代謝：伴隨物質(zhì)代謝的能量轉(zhuǎn)移過程。能量代謝：伴隨物質(zhì)代謝的能量轉(zhuǎn)移過程。同化作用：外界營(yíng)養(yǎng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨砦镔|(zhì)的過程。同化作用：外界營(yíng)養(yǎng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨砦镔|(zhì)的過程。異化作用：自身物質(zhì)轉(zhuǎn)化為廢物排出體外。異化作用：自身物質(zhì)轉(zhuǎn)化為廢物排出體外。合成代謝：簡(jiǎn)單小分子合成為復(fù)雜大分子。合成代謝：簡(jiǎn)單小分子合成為復(fù)雜大分子。分解代謝：復(fù)雜大分子分解為分解代謝：復(fù)雜大分子分解為CO2, H2O和和NH3等。等。一、物質(zhì)代謝的特點(diǎn)一、物質(zhì)代謝的特點(diǎn) 整體性整體性 糖類糖

3、類 脂類脂類蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)水水 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽維生素維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。 消化吸收消化吸收中間代謝中間代謝廢物排泄廢物排泄 代謝受到嚴(yán)格的調(diào)節(jié)代謝受到嚴(yán)格的調(diào)節(jié)機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度強(qiáng)度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境內(nèi)外環(huán)境不斷變化不斷變化影響機(jī)體代謝影響機(jī)體代謝適應(yīng)環(huán)境適應(yīng)環(huán)境的變化的變化結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)不同酶系的種類、酶系的種類、含量不同含量不同不同的組不同的組織、器官織、器官代謝途徑不同、代謝途徑不同、功能各異功能各異 各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色各各種種組組織織

4、 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖異生糖異生血血糖糖 各種代謝物均具有各自共同的代謝池各種代謝物均具有各自共同的代謝池營(yíng)養(yǎng)物分解營(yíng)養(yǎng)物分解釋放釋放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能 ATP是機(jī)體能量利用的共同形式是機(jī)體能量利用的共同形式乙酰乙酰CoANADPH + H+脂酸、膽固醇脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量是合成代謝所需的還原當(dāng)量二、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系二、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系（一）在能量代謝上的相互聯(lián)系：（一）在能量代謝上的相互聯(lián)系：三大營(yíng)養(yǎng)素可在三大營(yíng)養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能體內(nèi)氧化供能三大營(yíng)養(yǎng)素三大營(yíng)養(yǎng)素共同中共同中間產(chǎn)物間產(chǎn)

5、物共同最終共同最終代謝通路代謝通路糖糖脂肪脂肪蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)乙酰乙酰CoATAC2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCO2從能量供應(yīng)的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)素可以互相代從能量供應(yīng)的角度看，三大營(yíng)養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。替，并互相制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。蛋白質(zhì)的消耗。脂肪分解脂肪分解增強(qiáng)增強(qiáng)ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢(shì)，常能抑制和節(jié)約任一供能物質(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。其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制（糖分解代謝

6、限速酶之一）（糖分解代謝限速酶之一）飽食、短期饑餓、長(zhǎng)期饑餓狀態(tài)下主要供能物質(zhì)不同飽食、短期饑餓、長(zhǎng)期饑餓狀態(tài)下主要供能物質(zhì)不同 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖異生肝糖異生 ，蛋白質(zhì)分解蛋白質(zhì)分解 以脂酸、酮體分解供能以脂酸、酮體分解供能為主為主蛋白質(zhì)分解明顯降低蛋白質(zhì)分解明顯降低饑餓：饑餓：1 2 天天饑餓：饑餓：3 4 周周 糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系1. 攝入的糖量超過能量消耗時(shí)攝入的糖量超過能量消耗時(shí) （二）糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)系（二）糖、脂和蛋白質(zhì)之間的相互聯(lián)系葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪組織）（脂肪組織）合成糖原儲(chǔ)

7、存（肝、肌肉）合成糖原儲(chǔ)存（肝、肌肉）2. 脂肪的甘油部分能在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘侵镜母视筒糠帜茉隗w內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樘侵舅嶂舅嵋阴Ｒ阴oA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、腎、腸肝、腎、腸磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄糖糖3. 脂肪的分解代謝受糖代謝的影響脂肪的分解代謝受糖代謝的影響?zhàn)囸I、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時(shí)饑餓、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時(shí)高酮血癥高酮血癥草酰乙酸草酰乙酸相對(duì)不足相對(duì)不足糖不足糖不足脂肪大量動(dòng)員脂肪大量動(dòng)員酮體生成增加酮體生成增加氧化受阻氧化受阻 糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)系糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)系丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脫氨基脫氨基糖異生糖異生葡萄糖葡萄糖1. 大部分氨基酸脫

8、氨基后，生成相應(yīng)的大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的-酮酸，酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘??？赊D(zhuǎn)變?yōu)樘恰?. 2. 糖代謝的中間產(chǎn)物可氨基化生成某些非必糖代謝的中間產(chǎn)物可氨基化生成某些非必需氨基酸需氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA檸檬酸檸檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1. 蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹镜鞍踪|(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?2. 氨基酸可作為合成磷脂的原料氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸絲氨酸磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺膽胺腦磷脂腦磷脂膽堿膽堿卵磷脂卵磷脂 脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)系脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)系 但不能說(shuō)，脂類可

9、轉(zhuǎn)變?yōu)榘被帷５荒苷f(shuō)，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途徑糖酵解途徑丙酮酸丙酮?其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸3. 3. 脂肪的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被嶂镜母视筒糠挚赊D(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被?核酸與糖、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系核酸與糖、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系 1. 1. 氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳單位一碳單位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2. 2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供磷酸核糖由磷酸戊糖途徑提供葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪Leu

10、、Lys草酰乙酸草酰乙酸- 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal, Ile,Met, ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸三、代謝調(diào)節(jié)三、代謝調(diào)節(jié) 代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，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)稱對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為為原始調(diào)節(jié)原始調(diào)節(jié)或或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細(xì)胞生物單細(xì)胞生物高等生物高等生物 三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié)三級(jí)水平代謝調(diào)

11、節(jié) 細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)：細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)：是整個(gè)代謝調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)是整個(gè)代謝調(diào)節(jié)的基礎(chǔ) 激素水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)高等生物在進(jìn)化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)高等生物在進(jìn)化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對(duì)其他細(xì)胞發(fā)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對(duì)其他細(xì)胞發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用。揮代謝調(diào)節(jié)作用。 整體水平代謝調(diào)節(jié)整體水平代謝調(diào)節(jié)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過神經(jīng)纖維及神經(jīng)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來(lái)遞質(zhì)對(duì)靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來(lái)調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)節(jié)

12、某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。調(diào)而對(duì)機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。 整體水平整體水平 激激 素素 水水 平平 細(xì)細(xì) 胞胞 水水 平平 （一）細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)（一）細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)整個(gè)代謝調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)整個(gè)代謝調(diào)節(jié)的基礎(chǔ) 細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)酶水平的調(diào)節(jié)。 細(xì)胞內(nèi)酶呈區(qū)域化分布。細(xì)胞內(nèi)酶呈區(qū)域化分布。 代謝途徑的速度、方向由其中的代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶(key enzyme)的活性決定。的活性決定。 代謝調(diào)節(jié)主要是通過代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)而實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)的。細(xì)胞內(nèi)酶的區(qū)域

13、化分布細(xì)胞內(nèi)酶的區(qū)域化分布：由于每個(gè)代謝途徑中相互有關(guān)聯(lián)：由于每個(gè)代謝途徑中相互有關(guān)聯(lián)的酶構(gòu)成一個(gè)多酶體系的酶構(gòu)成一個(gè)多酶體系, 在細(xì)胞內(nèi)呈區(qū)域化分布。各種物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)呈區(qū)域化分布。各種物質(zhì)代謝往往定位在細(xì)胞內(nèi)某一特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行代謝往往定位在細(xì)胞內(nèi)某一特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系，分布于代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域細(xì)胞的某一區(qū)域 。 主要代謝途徑（多酶體系）在細(xì)胞內(nèi)的分布主要代謝途徑（多酶體系）在細(xì)胞內(nèi)的分布 多酶體系多酶體系 分布分布 多酶體系多酶體系 分布分布 糖酵解糖酵解 胞液胞液 膽固醇合成膽固醇合成 胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞液和內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 磷酸戊糖途徑磷

14、酸戊糖途徑 胞液胞液 磷脂合成磷脂合成 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 糖原合成糖原合成 胞液胞液 尿素合成尿素合成 線粒體和胞液線粒體和胞液 脂肪酸合成脂肪酸合成 胞液胞液 蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成 核糖體核糖體 糖異生糖異生 胞液胞液 DNA及及RNA合成合成 細(xì)胞核細(xì)胞核 脂肪酸脂肪酸-氧化氧化 線粒體線粒體 多種水解酶多種水解酶 溶酶體溶酶體 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 線粒體線粒體 呼吸鏈呼吸鏈 線粒體線粒體 酮體生成酮體生成 肝細(xì)胞線粒體肝細(xì)胞線粒體 酶的隔離分布的意義酶的隔離分布的意義 避免了各種代謝途徑互相干擾。避免了各種代謝途徑互相干擾。 速度最慢，速度最慢，它的速度決定整個(gè)代謝途徑的總速度，它的速度決

15、定整個(gè)代謝途徑的總速度，故又稱其故又稱其為為限速酶限速酶(limiting velocity enzymes)。 催化單向反應(yīng)不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決催化單向反應(yīng)不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決定整個(gè)代謝途徑的方向。定整個(gè)代謝途徑的方向。 這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或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)。效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)具有以下特點(diǎn)：關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)具有以下特點(diǎn)：代謝途徑是一系列酶促反應(yīng)組成的，其速度及代謝途徑是一系列酶促反應(yīng)組成的，其速度及方向由其中的方向由其中的關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶決定決定 。 快速代謝快速代謝 遲緩代謝遲緩代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘數(shù)秒、數(shù)

16、分鐘通過改變酶的活性通過改變酶的活性數(shù)小時(shí)、幾天數(shù)小時(shí)、幾天通過改變酶的含量通過改變酶的含量 變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)(allosteric regulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemical modification) 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。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。小分子化合物與酶分子活性中心以外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)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)稱象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)或或別構(gòu)調(diào)節(jié)。別構(gòu)調(diào)節(jié)。 關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)關(guān)

17、鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)的酶稱為被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶變構(gòu)酶或或別構(gòu)酶別構(gòu)酶(allosteric enzyme)使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric effector) 變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑 allosteric effector 引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。 變構(gòu)抑制劑變構(gòu)抑制劑 allosteric effector 引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。 變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制變構(gòu)酶變構(gòu)酶催化亞基催化亞基調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基變構(gòu)效應(yīng)劑：變構(gòu)效應(yīng)劑： 底物、終產(chǎn)物底物、終產(chǎn)物其他小分子

18、代謝物其他小分子代謝物變構(gòu)效應(yīng)劑變構(gòu)效應(yīng)劑 + 酶的調(diào)節(jié)亞基酶的調(diào)節(jié)亞基酶的構(gòu)象改變酶的構(gòu)象改變酶的活性改變酶的活性改變（激活或抑制（激活或抑制 ）疏松疏松亞基聚合亞基聚合緊密緊密亞基解聚亞基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化 變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義 代謝終產(chǎn)物反饋抑制代謝終產(chǎn)物反饋抑制 (feedback inhibition) 反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致反應(yīng)途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。生成過多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA長(zhǎng)鏈脂酰長(zhǎng)鏈脂酰CoA 變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。G-6-P+糖原磷酸化

19、酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶促進(jìn)糖的儲(chǔ)存促進(jìn)糖的儲(chǔ)存變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸檸檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰輔酶乙酰輔酶A 羧化酶羧化酶 促進(jìn)脂酸的合成促進(jìn)脂酸的合成一些代謝途徑中的別構(gòu)酶及其效應(yīng)劑一些代謝途徑中的別構(gòu)酶及其效應(yīng)劑 酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的生可逆的共價(jià)修飾共價(jià)修飾(covalent modification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化

20、學(xué)修飾?；瘜W(xué)修飾。 化學(xué)修飾的主要方式化學(xué)修飾的主要方式磷酸化磷酸化 - - - 去磷酸去磷酸乙?；阴；?- - - 脫乙酰脫乙酰甲基化甲基化 - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - 脫腺苷脫腺苷 SH 與與 S S 互變互變酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白酶促化學(xué)反應(yīng)對(duì)酶活性的調(diào)節(jié)酶促化學(xué)反應(yīng)對(duì)酶活性的調(diào)節(jié) 化學(xué)修飾的特點(diǎn)化學(xué)修飾的特點(diǎn)1.酶蛋白的共價(jià)修飾是可逆的酶促反應(yīng)，在酶蛋白的共價(jià)修飾是可逆的酶促反應(yīng)，在不

21、同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)變。催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)可受調(diào)相轉(zhuǎn)變。催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)可受調(diào)節(jié)因素如激素的調(diào)控。節(jié)因素如激素的調(diào)控。2.具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。3.磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。 同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。兩種調(diào)同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。兩種調(diào)節(jié)方式相互協(xié)同節(jié)方式相互協(xié)同 酶量的調(diào)節(jié)酶量的調(diào)節(jié)1. 酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏 加速酶合成的化合物稱為加速酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)劑(inducer) 減少酶合成

22、的化合物稱為減少酶合成的化合物稱為阻遏劑阻遏劑(repressor) 酶蛋白的合成是酶蛋白的合成是以基因水平為基礎(chǔ)以基因水平為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)。酶蛋白合的調(diào)節(jié)。酶蛋白合成的誘導(dǎo)或阻遏是在基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄或翻譯水平發(fā)揮成的誘導(dǎo)或阻遏是在基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄或翻譯水平發(fā)揮作用，以作用，以轉(zhuǎn)錄水平轉(zhuǎn)錄水平較常見。較常見。 常見的誘導(dǎo)或阻遏方式常見的誘導(dǎo)或阻遏方式 底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏 產(chǎn)物對(duì)酶合成的阻遏產(chǎn)物對(duì)酶合成的阻遏 激素對(duì)酶合成的誘導(dǎo)激素對(duì)酶合成的誘導(dǎo) 藥物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)藥物對(duì)酶合成的誘導(dǎo) 2. 2. 酶蛋白降解：酶蛋白降解：通過改變酶蛋白分子的降解速度，也通過改變酶蛋白分子的降

23、解速度，也能調(diào)節(jié)酶的含量。能調(diào)節(jié)酶的含量。溶酶體溶酶體蛋白酶體蛋白酶體 釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì)釋放蛋白水解酶，降解蛋白質(zhì) 泛素泛素識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；識(shí)別、結(jié)合蛋白質(zhì)；蛋白水解酶降解蛋白質(zhì)蛋白水解酶降解蛋白質(zhì) 胞漿蛋白的降解方式有多種，其中認(rèn)識(shí)最為深刻胞漿蛋白的降解方式有多種，其中認(rèn)識(shí)最為深刻的就是泛素化降解途徑。的就是泛素化降解途徑。 泛素泛素是僅由是僅由76個(gè)氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)，廣泛個(gè)氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)，廣泛存在于真核生物細(xì)胞中。其氨基酸序列高度保守。存在于真核生物細(xì)胞中。其氨基酸序列高度保守。泛素化降解系統(tǒng)泛素化降解系統(tǒng)UbiquitinHuman Ub: MQIFVKTLTG

24、KTITLEVEPNDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLADYNIQKESTLHLVLRLRGGYeast Ub: MQIFVKTLTGKTITLEVESSDTIDNVKSKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGGLys-48Gly-76蛋白質(zhì)的泛素化修飾蛋白質(zhì)的泛素化修飾 泛素化（泛素化（ubiquitination)是指在一系列酶作用下，是指在一系列酶作用下，一個(gè)或多個(gè)泛素分子與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合。一個(gè)或多個(gè)泛素分子與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合。 蛋白質(zhì)的泛素化過程至少需要三種酶分子的參與。蛋白質(zhì)的泛素化過程至少需要

25、三種酶分子的參與。即即E1, E2, E3.UbiquitinationThe glycine residue of the ubiquitin C terminalE1：泛素激活酶：泛素激活酶E2：泛素結(jié)合酶：泛素結(jié)合酶E3：泛素蛋白質(zhì)連接酶：泛素蛋白質(zhì)連接酶Formation of isopeptide bond between Glycine and LysineUbiquitin-mediated ProteolysisE1Ub-S-E3E2Ub-S-substratesUb Ub Ub Ub UbLys-48 C terminus 多聚泛素分子（多于多聚泛素分子（多于4個(gè)）修飾的蛋白

26、質(zhì)被個(gè)）修飾的蛋白質(zhì)被蛋蛋白酶體（白酶體（proteasome)識(shí)別和降解。識(shí)別和降解。 多聚泛素鏈通常是通過泛素分子的第多聚泛素鏈通常是通過泛素分子的第48位賴位賴氨酸（氨酸（K-48）與下一個(gè)泛素分子羧基末端的）與下一個(gè)泛素分子羧基末端的甘氨酸形成酰胺鍵（異肽鍵，甘氨酸形成酰胺鍵（異肽鍵，isopeptide bond)相連。相連。 細(xì)胞內(nèi)僅有單一的細(xì)胞內(nèi)僅有單一的E1基因?；?。 E2基因有多種?；蛴卸喾N。 E3不僅與不僅與E2結(jié)合，還要識(shí)別特異的底物蛋白結(jié)合，還要識(shí)別特異的底物蛋白質(zhì)。細(xì)胞內(nèi)有許多不同的質(zhì)。細(xì)胞內(nèi)有許多不同的E3. 去泛素化去泛素化作用是泛素化過程的逆轉(zhuǎn)。在真核細(xì)胞內(nèi)

27、已發(fā)現(xiàn)多作用是泛素化過程的逆轉(zhuǎn)。在真核細(xì)胞內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多種去泛素化酶種去泛素化酶,它們能夠水解泛素和底物蛋白之間的硫酯鍵它們能夠水解泛素和底物蛋白之間的硫酯鍵,還還能把錯(cuò)誤識(shí)別的底物從泛素化復(fù)合體中釋放出來(lái)。它們又可能把錯(cuò)誤識(shí)別的底物從泛素化復(fù)合體中釋放出來(lái)。它們又可以分為兩類以分為兩類:泛素羧端水解酶泛素羧端水解酶( ubiquitin C - terminal hydrolases (UCHs) )：分子量為：分子量為2030 KD,水解去除和泛素水解去除和泛素C末端連末端連接的小肽接的小肽,也參與泛素多聚體產(chǎn)生泛素單體的過程也參與泛素多聚體產(chǎn)生泛素單體的過程,促進(jìn)泛促進(jìn)泛素再循環(huán)素再循環(huán),對(duì)

28、泛素系統(tǒng)的正常運(yùn)行是很有必要的。對(duì)泛素系統(tǒng)的正常運(yùn)行是很有必要的。泛素特異性加工酶泛素特異性加工酶( ubiquitin - spicific prote2ases - UBPs/USPs)：分子量大約為：分子量大約為100 KD,參與去除和解聚底參與去除和解聚底物蛋白質(zhì)上的多聚泛素鍵物蛋白質(zhì)上的多聚泛素鍵,從而防止多聚泛素在底物蛋白從而防止多聚泛素在底物蛋白的聚集。的聚集。泛素化與許多人類疾病有關(guān)：一種是泛素體系酶的突變導(dǎo)致的功能喪失泛素化與許多人類疾病有關(guān)：一種是泛素體系酶的突變導(dǎo)致的功能喪失或者是目標(biāo)底物蛋白識(shí)別基序的改變或者是目標(biāo)底物蛋白識(shí)別基序的改變,而導(dǎo)致某種蛋白的穩(wěn)定。另一種是而

29、導(dǎo)致某種蛋白的穩(wěn)定。另一種是目標(biāo)蛋白功能不正?；蚣铀俳到獾慕Y(jié)果。目標(biāo)蛋白功能不正?；蚣铀俳到獾慕Y(jié)果。泛素蛋白酶體通路在腫瘤的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。腫瘤可以起泛素蛋白酶體通路在腫瘤的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。腫瘤可以起因于癌基因蛋白生長(zhǎng)促進(jìn)因子的穩(wěn)定或由于腫瘤抑癌基因的不穩(wěn)因于癌基因蛋白生長(zhǎng)促進(jìn)因子的穩(wěn)定或由于腫瘤抑癌基因的不穩(wěn)定。某些常規(guī)通過蛋白酶體降解的癌基因蛋白定。某些常規(guī)通過蛋白酶體降解的癌基因蛋白,如果不能及時(shí)地從如果不能及時(shí)地從細(xì)胞中清除細(xì)胞中清除,就會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞惡變。就會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞惡變。泛素系統(tǒng)也與神經(jīng)細(xì)胞變性有關(guān)。如引起帕金森病的一個(gè)重要因泛素系統(tǒng)也與神經(jīng)細(xì)胞變性有關(guān)。如引起帕金森病的一

30、個(gè)重要因子是子是Parkin,后者是泛素和蛋白的后者是泛素和蛋白的E3連接酶連接酶,能與能與E2 UbcH7 和和UbcH8 共同作用共同作用,而而Parkin自身也是經(jīng)泛素化調(diào)節(jié)降解自身也是經(jīng)泛素化調(diào)節(jié)降解,一旦一旦Parkin變性變性,影響某些蛋白降解影響某些蛋白降解,就會(huì)引起多巴胺類神經(jīng)元的毒性就會(huì)引起多巴胺類神經(jīng)元的毒性損傷而引起常染色體隱性少年型帕金森病損傷而引起常染色體隱性少年型帕金森病( autosomal recessive juvenile parkinsomism)。 細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)細(xì)胞水平的調(diào)節(jié) 變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)酶的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)酶的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)（快調(diào)）（快調(diào)） 酶促化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶促化學(xué)修飾調(diào)節(jié)細(xì)胞水平細(xì)胞水平 的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié) 誘導(dǎo)誘導(dǎo) 酶蛋白的合成酶蛋白的合成 酶的數(shù)量調(diào)節(jié)酶的數(shù)量調(diào)節(jié) 阻抑阻抑 （慢調(diào)）（慢調(diào)） 酶蛋白的降解酶蛋白的降解內(nèi)、外環(huán)境改變內(nèi)、外環(huán)境改變機(jī)體相關(guān)組機(jī)體相關(guān)組織分泌織分泌激素激素激素與靶細(xì)胞激素與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合上的受體結(jié)合靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變境改變（二）激素水平的代謝調(diào)節(jié)（二）激素水平的代謝調(diào)節(jié)按激素受體在細(xì)胞的部位不同，激素可分為：按激素受體在細(xì)胞的部位不同，激素可分為： 膜受體激素膜受體激素蛋白質(zhì)、多肽類及兒茶酚蛋白質(zhì)、多肽類及兒茶酚胺類（水溶性較