1、關(guān)于動物生物化學第十二章物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)第1頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四本章主要內(nèi)容 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系 代謝調(diào)節(jié)的一般原理 激素的作用與受體 細胞信號傳導系統(tǒng) 第2頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四1.1 物質(zhì)代謝的基本目的1.1.1 生成ATP ATP被稱之為“通用能量貨幣” 1.1.2 生成還原輔酶 動物機體代謝過程中所產(chǎn)生還原力，其代表性物質(zhì)是輔酶 （NADPH+H+） 1.1.3 產(chǎn)生生物合成的小分子前體 1 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第3頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四1.2 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系1 物質(zhì)代謝

2、的相互聯(lián)系第4頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四1.2.1 糖代謝與脂代謝 糖與脂類的聯(lián)系最為密切，糖可以轉(zhuǎn)變成脂類。當有過量葡萄糖攝入時，糖分解代謝的產(chǎn)物磷酸二羥丙酮還原成-磷酸甘油。丙酮酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA，在線粒體中合成脂酰COA。-磷酸甘油與脂酰CoA再用來合成甘油三酯。乙酰COA也是合成膽固醇的原料。磷酸戊糖途徑還為脂肪酸、膽固醇合成提供了所需NADPH。 在動物體內(nèi)脂肪轉(zhuǎn)變成葡萄糖是有限度的。脂肪的分解產(chǎn)物包括甘油和脂肪酸。其中甘油是生糖物質(zhì)。奇數(shù)脂肪酸分解生成丙酰CoA可以經(jīng)甲基丙二酸單酰CoA途徑轉(zhuǎn)變成琥珀酸，然后進入異生過程生成葡萄糖（例如在反芻

3、動物）。然而偶數(shù)脂肪酸-氧化產(chǎn)生的乙酰CoA不能凈合成糖。因為乙酰Co A不能轉(zhuǎn)變?yōu)楸帷ｋm然有研究顯示，同位素標記的乙酰 Co A碳原子最終摻入到了葡萄糖分子中去，但其前提是必須向三羧酸循環(huán)中補充如草酰乙酸等有機酸，而動物體內(nèi)草酰乙酸又只能從糖代謝的中產(chǎn)物丙酮酸羧化后或其他氨基酸脫氨后得到。 第5頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四1.2.2 糖代謝與氨基酸代謝 糖分解代謝的中間產(chǎn)物，-酮酸可以作為“碳架”，通過轉(zhuǎn)氨基或氨基化作用進而轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸。 但是當動物缺乏糖的攝入（如饑餓）時，體蛋白的分解加強。已知組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸中，除賴氨酸和亮氨酸以外，其余的

4、都可以通過脫氨基作用直接地或間接地轉(zhuǎn)變成糖異生途徑中的某種中間產(chǎn)物，再沿異生途徑合成糖，以滿足機體對葡萄糖的需要和維持血糖水平的穩(wěn)定。 糖的供應(yīng)不足，不僅非必需氨基酸合成減少，而且由于細胞的能量水平下降，使需要消耗大量高能磷酸化合物（ATP和GTP）的蛋白質(zhì)的合成速率受到明顯抑制。 第6頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四1.2.3 脂代謝與氨基酸代謝 所有氨基酸，無論是生糖的、生酮的，還是兼生的都可以在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成脂肪。生酮氨基酸可以通過解酮作用轉(zhuǎn)變成乙酰CoA之后合成脂肪酸，生糖氨基酸既然能異生成糖，自然也可以轉(zhuǎn)變成脂肪。此外，蛋氨酸，絲氨酸等還是合成磷脂的原料。

5、脂肪分解產(chǎn)生的甘油可以轉(zhuǎn)變成合成丙酮酸、絲氨酸等非必需氨基酸的碳骨架。 但是在動物體內(nèi)由脂肪酸合成氨基酸碳架結(jié)構(gòu)的可能性不大。因為脂酸分解生成的乙酰 Co A進入三羧酸循環(huán)，再由循環(huán)中的中間產(chǎn)物形成氨基酸時，消耗了循環(huán)中的有機酸（ -酮酸），如無其他來源得以補充，反應(yīng)則不能進行下去。因此，一般地說，動物組織不易利用脂肪酸合成氨基酸。 第7頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四1.2.4 核苷酸代謝與其他物質(zhì)代謝 核苷酸不僅是核酸的基本組成單位，而且在調(diào)節(jié)代謝中也起著重要作用。ATP是能量通用貨幣和轉(zhuǎn)移磷酸基團的主要分子，UTP參與單糖的轉(zhuǎn)變和多糖的合成，CTP參與磷脂的合成

6、，而GTP為蛋白質(zhì)多肽鏈的生物合成所必需。 許多重要的輔酶輔基，如Co A、NAD、FAD等都是腺嘌呤核苷酸的衍生物，參與酶的催化作用。環(huán)核苷酸，如cAMP，cGMP作為胞內(nèi)信號分子（第二信使）參與細胞信號的傳導。 糖代謝為核苷酸合成提供了磷酸核糖（及脫氧核糖）和NADPH還原力。甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺等參與嘌呤和嘧啶環(huán)的合成，多種酶和蛋白因子參與了核酸的生物合成（復(fù)制和轉(zhuǎn)錄），糖、脂等燃料分子為核酸生物學功能的實現(xiàn)提供了能量保證。 第8頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四 糖、脂類和蛋白質(zhì)代謝之間的相互影響突出地表現(xiàn)在能量供應(yīng)上。動物各種生理活動所需要的能量約70以

7、上是由糖供應(yīng)的。當飼料中糖類供應(yīng)充足時，機體以糖作為能量的主要來源，而脂肪和蛋白質(zhì)的分解供能較少。糖的供應(yīng)量超過機體的需要時，過量的糖則轉(zhuǎn)變成脂肪作為能量儲備。糖類供應(yīng)不足或饑餓時，一方面糖的異生作用加強，即主要動用機體蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，另一方面動員脂肪分解供能。長期饑餓，體內(nèi)脂肪分解大大加快，甚至會出現(xiàn)酮血癥。 在一般情況下，飼料蛋白質(zhì)的主要營養(yǎng)作用是滿足動物生長、修補和更新組織的需要。合成蛋白質(zhì)需要能量，主要依靠糖，其次是脂肪供給。蛋白質(zhì)合成代謝增強時，糖和脂肪，并且首先是糖的分解代謝必然增強，除了提供所需要的能量外，還可合成某些非必需氨基酸作為蛋白質(zhì)合成的原料?？梢姡暳现心茉次镔|(zhì)不足時，會

8、影響蛋白質(zhì)的合成。這是在動物飼養(yǎng)中必須注意的問題。 1.2.5 營養(yǎng)物質(zhì)之間的相互影響第9頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四2 動物代謝調(diào)節(jié)的一般原理2.1 代謝調(diào)節(jié)的實質(zhì) 恒態(tài)(stable state)是機體代謝的基本狀態(tài)。恒態(tài)的破壞意味著疾病或機體的死亡。機體通過代謝調(diào)節(jié)維持恒態(tài)。 代謝的調(diào)節(jié)主要是對酶進行調(diào)節(jié)，包括酶的活性和酶量。尤其是途徑中的關(guān)鍵酶（限速酶、調(diào)節(jié)酶），使他們的活性不致過高或過低，不會缺乏也不會不適時表達，以保持整個機體的代謝以恒態(tài)的方式進行。 代謝調(diào)節(jié)的實質(zhì)，就是把體內(nèi)的酶組織起來，在統(tǒng)一的指揮下，互相協(xié)作，以便使整個代謝過程適應(yīng)生理活動的需要

9、。2.2 代謝調(diào)節(jié)的方式細胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)整體水平代謝調(diào)節(jié)第10頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四2.2.1 細胞水平的調(diào)節(jié)酶的區(qū)室化 動物細胞的膜結(jié)構(gòu)把細胞分為許多區(qū)域，稱為酶的區(qū)室化。 酶的區(qū)室化作用保證了代謝途徑的定向和有序，也使合成途徑和分解途徑彼此獨立、分開進行。 酶活性的調(diào)節(jié) 變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié)是對關(guān)鍵酶活性調(diào)節(jié)的兩種主要方式。 酶含量的調(diào)節(jié) 細胞內(nèi)的酶活性一般與其含量呈正相關(guān)。 第11頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四2.2.2 激素水平的調(diào)節(jié)激素通過血液到達其專一作用的組織和細胞，稱為靶組織（target tis

10、sue）、靶細胞（target cell），與其特異的受體結(jié)合，引起細胞內(nèi)代謝的改變，于是引起生理效應(yīng)。 通過代謝中間物在細胞中傳遞信息。 2.2.3 整體水平的調(diào)節(jié)第12頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四3. 細胞信號傳導 信號傳導實現(xiàn)細胞之間的通訊聯(lián)絡(luò)，使多細胞生物對外界環(huán)境的變化可以作出協(xié)同一致的反應(yīng)。細胞信號的傳導系統(tǒng)包括信號分子、受體、第二信使分子、胞內(nèi)的靶蛋白或靶酶等。3.1 信號分子（Signal molecules） 激 素 （胰島素、腎上腺素等） 生長因子（生長激素、上皮生長因子等） 細胞因子（白細胞介素、腫瘤壞死因子等） 神經(jīng)遞質(zhì)（乙酰膽堿、5-羥色

11、胺等） 氣體分子（NO等）第13頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四3.2 受體（receptor） 是指細胞膜上或細胞內(nèi)能識別生物活性分子（激素、神經(jīng)遞質(zhì)、毒素、藥物等）并與之結(jié)合的生物大分子。受體多位于膜上少部分在胞內(nèi)。3.2.1 受體的特點 親和性與配體（ligand）有極高的親和力 專一性 存在于特定的細胞和組織中，這些細胞或組織稱為靶細胞、 靶組織 效應(yīng)性與配體結(jié)合后引起生理效應(yīng)3.2.2 受體的類型第14頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四 門控通道型受體（膜上） 如乙酰膽堿受體 G蛋白偶聯(lián)型受體（膜上） 如腎上腺素受體 酪氨酸激酶型受體

12、（膜上） 如生長激素受體 DNA轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)型受體（胞內(nèi)） 如雌激素受體受體類型第15頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四膜上受體的三種類型門控通道型G蛋白偶聯(lián)型酪氨酸激酶型第16頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四分布極廣，參與細胞物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)和基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控3.3 G蛋白偶聯(lián)型受體系統(tǒng)3.3.1 G蛋白全稱為GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白，是位于細胞膜胞漿面的外周蛋白， 3個亞基組成， 結(jié)合GTP時， 與 分離，成為活性形式，而結(jié)合GDP時，則與結(jié)合成3聚體，成為非活性形式。第17頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四與G蛋白偶聯(lián)的受體特點

13、胞外結(jié)合配體部分 胞內(nèi)與G蛋白作用部分 過膜七段螺旋 第18頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四 蛋白激酶A（PKA）途徑 IP3-鈣離子/鈣調(diào)蛋白激酶途徑 蛋白激酶C途徑3.3.2 由G蛋白介導可激活一些信號傳導途徑第19頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四配體與受體結(jié)合交換GTP/GDP（G蛋白活化）結(jié)合并激活A(yù)C（腺苷酸環(huán)化酶）生成cAMP（第二信使） 激活PKA 發(fā)揮作用 蛋白激酶A(PKA)途徑（cAMP-PKA途徑）第20頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四第二信使cAMP激活蛋白激酶A(PKA)的機制第21頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四 由蛋白激酶A激活酶的級聯(lián)放大系統(tǒng)分解肌糖原第22頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四 IP3-鈣離子/鈣調(diào)蛋白激酶途徑 蛋白激酶C途徑第23頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四第二信使 IP3 和DG的產(chǎn)生第24頁，共26頁，2022年，5月20日，14點41分，星期四 酸蛋白激酶受體的結(jié)構(gòu)特點 胞外為結(jié)合配體部分（類似免疫球蛋白的結(jié)