北京大學(xué)生物化學(xué)11第1頁/共31頁第二節(jié)代謝途徑間的相互聯(lián)系一、樞紐性中間產(chǎn)物可以溝通不同的代謝通路

2、糖、核苷酸代謝的交匯點：5磷酸核糖（5C）

3、糖、甘油代謝的交匯點：磷酸二羥丙酮（3C）

4、糖、脂、氨基酸分解代謝的交匯點：乙酰輔酶A（2C）

5、氨基酸、核苷酸代謝的交匯點：一碳單位（1C）

1、糖酵解、異生、有氧氧化、磷酸戊糖途徑及糖原代謝的交匯點：6磷酸葡萄糖（6C水平）

6、3個重要氨基酸與糖代謝的交匯點：Asp-草酰乙酸（4C）；Glu-酮戊二酸(5C)；Ala-丙酮酸(3C)第2頁/共31頁

1、糖是良好的碳源，可轉(zhuǎn)變?yōu)椋褐?、氨基酸、膽固醇?但一般不能轉(zhuǎn)變?yōu)橥w

2、偶數(shù)碳原子的脂肪酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?/p>

3、生糖、生酮、生糖兼生酮的氨基酸

5、兩用代謝途徑在物質(zhì)轉(zhuǎn)變中具有重要意義

7、奇數(shù)碳原子脂肪酸代謝與糖代謝的交匯點：琥珀酰輔酶A(4C)、乙酰輔酶A(2C)

6、3個重要氨基酸的代謝轉(zhuǎn)變：Asp；Glu；Ala二、不同物質(zhì)之間的代謝轉(zhuǎn)變

4、磷酸戊糖途徑可實現(xiàn)3、4、5、6、7C的轉(zhuǎn)變第3頁/共31頁

1、糖類、脂類是人體的主要供能物質(zhì)

2、糖類在動物供能中的優(yōu)勢

3、脂肪是良好的能量儲存形式，相同碳原子的脂肪酸氧化分解時提供的ATP最多三、能量代謝的共性

4、ATP在能量代謝中的中心作用四、細胞內(nèi)、間的代謝聯(lián)系

1、細胞器之間的代謝分工及合作

2、器官之間的代謝分工及合作第4頁/共31頁第三節(jié)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)一、細胞水平的調(diào)節(jié)/酶調(diào)節(jié)：酶結(jié)構(gòu)、數(shù)量、位置關(guān)鍵酶(keyenzyme)與限速酶(rate-limitingenzyme)

1、酶活性調(diào)節(jié)：別構(gòu)調(diào)節(jié)、化學(xué)修飾調(diào)節(jié)、同工酶反饋調(diào)節(jié)(feedbackregulation)

1.1別構(gòu)調(diào)節(jié)（allostericregulation）與別構(gòu)酶

1.2化學(xué)修飾調(diào)節(jié)（chemicalmodification）/共價修飾調(diào)節(jié)(covalentmodification)磷酸化/去磷酸化是主要的修飾調(diào)節(jié)方式某些小分子可與酶蛋白特殊部位結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，由此改變酶活性第5頁/共31頁別構(gòu)調(diào)節(jié)

共價調(diào)節(jié)

共同點

具有兩種活性形式相互轉(zhuǎn)變

構(gòu)象改變

不同點共價鍵的改變

無

有

其它酶的參與不需要

需要

級聯(lián)放大無有構(gòu)型改變

無有

能量不一定需要意義調(diào)節(jié)代謝方向信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

別構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的異同點第6頁/共31頁第7頁/共31頁第8頁/共31頁生物體內(nèi)的代謝不是孤立，各行其是進行的，即相互聯(lián)系轉(zhuǎn)化，協(xié)調(diào)一致，又互相限制制約。體內(nèi)代謝能保持這種動態(tài)的平衡，應(yīng)歸功與它的精確的調(diào)節(jié)機構(gòu)?！九e例】飽餐一頓血糖不會居高不下。1、細胞水平的調(diào)節(jié)---通過對細胞內(nèi)酶的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)2、激素水平的調(diào)節(jié)---協(xié)調(diào)不同細胞間及組織與器官之間的代謝。3、整體水平的調(diào)節(jié)---在神經(jīng)系統(tǒng)參與下由酶和激素共同構(gòu)成的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。第9頁/共31頁一、細胞水平的調(diào)節(jié)細胞水平的調(diào)節(jié)即是酶的調(diào)節(jié)，它是一切代謝調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，酶的調(diào)節(jié)包括三方面：1、酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)：它通過酶結(jié)構(gòu)的改變，使其活性發(fā)生變化，調(diào)節(jié)特點是產(chǎn)生效應(yīng)快，但時效短2、酶量的調(diào)節(jié)：通過改變酶的生成與降解速度來改變酶活性，特點是速度慢，但調(diào)節(jié)的時間較長久3、酶的分布：各種多酶體系在細胞內(nèi)的分布是區(qū)域化的，同一多酶體系的酶均集中在一定的亞細胞結(jié)構(gòu)中第10頁/共31頁各種代謝途徑需多種酶的參與，有些稱作關(guān)鍵酶，它們包括催化不可逆反應(yīng)的酶；催化代謝途徑分

叉點的酶；及參與代謝途徑中限速反應(yīng)的酶，限速酶催化的反應(yīng)常是代謝調(diào)節(jié)的樞紐步驟反饋調(diào)節(jié)：代謝終末段的某一產(chǎn)物，可返回影響代謝初的某步反應(yīng)，并對代謝全程起限速作用，這種調(diào)節(jié)方式叫反饋調(diào)節(jié)，因此種調(diào)節(jié)使反應(yīng)加速的叫正反饋；如使反應(yīng)減速的為負反饋。第11頁/共31頁代謝途徑

主要關(guān)鍵酶

糖原分解

糖原磷酸化酶

糖原合成

糖原合酶

糖酵解

磷酸果糖激酶Ⅰ、己糖激酶、丙酮酸激酶丙酮酸氧化丙酮酸脫氫酶系三羧酸循環(huán)檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、α酮戊二酸脫氫酶糖異生

丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，果糖二磷酸酶

磷酸戊糖途徑葡萄糖6磷酸脫氫酶第12頁/共31頁脂肪分解激素敏感性甘油三酯脂肪酶

脂肪酸分解

肉毒堿?；D(zhuǎn)移酶

Ⅰ脂肪酸合成乙酰輔酶A羧化酶

酮體生成

HMG-CoA合成酶

酮體利用

琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)硫酶、乙酰乙酰輔酶A合成酶（乙酰乙酸硫激酶）膽固醇合成

HMG-CoA還原酶

膽固醇酯生成

ACAT（細胞）、LACT（脂蛋白）

尿素生成

CPSⅠ、精氨琥珀酸合成酶第13頁/共31頁嘌呤核苷酸從頭合成

PRPP合成酶、酰胺轉(zhuǎn)移酶

嘧啶核苷酸從頭合成

PRPP合成酶、

CPSII嘌呤核苷酸分解

黃嘌呤氧化酶

膽汁酸合成

7-α羥化酶

維生素D3

活化1-α羥化酶

第14頁/共31頁一、酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)

1、別構(gòu)調(diào)節(jié)（allostericregulation）某些小分子可與酶蛋白特殊部位結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，由此改變酶活性。別構(gòu)調(diào)節(jié)不引起酶的構(gòu)型變化，不涉及共價鍵變化。受別位調(diào)節(jié)的酶稱為別位酶（別構(gòu)酶--allostericenzyme）能使酶發(fā)生構(gòu)象變化的小分子物質(zhì)為效應(yīng)物或變構(gòu)劑。一般多是代謝物或作用物作用機制：效應(yīng)物與酶蛋白特定部位以非共價鍵結(jié)合后，出現(xiàn)次級鍵的改變，酶蛋白的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或引起亞基之間締合狀態(tài)的變化第15頁/共31頁

一些代謝途徑中的變構(gòu)酶及其效應(yīng)劑第16頁/共31頁變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義：調(diào)節(jié)代謝的速度和強度調(diào)節(jié)代謝的方向，由分解該為合成，防止產(chǎn)物過剩，多余能源合成儲存調(diào)節(jié)能量代謝的平衡【舉例】蛋白激酶A：2個催化亞基C，2個調(diào)節(jié)亞基RC與R結(jié)合時抑制酶活性，當(dāng)變構(gòu)劑cAMP與調(diào)節(jié)亞基R結(jié)合時,使個催化亞基C與R分離第17頁/共31頁

蛋白激酶A變構(gòu)調(diào)節(jié)第18頁/共31頁【例1】ATP的調(diào)節(jié)作用抑制糖氧化和酵解的酶，使ATP減少激活糖異生，使分解代謝轉(zhuǎn)為合成【例2】檸檬酸的調(diào)節(jié)作用檸檬酸，抑制磷酸果糖激酶。檸檬酸是乙酰CoA羧化酶的激活劑，將糖代謝轉(zhuǎn)為脂肪酸的合成。第19頁/共31頁2、酶的化學(xué)修飾（chemicalmodification）酶蛋白肽鏈上的某些基團，在另一種酶的催化下發(fā)生化學(xué)共價修飾的過程稱為酶的化學(xué)修飾2.1修飾形式：乙?；?、甲基化、腺苷化及磷酸化等，磷酸化是最常見的重要修飾形

【催化磷酸化的蛋白激酶】：通常由一種蛋白激酶催化作用物上的ser/thr磷酸化過程，此酶又叫絲/蘇蛋白激酶；另一種叫酪氨酸激酶?！玖姿峄稽c】：酶蛋白中帶羥基的氨基酸上，如：絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸第20頁/共31頁2.2酶促化學(xué)修飾的特點修飾過程需要其它酶的催化，酶從活性到非活性的互變需不同的酶分別催化?；瘜W(xué)修飾引起酶分子共價鍵的改變，因一個酶可催化多個酶蛋白修飾，即出現(xiàn)級聯(lián)放大作用。修飾過程需耗能

2.3化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的生理意義以調(diào)節(jié)代謝的強度為主，也調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)過程耗能少調(diào)節(jié)速度快、節(jié)能、經(jīng)濟有效第21頁/共31頁【例1】促進糖原分解的糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b(無活性)糖原磷酸化酶a(有活性)ATPADPPiH2O2糖原磷酸化酶b激酶糖原磷酸化酶b磷酸酶糖原合酶I(有活性)糖原合酶D(無活性)ATPADPPiH2O2糖原合酶激酶糖原合酶磷酸酶【例2】促進糖原合成的糖原合酶第22頁/共31頁別構(gòu)與化學(xué)修飾協(xié)作效應(yīng)

【例1】肌肉中磷酸化酶b經(jīng)AMP別構(gòu)激活后易接受激酶催化，生成磷酸化酶a；不易受磷酸酶作用脫去p，使磷酸化酶a穩(wěn)定性。區(qū)域化的意義：可避免代謝途徑之間相互干擾。有利于不同調(diào)節(jié)因素對不同代謝途徑的特異調(diào)節(jié)。區(qū)域分布使代謝物濃度對代謝速度產(chǎn)生重要影響。二、酶的空間分布3、同工酶（參見“調(diào)節(jié)酶”）第23頁/共31頁代謝途徑

亞細胞定位

糖原分解

細胞液、微粒體

糖原合成

細胞液糖酵解

細胞液丙酮酸氧化線粒體TAC線粒體糖異生

線粒體、細胞液、微粒體磷酸戊糖途徑細胞液第24頁/共31頁脂肪分解細胞液脂肪酸分解

線粒體脂肪酸合成細胞液酮體生成

線粒體

酮體利用

線粒體膽固醇合成

細胞液、微粒體

膽固醇酯生成

細胞液、脂蛋白

氧化磷酸化線粒體尿素生成

線粒體、細胞液第25頁/共31頁三、酶量的調(diào)節(jié)人體通過改變酶的合成及降解速度，來調(diào)節(jié)細胞內(nèi)酶的含量，進而影響代謝速度。

1、酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏誘導(dǎo)（induction）：使酶的生成增多，增快。阻遏（repression）：使酶的生成減少，減慢。

1.1某些小分子物質(zhì)，如代謝物、激素、藥物等，分別對酶產(chǎn)生誘導(dǎo)或阻遏作用，使酶含量發(fā)生改變，以達到對酶活性的調(diào)節(jié)作用。

1.2誘導(dǎo)、阻遏機理：作用物、激素、藥物誘導(dǎo)酶蛋白合成酶量酶活性（誘導(dǎo)劑）反應(yīng)終產(chǎn)物阻遏酶蛋白合成酶量酶活性第26頁/共31頁作用物的誘導(dǎo)作用：受酶催化的作用物，可以誘導(dǎo)該酶的合成?！纠?】大腸桿菌無乳糖無分解乳糖的酶乳糖-半乳糖苷酶合成【例2】Helacell精aa

精aa酶合成（3~5倍）藥物的誘導(dǎo)作用：藥物使肝微粒體內(nèi)加單氧酶合成，分解藥物能力

易產(chǎn)生耐藥。藥物作用微粒體誘導(dǎo)加單氧酶合成加速藥物氧化失活激素誘導(dǎo)（略）產(chǎn)物的阻遏作用：終產(chǎn)物反饋阻遏代謝中的關(guān)鍵酶。【舉例】肝臟：2乙酰CoA乙酰乙酰CoA（-）

HMGCoAHMGCoA還原酶膽固醇第27頁/共31頁1.3誘導(dǎo)、阻遏的特點：反應(yīng)慢，但時效長2、酶降解的調(diào)節(jié)機制不明；酶的降解主要通過蛋白水解酶部位：溶酶體、蛋白酶體其它：泛素二、激素水平的代謝調(diào)節(jié)（參見“信號轉(zhuǎn)導(dǎo)”）第28頁/共31頁短期饑餓24小時內(nèi)：糖原分解供能24～36小時：糖原分解下降，氨基酸糖異生增加（肝）36小時～1周：蛋白質(zhì)、脂肪分解增加，酮體生成增加，氨基酸和甘油異生成葡萄糖（肝、腎）長期饑餓1