物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)（上）主講人：李祖亮學(xué)習(xí)導(dǎo)入1.掌握細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)。2.熟悉物質(zhì)代謝的特點(diǎn)。3.了解激素水平的代謝調(diào)節(jié);飽食、空腹、饑餓與應(yīng)激狀態(tài)的物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)。能夠運(yùn)用所學(xué)的物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)知識(shí)分析不同營養(yǎng)或疾病狀態(tài)下物質(zhì)代謝的特點(diǎn)及調(diào)節(jié)，解釋某些與代異常相關(guān)疾病發(fā)生的原因，以及某些藥物的作用機(jī)制。通過理解和總結(jié)物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的多層次密切相關(guān)性，培養(yǎng)認(rèn)識(shí)復(fù)雜事物的邏輯思維和科學(xué)方法，并從代謝的整體性、獨(dú)特性和聯(lián)系性理解疾病發(fā)生和治療的復(fù)雜性和特殊性。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)一、物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的特點(diǎn)（一）整體性在體內(nèi)進(jìn)行代謝的物質(zhì)各種各樣，不僅有糖、脂、蛋白質(zhì)這樣的大分子營養(yǎng)物質(zhì)，也有維生素這樣的小分子物質(zhì)，還有無機(jī)鹽、甚至水。它們的代謝不是孤立進(jìn)行的，同一時(shí)間機(jī)體有多種物質(zhì)代謝在進(jìn)行，需要彼此間相互協(xié)調(diào)，以確保細(xì)胞乃至機(jī)體的正常功能。一、物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的特點(diǎn)糖、脂質(zhì)、氨基酸代謝途徑的相互關(guān)系一、物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的特點(diǎn)要保證機(jī)體的正常功能，就必須確保糖、脂、蛋白質(zhì)、水、無機(jī)鹽、維生素這些營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)的代謝，能夠根據(jù)機(jī)體的代謝狀態(tài)和執(zhí)行功能的需要有條不紊地進(jìn)行。（二）可調(diào)節(jié)性這就需要對這些物質(zhì)的代謝方向、速度和強(qiáng)度進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。正是有了這種精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，機(jī)體能夠適應(yīng)各種內(nèi)外環(huán)境的變化，順利完成各種生命活動(dòng)。一、物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的特點(diǎn)（三）組織器官特異性機(jī)體各組織、器官具有各自不同的特定功能，對這些組織、器官的代謝具有特殊的需求。因而在這些組織、器官的細(xì)胞中形成了特定的酶譜，即不同的酶系種類和含量，使這些組織、器官除了具有一般的基本代謝外，還具有特點(diǎn)鮮明的代謝途徑，以適應(yīng)相應(yīng)的功能需要。一、物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的特點(diǎn)（四）共同代謝池人體主要營養(yǎng)物質(zhì)如糖、脂、蛋白質(zhì)，既可以從食物中攝取，也可在體內(nèi)自身合成；一旦進(jìn)入體內(nèi)則形成共同的代謝池，根據(jù)機(jī)體的營養(yǎng)狀態(tài)和需要，進(jìn)入各種代謝途徑進(jìn)行代謝。（五）ATP是能量儲(chǔ)存和利用的直接形式ATP作為機(jī)體可直接利用的能量載體，將產(chǎn)能的營養(yǎng)物質(zhì)分解代謝與耗能的物質(zhì)合成代謝聯(lián)系在一起、將物質(zhì)代謝與其他生命活動(dòng)聯(lián)系在一起。（六）NADPH是合成代謝所需還原當(dāng)量的主要提供者體內(nèi)許多生物合成反應(yīng)是還原性合成，需要還原當(dāng)量。體內(nèi)這種還原當(dāng)量的主要提供者是NADPH，它主要來源于葡萄糖的磷酸戊糖途徑。二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)（二）關(guān)鍵酶活性決定整個(gè)代謝途徑的速度和方向關(guān)鍵酶也被稱為限速酶（rate-limitingenzymes）1.關(guān)鍵酶的概念（1）常催化代謝途徑的第一步反應(yīng)或分支點(diǎn)上的反應(yīng)，速度慢，其活性能決定整個(gè)代謝途徑的總速度。（2）常催化單向反應(yīng)或非平衡反應(yīng)，其活性能決定整個(gè)代謝途徑的方向。（3）酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑調(diào)節(jié)。2.關(guān)鍵酶的特點(diǎn)二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)一些小分子化合物能與酶蛋白分子活性中心外的特定部位特異結(jié)合，改變酶蛋白分子構(gòu)象，從而改變酶活性。這些小分子化合物叫別構(gòu)效應(yīng)劑，包括別構(gòu)激活劑和別構(gòu)抑制劑，受別構(gòu)調(diào)節(jié)的酶叫別構(gòu)酶。（三）別構(gòu)調(diào)節(jié)通過別構(gòu)效應(yīng)劑改變關(guān)鍵酶的活性1.別構(gòu)調(diào)節(jié)的概念二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)別構(gòu)效應(yīng)劑與別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)位點(diǎn)或調(diào)節(jié)亞基以非共價(jià)鍵結(jié)合，引起酶活性中心構(gòu)象變化，改變酶活性，從而調(diào)節(jié)代謝。別構(gòu)效應(yīng)的機(jī)制有兩種。2.別構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制別構(gòu)效應(yīng)劑可能是酶的底物，也可能是酶體系的終產(chǎn)物，或其它小分子代謝物。它們在細(xì)胞內(nèi)濃度的改變能靈敏地反映相關(guān)代謝途徑的強(qiáng)度和相應(yīng)的代謝需求，并使關(guān)鍵酶構(gòu)象改變影響酶活性，從而調(diào)節(jié)相應(yīng)代謝的強(qiáng)度、方向，以協(xié)調(diào)相關(guān)代謝、滿足相應(yīng)代謝需求。3.別構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)（四）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)通過酶促共價(jià)修飾調(diào)節(jié)酶活性1.化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的概念酶蛋白肽鏈上某些氨基酸殘基側(cè)鏈可在另一酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾（covalentmodification），從而改變酶活性。酶的化學(xué)修飾（chemicalmodification）主要有磷酸化與去磷酸化、乙酰化與去乙?；⒓谆c去甲基化、腺苷化與去腺苷化及-SH與-S-S-互變等，其中磷酸化與去磷酸化最多見?；瘜W(xué)修飾調(diào)節(jié)和別構(gòu)調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)酶活性的兩種不同方式，某一種酶可以同時(shí)受這兩種方式的調(diào)節(jié)。二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)酶的磷酸化與去磷酸化的關(guān)系二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)2.化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的特點(diǎn)

（1）受化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的關(guān)鍵酶都具有無/低活性和有/高活性兩種形式，可分別在兩種不同酶的催化下發(fā)生共價(jià)修飾、互相轉(zhuǎn)變。催化互變的酶在體內(nèi)受上游調(diào)節(jié)因素如激素控制。（2）酶的化學(xué)修飾是另一酶催化的酶促反應(yīng)，一分子催化酶可催化多個(gè)底物酶分子發(fā)生共價(jià)修飾，特異性強(qiáng)，有放大效應(yīng)。二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)（3）磷酸化與去磷酸化是最常見的酶促化學(xué)修飾反應(yīng)。（4）催化共價(jià)修飾的酶自身也常受別構(gòu)調(diào)節(jié)、化學(xué)修飾調(diào)節(jié)，并與激素調(diào)節(jié)偶聯(lián)，形成由信號(hào)分子（激素等）、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子和效應(yīng)分子（受化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的關(guān)鍵酶）組成的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使細(xì)胞內(nèi)酶活性調(diào)節(jié)更精細(xì)協(xié)調(diào)。二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)（五）酶含量調(diào)節(jié)通過改變細(xì)胞內(nèi)酶含量調(diào)節(jié)酶活性1.誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白基因的表達(dá)調(diào)節(jié)酶含量酶的底物、產(chǎn)物、激素或藥物可誘導(dǎo)或阻遏酶蛋白基因表達(dá)。誘導(dǎo)劑或阻遏劑在酶蛋白生物合成的轉(zhuǎn)錄或翻譯過程中發(fā)揮作用，影響轉(zhuǎn)錄較常見。體內(nèi)也有一些酶，其濃度在任何時(shí)間、任何條件下基本不變，幾乎恒定。這類酶稱為組成（型）酶（constitutiveenzyme），如3-磷酸甘油醛脫氫酶（glyceraldehyde3-phosphatedehydrogenase，GAPDH），常作為基因表達(dá)變化研究的內(nèi)參照（internalcontrol）。二、細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)2.改變酶蛋白降解速度調(diào)節(jié)酶含量

改變酶蛋白分子的降解速度是調(diào)節(jié)酶含量的重要途徑。細(xì)胞內(nèi)酶蛋白的降解與許多非酶蛋白質(zhì)的降解一樣，有兩條途徑。溶酶體（lysosome）蛋白水解酶可非特異降解酶蛋白，酶蛋白的特異性降解通過ATP依賴的泛素-蛋白酶體（proteasomes）途徑完成。凡能改變或影響這兩種蛋白質(zhì)降解機(jī)制的因素均可調(diào)節(jié)酶蛋白的降解速度，進(jìn)而調(diào)節(jié)酶含量。在人體內(nèi)，糖、脂質(zhì)、氨基酸等物質(zhì)的代謝程度受到多種因素的調(diào)節(jié)，物質(zhì)代謝