物质代谢的联系与调节

Ca2+-依赖性蛋白激酶途径
IP3→钙库释放Ca2+→Ca2+-CaM
激素→受体→Gp→PIP2→DAG→PKC
酶（蛋白）磷酸化→生物效应
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酪氨酸蛋白激酶途径
细胞因子 生长因子 受体（酪氨酸蛋白激酶）
酪氨酸蛋白激酶 自磷酸化激活 蛋白质磷酸化
产生效应
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（二）细胞内受体激素调节作用
第十章 物质代谢联系 与调节
自 学
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目 录
1. 物质代谢的相互联系
2. 细胞水平的代谢调节
3. 激素水平的代谢调节 4. 整体调节
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一、糖、脂、蛋白质代谢之间的联系
• 生物机体能量物质供能分布 – 糖：60%以上 – 脂肪：25%左右 – 蛋白质：少量 • 不同组织器官的能量来源 – 心脏：酮体、乳酸、游离脂肪酸等 – 肾髓质、红细胞：无线粒体组织，糖酵解过程 – 脑组织：葡萄糖为唯一供能物质 – 肝脏：糖原
多酶体系的区域化分布：使物质代谢互不干扰
多酶体系 分布 多酶体系 分布
糖酵解 胞液 磷酸戊糖途径 胞液 糖原合成 胞液 脂肪酸合成 糖异生 脂肪酸β-氧化 三羧酸循环 酮体生成 胞液 胞液 线粒体 线粒体 肝细胞线粒体
胆固醇合成 胞液和内质网 磷脂合成 内质网 尿素合成 线粒体和胞液 蛋白质合成 胞液和内质网 核酸合成 细胞核 多种水解酶 溶酶体 呼吸链 线粒体
• 有催化亚基和调节亚基（催化部位、调节部位） • 变构剂与调节亚基间通过非共价键结合 • 作用快
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变构调节的生理意义
• 防止代谢终产物积累
变构抑制 （-） 羧化酶 变构抑制剂 浓度高时
丙二酰CoA 脂酰CoA
乙酰CoA
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Hale Waihona Puke Baidu
酶促化学修饰调节——共价修饰
E1
E
可逆
E1
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A
E1
B
E2
C
E3
D
催化不可逆反应，关键酶或限速酶
酶活性的调节
酶数量调节
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酶活性的前馈激活和反馈抑制
• 前馈激活：一反应序列中，前面物质对后面酶起激 活作用，促使反应向前进行。 • 反馈抑制：多个酶促反应中，终产物对反应序列前
酶发生抑制作用。
+ 前馈 E0 S0 S1 E1 S2 En-1 Sn
反馈 化学与化学工程学院
变构调节
活性中心
变构酶
非共价键
代谢物 别位
E
E
酶结构发生改变
变构效应剂
变构激活剂 变构抑制剂
酶活性增加 酶活性降低
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变构调节的机制
• 变构酶：又称为别构酶，一类重要的调节酶。在 代谢反应中催化第一步反应的酶或交叉处反应的 酶多为别构酶。
• 变构酶由多亚基构成，亚基聚合解聚使构象互变
靶内 分泌腺
（-） 长反馈（-）
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基因表达的调控
原核生物基因转录调控
1. 乳糖操纵子调节机制 2. 色氨酸操纵子调节机制 操纵子：生物学功能相关的基因组合在一起 成为DNA中的1个转录单位
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糖、脂、氨基酸 和核苷酸之间 代谢联系
第二节 物质代谢调节的方式
酶水平的调节 细胞水平的调节 激素水平的调节
整体水平的调节
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一、酶水平的调节
1、酶的别构效应
酶活性的前馈和反馈调节
2、产能反应与需能反应的调节 3、酶的共价修饰与级联放大机制
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共价键结合
酶活性 改变
特定化学基团
常见的修饰：磷酸化 ——需蛋白激酶催化 去磷酸化——需磷蛋白磷酸酶催化 酶蛋白通过磷酸化与脱磷酸化修饰而改变活性
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酶数量的调节
决定代谢反应的进程和方向，酶本身也受
代谢调节的控制。 1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏 诱导剂：开放酶蛋白基因的转录 阻遏剂：关闭酶蛋白基因的转录 2. 酶降解的调节
酶数量的调节：耗能多，效应慢但持久
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二 激素水平的代谢调节
细胞分泌信息物质
（生长因子、细胞因子、神经递质、激素）
与靶细胞上特异受体结合
细胞内信号转换 表现效应
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根据激素受体的定位
作用于膜受体的激素
（蛋白质、多肽、儿茶酚胺）
亲水
激素 作用于细胞内受体的激素
（类固醇激素、甲状腺素）
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一、糖、脂、蛋白质代谢之间的联系
• 糖与脂类之间的转变
糖 磷酸二羟丙酮 乙酰CoA 3-磷酸甘油 脂肪 脂肪酸、胆固醇
• 糖与氨基酸之间的转变 糖
α-酮酸
（非必需）氨基酸
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一、糖、脂、蛋白质代谢之间的联系
3、氨基酸与脂类之间的转变
4、氨基酸与其他有机小分子 可从头合成核酸成份碱基； 糖代谢途径可提供核糖。
疏水
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（一）细胞膜受体激素调节作用
cAMP-蛋白激酶途径 Ca2+-依赖性蛋白激酶途径
cGMP-蛋白激酶途径
酪氨酸蛋白激酶途径
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cAMP-蛋白激酶途径
主要环节： 激素 膜受体 G蛋白 AC cAMP PKA
生物效应
关键酶或功能蛋白质磷酸化
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激素 穿过靶细胞质膜 激素受体复合物 与DNA特定区域结合 调节基因表达
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胞浆
激素
+ 细胞核
激素受体复合物
质膜 代谢应答 蛋白质合成 mRNA
激素通过胞内受体对代谢的调节作用
整体调节
通过神经-体液途径控制内分泌腺调节机体代谢过程
短反馈（-） 超短反馈（-）
（+） 下丘脑 腺垂体
（+）