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1、生化教研室,第九章 物质代谢的联系与调节,物质代谢的特点 几类重要物质代谢的相互联系 物质代谢的调节,第一节 物质代谢的特点,一、体内物质代谢是相互联系的 二、机体对物质代谢进行准确的调节 三、各类物质具有共同的代谢途径 四、各组织器官代谢有共性，也有各自特点 五、ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式,P178,P179,二、糖、脂肪是体内的主要供能物质,任一供能物质代谢占优势，常能抑制其他物质的降解，体内供能物以糖类和脂类为主,例如：,三、三羧酸循环是三类物质代谢联系的枢纽,糖可以转变成脂肪和部分氨基酸 * 糖柠檬酸变构激活 乙酰CoA羧化酶脂肪合成 * 糖生成的-酮酸可转变成相应的aa
2、 脂肪几乎不能转变为糖和氨基酸 乙酰CoA不能生成丙酮酸 氨基酸可以转变成糖和脂肪 aa可转变为三羧酸循环的中间产物或乙酰CoA,P180,P180,肝是调节和联系全身器官代谢的枢纽中心,P181,三级水平,第三节 物质代谢的调节,* 细胞水平的代谢调节,* 激素水平的代谢调节,* 整体水平的代谢调节,P182,快速调节 酶结构的调节 （快速、节能）,一、细胞中酶的调节是最基本的调节方式,细胞水平的调节实质上就是 酶的调节,缓慢调节 酶含量的调节 （耗时、耗能）,变构调节,化学修饰调节,P182,（一）酶的变构调节是构象的改变,* 某些小分子物质（代谢物）可与酶蛋白的特 殊部位结合，引起其构象
3、变化，从而改变 酶的催化活性，这种调节方式称为变构调节。,* 使酶发生变构效应的小分子物质称为变构剂， 多为代谢物，分为变构激活剂和变构抑制剂。,* 受变构调节的酶称变构酶。,P182,* 变构效应剂与调节亚基以非共价键结合,* 变构酶常由多个亚基组成 催化亚基-与底物结合，起催化作用 调节亚基-与变构剂结合，发挥调节作用,如：核苷酸对合成的酶、 胆固醇对HMG-CoA的反馈抑制,P182,（二）酶的化学修饰涉及共价键变化,某些酶分子上的一些基团，受其他酶的催化而发生了化学改变，从而引起其催化活性的改变，称为化学修饰(chemical modification),P182,蛋白激酶 ATP A
4、DP Mg2+ E-OH E-O-PO3H2 Pi 磷蛋白磷酸酶 H2O,磷酸化修饰是最常见的修饰方式,丝氨酸 苏氨酸 酪氨酸,P182,（三）不同的同工酶可以 控制代谢速度和方向（自学）,己糖激酶 乳酸脱氢酶,P183,（四）通过酶蛋白的合成与降解 进行酶量的调节,诱导剂,阻遏剂,诱导相应酶的基因表达，使酶蛋白合成增加，如高蛋白饮食对精氨酸酶的诱导,阻遏相应酶的基因表达，如胆固醇对HMG-CoA的作用,酶合成的调节,酶降解的调节-,选择性使某些酶降解,蛋白酶,P183,（五）酶在细胞中的隔离分布也有利酶的调节 形成酶体系，分布在某一区域或亚细胞结构 减少代谢途径的相互干扰。,P184,二、激
5、素通过一些信息转导途径实现调节作用,1、自分泌（如生长因子）,2、旁分泌（如细胞因子、神经递质）,3、内分泌（如激素）,根据距离远近可分为：,P184,激素等内分泌信息分子的作用特点： 浓度低 10-8mol/L 半寿期短 几秒几小时，有利于适应环境变化 特异性高 具有相应受体的靶细胞才能做出反应,P185,细胞信号转导(cellular signal transduction) 是指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程。,膜受体激素,胞内受体激素,P185,（一）某些激素通过细胞膜受体发挥调节作用,肽类和蛋白质激素通过膜受体介导发挥作用,主要介绍三条信息通路：,1、蛋白激酶A通路,信号分子 膜
6、受体 G蛋白 AC cAMP PKA 效应蛋白（酶） 生理效应,P185,G蛋白,又称鸟苷酸结合蛋白，是一类与GDP或GTP结合的蛋白质，由3个亚基组成，在细胞信号转导中发挥重要作用。,P185,G蛋白通常为异三聚体,G蛋白有两种构象： G-GDP型： 无活性型 G-GTP型： 活性型,亚基：有鸟苷酸结合位点及GTP酶活性 、亚基：各家族均相似, 结合为二聚体,P185,腺苷酸环化酶(adenylate cyclase, AC) 主要作用催化cAMP 生成： AC ATP cAMP（第二信使之一）,P185,cAMP浓度的调节 AC 磷酸二酯酶(PDE) phosphodiesterase,
7、cAMP- AC H2O PDE ATP cAMP 5AMP,P186,蛋白激酶A( protein kinase A, PKA),P185,对酶或蛋白质的磷酸化修饰决定了其活性状态,PKA有Ser/Thr蛋白激酶活性（使底物磷酸化）,P185,糖原合酶I （有活性）,磷酸化糖原合酶D （无活性）,磷酸化酶,糖原合成抑制,调节基因表达,P185、186,鸟苷酸环化酶体系,GC PDE GTP cGMP 5GMP ppi H2O,如硝酸甘油因产生NO，激活GC， 生成cGMP，舒张血管平滑肌,信号分子 膜受体/GC cGMP（第二信使之二） PKG 底物蛋白（酶） 生理效应,P186,2、蛋白激
8、酶C（PKC）途径,蛋白激酶C途径,Ca2+途径,Ca2+,P186,（PLC）,DG和IP3均为第二信使,磷脂酶C（PLC）催化DG和IP3 的生成,P187,（DG也可写为DAG）,PIP2 DG + IP3,PLC,IP3与受体结合使内质网储存Ca2+释出 Ca2+可与钙调蛋白(calmodulin, CaM)结合,Ca2+也是第二信使,P187,生物体内常见的第二信使 cAMP cGMP DG（也可写为DAG） IP3 Ca2+,P187,3、酪氨酸蛋白激酶途径 信号分子受体型/非受体型酪氨酸蛋白激酶 蛋白Tyr磷酸化 生理效应,受体酪氨酸蛋白激酶的功能： 配体结合的活性 酪氨酸蛋白激
9、酶活性,P187,TPK domain,富含Cys,Ig 样结构,表皮生长 因子受体,胰岛素样生长因子受体,血小板衍生生长因子受体,成纤维细胞生长因子受体,P187,（二）某些激素通过细胞内受体发 挥调节作用,常见的脂溶性信号分子 类固醇激素（糖皮质激素、盐皮质激素、 雄激素、雌激素、孕激素） 甲状腺素（T3、T4 ） 视黄酸 1，25-（OH）2-D3,P187,细胞内受体作用机制,三、整体调节是通过神经体液和细 胞水平而实现的高级调节方式 （自学）,三大营养物质在能量代谢中的作用： 蛋白质是结构和功能性物质，不宜大量耗用 糖是主要的能源物质，糖原的储备有限（400g） 脂肪是主要的能源储备
10、物质，脂肪的代谢有赖于 糖代谢的正常进行，以补充TAC的中间产物,P190,以饥饿为例研究整体物质代谢的变化 （1）短期饥饿：禁食1天 肝糖原、血糖 胰岛素、胰高血糖素 肌肉利用糖、脂肪动员、肌肉蛋白分解及 肝糖异生 保证脑等重要器官的葡萄糖供应 （2）长期饥饿：禁食3天 脑组织利用酮体肌肉利用脂酸 肌肉蛋白质 分解、肝糖异生肾糖异生,P190,第九章作业,（一）名词 G蛋白 （二）简答 1、简述第二信使的种类。 2、简述膜受体介导的信号转导途径？ （三）论述 以肾上腺素为例论述cAMP 介导的信号转导途径。,掌握内容,1、主要代谢途径在细胞内的分布 2、第二信使的种类 3、G蛋白及其信号转导机制,熟悉内容,1、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系 2、三级水平代谢调节 3、膜受体介导的信号转导途径,了解内容,1、酶的调节方式 2、激素水平的调节 3、整体水平的调节 4、胞内受体介导的信号转导途径,P187,
