第09章代谢调节解读ppt课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,目 录,第 九 章,物质代谢的联系与调节,Metabolic Interrelationships and Regulation,第 九 章物质代谢的联系与调节,1,代 谢 调 节,The Regulation of Metabolism,第 四 节,代 谢 调 节第 四 节,2,代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。,主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为,原始调节,或,细胞水平代谢调节,。,单细胞生物,代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通过细胞内代,3,高等生物 三级水平代谢调节,细胞水平代谢调节,激素水平代谢调节,高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。,整体水平代谢调节,在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。,高等生物 三级水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢,4,一、细胞水平的代谢调节,细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。,细胞内酶呈隔离分布。,代谢途径的速度、方向由其中的,关键酶(,key enzyme),的活性决定。,代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。,一、细胞水平的代谢调节 细胞水平的代谢调节主要是酶,5,（一）细胞内酶的隔离分布,代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域。,（一）细胞内酶的隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分,6,多酶体系在细胞内的分布,多酶体系在细胞内的分布,7,第09章代谢调节解读ppt课件,8,酶的隔离分布的意义,避免了各种代谢途径互相干扰。,酶的隔离分布的意义,9,速度最慢，,它的速度决定整个代谢途径的总速度，,故又称其,为,限速酶,(,limiting velocity enzymes),。,催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。,这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。,关键酶催化的反应具有以下特点：,代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定。,速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限,10,例：糖代谢的关键酶,例：糖代谢的关键酶,11,快速代谢,迟缓代谢,数秒、数分钟,通过改变酶的活性,数小时、几天,通过改变酶的含量,变构调节,(allosteric regulation),化学修饰调节,(chemical modification),代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。,快速代谢 迟缓代谢数秒、数分钟通过改变酶的活性数小时、几,12,1.变构调节的概念,小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的,变构调节,或,别构调节,。,（二）关键酶的变构调节,1.变构调节的概念小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部,13,被调节的酶称为,变构酶,或,别构酶,(,allosteric enzyme,),使酶发生变构效应的物质，称为,变构效应剂,(,allosteric effector,),变构激活剂,allosteric effector,引起酶活性,增加,的变构效应剂。,变构抑制剂,allosteric effector,引起酶活性,降低,的变构效应剂。,被调节的酶称为变构酶或别构酶 变构激活剂alloster,14,2.变构调节的机制,变构酶,催化亚基,调节亚基,变构效应剂：,底物、终产物,其他小分子代谢物,2.变构调节的机制变构酶催化亚基调节亚基变构效应剂：底物、,15,变构效应剂+酶的调节亚基,酶的构象改变,酶的活性改变,（激活或抑制）,疏松,亚基聚合,紧密,亚基解聚,酶分子多聚化,变构效应剂+酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变疏松亚基,16,3.变构调节的生理意义,代谢终产物反馈抑制(feedback inhibition)反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。,乙酰CoA,乙酰CoA羧化酶,丙二酰CoA,长链脂酰CoA,3.变构调节的生理意义 代谢终产物反馈抑制(feedb,17,变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。,G-6-P,+,糖原磷酸化酶,抑制糖的氧化,糖原合酶,促进糖的储存,变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P+糖原,18,变构调节使不同的代谢途径相互协调。,柠檬酸,+,6-磷酸果糖激酶-1,抑制糖的氧化,乙酰辅酶A,羧化酶,促进脂酸的合成,变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸+6-磷酸果糖激,19,（三）酶的化学修饰调节,1.化学修饰的概念,酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰,(covalent modification),，,从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰,。,（三）酶的化学修饰调节1.化学修饰的概念酶蛋白肽链上某些残,20,2.化学修饰的主要方式,磷酸化-去磷酸,乙酰化-脱乙酰,甲基化-去甲基,腺苷化-脱腺苷,SH 与 S S 互变,2.化学修饰的主要方式磷酸化-去磷酸乙酰化-,21,酶的磷酸化与脱磷酸化,-,OH,Thr,Ser,Tyr,酶蛋白,H,2,O,Pi,磷蛋白磷酸酶,ATP,ADP,蛋白激酶,Thr,Ser,Tyr,-,O-PO,3,2-,磷酸化的酶蛋白,酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶,22,3.化学修饰的特点,酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。,具有放大效应，效率较变构调节高。,磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。,同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。,3.化学修饰的特点酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在不,23,（四）酶量的调节,1.酶蛋白合成的诱导与阻遏,加速酶合成的化合物称为,诱导剂,(inducer),减少酶合成的化合物称为,阻遏剂(,repressor,),（四）酶量的调节1.酶蛋白合成的诱导与阻遏加速酶合成的化合,24,常见的诱导或阻遏方式,底物对酶合成的诱导和阻遏,产物对酶合成的阻遏,激素对酶合成的诱导,药物对酶合成的诱导,常见的诱导或阻遏方式 底物对酶合成的诱导和阻遏 产物对,25,2.酶蛋白降解,溶酶体,蛋白酶体,释放蛋白水解酶，降解蛋白质,泛素识别、结合蛋白质；,蛋白水解酶降解蛋白质,通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。,2.酶蛋白降解溶酶体蛋白酶体 释放蛋白水解酶，降解蛋,26,内、外环境改变,机体相关组织分泌,激素,激素与靶细胞上的受体结合,靶细胞产生生物学效应，适应内外环境改变,激素作用机制,二、激素水平的代谢调节,内、外环境改变机体相关组织分泌激素激素与靶细胞上的受体结合靶,27,激素分类,膜受体激素,胞内受体激素,按激素受体在细胞的部位不同，分为：,激素分类 膜受体激素按激素受体在细胞的部位不同，分,28,（一）饥饿,糖原消耗,血糖趋于降低,胰岛素分泌减少,胰高血糖素,分泌增加,引起一系列的代谢变化,1.短期饥饿（13天）,三、整体水平的代谢调节,（一）饥饿糖原消耗血糖趋于降低胰岛素分泌减少 引起,29,（1）蛋白质代谢变化,分解加强，氨基酸异生成糖,（2）糖代谢变化,糖异生加强，,组织对葡萄糖利用降低,（3）脂代谢变化,脂肪动员加强，酮体生成增多,（1）蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖（2）糖代谢变,30,2.长期饥饿,（1）蛋白质代谢变化,蛋白质分解减少,（2）糖代谢变化,肝肾糖异生增强,肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸,（3）脂代谢变化,脂肪动员进一步加强,脑组织利用酮体增加,2.长期饥饿（1）蛋白质代谢变化 蛋白质分解减少（2）糖代,31,（二）应 激,1.概念,应激,(stress),指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的“紧张状态”。,（二）应 激1.概念应激(stress)指人体受到一些异乎,32,2.机体整体反应,交感神经兴奋,肾上腺髓质及皮质激素分泌增多,胰高血糖素,、生长激素增加，,胰岛素分泌减少,引起一系列的代谢变化,2.机体整体反应交感神经兴奋 引起一系列的代谢变,33,3.代谢改变,（1）血糖升高,（2）脂肪动员增强,（3）蛋白质分解加强,3.代谢改变（1）血糖升高（2）脂肪动员增强（3）蛋白,34,