物質(zhì)代謝聯(lián)系與調(diào)節(jié)

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1、劉新文北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物化學(xué)與分子生物學(xué)系物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)Metabolicnetworkandregulation新者陳,陳乃謝,新陳恒代謝生則化,化者生,生化即化生動(dòng)態(tài)平衡第一節(jié)物質(zhì)代謝的特點(diǎn)2、動(dòng)態(tài)平衡，以防止中間產(chǎn)物的堆積和缺乏4、代謝調(diào)節(jié)與協(xié)調(diào)5、組織、器官的代謝各有特色，相互配合形成整體6、ATP是機(jī)體能量利用的共同形式7、NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量3、代謝聯(lián)系構(gòu)成代謝網(wǎng)絡(luò)1、共有的代謝池8、以糖和脂肪為主要供能物質(zhì)，節(jié)約蛋白質(zhì)9、存在兩用代謝途徑，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)第二節(jié)代謝途徑間的相互聯(lián)系

2、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(diǎn)：5磷酸核糖（5C）3、糖、甘油代謝的交匯點(diǎn)：磷酸二羥丙酮（3C）4、糖、脂、氨基酸分解代謝的交匯點(diǎn)：乙酰輔酶A（2C）5、氨基酸、核苷酸代謝的交匯點(diǎn)：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(diǎn)：6磷酸葡萄糖（6C水平）6、3個(gè)重要氨基酸與糖代謝的交匯點(diǎn)：Asp-草酰乙酸（4C）；Glu-酮戊二酸(5C)；Ala-丙酮酸(3C)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w2、偶數(shù)碳

3、原子的脂肪酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?、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(diǎn)：琥珀酰輔酶A(4C)、乙酰輔酶A(2C)6、3個(gè)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(shí)現(xiàn)3、4、5、6、7C的轉(zhuǎn)變1、糖類、脂類是人體的主要供能物質(zhì)2、糖類在動(dòng)物供能中的優(yōu)勢(shì)3、脂肪是良好的能量?jī)?chǔ)存形式，相同碳原子的脂肪酸氧化分解時(shí)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(xì)胞內(nèi)、間的代

4、謝聯(lián)系1、細(xì)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三節(jié)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)一、細(xì)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(jià)修飾調(diào)節(jié)(covalentmodification)磷酸化/去磷酸化是主

5、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，由此改變酶活性別構(gòu)調(diào)節(jié)共價(jià)調(diào)節(jié)共同點(diǎn)具有兩種活性形式相互轉(zhuǎn)變構(gòu)象改變不同點(diǎn)共價(jià)鍵的改變無(wú)有其它酶的參與不需要需要級(jí)聯(lián)放大無(wú)有構(gòu)型改變無(wú)有能量不一定需要意義調(diào)節(jié)代謝方向信號(hào)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(diǎn)生物體內(nèi)的代謝不是孤立，各行其是進(jìn)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(dòng)態(tài)的平衡，應(yīng)歸功與它的精確的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)?！九e例】飽餐一頓血糖不會(huì)居高不下。1、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)---通過(guò)對(duì)細(xì)胞內(nèi)酶的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)2、激素水平的

6、調(diào)節(jié)---協(xié)調(diào)不同細(xì)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)。一、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)細(xì)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(guò)酶結(jié)構(gòu)的改變，使其活性發(fā)生變化，調(diào)節(jié)特點(diǎn)是產(chǎn)生效應(yīng)快，但時(shí)效短2、酶量的調(diào)節(jié)：通過(guò)改變酶的生成與降解速度來(lái)改變酶活性，特點(diǎn)是速度慢，但調(diào)節(jié)的時(shí)間較長(zhǎng)久3、酶的分布：各種多酶體系在細(xì)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(xì)胞結(jié)構(gòu)中各種代謝途徑需多種酶的參與，有些稱作

7、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(diǎn)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(duì)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(fù)反饋。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

8、糖二磷酸酶磷酸戊糖途徑葡萄糖6磷酸脫氫酶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(xì)胞）、LACT（脂蛋白）尿素生成CPSⅠ、精氨琥珀酸合成酶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、CPS