生物化学代谢联系及调节精选课件.ppt

关于生物化学代谢联系及调节第一页，本课件共有69页物质代谢之间联系代谢调控基本理论细胞信号转导基本理论与研究方法（重点）细胞信号转导专题讲座高级生物化学生物化学第二页，本课件共有69页第一讲：第一讲：物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第三节第三节 组织器官的代谢特点及联系组织器官的代谢特点及联系第四节第四节 代谢调节代谢调节第三页，本课件共有69页第一节第一节 物质代谢的特点物质代谢的特点 体内各种物质（糖、脂、蛋白质、水、体内各种物质（糖、脂、蛋白质、水、无机盐和维生素等）的代谢构成一个统无机盐和维生素等）的代谢构成一个统一的整体一的整体彼此相互联系彼此相互联系或相互转化或相互转化或相互依存或相互依存（一）整体性（一）整体性第四页，本课件共有69页 机体存在精细的调节机制，使各种机体存在精细的调节机制，使各种物质代谢能适应内外环境的变化。物质代谢能适应内外环境的变化。调节各种物质代谢的调节各种物质代谢的强度强度调节各种物质代谢的调节各种物质代谢的方向方向调节各种物质代谢的调节各种物质代谢的速度速度（二）代谢调节（二）代谢调节第五页，本课件共有69页 各组织、器官所含酶系不同，因而代谢各组织、器官所含酶系不同，因而代谢途径及功能各异。途径及功能各异。肝脏肝脏含糖、脂、蛋白质代谢的各种酶系，含糖、脂、蛋白质代谢的各种酶系，是物质代谢的是物质代谢的总枢纽总枢纽脂肪组织含激素敏感脂肪酶，能进行脂肪的脂肪组织含激素敏感脂肪酶，能进行脂肪的储存与动员储存与动员脑组织、红细胞有糖代谢酶系，能利用糖氧脑组织、红细胞有糖代谢酶系，能利用糖氧化供能化供能（三）各组织、器官物质代谢各具特色（三）各组织、器官物质代谢各具特色第六页，本课件共有69页 各种代谢池（如氨基酸代谢池、血糖各种代谢池（如氨基酸代谢池、血糖代谢池）；代谢池）；同一种代谢物共同参加到同一代谢池同一种代谢物共同参加到同一代谢池中代谢（如各种来源的血糖均通过血中代谢（如各种来源的血糖均通过血糖代谢池参与各种组织的代谢）。糖代谢池参与各种组织的代谢）。（四）各种代谢物均具各自的代谢池（四）各种代谢物均具各自的代谢池第七页，本课件共有69页（五）（五）ATP是体内能量利用的共同形式是体内能量利用的共同形式（六）（六）NADPH是体内各种合成代谢所需是体内各种合成代谢所需 的还原当量的还原当量生物大分子的合成、肌肉收缩、神生物大分子的合成、肌肉收缩、神经冲动的传导、细胞渗透压及形态经冲动的传导、细胞渗透压及形态的维持等的维持等乙酰辅酶乙酰辅酶A合成脂酸、合成固醇等合成脂酸、合成固醇等第八页，本课件共有69页第二节第二节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系乙酰辅酶乙酰辅酶A是三大营养物质代谢共同的中间代是三大营养物质代谢共同的中间代谢物；谢物；三羧酸循环三羧酸循环是三大营养物质分解代谢共同的最是三大营养物质分解代谢共同的最后代谢途径；后代谢途径；分解代谢释放的能量均以分解代谢释放的能量均以ATP的形式储存；的形式储存；从能量供应角度看，三大营养素可以相互代替，从能量供应角度看，三大营养素可以相互代替，并相互制约。并相互制约。一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系第九页，本课件共有69页二、三大代谢之间的相互联系二、三大代谢之间的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系糖变脂糖变脂摄糖过多摄糖过多柠檬酸柠檬酸ATP变构变构+乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶羧化酶乙酰辅酶乙酰辅酶A 合成合成脂肪酸脂肪酸 储脂储脂 肥胖肥胖及血及血TG 第十页，本课件共有69页脂肪酸不能转变为糖脂肪酸不能转变为糖脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸 动员动员甘油甘油糖糖 （少）（少）-磷酸甘油磷酸甘油（少）（少）乙酰乙酰CoA （多）（多）脂肪分解代谢脂肪分解代谢有赖于糖代谢：有赖于糖代谢：糖代谢糖代谢 草酰乙酸草酰乙酸 三羧酸三羧酸循环循环糖异生糖异生高酮血症高酮血症第十一页，本课件共有69页 除除生酮生酮aa（Leu和和Lys）外，其余）外，其余aa均可生成均可生成-酮酸酮酸，并循糖异生途径转变为糖，并循糖异生途径转变为糖糖代谢中间产物可氨基化转变为糖代谢中间产物可氨基化转变为非必需非必需aa（但不能转变成（但不能转变成8种必需种必需aa）食物中蛋白质食物中蛋白质能能代替糖、脂供能代替糖、脂供能但食物中糖、脂但食物中糖、脂不能不能代替蛋白质代替蛋白质（二）糖代谢与氨基酸代谢的相互联系（二）糖代谢与氨基酸代谢的相互联系第十二页，本课件共有69页 所有所有aa均分解能生成乙酰均分解能生成乙酰CoA，用于脂，用于脂 肪、肪、胆固醇合成胆固醇合成aa（如如Ser）亦可作为磷脂合成原料）亦可作为磷脂合成原料仅脂肪动员的仅脂肪动员的甘油甘油可进入糖酵解途径并可进入糖酵解途径并转变为转变为非必需非必需aa（但不能转变成（但不能转变成8种必种必需需aa）（三）脂（三）脂代谢代谢与氨基酸代谢的相互联系与氨基酸代谢的相互联系第十三页，本课件共有69页Gly、Asp、Gln及一碳单位是合成及一碳单位是合成嘌呤的原料嘌呤的原料Asp、Gln及一碳单位是合成嘧啶的原及一碳单位是合成嘧啶的原料料（四）核酸与氨基酸代谢的相互关系（四）核酸与氨基酸代谢的相互关系第十四页，本课件共有69页氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循环三羧酸循环琥珀酰琥珀酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸延胡索酸延胡索酸苯丙、酪苯丙、酪天冬天冬亮、赖亮、赖丙、色、丙、色、丝、甘、丝、甘、苏、半胱苏、半胱葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA磷酸丙糖磷酸丙糖亮、赖、苯丙、酪、色亮、赖、苯丙、酪、色谷谷精、组、脯精、组、脯脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油甘油缬、蛋、缬、蛋、异亮、苏异亮、苏乙酰乙酰乙酰乙酰CoA酮体酮体第十五页，本课件共有69页 3.脑脑 机体耗能的主要器官（耗氧机体耗能的主要器官（耗氧20%25%）；几乎以血糖来源的）；几乎以血糖来源的葡萄糖为唯葡萄糖为唯一能源一能源（每天（每天100g）；长期饥饿时亦可氧）；长期饥饿时亦可氧化酮体供能。化酮体供能。4.肌肉组织肌肉组织 以氧化脂酸为主；剧烈运动以氧化脂酸为主；剧烈运动时进行无氧酵解生成乳酸时进行无氧酵解生成乳酸；肌糖原对血；肌糖原对血糖糖无无贡献（贡献（无无葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶活性磷酸酶活性）。）。第十六页，本课件共有69页5.红细胞红细胞 由糖酵解供能，每天耗由糖酵解供能，每天耗30g葡萄葡萄糖，不能利用脂肪酸酮体氧化供能（糖，不能利用脂肪酸酮体氧化供能（无无线粒线粒体体）6.脂肪组织脂肪组织 储存脂肪；脂肪动员储存脂肪；脂肪动员7.肾肾 能进行糖异生（与肝相当），并能储能进行糖异生（与肝相当），并能储存糖原；亦能利用酮体氧化供能；存糖原；亦能利用酮体氧化供能；肾髓质无线粒体，只能通过糖酵解供能。肾髓质无线粒体，只能通过糖酵解供能。第十七页，本课件共有69页第四节第四节 代谢调节代谢调节代谢调节作用的代谢调节作用的三三个水平：个水平：细胞水平细胞水平的代谢调节（酶活性和酶量，代谢物的代谢调节（酶活性和酶量，代谢物浓度，区室化）浓度，区室化）激素水平激素水平的代谢调节（内分泌细胞的代谢调节（内分泌细胞激素激素细胞细胞内代谢）内代谢）神经水平（整体水平）神经水平（整体水平）的代谢调节（中枢神经的代谢调节（中枢神经神经递质神经递质效应器效应器激素分泌激素分泌细胞内代谢）细胞内代谢）第十八页，本课件共有69页（一）酶在细胞内隔离分布（区室化）（一）酶在细胞内隔离分布（区室化）各代谢途径的有关酶类，常组成各代谢途径的有关酶类，常组成酶体系酶体系，分布，分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中，使不同的代于细胞的某一区域或亚细胞结构中，使不同的代谢途径在细胞不同区域内进行。谢途径在细胞不同区域内进行。胞液：胞液：糖酵解、糖原合成与糖酵解、糖原合成与分解、糖异生、磷酸戊糖途分解、糖异生、磷酸戊糖途径、脂酸合成径、脂酸合成酶系酶系线粒体：线粒体：三羧酸循环、氧化三羧酸循环、氧化磷酸化、呼吸链、脂酸氧化磷酸化、呼吸链、脂酸氧化酶系酶系胞核：胞核：核酸合成核酸合成酶系酶系一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节第十九页，本课件共有69页调节酶（关键酶、限速酶）的概念调节酶（关键酶、限速酶）的概念 一个代谢途径的速度和方向，常一个代谢途径的速度和方向，常由一个或几个具有调节作用的关键酶由一个或几个具有调节作用的关键酶的活性所决定。这些调节代谢的酶称的活性所决定。这些调节代谢的酶称调节酶调节酶（regulatory enzyme）或）或关键关键酶酶（key enzyme）第二十页，本课件共有69页1.所催化的反应速度最慢，故又称所催化的反应速度最慢，故又称限速酶限速酶；关键酶的特点关键酶的特点2.催化催化单向单向反应或反应或非平衡非平衡反应，故能决定反应，故能决定 整个代谢途径的整个代谢途径的方向方向；3.酶活性除受酶活性除受底物底物影响外，还受多种影响外，还受多种代代 谢物谢物或或效应剂效应剂的调节。的调节。第二十一页，本课件共有69页糖原分解糖原分解 磷酸化酶磷酸化酶糖原合成糖原合成 糖原合酶糖原合酶糖酵解糖酵解 己糖激酶，己糖激酶，PFK-1，丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化 丙酮酸脱氢酶系，柠檬酸合酶，丙酮酸脱氢酶系，柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶,酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系糖异生糖异生 丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激 酶酶,果糖果糖1,6-二磷酸酶二磷酸酶,葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶脂酸合成脂酸合成 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶胆固醇合成胆固醇合成 HMGCoA还原酶还原酶 某些重要代谢途径的关键酶某些重要代谢途径的关键酶代谢途径代谢途径 关键酶关键酶第二十二页，本课件共有69页变构调节变构调节共价共价(化学化学)修饰调节修饰调节代谢调节主要通过对关键酶代谢调节主要通过对关键酶活性活性的调节实现的调节实现快速调节快速调节(数秒数秒数分数分)迟缓调节迟缓调节(数小时数小时数天数天)酶量的调节酶量的调节酶蛋白的酶蛋白的合成合成酶蛋白的酶蛋白的降解降解酶活性调节酶活性调节第二十三页，本课件共有69页(二二)关键酶的变构调节关键酶的变构调节1.变构调节变构调节(别构调节别构调节)allosteric regulation 小分子小分子物质物质与与酶酶蛋白分子活性中蛋白分子活性中心以外的部位心以外的部位非共价键非共价键结合，使结合，使酶蛋酶蛋白构象白构象发生变化，从而增强或减弱发生变化，从而增强或减弱酶的活性。这种调节方式称酶的活性。这种调节方式称第二十四页，本课件共有69页变构部位变构部位(别构部位别构部位)allosteric site 与变构效应剂结合的部位与变构效应剂结合的部位变构酶变构酶(别构酶别构酶)allosteric enzyme 被变构调节的酶被变构调节的酶变构效应剂变构效应剂 allosteric effector 使酶发生变构效应的物质使酶发生变构效应的物质第二十五页，本课件共有69页2.变构调节的机制变构调节的机制催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基与底物结合与底物结合起催化作用起催化作用与变构效应剂与变构效应剂非共价非共价结合起调节作用结合起调节作用变构效应剂的种类：变构效应剂的种类：底物，代谢终产物，代谢中间产物，底物，代谢终产物，代谢中间产物，其他小分子代谢物其他小分子代谢物第二十六页，本课件共有69页酶活性的变构调节示意图酶活性的变构调节示意图变构剂变构剂酶酶底物底物活活性性中中心心变变构构中中心心变构抑制变构抑制第二十七页，本课件共有69页ABCDEZ FG Z(-)(-)(-)(-)3.变构调节的生理意义变构调节的生理意义:反馈调节反馈调节 feedbackABCDE Y 第二十八页，本课件共有69页糖酵解糖酵解 己糖激酶己糖激酶 AMP,ADP,FDP,Pi G-6-P,ATP PFK-1 FDP 柠檬酸柠檬酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ATP,乙酰乙酰CoA TAC 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 AMP ATP,长链脂酰长链脂酰CoA 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 AMP,ADP ATP 糖异生糖异生 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 乙酰乙酰CoA,ATP AMP糖原分解糖原分解 磷酸化酶磷酸化酶b AMP,G-1-P,Pi ATP,G-6-P脂酸合成脂酸合成 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 柠檬酸柠檬酸,异柠檬酸异柠檬酸 长链脂酰长链脂酰CoA 氨基酸代谢氨基酸代谢 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 ADP,亮氨酸亮氨酸,蛋氨酸蛋氨酸 GTP,ATP,NADH嘌呤合成嘌呤合成 Gln-PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶 AMP,GMP嘧啶合成嘧啶合成 Asp转甲酰酶转甲酰酶 CTP,UTP核酸合成核酸合成 脱氧胸苷激酶脱氧胸苷激酶 dCTP,dATP dTTP 一些代谢途径中的变构酶及其变构剂一些代谢途径中的变构酶及其变构剂(了解了解)代谢途径代谢途径 变构酶变构酶 变构激活剂变构激活剂 变构抑制剂变构抑制剂第二十九页，本课件共有69页（三）酶的共价修饰调节（三）酶的共价修饰调节1.概念概念 一种一种酶酶在在另一种另一种酶酶的催化下的催化下，通，通过过共价键共价键的断裂与生成，的断裂与生成，结合或移去结合或移去某基团某基团，使酶，使酶活性活性改变，这种调节称改变，这种调节称酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节 covalent modification regulation 或化学修饰调节或化学修饰调节 chemical modification regulation第三十页，本课件共有69页属快速调节，包括属快速调节，包括:（三）酶的共价修饰调节（三）酶的共价修饰调节磷酸化磷酸化/脱（去）磷酸化脱（去）磷酸化(最常见最常见)乙酰化乙酰化/脱乙酰化脱乙酰化甲基化甲基化/去甲基化去甲基化腺苷化与脱腺苷腺苷化与脱腺苷SH/-S-S-第三十一页，本课件共有69页酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化酶蛋白酶蛋白磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶PiH 2O蛋白激酶蛋白激酶ATPADPMg2+酶蛋白酶蛋白ThrSerTyrOHThrSerTyrO-PO32-第三十二页，本课件共有69页Nobel奖网址（奖网址（1901-2002）http:/www.nobel.se/medicine/laureates/index.html第三十三页，本课件共有69页The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1992for their discoveries concerning reversible protein phosphorylation as a biological regulatory mechanismEdmond H.Fischer Edwin G.Krebs 1920-1918-University of Washington，Seattle,WA,USA 第三十四页，本课件共有69页糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 激活激活/抑制抑制磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 激活激活/抑制抑制 糖原糖原合合酶酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激活激活丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激活激活磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激活激活丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激活激活HMGCoA还原酶还原酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激活激活HMGCoA还原酶激酶还原酶激酶磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 激活激活/抑制抑制乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 抑制抑制/激活激活甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶 磷酸化磷酸化/脱磷酸脱磷酸 激活激活/抑制抑制黄嘌呤氧化脱氢酶黄嘌呤氧化脱氢酶 SH/-S-S-脱氢酶脱氢酶/氧化酶氧化酶酶酶 化学修饰类型化学修饰类型 酶活性改变酶活性改变 表表10-5 酶促化学修饰对酶活性的调节酶促化学修饰对酶活性的调节第三十五页，本课件共有69页2.酶促化学修饰的特点酶促化学修饰的特点(1)化学修饰酶一般都化学修饰酶一般都具有具有无活性（低活性）无活性（低活性）和和有有活性（高活性）活性（高活性）两种形式，它们之间在两种形式，它们之间在不同的酶不同的酶催催化下可相互转变。酶受激素的调节。化下可相互转变。酶受激素的调节。（可控）（可控）(2)化学修饰由酶催化引起共价键的变化，酶促反应化学修饰由酶催化引起共价键的变化，酶促反应具有具有级联放大效应级联放大效应。（效率高）（效率高）(3)磷酸化与脱磷酸是最常见的。磷酸化与脱磷酸是最常见的。(经济有效经济有效)(4)许多化学修饰酶也同时受到变构调节，酶的化许多化学修饰酶也同时受到变构调节，酶的化学修饰和变构调节两者相辅相成。学修饰和变构调节两者相辅相成。（完善）（完善）第三十六页，本课件共有69页（四）酶含量的调节（四）酶含量的调节概念：概念：通过调节酶的含量（即通过控制酶蛋通过调节酶的含量（即通过控制酶蛋白的合成与分解的速度）来实现对代谢反应白的合成与分解的速度）来实现对代谢反应速度和强度的调节。速度和强度的调节。特点：特点：酶蛋白的合成或降解所需时间较长，酶蛋白的合成或降解所需时间较长，消耗消耗ATP较多，属较多，属迟缓调节迟缓调节，作用慢（几小，作用慢（几小时时几天）、持续时间长。几天）、持续时间长。第三十七页，本课件共有69页1.酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏酶的酶的底物底物、激素激素或或药物药物能在转录水平增加酶的合能在转录水平增加酶的合成。成。诱导剂诱导剂加速酶蛋白合成的化合物加速酶蛋白合成的化合物阻遏剂阻遏剂减少酶蛋白合成的化合物减少酶蛋白合成的化合物1）底物对酶合成的诱导与阻遏）底物对酶合成的诱导与阻遏例：例：酪蛋白（饲料）酪蛋白（饲料）精氨酸酶量（鼠肝）精氨酸酶量（鼠肝）+第三十八页，本课件共有69页酶酶的的诱诱导导和和阻阻遏遏操操纵纵子子模模型型B.有活性阻遏蛋白加诱导剂有活性阻遏蛋白加诱导剂A.有活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白C.无活性阻遏蛋白无活性阻遏蛋白D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂操纵基因操纵基因启动基因启动基因调节基因调节基因结构基因结构基因 阻遏蛋白阻遏蛋白(有活性有活性)阻遏蛋白阻挡操纵基因阻遏蛋白阻挡操纵基因结构基因不表达结构基因不表达诱导物诱导物诱导物与阻遏蛋白结合诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起到使阻遏蛋白不能起到阻挡操纵基因的作用阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达结构基因可以表达酶蛋白酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操纵基因结合阻遏蛋白不能跟操纵基因结合,结构基因可以表达结构基因可以表达阻遏蛋白阻遏蛋白(无活性无活性)酶蛋白酶蛋白mRNA代谢产物与阻遏蛋白结合代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋从而使阻遏蛋白能够阻挡操纵基因白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达结构基因不表达代谢产物代谢产物第三十九页，本课件共有69页大大肠肠杆杆菌菌乳乳糖糖操操纵纵子子模模型型调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性）（有活性）基基 因因 关关 闭闭启启动动子子ORPLacZLacYLaca调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因启启动动子子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白阻遏蛋白（无活性）（无活性）基基 因因 表表达达mRNAA、乳糖操纵子的结构、乳糖操纵子的结构B、乳糖酶的诱导、乳糖酶的诱导 乳糖乳糖 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性）（有活性）第四十页，本课件共有69页乳糖操纵子的降解物阻遏乳糖操纵子的降解物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表达达CAP基因基因结构基因结构基因TCGP(CAP)OCAP结结合部位合部位 RNA聚聚合酶合酶TcAMP-CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代谢产物谢产物腺苷酸腺苷酸环化酶环化酶磷酸二磷酸二酯酶酯酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物与葡萄糖降解物与cAMP的关系的关系cAMP CGP：代谢物基因活化蛋白（：代谢物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein）CAP：环腺苷酸受体蛋白（：环腺苷酸受体蛋白（cycilic AMP receptor protein）降低降低cAMP浓度浓度使使CAP呈失活状态呈失活状态第四十一页，本课件共有69页CAP的正调控作用的正调控作用第四十二页，本课件共有69页1.酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏酶的酶的底物底物、激素激素或或药物药物能在转录水平增加酶的合能在转录水平增加酶的合成。成。诱导剂诱导剂加速酶蛋白合成的化合物加速酶蛋白合成的化合物阻遏剂阻遏剂减少酶蛋白合成的化合物减少酶蛋白合成的化合物1）底物对酶合成的诱导与阻遏）底物对酶合成的诱导与阻遏例：例：酪蛋白（饲料）酪蛋白（饲料）精氨酸酶量（鼠肝）精氨酸酶量（鼠肝）+第四十三页，本课件共有69页2）产物对酶合成的阻遏）产物对酶合成的阻遏例：例：胆固醇胆固醇 HMG-CoA还原还原酶量（肝）酶量（肝）3）激素对酶合成的诱导）激素对酶合成的诱导例：例：糖皮质激素糖皮质激素糖异生糖异生4种限速酶量种限速酶量+4）药物对酶合成的诱导）药物对酶合成的诱导血游离胆红素血游离胆红素(新生儿黄疸新生儿黄疸)苯巴比妥苯巴比妥葡萄糖醛酸基转葡萄糖醛酸基转移酶（肝微粒体）移酶（肝微粒体）+第四十四页，本课件共有69页2.酶蛋白的降解酶蛋白的降解细胞内酶蛋白的降解由蛋白水解酶类催化。细胞内酶蛋白的降解由蛋白水解酶类催化。有：有：1 1）溶酶体中的蛋白水解酶）溶酶体中的蛋白水解酶2 2）蛋白酶体）蛋白酶体由多种蛋白水解酶组成，需要由多种蛋白水解酶组成，需要泛素泛素参与。参与。第四十五页，本课件共有69页泛素泛素:由由76个个aa组成，分子量组成，分子量8.5kD,待降解的蛋白质与泛素结合待降解的蛋白质与泛素结合 （即泛素化）后，可迅速被酶降解。（即泛素化）后，可迅速被酶降解。这种降解作用与这种降解作用与细胞周期性调节蛋细胞周期性调节蛋白白（cyclin）的）的降解降解有关，故泛素参与有关，故泛素参与细胞周期的调控细胞周期的调控第四十六页，本课件共有69页真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控DNA转录初产物转录初产物RNAmRNA蛋白质前体蛋白质前体mRNA降解物降解物活性蛋白质活性蛋白质DNA水平调节水平调节转录水平调节转录水平调节转录后加工转录后加工的调节的调节翻译调节翻译调节mRNA降解调节降解调节翻译后加工翻译后加工的调节的调节核核细胞质细胞质 真核基因表达调控的五个水平真核基因表达调控的五个水平 DNA水平调节水平调节 转录水平调节转录水平调节 转录后加工的调节转录后加工的调节 翻译水平调节翻译水平调节 翻译后加工的调节翻译后加工的调节 真核基因调控主要是正调控真核基因调控主要是正调控 顺式作用元件和反式作用因子顺式作用元件和反式作用因子 转录因子的相互作用控制转录转录因子的相互作用控制转录第四十七页，本课件共有69页（六）翻译水平的调节（六）翻译水平的调节 翻译水平的调节的类型：翻译水平的调节的类型：不同不同mRNA翻译能力的差异；翻译能力的差异；翻译阻遏作翻译阻遏作用；反义用；反义RNA的作用。的作用。1.翻译阻遏翻译阻遏（trans-lational repression）当有过量核糖体蛋白质存在时，可引起它自身以及有关蛋白质合成的当有过量核糖体蛋白质存在时，可引起它自身以及有关蛋白质合成的阻遏。这种在翻译水平上的阻遏阻遏。这种在翻译水平上的阻遏 作用叫翻译阻遏。作用叫翻译阻遏。2.反义反义RNA（意义）（意义）反义反义RNA指具有互补序列的指具有互补序列的RNA。亦称为干扰。亦称为干扰m RNA的互补的互补RNA。（调节基因表达；抑制有害基因的表达）（调节基因表达；抑制有害基因的表达）第四十八页，本课件共有69页二、激素水平的调节二、激素水平的调节激素激素(hormone)概念及作用方式概念及作用方式内分泌内分泌细胞细胞 生物效应生物效应分泌分泌激素激素血液血液受体或受体或靶细胞靶细胞第四十九页，本课件共有69页受体作用方式受体作用方式 能识别相应的激素并特异地能识别相应的激素并特异地与之结合，从而将激素信号转变为细胞内一与之结合，从而将激素信号转变为细胞内一系列的化学反应，最后表现出激素的生物学系列的化学反应，最后表现出激素的生物学效应。效应。受体（受体（receptor)概念概念 分布于靶细胞膜或细胞内的特异蛋白质分布于靶细胞膜或细胞内的特异蛋白质(糖蛋白或脂蛋白糖蛋白或脂蛋白)。第五十页，本课件共有69页1.1.膜受体激素膜受体激素激素分为激素分为膜受体激素膜受体激素和和细胞内受体激素细胞内受体激素膜受体是细胞表面质膜上的跨膜糖蛋白。膜受体是细胞表面质膜上的跨膜糖蛋白。这类激素都是这类激素都是亲水亲水的，包括：的，包括：胰岛素、生长激素、促性腺激素、促甲状腺激胰岛素、生长激素、促性腺激素、促甲状腺激素等素等蛋白类激素；蛋白类激素；生长因子等生长因子等肽类激素肽类激素；及肾；及肾上腺素等上腺素等儿茶酚胺类激素儿茶酚胺类激素。第五十一页，本课件共有69页 激素作为激素作为第一信使第一信使与靶细胞膜上的与靶细胞膜上的受体结合，通过跨膜信息传递，转变为受体结合，通过跨膜信息传递，转变为细胞内的细胞内的第二信使第二信使信号，并通过级联放信号，并通过级联放大，产生细胞生物学效应。大，产生细胞生物学效应。作用作用第五十二页，本课件共有69页2.细胞内受体激素细胞内受体激素 有类固醇激素、甲状腺素、前列腺素、有类固醇激素、甲状腺素、前列腺素、1,25(OH)2-D3及视黄酸等及视黄酸等疏水性激素疏水性激素，均为，均为分子量较小的分子量较小的脂溶性脂溶性激素。激素。第五十三页，本课件共有69页 激素易透过细胞膜，并与胞内激素易透过细胞膜，并与胞内特异特异性受体性受体结合，形成激素结合，形成激素-受体复合物作用受体复合物作用于染色质特定序列（于染色质特定序列（激素作用元件激素作用元件），），调节特异性调节特异性mRNA的的转录及蛋白质的合转录及蛋白质的合成而发挥生理作用。成而发挥生理作用。作用：作用：第三讲第三讲 细胞信号转导细胞信号转导结合起来理解结合起来理解结合结合第五十四页，本课件共有69页三、神经水平（整体）调节三、神经水平（整体）调节 在不同生理和病理状况下，机体的神在不同生理和病理状况下，机体的神经系统的活动、激素的分泌和各代谢途径经系统的活动、激素的分泌和各代谢途径中的酶中的酶(三个调节水平三个调节水平)均发生相应的变化，均发生相应的变化，使各种物质代谢的速度与同外环境的变化使各种物质代谢的速度与同外环境的变化相适应，以保证机体的能量需要和内环境相适应，以保证机体的能量需要和内环境的相对恒定。的相对恒定。例如：例如：在饥饿和应激状态下的物质代谢调节。在饥饿和应激状态下的物质代谢调节。第五十五页，本课件共有69页（一）饥饿（一）饥饿代谢变化的基本规律：代谢变化的基本规律：在饥饿状态下，机体发生一系列生理在饥饿状态下，机体发生一系列生理和代谢变化和代谢变化。基本表现为各个组织细胞从依赖食物基本表现为各个组织细胞从依赖食物提供葡萄糖，逐步转变并适应以自身储脂提供葡萄糖，逐步转变并适应以自身储脂为主要能量来源的过程；为主要能量来源的过程；蛋白质分解提供能量也明显增加；蛋白质分解提供能量也明显增加；氮平衡转向负氮平衡。氮平衡转向负氮平衡。第五十六页，本课件共有69页饥饿饥饿分期分期短期饥饿短期饥饿 (12周周)长期饥饿长期饥饿(2周以上周以上)又称又称糖异生期糖异生期。主要靠肝。主要靠肝脏糖异生葡萄糖和肝外组脏糖异生葡萄糖和肝外组织节省葡萄糖的利用维持织节省葡萄糖的利用维持血糖水平，以满足脑组织血糖水平，以满足脑组织对糖的需求。对糖的需求。又称又称蛋白保存期蛋白保存期。体内各个。体内各个组织包括脑组织都以脂肪酸组织包括脑组织都以脂肪酸和酮体作为主要能源。和酮体作为主要能源。第五十七页，本课件共有69页1.1.短期饥饿短期饥饿血糖的维持：血糖的维持：饥饿头饥饿头2天，主要靠肝糖天，主要靠肝糖原分解维持血糖水平；原分解维持血糖水平；2天后则主要依天后则主要依靠肝糖异生维持血糖水平。靠肝糖异生维持血糖水平。能源能源:饥饿时主要能源是储脂（占饥饿时主要能源是储脂（占85%）和蛋白质。和蛋白质。第五十八页，本课件共有69页激素分泌的变化：激素分泌的变化：饥饿时血糖水平下降饥饿时血糖水平下降到一定程度后，剌激胰岛到一定程度后，剌激胰岛-细胞分泌胰高细胞分泌胰高血糖素，抑制血糖素，抑制-细胞分泌胰岛素。细胞分泌胰岛素。使胰使胰岛素岛素/胰高血糖素比值降低胰高血糖素比值降低，此比值在整，此比值在整个饥饿期间发挥至关重要的作用。个饥饿期间发挥至关重要的作用。1.1.短期饥饿短期饥饿第五十九页，本课件共有69页代谢变化：代谢变化：1 1）肝糖原分解作用加强）肝糖原分解作用加强饥饿饥饿胰岛素胰岛素/胰高血糖素比值胰高血糖素比值肝细胞肝细胞腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶级联放大系统级联放大系统糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原合酶糖原合酶肝糖原分解作用肝糖原分解作用第六十页，本课件共有69页2）肌肉蛋白分解加强）肌肉蛋白分解加强肌肉蛋白质分解加强，氨基酸以丙氨酸和肌肉蛋白质分解加强，氨基酸以丙氨酸和谷氨酰胺形式进入血循环；谷氨酰胺形式进入血循环；饥饿饥饿2天后，肝糖元耗尽；天后，肝糖元耗尽；进入肝脏后作为糖异生的原料。进入肝脏后作为糖异生的原料。第六十一页，本课件共有69页3 3）肝脏糖异生作用增强肝脏糖异生作用增强胰岛素胰岛素/胰高血糖素胰高血糖素肝糖原耗尽肝糖原耗尽糖皮质激素糖皮质激素激素受体途径激素受体途径各种相关酶活性改变各种相关酶活性改变肝外组织利用脂肪肝外组织利用脂肪 利用糖利用糖 肝脏糖异生和酮体生成肝脏糖异生和酮体生成肝脏糖异肝脏糖异生的原料生的原料甘油甘油(10%)脂肪动员脂肪动员乳酸和丙酮乳酸和丙酮酸酸(30%)肌肉和红细胞酵解肌肉和红细胞酵解氨基酸氨基酸(60%)蛋白质降解蛋白质降解第六十二页，本课件共有69页4 4）脂肪动员、肝脏酮体）脂肪动员、肝脏酮体生成和肝外组织酮体利用生成和肝外组织酮体利用增强增强 饥饿早期，心肌、骨骼肌、脂肪组织和肝脏等饥饿早期，心肌、骨骼肌、脂肪组织和肝脏等均能直接利用脂肪酸供能。均能直接利用脂肪酸供能。饥饿第饥饿第3天起天起脂肪动员脂肪动员肝脏肝脏-氧化作用氧化作用线粒体乙酰线粒体乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环肝内氧化供能肝内氧化供能生成酮体生成酮体肝外组织利用酮体肝外组织利用酮体(如心如心3/4的能量供应的能量供应)第六十三页，本课件共有69页2.2.长期饥饿长期饥饿 饥饿饥饿2周后，机体周后，机体90%的能量来自脂肪。脑的能量来自脂肪。脑亦以酮体为能源。亦以酮体为能源。其能量代谢变化如下：其能量代谢变化如下：1）脂肪动员进一步加强，肝内酮体生成和肝外组织）脂肪动员进一步加强，肝内酮体生成和肝外组织（特别是脑组织）酮体的利用进一步加强。（特别是脑组织）酮体的利用进一步加强。2）肌肉组织以脂酸代替酮体供能，以保证脑组）肌肉组织以脂酸代替酮体供能，以保证脑组织优先利用酮体。织优先利用酮体。3）肾糖异生作用）肾糖异生作用明显增强明显增强 (原料为乳酸、丙酮原料为乳酸、丙酮 酸酸)第六十四页，本课件共有69页4）肌肉释放的谷氨酰胺进入肠粘膜减少，）肌肉释放的谷氨酰胺进入肠粘膜减少，进入肾脏增多进入肾脏增多谷氨酰胺在肾内一部分进行糖异生，一部谷氨酰胺在肾内一部分进行糖异生，一部分脱氨，氨排入肾小管，回收分脱氨，氨排入肾小管，回收NaCO3以纠以纠正酸中毒。正酸中毒。5）肌肉蛋白质分解减少，负氮平衡有所改善。）肌肉蛋白质分解减少，负氮平衡有所改善。与短期饥饿相比，此时尿中排出尿素减少而与短期饥饿相比，此时尿中排出尿素减少而 排铵增多。排铵增多。长期饥饿长期饥饿第六十五页，本课件共有69页（二）应（二）应 激激概念：概念：是机体受到强烈剌激如剧痛、是机体受到强烈剌激如剧痛、创伤、出血、烧伤、冷冻、中创伤、出血、烧伤、冷冻、中 毒、急性感染、情绪紧张及强毒、急性感染、情绪紧张及强 力活动时引起机体的力活动时引起机体的“紧张状态紧张状态”。特征：特征：以交感神经兴奋以交感神经兴奋和和肾上腺皮质肾上腺皮质 激素分泌增加激素分泌增加为主要表现的一为主要表现的一 系列神经和内分泌变化。系列神经和内分泌变化。第六十六页，本课件共有69页激素分泌变化：激素分泌变化：肾上腺素、胰高血糖素和生长激素肾上腺素、胰高血糖素和生长激素分泌增加，而胰岛素分泌减少。分泌增加，而胰岛素分泌减少。共同的代谢特点：共同的代谢特点：糖、脂肪、蛋白质分糖、脂肪、蛋白质分 解代谢增强，解代谢增强，合成代谢减弱。血中分解代谢的中间产合成代谢减弱。血中分解代谢的中间产物（葡萄糖、氨基酸、游离脂肪酸、甘物（葡萄糖、氨基酸、游离脂肪酸、甘油、乳酸、酮体、尿素等）增加。油、乳酸、酮体、尿素等）增加。（二）应（二）应 激激第六十七页，本课件共有69页应激时的主要代谢变化：应激时的主要代谢变化：1）血糖水平升高）血糖水平升高 肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素cAMP介导的介导的信息传递途径信息传递途径糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 糖原合酶糖原合酶糖原分解糖原分解糖原合成糖原合成血糖血糖肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素 胰高血糖素胰高血糖素(-)糖异生作用糖异生作用血糖血糖肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素 生长激素生长激素 周边组织对周边组织对糖的利用糖的利用血糖血糖联合效应联合效应应应 激激第六十八页，本课件共有69页感感谢谢大大家家观观看看第六十九页，本课件共有69页