代谢调节代谢途径间及细精选PPT.ppt
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1、关于代谢调节代谢途径关于代谢调节代谢途径间及细间及细第1页,讲稿共39张,创作于星期一本章内容一、细胞代谢途径的调节网络;二、酶促反应的前馈和反馈;三、细胞结构对代谢的控制;四、神经体液的调节作用;五、基因表达的调控机制。第2页,讲稿共39张,创作于星期一一、代谢途径间的调节网络n所有细胞都是由四类生物大分子(多糖、脂类复合物、蛋白质和核酸)、为数有限的生物小分子、无机盐和水所组成。第3页,讲稿共39张,创作于星期一生物大分子结构特点n n多糖多糖由一种或多种单糖聚合而成;由一种或多种单糖聚合而成;n n蛋白质蛋白质由由2020种氨基酸残基组成;种氨基酸残基组成;n n核酸核酸RNARNA由由
2、4 4种苷酸组成、种苷酸组成、DNADNA由由4 4种种脱氧核糖核苷酸组成的无分支长链线型分子。脱氧核糖核苷酸组成的无分支长链线型分子。n n脂类脂类属于生物小分子,但可聚集成超属于生物小分子,但可聚集成超分子结构,因此,将脂类复合物也归为生分子结构,因此,将脂类复合物也归为生物大分子。物大分子。第4页,讲稿共39张,创作于星期一(一)代谢途径的交叉网络(一)代谢途径的交叉网络n n细胞内代谢种类多、繁杂。n n若各自独立,则极其庞乱,细胞无法容纳。n n细胞代谢:将物质或反应进行分类,纳入各自的代谢途径,以少数种类的反应(例如,氧化还原、基团转移、水解合成、基团脱加及异构反应等)转化为种类繁
3、多的分子。n n各途径可经交叉点、关键中间代谢物相互转化。使各代谢相互沟通,形成经济有效、运转良好的代谢网络通路。n n细胞内具有三个最关键的中间代谢物:葡萄糖-6-磷酸、丙酮酸和乙酰辅酶A。第5页,讲稿共39张,创作于星期一 糖、脂类、蛋白质和核酸的相互转变1.1.糖代谢与蛋白质代谢的相互关系糖代谢与蛋白质代谢的相互关系 n n糖代谢:糖代谢:n n糖机体重要的碳源和能源,可生成相应的氨基酸。n n例如:糖氧化分解丙酮酸TcA-酮戊二酸、琥珀酰CoA、草酰乙酸。(如图)n n几种-酮酸氨基化多种氨基酸。n n糖分解ATP为氨基酸和蛋白质合成供能。第6页,讲稿共39张,创作于星期一糖、脂类、蛋
4、白质和核酸代谢的相互关系示意图(糖分解产生的几种-酮酸与氨基酸的关系)第7页,讲稿共39张,创作于星期一蛋白质代谢转化为糖n n蛋白质分解氨基酸糖(体内)。n n某些AA脱氨丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、草酰乙酸异生葡萄糖和糖原。n n称这些AA称为生糖氨基酸。例如,甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、组氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、精氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸及脯氨酸等,此外,苯丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸和色氨酸也能产生糖。(如图)第8页,讲稿共39张,创作于星期一糖、脂类、蛋白糖、脂类、蛋白质和核酸代谢的质和核酸代谢的相互关系示意图相互关系示意图(氨基酸除生糖外还可生成酮
5、体和脂肪)第9页,讲稿共39张,创作于星期一2.脂类代谢与蛋白质代谢的联系n n细胞膜由类脂和蛋白质组成。细胞膜由类脂和蛋白质组成。n n脂肪脂肪分解分解能量能量称脂肪为贮能物质称脂肪为贮能物质n n脂类与蛋白质之间可以互相转变脂类与蛋白质之间可以互相转变n n脂类脂类n n甘油甘油丙酮酸丙酮酸草酰乙酸、草酰乙酸、-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA氨基化氨基化各种氨基酸各种氨基酸n n脂肪酸脂肪酸-氧化氧化乙酰乙酰CoACoA与草酰乙酸与草酰乙酸缩合缩合TcATcAAspAsp、GluGlu等氨基酸。等氨基酸。第10页,讲稿共39张,创作于星期一TcA形成氨基酸需补充有机酸n n事实上
6、,由乙酰辅酶A进入TcA转化形成氨基酸需要消耗有机酸,如无补充反应将不能进行。n n在植物和微生物中存在乙醛酸(CHOCOO-)循环。可以由二分子乙酰辅酶A合成一分子琥珀酰CoA,以增加TcA中的有机酸,从而促进脂肪酸合成氨基酸。第11页,讲稿共39张,创作于星期一蛋白质转变成脂肪n n在动物体内蛋白质可转变成脂肪。在动物体内蛋白质可转变成脂肪。在动物体内蛋白质可转变成脂肪。在动物体内蛋白质可转变成脂肪。n n生酮生酮生酮生酮AAAAAAAA有有有有LeuLeu、IleIle、PhePhe、TyrTyr及及及及TryTry等,等,等,等,上列上列上列上列AA AA AA AA 代谢代谢代谢代谢
7、乙酰乙酰乙酰乙酰乙酰乙酰乙酰乙酰CoA CoA CoA CoA 乙酰乙酸乙酰乙酸乙酰乙酸乙酰乙酸(酮体)(酮体)(酮体)(酮体)缩合缩合缩合缩合脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸n n生糖生糖生糖生糖AAAAAAAA丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸甘油甘油甘油甘油 生糖生糖生糖生糖AAAAAAAA丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸氧化脱羧氧化脱羧氧化脱羧氧化脱羧乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶A A A A羧化羧化羧化羧化丙二丙二丙二丙二酸单酰辅酶酸单酰辅酶酸单酰辅酶酸单酰辅酶A A A A脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 (如图)(如图)(如图)(如图)n n磷脂分子中的胆胺或胆碱,是由磷脂分子中的胆胺或胆碱,是由磷脂分子中的
8、胆胺或胆碱,是由磷脂分子中的胆胺或胆碱,是由SerSerSerSer脱羧形成。脱羧形成。脱羧形成。脱羧形成。第12页,讲稿共39张,创作于星期一糖、脂类、蛋糖、脂类、蛋白质和核酸代白质和核酸代谢的相互关系谢的相互关系示意图示意图(生酮(生酮AA)酮体酮体第13页,讲稿共39张,创作于星期一3.糖代谢与脂类代谢的相互联系n n糖与脂类可互相转变。n n主要步骤:糖酵解磷酸二羟丙酮丙酮酸n n磷酸二羟丙酮还原甘油n n丙酮酸氧化脱羧乙酰辅酶A缩合脂肪酸n n甘油+脂肪酸脂类第14页,讲稿共39张,创作于星期一脂类脂类分解分解甘油甘油+脂肪酸脂肪酸n n甘油磷酸化-甘油磷酸磷酸二羟丙酮糖异生糖n n
9、脂肪酸转变为糖是有限度的。脂肪酸通过氧化,生成乙酰辅酶A。植物或微生物:乙酰辅酶A乙醛酸循环缩合为琥珀酸补充TcA中的有机酸 草酰乙酸脱羧丙酮酸糖。动物体内:乙酰辅酶ATcACO2+H2O,成糖机会很少n n同位素实验表明:动物体内脂肪酸转变成糖,需要补充TcA中的有机酸。第15页,讲稿共39张,创作于星期一糖代谢受阻与动用脂肪n n糖尿病:糖尿病:糖代谢障碍,体内依靠脂类氧化供能。糖代谢障碍,体内依靠脂类氧化供能。因此,动用脂肪,运到肝脏氧化,结果产生大因此,动用脂肪,运到肝脏氧化,结果产生大量酮体,必须经血液运到其他组织,如肌肉组量酮体,必须经血液运到其他组织,如肌肉组织,再被氧化供能。织
10、,再被氧化供能。n n酮体为酸性,血液中酮体含量增高时,易发生酸酮体为酸性,血液中酮体含量增高时,易发生酸中毒。中毒。n n饥饿时:饥饿时:体内无糖供能,也会大量动用脂肪,易体内无糖供能,也会大量动用脂肪,易造成酮体过多。造成酮体过多。n n以上均可导致不同程度的脂类代谢紊乱以上均可导致不同程度的脂类代谢紊乱。第16页,讲稿共39张,创作于星期一4.核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的联系n n核酸核酸是遗传物质,是遗传物质,它通过控制蛋白质合成,影它通过控制蛋白质合成,影响细胞的组成和代谢类型。响细胞的组成和代谢类型。n n核酸核酸不是重要的碳、氮源和能源。不是重要的碳、氮源和能源。n n许多核
11、苷酸许多核苷酸在代谢中起重要作用。例如,在代谢中起重要作用。例如,ATP ATP能量转移和磷酸化的重要物质;能量转移和磷酸化的重要物质;UTP UTP参与单糖转变和多糖合成;参与单糖转变和多糖合成;CTP CTP参与卵磷脂合成。参与卵磷脂合成。GTP GTP为蛋白质合成所需的重要能量物质。为蛋白质合成所需的重要能量物质。此外,许多辅酶:辅酶此外,许多辅酶:辅酶A A、烟酰胺核苷酸等,都、烟酰胺核苷酸等,都是是AMPAMP的衍生物。的衍生物。第17页,讲稿共39张,创作于星期一n n核酸的合成受多种物质特别是蛋白质的调节和控制作用。例如:Gly、Asp、Gln参加嘌呤合成,Asp、Gln参加嘧啶
12、环的合成。n n核酸的合成除需要酶催化外,还需要多种蛋白质因子和核糖参与作用。综上所述,糖、脂类、蛋白质和核酸在代谢中彼此影响,相互转化密切相关。TcA不仅是共通途径,而且也是联系渠道。氧化磷酸化是产能的共通途径。各途径可自身控制与调节,转化是有节制的。(如图)第18页,讲稿共39张,创作于星期一糖、脂糖、脂类、蛋类、蛋白质和白质和核酸代核酸代谢的相谢的相互关系互关系示意图示意图酮体酮体蛋白质蛋白质核酸核酸淀粉、糖原淀粉、糖原脂肪脂肪第19页,讲稿共39张,创作于星期一(二)分解和合成代谢的单向性二)分解和合成代谢的单向性n n代谢途径多为可逆过程。然而,实际上代谢过代谢途径多为可逆过程。然而
13、,实际上代谢过程程均为单向反应。均为单向反应。n n在一条代谢途径中,某些关键部位的正、逆反应往往在一条代谢途径中,某些关键部位的正、逆反应往往由不同酶催化。因此,由不同酶催化。因此,称为称为相对立的单向反应相对立的单向反应(或底物循环)。(或底物循环)。n n合成是吸能反应合成是吸能反应,通常多与,通常多与ATPATP水解相偶联。水解相偶联。n n降解则是放能反应降解则是放能反应。n n这些吸、放能反应均远离平衡点,从而保证了反应这些吸、放能反应均远离平衡点,从而保证了反应的单向进行。的单向进行。第20页,讲稿共39张,创作于星期一n n正向正向正向正向(a)(a)与与与与ATPATP的水解
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