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1、第十二章,物质代谢的整合与调节 Metabolic Integration 磷脂合成,酶隔离分布的意义:,提高同一代谢途径酶促反应速率。使各种代谢途径互不干扰，彼此协调，有利于调节物对各途径的特异调节。,快速调节,迟缓调节,代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。,（二）酶活性调节,1酶的变构调节,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(allosteric modification) 。,（1）变构调节概念,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
2、质，称为变构效应剂 (allosteric effector) 。,变构激活剂酶活性增加。 变构抑制剂酶活性降低。,（2）起始物或产物通过变构调节影响代谢途径,变构酶,催化亚基,调节亚基,变构效应剂：,底物、产物 其他小分子代谢物,变构效应剂 + 酶的调节亚基,小分子效应剂在细胞内浓度的改变能灵敏地反映代谢途径的强度和能量供求情况，并使关键酶构象改变影响酶活性，从而调节代谢的强度、方向以及细胞能量的供需平衡。,（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。,丙酮酸激酶 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶,变构调节使能
3、量得以有效利用，不致浪费。,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,2 酶的化学修饰调节,1通过对酶蛋白的化学修饰调节代谢途径关键酶活性,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。,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,酶促化学修饰对酶活性的调节,相反的酶促化学修饰,协调酶活性的 “开”与“关”,酶的磷酸化与脱磷酸反应是不
4、可逆的，分别由蛋白激酶（protein kinase）及磷蛋白磷酸酶(protein phosphatase) 催化完成。,酶的磷酸化与脱磷酸化,2酶促化学修饰的特点 ：,反应迅速，见效快； 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。,由酶催化的；一个酶分子可催化多个底物分子发生反应，特异性强，并有放大效应，效率较变构调节高。,激素对酶的连续激活,激素,激素受体,ATP,cAMP +PPi,代谢反应,10,100,104,1,106,同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。,别构调节与共价修饰调节不同点,调节代谢方向 调节代谢强度,作用,意
5、义,级联放大,其它酶参与,共价键改变,调节物,节约能量 产物不过剩 放大效应，耗量 少，受激素调控,无 有,不需要 需要,无 有,代谢中小分子 酶 激素 （底物 产物）,共价修饰,别构调节,（四）改变细胞内酶的含量可调节酶的活性,1调节酶蛋白含量可通过诱导或阻遏酶蛋白基因的表达,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),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,2调节细胞酶含量也可通过改变酶蛋白降解速度,通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。,内、外环境改变,
6、激素作用机制：,二、激素通过作用特异受体调节代谢过程,（一）糖、脂和蛋白质代谢在不同饥饿状态有不同改变,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.短期饥饿时脂肪动员增加而减少糖的利用,三、机体通过神经系统及神经-体液途径整体调节体内物质代谢,（1）脂代谢变化,脂肪动员加强，酮体生成增多,（2）糖代谢变化,糖异生加强， 组织对葡萄糖利用降低,（3）蛋白质代谢变化,肌蛋白质分解加强，氨基酸异生成糖,2长期饥饿时各组织发生与短期饥饿不同的代谢改变 ：,（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甘油,（3）脂代谢变化,脂肪动员进一步加强 脑组织利用酮体增加,（二）应激增加糖、脂和蛋白质分解的能源供应，限制能源存积,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 ”。,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,代谢改变：,1. 血糖升高,2. 脂肪动员增强,3. 蛋白质分解加强,这对保证大脑、红细胞的供能有重要意义。,为心肌、骨骼肌及肾等组织供能。,肌释出丙氨酸等氨基酸增加。,