代谢调节的主要方式.ppt

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1、代谢调节的主要方式第二节(TheMainWaysofMetabolicRegulation)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。一、细胞内物质代谢主要通过对关键酶活性的调节来实现的•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

2、键酶的活性决定。•代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。（一）各种代谢在细胞内区隔分布是物质代谢及其调节的亚细胞结构基础多酶体系分布多酶体系分布DNA、RNA合成细胞核糖酵解细胞质蛋白质合成内质网、细胞质戊糖磷酸途径细胞质糖原合成细胞质糖异生细胞质、线粒体脂肪酸合成细胞质脂肪酸氧化细胞质、线粒体胆固醇合成内质网、细胞质多种水解酶溶酶体磷脂合成内质网柠檬酸循环线粒体血红素合成细胞质、线粒体氧化磷酸化线粒体尿素合成细胞质、线粒体酶的这种区隔分布，能避免不同代谢途径之间彼此干扰，使同一代谢途径中的系列酶促反应能够更顺利地连续进行，既提高了代谢途径的进行速度，也有利于调控。（二）关键

3、酶活性决定整个代谢途径的速度和方向※关键酶催化的反应特点①常常催化一条代谢途径的第一步反应或分支点上的反应，速度最慢，其活性能决定整个代谢途径的总速度。②常催化单向反应或非平衡反应，其活性能决定整个代谢途径的方向。③酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂调节。※关键酶（keyenzymes）代谢过程中具有调节作用的酶。某些重要的代谢途径的关键酶代谢途径关键酶糖酵解己糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸氧化脱羧丙酮酸脱氢酶系柠檬酸循环异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶系柠檬酸合酶糖原分解磷酸化酶糖原合成糖原合酶糖异生丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖-1,6-二磷酸酶葡糖-6

4、-磷酸酶脂肪酸合成乙酰辅酶A羧化酶脂肪酸分解肉碱脂酰转移酶I胆固醇合成HMG辅酶A还原酶①快速调节（改变酶分子结构）②迟缓调节（改变酶含量）数秒、数分钟改变单个酶分子的催化能力数小时、几天调节酶的合成与降解速度※调节关键酶活性（酶分子结构改变或酶含量改变）是细胞水平代谢调节的基本方式，也是激素水平代谢调节和整体代谢调节的重要环节。别构调节(allostericregulation)化学修饰调节(chemicalmodification)（三）别构调节通过别构效应改变关键酶活性一些小分子化合物能与酶蛋白分子活性中心外的特定部位特异结合，改变酶蛋白分子构象、从而改变酶活性，这种调节称为酶

5、的别构调节(allostericregulation)。别构调节是生物界普遍存在的代谢调节方式一些代谢途径中的别构酶及其效应剂代谢途径别构酶别构激活剂别构抑制剂糖酵解磷酸果糖激酶-1F-2,6-BP、AMP、ADP、F-1,6-BP柠檬酸、ATP丙酮酸激酶F-1,6-BP、ADP、AMPATP、丙氨酸己糖激酶葡糖-6-磷酸丙酮酸氧化脱羧丙酮酸脱氢酶复合体AMP、CoA、NAD+、ADP、AMPATP、乙酰CoA、NADH柠檬酸循环柠檬酸合酶乙酰CoA、草酰乙酸、ADP柠檬酸、NADH、ATPα-酮戊二酸脱氢酶复合体琥珀酰CoA、NADH异柠檬酸脱氢酶ADP、AMPATP糖原分解磷酸化

6、酶（肌）AMPATP、葡糖-6-磷酸磷酸化酶（肝）葡萄糖、F-1,6-BP、F-1-P糖异生丙酮酸羧化酶乙酰CoAAMP脂肪酸合成乙酰辅酶A羧化酶乙酰CoA、柠檬酸、异柠檬酸软脂酰CoA、长链脂酰CoA氨基酸代谢谷氨酸脱氢酶ADP、GDPATP、GTP嘌呤合成PRPP酰胺转移酶PRPPIMP、AMP、GMP嘧啶合成氨基甲酰磷酸合成酶IIUMP别构效应剂通过改变酶分子构象改变酶活性别构酶催化亚基调节亚基别构效应剂：底物、终产物其他小分子代谢物别构效应剂+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（1）调节亚基含有一个“假底物”（pseudos

7、ubstrate）序列“假底物”序列能阻止催化亚基结合底物，抑制酶活性；效应剂结合调节亚基导致“假底物”序列构象变化，释放催化亚基，使其发挥催化作用。如cAMP激活PKA。（2）别构效应剂与调节亚基结合，能引起酶分子三级和/或四级结构在“T”构象（紧密态、无活性／低活性）与“R”构象（松弛态、有活性／高活性）之间互变，从而影响酶活性。如氧调节Hb。※别构效应的机制有两种：别构调节使一种物质的代谢与相应的代谢需求和相关物质的代谢协调调节相应代谢的强度、方向，