有机生化课件 代谢和代谢调控总论

1、1 十三章 代谢和代谢调控总论 2 第一节 新陈代谢的概念和研究方法 一、物质代谢的概念 （一）物质代谢的含义 新陈代谢 为机体与外界环境进行物质交换过程， 包括消化、吸收、 中间代谢 和排泄几个阶段。 中间代谢：物质在体内组织和细胞进行的各种各样的化学变化过程。 物质代谢过程（化学变化）伴有能量转移 （能量代谢 3 （二）同化作用与异化作用 同化作用： 外界摄入营养物质在体内经化学变化转化为机体自身物质，吸能； 异化作用： 身物质转化为废物排出体外，放能。 同化异化为矛盾的两个方面。 同化作用为异化作用提供 物质基础 ； 异化作用为同化作用提供 能量 。 4 （三）合成代谢与分解代谢 合成代谢 分子物质合成复杂大分子物质的过程。 分解代谢 杂大分子物质分解为简单小分子物质的过程， 2O， 同化过程以合成代谢为主；异化过程以分解代谢为主。 由外环境提供的物质称外源性物质，体内的原有物质称内源性物质。 5 （四）中间代谢 体内的代谢为 酶 催化的 一连串 的中间代谢过程。 串联、分支、循环 6 二、能量代谢概念 （一）代谢过程中能量的变化 能量代谢： 物质代谢过程中同时伴有能量交换 机体

2、摄取营养物外界输入能量 物质在机体内分解代谢，释放化学能（能量转换）供生命活动需要（机械能，电能等等）。 7 反应热（总能量）自由能散发热 自由能：可用于作功的能。 机体储存利用能量的形式：高能磷酸化合物 散发热：化学能以热的形式释放 8 （二）食物的卡价与呼吸商 食物的卡价（热价）： 食物在体内氧化分解至最终产物所释放的总能量 (千卡或焦耳）。 每克糖、脂肪、蛋白质热价分别为 17、 38、 17千焦（ 9 呼吸商 机体与外界环境在呼吸过程中所交换的2的摩尔数的比值 2 每克糖、脂肪、蛋白质呼吸商分别为 高糖饮食呼吸商升高，高脂或高蛋白饮食则降低。 10 （三）基础代谢 基础代谢 人体在清醒而安静的状态中，同时又没有食物的消化与吸收作用的情况，并处于适宜温度下，所消耗的能量。 主要用于维持体温及支持各种器官的基本运行（呼吸、循环、分泌及排泄） 5900 7500kJ/体释放能量需维持基础代谢、肌肉、脑力活动能耗。 11 三、物质代谢的研究方法 体内法和体外法（整体法或离体法） 喂食或注入代谢物，通过分析血液组织排泄物中的中间产物或终产物，研究代谢过程 模型 器灌注法、组织切片或匀浆法

3、、酶法等等 12 第二节 物质代谢的相互关系 生物体内新陈代谢是一个完整而又统一的过程， 代谢过程之间相互促进和制约 。 糖、脂、蛋白质代谢的密切联系主要表现在代谢的中间产物可互变； 蛋白质和脂类代谢 进行的程度 取决于糖代谢进行的程度。 13 糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系 非必需氨基酸 所以，食物中蛋白质不能为糖脂替代； 蛋白质却能替代糖脂供能。 14 二、 糖代谢和脂代谢间的关系 糖 乙酰 必需脂肪酸 胆固醇 磷酸二羟丙酮 甘油 脂酸 乙酰 萄糖 脂 肪 甘油 甘油激酶 肝、肾、肠 磷酸 葡萄糖 糖可以大量变成脂类，但脂很少可以变为糖。 15 氨基酸 乙酰 肪 胆固醇 1. 蛋白质可以转变为脂肪 2. 氨基酸可作为合成磷脂的原料 丝氨酸 磷脂酰丝氨酸 胆胺 脑磷脂 胆碱 卵磷脂 （三）蛋白质和脂类代谢之间的关系 甘氨酸 16 但不能说，脂类可转变为氨基酸。 脂肪 甘油 磷酸甘油醛 糖酵解途径 丙酮酸 其他 某些非必需氨基酸 3. 脂肪的 甘油 部分可转变为 非必需氨基酸 总之，蛋白质可以变成各种脂类，机体几乎不利用脂肪合成蛋白质。 17 四、核酸与糖、脂类和蛋白质代谢的相互关系

4、 体内许多游离核苷酸起着重要作用： 体内许多辅酶或辅基含有核苷酸组分： 碱基合成需要氨基酸，核糖来自糖代谢 核酸参与了蛋白质生物合成的几乎全过程，核酸的合成又需众多蛋白质因子的参与。 18 小结： 核酸 19 20 21 第三节 代谢调控总论 细胞或酶水平调节为基础（ 酶活性 和 酶含量 ） 激素水平调节 （ 内分泌腺 激素 体液运输 改变酶活性 ） 神经系统调控 （ 神经递质 直接作用效应器 综合调节整体代谢 ） 影响激素分泌 22 多酶体系 分布 多酶体系 分布 细胞核 糖酵解 胞液 蛋白质合成 内质网，胞液 戊糖磷酸途径 胞液 糖原合成 胞液 糖异生 胞液 脂酸合成 胞液 脂酸 氧化 线粒体 胆固醇合成 内质网，胞液 三羧酸循环 线粒体 磷脂合成 内质网 氧化磷酸化 线粒体 尿素合成 胞液，线粒体 呼吸链 线粒体 主要代谢途径多酶体系在细胞内的分布 一、细胞或酶水平的调节 细胞内酶呈隔离分布。 23 关键酶 常是多酶体系的 第一个酶 及处于分枝代谢的 第一个酶 。 特点： 1 它催化的反应速度慢 ， 它的活性决定 整个途径的 总速度 。 2 催化单向或不平衡反应 ， 它的活性决

5、定整个途径的 方向 。 3. 受代谢物或效应剂的 调节 。 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶 (活性决定。 24 代谢途径 关键酶 糖原降解 磷酸化酶 糖原合成 糖原合酶 糖酵解 己糖激酶 磷酸果糖激酶 酮酸激酶 三羧酸循环 异柠檬酸脱氢酶 柠檬酸合酶 糖异生 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖双磷酸酶 酸合成 乙酰辅酶 胆固醇合成 还原酶 某些重要代谢途径的关键酶 25 快速调节 慢速调节 数秒、数分钟 通过 改变酶活性 数小时、几天 通过改变酶的含量 变构调节 (化学修饰调节 (酶的调节主要是通过对关键酶的调节而实现的。 26 （一）酶活力的调节（快速调节） （ 1） 定义：某些调节物与酶活性中心以外的部位以次级键结合 ， 使 酶分子的构象发生改变 ，从而改变酶的活性 ， 实现对代谢的快速调节 。 别构部位： 别构剂作用部位 别构效应剂： 常为代谢物，分激活剂，抑制剂。 27 底物激活： 代谢途径的关键酶受 底物 的激活 。 反馈抑制： 谢途径的关键酶受代谢产物的抑制 。 正反馈： 代谢途径的关键酶受 产物 的激活 。 28 协同反馈抑制 ：两个或两个以上的反馈抑制作用，

6、其作用点是同一个酶时，反馈作用的强度大于两者单独作用的和。 顺序反馈抑制 ：串联反应中每一步的中间代谢物都能反馈抑制合成其本身的酶，从而造成终产物的反馈抑制逆向于串联反应传递。 29 2. 构剂） 30 3. 共价修饰 义： 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 ， 从而引起酶活性改变，这种调节称为 酶的 共价修饰 调节。 包括： 磷酸化与去磷酸化； 乙酰化与去乙酰化； 甲基化与去甲基化； 腺苷化与脱腺苷化 ， S S的互变 。 级联放大 31 腺苷环化酶 （无活性） 腺苷环化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、肾上腺素等） +受体 激酶 (无活性 ) (有活性 ) 磷酸化酶 磷酸化酶 原合酶 糖原合酶 酸化酶 b 磷酸化酶 a 无活性 有活性 级联放大 32 （二）酶含量的调节 1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏 某些 底物 ， 激素或药物 能以转录水平上增加酶蛋白的合成 ， 这种作用称 诱导 。 合成代谢途径的 终产物 ，能在转录水平上减少或阻止限速酶的合成，称为 阻遏 。 33 代谢底物 对酶蛋白合成的诱导 。 代谢途径的终产物 对关键酶的合成往往有阻遏作用 。 激素 对酶

7、合成的诱导 。 药物 对酶合成的诱导 。 34 2. 酶的降解 已知酶降解方式有二种： 溶酶体 水解：细胞蛋白水解酶主要存在于溶酶体中 。 蛋白酶体 降解途径。待降解的蛋白与泛素（ 合，在蛋白酶体内降解。 35 （三）细胞代谢调控在生产实践中的作用 1. 降低代谢终产物的浓度 减少反馈抑制，有利于中间代谢或支路代谢产物的积累。 2. 添加诱导物的类似物 乳糖类似物 36 二、激素和神经系统的调节（了解） 神经 三级调控 神经末梢释放因子（下丘脑） 促激素生成（垂体） 激素分泌（内分泌腺） 上级对下级控制调节 。 下一级可反馈对上一级进行调控（负反馈） 下丘脑 体前叶 上腺皮质 皮质激素 靶细胞 37 第四节 代谢抑制剂和抗代谢物 一、代谢抑制剂 （一）概念： 抑制机体代谢某一反应或某一过程的物质。 通常为酶抑制剂 38 （二）抑制剂种类： 1. 作用于细胞壁或胞膜抑制剂（ 内酰胺类 ） 2. 核酸代谢和蛋白质合成代谢抑制剂（抗 菌素类） 3. 蛋白质水解和 基试剂） 4. 糖代谢抑制剂（巯基抑制剂） 5. 脂代谢抑制剂（ 6. 电子传递体和氧化磷酸化抑制剂 39 二、抗代谢物 （一）概念 : 抗代谢物（ 化学结构上与天然代谢物 类似 ，进入机体可与正常代谢物 相拮抗，从而影响正常代谢反应的进行。 属于竞争性抑制剂 还有一些抗代谢物，可作为假底物，整合到生物大分子中，从而破坏生物大分子的功能，影响病原体的生长和繁殖。 如 50 （二）抗代谢物的种类： 1. 维生素类似物：氨甲蝶呤叶酸 磺胺类对氨基苯甲酸 双香豆素 . 氨基酸类似物： 羟天冬氨酸 . 嘌呤嘧啶类似物： 56糖胞苷等 4. 糖代谢物类似物：氟柠檬酸、 D-6

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