生物化学物质代谢的调节

分布极广，参与细胞物质代谢的调节和基因转录的调控
由G蛋白介导可激活一些信号传导 途径：
1.蛋白激酶A（PKA）途径 2.蛋白激酶C途径。 3. IP3-钙离子/钙调蛋白激酶途径
蛋白激酶A(PKA) 途径（cAMP-PKA途径）：
配体与受体结合 GTP/GDP （ G蛋白活化） 交换GTP/GDP 交换 GTP/GDP（
酶或功能蛋白
组 成：
-亚基（45KD） 结构特点：a、多活化位点 与受体结合，并受其调节 与 亚基结合 与GDP（GTP）结合 与下游效应分子相互作用 b、细菌毒素进行ADP-核糖基化修饰部位 c、具有GTP 酶活性 -亚基（35KD） -亚基（ 7KD） 紧密结合成二聚体
种类：
-亚基 23种，-亚基 5种，-亚基 10种
第12章 物质代谢的 联系与调节
本章主要内容：
物质代谢的相互联系 代谢调节的一般原理 激素的作用与受体
1. 物质代谢的相互联系 1.物质代谢的相互联系
1.1 物质代谢的基本目的
A.生成ATP ： ATP被称之为“通用能量货币” 。 B.生成还原辅酶 ： 动物机体代谢过程中所产生还原力，其代表 性物质是辅酶Ⅱ（NADPH+H+） 。 C.产生生物合成的小分子前体：
3.2 受体（receptor）
概念：是指细胞膜上或细胞内能识别生物活性分 子（激素、神经递质、毒素、药物等）并与之结合 的生物大分子。受体多位于膜上少部分在胞内。 受体的特点： 高亲和性——与配体（ligand）有极高的亲和力 专一性——存在于特定的细胞和组织中，这些细 胞或组织称为靶细胞、靶组织 效应性——与配体结合后引起生理效应
物质代谢的相互联系 1.物质代谢的相互联系 1.
1.2 物质代谢的相互联系 1.2.1 糖代谢与脂代谢的相互联系 摄取高糖饮食可导致肥胖和血脂升高：
磷酸二羟丙酮 α-磷酸甘油 甘油三酯
糖
乙酰CoA
合成脂酰CoA
分解代谢
脂肪的甘油部分能在体内转变为糖 甘油
甘油激酶
肝、肾、肠
3-磷酸甘油
糖
脂 肪
脂酸
写出以下酶所催化的反应（包括反应需要的辅因 子），并指出它属于哪个生化途径。 A羧化酶 乙酰辅酶A 乙酰辅酶 氨甲酰磷酸合成酶（肝） 丙酮酸脱氢酶系
结构：
N 细胞外侧 细胞质膜 细胞内侧 1
G蛋白偶联区
-螺旋
2
3 C
G蛋白偶联受体的结构
一般传递方式： 激素 受体 蛋白激酶 （2）G 蛋白 一类位于细胞膜胞浆面，能与 GTP或GDP 结合的外周蛋白，全称为GTP结合调节蛋白。 G蛋白 酶 第二信使 生物学效应
2. 动物代谢调节的一般原理 2.动物代谢调节的一般原理
2.1 代谢调节的实质
代谢的调节是对酶活性和酶量实行的调节。 代谢调节的实质，就是把体内的酶组织起来，在统一的指 挥下，互相协作，以便使整个代谢过程适应生理活动的需要。
2.2 代谢调节的方式
酶的区室化
细胞水平代谢调节 酶活性的调节 激素水平代谢调节 酶含量的调节 整体水平代谢调节
乙酰CoA
丙酮酸
因此，动物体内脂肪转变成葡萄糖是有限的。
葡萄糖 磷酸二羟丙酮 丙酮酸 乙酰CoA FA 甘油 TG FA TG 甘油 葡萄糖(少) 乙酰CoA 葡萄糖
糖代谢与脂代谢的相互联系
1.2.2 糖代谢与氨基酸代谢的相互联系
• 大部分氨基酸 （除leu , lys 外）脱氨基后，生 成α-酮酸，可转变为糖。 例如：
脱氨基 糖异生
丙氨酸
丙酮酸
糖
生成某些 • 糖代谢的中间产物可氨基化 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸 丙氨酸 天冬氨酸
草酰乙酸
乙酰CoA
糖
丙酮酸
α-酮戊二酸
柠檬酸
谷氨酸
1.2.3 脂类代谢与氨基酸代谢的相互联系
脂肪 甘油 磷酸甘油醛
糖酵解途径
丙酮酸 某些非必需氨基酸 α-酮酸 其他α 其他 •
⑶ 酪氨酸蛋白激酶型受体
酪氨酸蛋白激酶受体的结构特点 胞外为结合配体部分（类 似免疫球蛋白的结构），胞内 为催化结构域，由单股螺旋过 膜。与配体结合促进受体二聚 化。激活的受体有自催化作 用，使其酪氨酸磷酸化，再进 而引起胞内的级联放大效应。 许多与细胞生长、分裂和 分化有关的生长因子在细胞膜 表面的受体具有酪氨酸蛋白激 酶（TPK）的活性。
3.1 信号分子（Signal molecules）
凡由细胞分泌的，在细胞间信息传递过程中发挥 作用的，调节靶细胞生命活动的一类信息物质。
根据特点和作用方式分为四类：
（一）神经递质（又称突触分泌信号） 神经元突触前膜释放，经间隙扩散作用突 触后膜，作用时间短。 （二）内分泌激素（又称内分泌信号） 内分泌细胞释放，经血循环达靶细胞，作 用时间较长。 （三）局部化学介质（又称旁分泌信号） 不入血循环，扩散达靶细胞，作用时间短。 （四）气体信号 ＮＯ
机体整体反应 交感神经兴奋 肾上腺髓质及皮质激素 胰高血糖素，生长激素，胰岛素
代谢改变 A、血糖升高 B、脂肪动员增强 C、蛋白质分解加强
3. 细胞信号传导
信号传导实现细胞之间的通讯联络，使多细胞生物对外界 环境的变化可以作出协同一致的反应。细胞信号的传导系统包 括信号分子、受体、第二信使分子、胞内的靶蛋白或靶酶等。
糖原磷酸化酶 a （活性） 糖原 酵解 G-1-P
由蛋白激酶A激活酶的级联放大系统分解肌糖原
IP3-钙离子/钙调蛋白激酶途径和蛋白激酶 C途径
活化的磷脂酶 C 甘油二酯 DG
磷脂酰肌醇二磷酸 PIP 2
活化的蛋白激酶 C
肌醇三磷酸 IP3
引起 Ca ++从内质网释放
引起靶蛋白磷酸化
第二信使 IP3 和DG的产生
关键酶活性的调节
变构调节 化学修饰调节
快速调节酶结构 的调节来自迟缓调节酶含量的调节
激素水平的调节
激素通过血液到达其专一作用的组织 和细胞，称为靶组织（ target tissue）、靶 细胞（target cell），与其特异的受体结 合，引起细胞内代谢的改变，于是引起生 理效应。
激素的调节作用 内、外环境改变 机体相关组 激素 织分泌激素 织分泌
但不能说，脂类可转变为氨基酸
• 所有氨基酸都可以转变为脂肪
氨基酸
乙酰CoA 丝氨酸磷脂 脑磷脂 卵磷脂
脂肪
• 氨基酸可作为合成磷脂的原料
丝氨酸 胆胺 胆碱
1.2.4 核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系
• 氨基酸是体内合成核酸的重要原料
天冬氨酸 甘氨酸 谷氨酰胺 一碳单位
合成嘌呤
合成嘧啶
• 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供
靶细胞产生 生物学效应
激素与靶细胞 上的受体结合
整体水平的代谢调节 中枢神经 神经递质 受体
激活 or 诱导
激素
酶
抑制 or 阻遏
S
P
饥饿
短期饥饿（1-3天）
糖原消耗 血糖
胰岛素 ，胰高血糖素
引起一系列的代谢变化：
A、蛋白质代谢变化 : 分解加强，氨基酸异生成糖 B、糖代谢变化 : 糖异生加强， 组织对葡萄糖利用降低 C、脂代谢变化 : 脂肪动员加强，酮体生成增多
1.3 营养物质之间的相互影响
糖、脂类和蛋白质代谢之间的相互影响突出地表现在能量供应上。动物 各种生理活动所需要的能量约 70％以上是由糖供应的。当饲料中糖类供应充 足时，机体以糖作为能量的主要来源，而脂肪和蛋白质的分解供能较少。糖 的供应量超过机体的需要时，过量的糖则转变成脂肪作为能量储备。糖类供 应不足或饥饿时，一方面糖的异生作用加强，即主要动用机体蛋白转变为 糖，另一方面动员脂肪分解供能。长期饥饿，体内脂肪分解大大加快，甚至 会出现酮血症。 在一般情况下，饲料蛋白质的主要营养作用是满足动物生长、修补和更 新组织的需要。合成蛋白质需要能量，主要依靠糖，其次是脂肪供给。蛋白 质合成代谢增强时，糖和脂肪，并且首先是糖的分解代谢必然增强，除了提 供所需要的能量外，还可合成某些非必需氨基酸作为蛋白质合成的原料。可 见，饲料中能源物质不足时，会影响蛋白质的合成。这是在动物饲养中必须 注意的问题。
（复合物） 配体 -受体复合物
（-GTP） + 活化型
GDP
GDP Pi

GTP
效应分子： 腺苷酸环化酶 （ adenylate cyclase , AC） cyclase, 磷脂酶 C （ phosphatedyl inositol phospholipase, phospholipase , PI-PLC）
信息传导过程中的常见几种 G蛋白
类 型 Gs Gi Gp Go 传导素 （transducin） 作用机理： -亚基 功 能
s i
？
激活腺苷酸环化酶 抑制腺苷酸环化酶 激活磷脂酰肌醇特异的磷脂酶C 大脑中主要的G蛋白，可能调节 离子通道 激活视觉
o
T
G-蛋白的两种构象 （-GDP） 非活化型 配体 + 受体 配体-受体

GTP 激活或抑制
细胞内酶的区室化
A.动物细胞的膜结构把细胞分成许多区域 ,称 为酶的区室化。 B. 不同代谢途径的酶各自分布于细胞内的相 应区域中或亚细胞结构中（隔离分布），避 免各条代谢途径的互相干扰。 C. 代谢途径的速度、方向由其中 关键酶 （key enzyme）的活性所决定的。代谢调节 主要通过对关键酶活性的调节来实现。
受体酪氨酸蛋白激酶途径 胰岛素受体及其作用模式
靶蛋白 Tyr 磷酸化
胰岛素与其 受体结合
受体胞内部分 Tyr自磷酸化
⑷DNA转录调节型受体系统
激素结合蛋白 信号分子进入胞内 受体 与基因调节 序列结合 新的蛋白质或酶
影响细胞功能