代谢调节医学知识讲座培训课件.ppt
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1、代谢调节医学知识讲座,代谢调节医学知识讲座,教学内容1、三大营养素代谢间相互关系。2、细胞水平的调节 (1)代谢途径的定位分布 (2)调节方式:酶的结构调节(别构调节,化学修饰调节);酶的数量调节,代谢调节医学知识讲座,2,教学内容代谢调节医学知识讲座2,3、激素水平的调节 (1)通过质膜受体的调节:腺苷酸环化酶系;磷脂酰肌醇系 (2)通过细胞内受体的调节,代谢调节医学知识讲座,3,3、激素水平的调节代谢调节医学知识讲座3,1、细胞水平的调节 通过细胞内代谢物浓度的变化,改变酶的结构和酶量,从而影响酶的活性而调节某些酶促反应的速度。,代谢调节医学知识讲座,4,1、细胞水平的调节代谢调节医学知识
2、讲座4,2、激素水平的调节通过内分泌组织所产生的激素改变其靶细胞中酶的基因表达和结构,从而影响酶的活性而调节代谢途径或方向。,代谢调节医学知识讲座,5,2、激素水平的调节代谢调节医学知识讲座5,3、神经-体液调节在中枢神经系统的支配下,可通过神经递质直接影响效应器,还可通过影响激素的分泌,协调各种激素的作用以及整体代谢进行综合调节。重点:细胞及激素水平的调节,代谢调节医学知识讲座,6,3、神经-体液调节代谢调节医学知识讲座6,第一节 物质代谢间相互联系,代谢调节医学知识讲座,7,第一节 物质代谢间相互联系代谢调节医学知识讲座7,1、在生物体内糖、脂类和蛋白质可以互相转变,也可共用同一段代谢途径
3、。如三大营养物质都可进入三羧酸循环彻底氧化。,代谢调节医学知识讲座,8,1、在生物体内糖、脂类和蛋白质可以互相转变,也可共用同一段代,2、三大营养素的代谢间的相互联系,并不能理解为可以任意相互转变,互可替代。如:脂肪酸不可能转变为糖。 脂肪酸不能转变成非必须氨基酸。 糖和脂类也不能合成非必须氨基酸。,代谢调节医学知识讲座,9,2、三大营养素的代谢间的相互联系,并不能理解为可以任意相互转,3、一些代谢途经只能在部分细胞与组织器官中进行。如糖异生、酮体生成和尿素生成途径主要只在肝细胞中进行。脑细胞主要利用葡萄糖作为供能物质,只在饥饿时可部分利用酮体。,代谢调节医学知识讲座,10,3、一些代谢途经只
4、能在部分细胞与组织器官中进行。代谢调节医学,第二节 细胞水平的调节一、细胞水平调节的物质基础二、酶结构的调节变构调节化学修饰调节三、酶含量的调节,代谢调节医学知识讲座,11,第二节 细胞水平的调节代谢调节医学知识讲座11,一 代谢途径的定位分布,1 各代谢途径的酶在细胞内呈区域化的分布每个代谢途径是由相互关联的一系列酶催化,称为多酶体系。在每条代谢途径中,每个多酶体系分布于特定的亚细胞部位。细胞内有广泛的膜系统将其分成许多区域,形成各种细胞器,如内质网,线粒体,溶酶体。,代谢调节医学知识讲座,12,一 代谢途径的定位分布1 各代谢途径的酶在细胞内呈区域化,酶定位的区域化,线粒体:丙酮酸氧化;三
5、羧酸循环;-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化,细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成;,细胞核:核酸合成,内质网:蛋白质合成;磷脂合成,代谢调节医学知识讲座,13,酶定位的区域化线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;-氧化;呼吸,代谢调节医学知识讲座,14,代谢调节医学知识讲座14,2 调节各代谢途径的代谢速度主要通过调节其关键酶的活性。关键酶:指所催化该代谢途径中速度最慢的反应,即限速反应的酶。,代谢调节医学知识讲座,15,2 调节各代谢途径的代谢速度主要通过调节其关键酶的活性。代,例:糖代谢的关键酶,代谢调节医学知识讲座,16,例:糖代谢的关键酶代谢调节医学知识讲座16,关键酶特点:1)
6、通常是一个代谢途径的前几个步骤中的某一个反应或是代谢分支后的第一步反应。2)催化的反应速度在该途径中最慢。3)催化的反应常是不可逆反应,因此关键酶的活性除可决定代谢速度外还可决定代谢的方向。4)关键酶的活性可受多种因素的调节,代谢调节医学知识讲座,17,关键酶特点:代谢调节医学知识讲座17,二 调节的方式细胞水平的调节主要有快速和缓慢两种方式。快速调节:通过酶分子的结构的改变,从而改变酶的活性。一般在数秒或数分钟内发生。缓慢调节:通过酶分子的合成或降解,从而影响酶的活性。一般须经数小时才发挥效应。,代谢调节医学知识讲座,18,二 调节的方式代谢调节医学知识讲座18,(一)酶的结构调节,1 变构
7、调节,脂酰CoA,代谢调节医学知识讲座,19,(一)酶的结构调节1 变构调节乙酰CoA 乙酰CoA,变构调节:某些物质能与酶分子上的非催化部位特异的结合,使酶蛋白分子构象发生改变,从而改变酶的活性。变构酶:具有变构调节作用的称为变构酶。变构剂:凡是能使酶分子发生变构作用的物质称为变构剂。,代谢调节医学知识讲座,20,变构调节:某些物质能与酶分子上的非催化部位特异的结合,使酶蛋,变构激活剂:变构后引起酶活性增高者,称为变构激活剂。变构抑制剂:别构后引起酶活性下降者,称为变构抑制剂。,代谢调节医学知识讲座,21,变构激活剂:变构后引起酶活性增高者,称为变构激活剂。代谢调节,( 2 )变构调节的机制
8、,变构酶,催化亚基:与底物结合,催化作用,调节亚基:与变构剂结合,使酶蛋白的催化亚基和调节亚基的结合疏松或紧密,解聚或聚合,从而影响催化亚基的催化能力。,代谢调节医学知识讲座,22,( 2 )变构调节的机制变构酶催化亚基:与底物结合,催化作用,C,C,R,R,1,6二磷酸果糖ATP,C,C,R,R,(无活性) (有活性),磷酸果糖激酶的变构调节模式图FDP:变构激活剂ATP:变构抑制剂,代谢调节医学知识讲座,23,CCRR1,6二磷酸果糖CCRR(无活性),别构调节的生理意义:防止代谢终产物堆积,脂酰CoA,别构调节是细胞内代谢调节的最主要的快速调节方式。,脂酰CoA,代谢调节医学知识讲座,2
9、4,别构调节的生理意义:乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶丙二酰,代谢物得到合理调配和有效利用,代谢调节医学知识讲座,25,代谢物得到合理调配和有效利用代谢调节医学知识讲座25,改变代谢的方向,体内葡萄糖缺乏时脂肪动员加强,乙酰CoA,丙酮酸羧化酶,+,丙酮酸脱氢酶,糖异生,葡萄糖氧化分解,代谢调节医学知识讲座,26,改变代谢的方向体内葡萄糖缺乏时乙酰CoA丙酮酸羧化酶+丙,小结:能量代谢旺盛时所生成的代谢物(如ATP,NADH,乙酰CoA,柠檬酸等)常可作为别构抑制剂抑制糖氧化分解代谢中的不同的关键酶。能量代谢低下时所生成的代谢物(如ADP,AMP,NAD+等)常作为别构激活剂以激活上述的别构酶,
10、促进糖的氧化分解代谢。,代谢调节医学知识讲座,27,小结:代谢调节医学知识讲座27,ATP/ADP比值升高,糖氧化分解释放能量的速度降低,生成ATP就少,而糖原合成、糖异生等反应加强,以利于机体储存能量。ATP/ADP比值降低时,则糖氧化分解加强,而糖原合成,糖异生作用减弱。通过这种正负调控以协调体内ATP的生成量。,代谢调节医学知识讲座,28,ATP/ADP比值升高,糖氧化分解释放能量的速度降低,生成,酶的磷酸化与脱磷酸化,2 酶的化学修饰调节,代谢调节医学知识讲座,29,酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶,(1)定义:酶蛋白肽链上某些残基在另一种酶的催化下,共价地
11、结合或脱去某些化学基团,从而引起酶活性改变的过程。,代谢调节医学知识讲座,30,(1)定义:酶蛋白肽链上某些残基在另一种酶的催化下,共价地结,归纳:化学修饰包括:磷酸化与脱磷酸化,乙酰化与脱乙酰化,甲基化与脱甲基化,腺苷化与脱腺苷化,-SH与-S-S-互变等。其中以磷酸化与脱磷酸化在代谢调节中最为重要和常见。,代谢调节医学知识讲座,31,归纳:代谢调节医学知识讲座31,酶磷酸化修饰后活性的改变:有的酶在磷酸化修饰后活性增高,而另一些酶在磷酸化后活性受抑制。如糖原磷酸化酶磷酸化激活,脱磷酸化抑制。糖原合成酶磷酸化抑制,脱磷酸化激活。,代谢调节医学知识讲座,32,酶磷酸化修饰后活性的改变:有的酶在
12、磷酸化修饰后活性增高,而,(3)酶的化学修饰的特点:绝大多数可受化学修饰的酶都有无活性(或低活性)与有活性(或高活性)两种形式。,2ATP 磷酸化酶b激酶磷酸化酶a磷酸酶 2H2O,磷酸化酶b 磷酸化酶a(无活性) (高活性),糖原磷酸化酶调节模式图,P,代谢调节医学知识讲座,33,(3)酶的化学修饰的特点: 2ATP 磷酸化酶b,酶的化学修饰过程是级联反应。第一个酶被修饰后,依次又促进在下一环节酶的化学修饰,如此一连串酶相继激活,导致逐级放大的效应。,代谢调节医学知识讲座,34,酶的化学修饰过程是级联反应。第一个酶被修饰后,依次又促进在,(4)别构调节与酶的化学修饰的不同点,代谢调节医学知识
13、讲座,35,(4)别构调节与酶的化学修饰的不同点代谢调节医学知识讲座3,总结:酶的结构调节包括:别构调节与酶的化学修饰。对于一个具体的酶来说,它可以同时受上述两种调节方式的调节。如:糖原磷酸化酶b可受AMP、磷酸的变构激活及ATP、6-磷酸葡萄糖的变构抑制,又可受化学修饰调节。其磷酸化时为活化状态,脱磷酸化后活性受抑制。,代谢调节医学知识讲座,36,总结:酶的结构调节包括:别构调节与酶的化学修饰。代谢调节医学,细胞内同一个酶受这两种方式双重调节的意义可能在于:别构调节是细胞的基本调控机制,对于维持代谢物和能量的有效利用是很重要的;但当别构调节剂浓度很低不足以与全部酶分子的调节亚基(或部位)结合
14、时,借少量激素的释放即可通过一系列的化学修饰反应,引起有关酶的活性的迅速变化和相应的生理效应,代谢调节医学知识讲座,37,细胞内同一个酶受这两种方式双重调节的意义可能在于:别构调节,(二)酶的数量调节:酶的数量调节是通过改变酶的合成或降解速度以控制酶在细胞内的含量,从而影响代谢速度。1、酶蛋白合成的诱导和抑制诱导剂:凡能增加酶合成的化合物称诱导剂。阻遏物:减少酶合成的化合物称阻遏物。,代谢调节医学知识讲座,38,(二)酶的数量调节:酶的数量调节是通过改变酶的合成或降解速度,(1)诱导剂诱导酶的合成机制酶的底物,代谢产物,激素或药物等都能影响酶的合成。如喝酒的人诱导分解乙醇的酶产生,经常使用青霉
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