物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)

1、第十六章物質(zhì)代謝(dixi)的調(diào)節(jié)Metabolic Regulation共三十三頁1、 物質(zhì)(wzh)代謝的相互聯(lián)系2、 代 謝 的 調(diào) 節(jié)共三十三頁第一節(jié) 物質(zhì)代謝的相互(xingh)聯(lián)系 一、糖代謝與脂類代謝的相互(xingh)關(guān)系二、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系三、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系四、核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系共三十三頁一.糖代謝(dixi)和脂肪代謝(dixi)的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)甘油(n yu)乙酰 CoA三酰甘油脂肪酸氧化 糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物共三十三頁二

2、.糖代謝(dixi)與蛋白質(zhì)代謝(dixi)的聯(lián)系糖 -酮酸 氨基酸 蛋白質(zhì) NH3蛋白質(zhì) 氨基酸 -酮酸 糖（生糖氨基酸）共三十三頁脂肪(zhfng)甘油(n yu)磷酸二羥丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）三.脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系共三十三頁四.糖脂蛋白質(zhì)和核苷酸之間的聯(lián)系(linx)PEP丙酮酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸 甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸 甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸 氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨

3、天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質(zhì)淀粉、糖原核酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖共三十三頁脂肪(zhfng)葡萄糖、其它(qt)單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi 小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等） 共同中間物進入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位 生物氧化的三個階段共三十三頁核酸(h sun)與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)

4、系核苷酸的一些(yxi)衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。 核酸是細胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細胞的成分和代謝類型 核酸生物合成需要糖和蛋白質(zhì)的代謝中間產(chǎn)物參加，而且需要酶和多種蛋白質(zhì)因子。 各類物質(zhì)代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如ATP是能量的“通貨”，此外UTP參與多糖的合成，CTP參與磷脂合成，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。共三十三頁第二節(jié) 代 謝的 調(diào) 節(jié)一、代謝(dixi)調(diào)節(jié)的概念二、酶水平(shupng)的調(diào)節(jié)共三十三頁一、代謝(dixi)調(diào)節(jié)的概念 生命是靠代謝的正常運轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時有那麼

5、多復雜的代謝途徑(tjng)在運轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴密的調(diào)節(jié)機制，才能使代謝適應外界環(huán)境的變化與生物自身生長發(fā)育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會導致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。在漫長的生物進化歷程中，機體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復雜，代謝調(diào)節(jié)機制也隨之更為復雜。共三十三頁代謝調(diào)節(jié)的四級水平： 酶水平調(diào)節(jié) 細胞水平調(diào)節(jié) 激素水平調(diào)節(jié) 神經(jīng)水平調(diào)節(jié)多細胞整體水平調(diào)節(jié)共三十三頁二、酶水平(shupng)的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)(tioji)(以酶分子的結(jié)構(gòu)為基礎的)酶合成的調(diào)節(jié)(基因表達的調(diào)節(jié)) 別構(gòu)效應 共價修飾轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)翻譯的調(diào)節(jié)共三十三頁 1.酶的別構(gòu)效應 別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)亞基與別構(gòu)效應物結(jié)合后可引起酶分子的

6、構(gòu)象發(fā)生(fshng)改變,從而改變酶活性.別構(gòu)效應物可以有S P 小分子核苷酸類物質(zhì)等 別構(gòu)激活劑 別構(gòu)抑制劑(一)酶活性的調(diào)節(jié)(tioji)共三十三頁酶活性調(diào)節(jié)(tioji)的機制代謝物別構(gòu)中心活性中心共三十三頁CCRR FDPATPCCRR（無活性） （有活性）磷酸果糖(gutng)激酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)模式圖FDP：變構(gòu)激活劑ATP：變構(gòu)抑制劑共三十三頁變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理(shngl)意義 代謝終產(chǎn)物反饋抑制(yzh) (feedback inhibition) 反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長鏈脂酰CoA共三十三頁 變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以(dy)有效利

7、用，不致浪費。G-6-P+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促進糖的儲存共三十三頁變構(gòu)調(diào)節(jié)(tioji)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸+6-磷酸果糖(gutng)激酶抑制糖的氧化 乙酰輔酶A 羧化酶 促進脂酸的合成共三十三頁 酶分子中的某些基團，在其它酶的催化下，可以共價結(jié)合或脫去，引起酶分子構(gòu)象的改變，使其活性得到調(diào)節(jié)(tioji)，這種方式稱為酶的共價修飾（Covalent moldification ）。目前已知有六種修飾方式：磷酸化/去磷酸化 乙酰化/去乙?；?腺苷?；?去腺苷?；?尿苷?；?去尿苷酰化 甲基化/去甲基化 氧化（S-S）/還原(2SH) 2、酶的共價修飾與級聯(lián)放大(fn

8、gd)機制共三十三頁酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白共三十三頁 2ATP 磷酸化酶b激酶(jmi)磷酸化酶a磷酸酶 2H2O磷酸化酶b 磷酸化酶a（無活性） （高活性）糖原(tn yun)磷酸化酶調(diào)節(jié)模式圖PP共三十三頁酶級聯(lián)系統(tǒng)(xtng)調(diào)控示意圖腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶(jmi)（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶 b（無活性）磷酸化酶 a（活性）6

9、、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液腎上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖ATP ADPATP ADP456共三十三頁意義：由于酶的共價修飾反應是酶促反應，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應，而使大量的另一種酶發(fā)生化學修飾，從而獲得放大(fngd)效應。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。共三十三頁1、原核(yun h)生物基因表達的調(diào)控 操縱子學說2、真核生物基因(jyn)表達的調(diào)控(二)酶合成的調(diào)節(jié)(基因表達的調(diào)節(jié))共三十三頁A、操縱子基因表達的協(xié)同(xitng)單位操縱子結(jié)構(gòu)基因(jyn)（編碼蛋白質(zhì)，S）控制位點操縱基因（operator, O

10、）啟動子（premotor, P） 1.原核生物基因表達的調(diào)控 操縱子學說(酶合成的誘導作用) 調(diào)節(jié)基因一個操縱子的全部基因都排列在一起,操縱子中的控制位點可接受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物的調(diào)節(jié)共三十三頁 B、酶合成(hchng)的誘導和阻遏實例：誘導型操縱子乳糖操縱子 阻遏(z )型操縱子 色氨酸操縱子（自學）共三十三頁酶的誘導和阻遏(z )操縱子模型B.有活性阻遏(z )蛋白加誘導劑A.有活性阻遏蛋白C.無活性阻遏蛋白D.無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因啟動基因調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白(有活性)阻遏蛋白阻擋操縱基因結(jié)構(gòu)基因不表達誘導物誘導物與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用,結(jié)構(gòu)基因

11、可以表達酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合, 結(jié)構(gòu)基因可以表達阻遏蛋白(無活性)酶蛋白mRNA代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合,從而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因,結(jié)構(gòu)基因不表達代謝產(chǎn)物共三十三頁乳糖操縱子的負調(diào)控調(diào)節(jié)(tioji)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)(jigu)基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白（有活性）基 因 關(guān) 閉啟動子ORPLacZLacYLaca調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因啟動子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白（無活性） 基 因 表達mRNAA、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)B、乳糖酶的誘導 乳糖 阻遏蛋白（有活性）共三十三頁結(jié)構(gòu)基因(jyn)編碼出的酶: Z-半乳糖苷酶 Y-半

12、乳糖苷透性酶 A-半乳糖苷乙酰基轉(zhuǎn)移酶調(diào)節(jié)基因編碼阻遏蛋白操縱基因-不編碼任何蛋白質(zhì),但能與阻遏蛋白結(jié)合共三十三頁乳糖(r tn)操縱子的正調(diào)控RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基 因 表達CAP基因(jyn)結(jié)構(gòu)基因TCAPOCAP結(jié)合部位 RNA聚合酶TcAMP -CAPP葡萄糖分解代謝產(chǎn)物腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5-AMP抑制激活葡萄糖降解物與cAMP的關(guān)系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)共三十三頁2.真核生物基因表達(biod)調(diào)控DNA轉(zhuǎn)

13、錄(zhun l)初產(chǎn)物RNAmRNA蛋白質(zhì)前體mRNA降解物活性蛋白質(zhì)DNA水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié)翻譯調(diào)節(jié)mRNA降解調(diào)節(jié)翻譯后加工的調(diào)節(jié)核細胞質(zhì) 真核基因表達調(diào)控的五個水平 DNA水平調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié) 翻譯水平調(diào)節(jié) 翻譯后加工的調(diào)節(jié) 真核基因調(diào)控主要是正調(diào)控 順式作用元件和反式作用因子 轉(zhuǎn)錄因子的相互作用控制轉(zhuǎn)錄共三十三頁內(nèi)容摘要第十六章。一、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系。四、核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系。乙酰乙酰CoA。共同中間物進入三羧酸循環(huán),氧化(ynghu)脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。核酸與糖、