物質(zhì)代謝聯(lián)系及其調(diào)節(jié)

1、關(guān)于物質(zhì)代謝的聯(lián)系及其調(diào)節(jié)第一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月生物大分子中間產(chǎn)物6-磷酸葡萄糖丙酮酸乙酰CoA中間產(chǎn)物NADPHATP生物構(gòu)件小分子生物構(gòu)件小分子合成代謝降解代謝物質(zhì)的新陳代謝第二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月葡萄糖異生葡萄糖脂肪酸合成檸檬酸-丙酮酸循環(huán)PEP丙酮酸乙醇酒精發(fā)酵乳酸乳酸發(fā)酵TCA乙酰CoA轉(zhuǎn)氨基作用芳香族氨基酸丙氨酸Leu、Ser丙酮酸在物質(zhì)代謝中的作用第三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系一、糖代謝與脂類代謝的相互關(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

2、白質(zhì)代謝的聯(lián)系第四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月糖代謝與脂類代謝的相互聯(lián)系糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羥丙酮-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解從頭合成脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖代謝脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖 (植物)乙醛酸循環(huán)-氧化糖異生TCA第五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系葡萄糖5-磷酸核糖6-磷酸葡萄糖組氨酸4-磷酸赤蘚糖乙酰CoA3-磷酸甘油酸PEP絲氨酸GlyCys丙酮酸LeuAlaValTyrPheTrp檸檬酸草酰乙酸天冬氨酸a-酮戊二酸谷氨酸GlnProArgMetIleThrLysAsnPPPTCA第六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2

3、022年6月氨基酸碳骨架進(jìn)入三羧酸循環(huán)的途徑草酰乙酸磷酸烯醇式酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸谷氨酰胺精氨酸組氨酸脯氨酸異亮氨酸亮氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸異亮氨酸甲硫氨酸蘇氨酸纈氨酸葡萄糖檸檬酸谷氨酸第七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系脂肪甘油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）乙醛酸循環(huán)第八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系核苷酸的

4、一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。 核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細(xì)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。第九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月脂肪代謝和糖代謝的關(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

5、醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物第十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（胞液）（線粒體）（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（轉(zhuǎn)氨基作用）糖的分解代謝和糖異生的關(guān)系第十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月糖類脂類氨基酸和核苷酸之間的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸-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

6、蛋白質(zhì)淀粉、糖原核酸生糖氨基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-磷酸葡萄糖第十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一、代謝調(diào)節(jié)的概念二、細(xì)胞區(qū)域化調(diào)節(jié)四、激素調(diào)節(jié)第二節(jié) 代 謝 調(diào) 節(jié)三、酶水平的調(diào)節(jié)第十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月代謝調(diào)節(jié) 生命是靠代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時有那麼多復(fù)雜的代謝途徑在運(yùn)轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴(yán)密的調(diào)節(jié)機(jī)制，才能使代謝適應(yīng)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(dǎo)致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。在漫長的生物進(jìn)化歷程中，機(jī)體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復(fù)雜，代謝調(diào)節(jié)機(jī)制也隨之更為復(fù)雜。代謝

7、調(diào)節(jié)的四級水平： 酶水平調(diào)節(jié) 細(xì)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(xì)胞整體水平調(diào)節(jié)第十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1、酶原激活2、酶的別構(gòu)效應(yīng) 酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)3、酶的共價修飾與級聯(lián)放大機(jī)制酶水平的調(diào)節(jié) 已有酶活性的調(diào)節(jié)4、輔因子對已有酶活性的調(diào)節(jié)第十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月酶定位的區(qū)域化線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán);-氧化;呼吸鏈電子傳遞;氧化磷酸化細(xì)胞質(zhì):酵解;磷戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;細(xì)胞核:核酸合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成;磷脂合成第十六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）前饋激活代謝底物的調(diào)節(jié)作用酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)（

8、1）關(guān)鍵酶與限速步驟（2）反饋抑制終產(chǎn)物的調(diào)節(jié)作用 前饋（feedforward ）和反饋（feedback ）是來自電子工程學(xué)的術(shù)語，前者的意思是“輸入對輸出的影響”，后者的意思是“輸出對輸入的影響”，這里分別借用來說明底物和代謝產(chǎn)物對代謝過程的調(diào)節(jié)作用。這種調(diào)節(jié)作用是通過酶的變構(gòu)效應(yīng)來實現(xiàn)的。第十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月反饋調(diào)節(jié)中酶活性調(diào)節(jié)的機(jī)制代謝物別構(gòu)中心活性中心第十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）關(guān)鍵酶與限速步驟 代謝調(diào)控主要通過途徑中少數(shù)起關(guān)鍵作用的酶進(jìn)行控制，這種可被控制并對代謝途徑產(chǎn)生重要影響的酶稱為關(guān)鍵酶。因為關(guān)鍵酶所催化的反應(yīng)通常是最慢

9、的，成為整個過程的限速步驟，關(guān)鍵酶又稱限速酶。 關(guān)鍵酶的特點(diǎn)：催化的反應(yīng)速度最慢，因此覺得那個整個代謝途徑的總速度一般催化單向反應(yīng)，或非平衡反應(yīng)，它的活性決定代謝途徑的方向為寡聚酶，其活性受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)一個代謝途徑的第一個酶以及分支代謝中分支后的第一個酶，通常就是關(guān)鍵酶第十九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 由代謝終產(chǎn)物作為變構(gòu)劑來抑制在此產(chǎn)物合成過程中某一酶（通常為限速酶）活性的作用，稱為反饋抑制(feedback inhibiton)。這是一種負(fù)反饋機(jī)制，多數(shù)情況下控制合成代謝。類型：順序反饋抑制 協(xié)同反饋抑制 累積反饋抑制 同工酶反饋抑制反饋抑制第二十張，PPT共四

10、十三頁，創(chuàng)作于2022年6月順序反饋抑制示意圖ABYFJDCX-E1E5E4E2E3第二十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月芳香族氨基酸合成的順序反饋調(diào)節(jié)第二十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月協(xié)同調(diào)節(jié)示意圖ABGFXDCY-E1E5E4-E2E3第二十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月賴氨酸和蘇氨酸的協(xié)同反饋調(diào)節(jié)第二十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月同工酶反饋抑制示意圖ABGFJDCH-E1E2E5E4E2E3第二十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月幾種氨基酸的同工酶反饋調(diào)節(jié)第二十六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月累積反饋抑制示意

11、圖第二十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月谷氨酰氨合成酶的累積反饋抑制第二十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月前饋激活 在一系列反應(yīng)序列中，前面反應(yīng)產(chǎn)生的中間代謝物對后面反應(yīng)的酶起激活作用，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，這叫前饋激活(feel forward activation)。 前饋激活作用能使代謝速度加快，所以是一種正調(diào)控。葡萄糖6-磷酸葡萄糖UDPG糖原糖原合成酶+ATP ADPUTP PPi6-磷酸葡萄糖的前饋激活作用第二十九張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 酶分子中的某些基團(tuán)，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)，這種方式稱為

12、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?；?去乙?；佘挣；?去腺苷酰化，尿苷?；?去尿苷?；?，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)。激酶ATPADP磷酸化酶（無活性）磷酸化酶P（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共價修飾共價修飾第三十張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月酶級聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，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(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷

13、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（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、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第三十一張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月輔因子對已有酶活性的調(diào)節(jié) 能荷對代謝的調(diào)節(jié) NADH/NAD+對代謝的調(diào)節(jié) 金屬離子濃度對代謝的調(diào)節(jié)第三十二張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一、原核生物酶合成調(diào)節(jié)的遺傳機(jī)制 操縱子學(xué)說二、真核生物基因表達(dá)的

14、調(diào)控第三節(jié) 基因表達(dá)的調(diào)控 酶量的調(diào)節(jié)第三十三張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1.操縱子原核轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要形式 在細(xì)菌基因組中，編碼一組在功能上相關(guān)的蛋白質(zhì)的幾個結(jié)構(gòu)基因，與共同的控制位點(diǎn)組成一個基因表達(dá)的協(xié)同單位，稱為操縱子(operon)。RP O S1 S 2 Sn調(diào)節(jié)基因啟動子 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因.結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄翻譯阻遏蛋白激活蛋白操縱子及其調(diào)節(jié)基因示意圖調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄原核生物酶合成調(diào)節(jié)的遺傳機(jī)制操縱子學(xué)說第三十四張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2、酶合成的誘導(dǎo)和阻遏 調(diào)節(jié)蛋白是否具有活性有時取決于一個小分子物質(zhì)結(jié)合，能夠結(jié)合于蛋白質(zhì)并改變其性質(zhì)的小分子物質(zhì)稱作效應(yīng)物

15、(effectors)。 根據(jù)操縱子對調(diào)節(jié)基因表達(dá)的小分子所作出反應(yīng)的特點(diǎn)，分為可誘導(dǎo)(inducible)和可阻遏(repressible)兩類。原核生物酶合成調(diào)節(jié)的遺傳機(jī)制操縱子學(xué)說實例：誘導(dǎo)型操縱子乳糖操縱子 阻遏型操縱子 色氨酸操縱子第三十五張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月酶的誘導(dǎo)和阻遏操縱子模型B.有活性阻遏蛋白加誘導(dǎo)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(dá)誘導(dǎo)物誘導(dǎo)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)基因可以表達(dá)酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能

16、跟操縱基因結(jié)合, 結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)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(dá)代謝產(chǎn)物第三十六張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月乳糖操縱子的負(fù)調(diào)控調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)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(dá)mRNAA、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)B、乳糖酶的誘導(dǎo) 乳糖 阻遏蛋白（有活性）第三十七張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月乳糖操縱子的正調(diào)控RLacZLac

17、YLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基 因 表達(dá)CAP基因結(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)第三十八張，PPT共四十三頁，創(chuàng)作于2022年6月真核生物基因表達(dá)調(diào)控DNA轉(zhuǎn)錄初產(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(xì)胞質(zhì) 真核基因表達(dá)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)錄第