物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)

關(guān)于物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)第一節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第2頁,共92頁，2024年2月25日，星期天概論

一切生物的生命都靠代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)來維持。機(jī)體代謝途徑異常復(fù)雜，一個細(xì)菌細(xì)胞的代謝反應(yīng)已在1000個以上，其他高級生物的代謝反應(yīng)之復(fù)雜可想而知了。生物體是一個組成極其復(fù)雜但又非常精密；代謝反應(yīng)繁多但又有條不紊；各種物質(zhì)代謝都有自己的獨(dú)立過程但相互之間確聯(lián)系密切；互相可以轉(zhuǎn)化但又相互制約?？傊?，機(jī)體是一個完整統(tǒng)一的新陳代謝反應(yīng)器。第3頁,共92頁，2024年2月25日，星期天代謝的基本要略

代謝的基本要略在于形成ATP、還原力和構(gòu)造單元以用于生物合成。由ATP、還原力和構(gòu)造單元可合成各類生物分子，并進(jìn)而裝配成生物不同層次的結(jié)構(gòu)。生物合成和生物形態(tài)建成是一個耗能和增加有序結(jié)構(gòu)的過程，需要由物質(zhì)流、能量流和信息流來支持。第4頁,共92頁，2024年2月25日，星期天代謝途徑之間的聯(lián)系1、代謝網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞代謝的基本原則是將各類物質(zhì)分別納入各自的共同代謝途徑，以少數(shù)關(guān)鍵的反應(yīng)如氧化還原、基團(tuán)轉(zhuǎn)移、水解合成、基團(tuán)脫加及異構(gòu)反應(yīng)等，轉(zhuǎn)化種類繁多的分子。不同代謝途徑可以通過交叉點(diǎn)上關(guān)鍵的中間代謝物而相互作用和相互轉(zhuǎn)化。這些共同的中間代謝物使各代謝途徑得以溝通，形成經(jīng)濟(jì)有效、運(yùn)轉(zhuǎn)良好的代謝網(wǎng)絡(luò)通路。其中三個關(guān)鍵的中間代謝物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。第5頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2、分解代謝與合成代謝的單向性

雖然酶促反應(yīng)是可逆的，但在生物體內(nèi)，代謝過程是單向的。一些關(guān)鍵部位的代謝是由不同的酶催化正反應(yīng)和逆反應(yīng)的。這樣可使兩種反應(yīng)都處于熱力學(xué)的有利狀態(tài)。一般酮酸脫羧的反應(yīng)、激酶催化的反應(yīng)、羧化反應(yīng)等都是不可逆的。這些反應(yīng)常受到嚴(yán)密調(diào)控，成為關(guān)鍵步驟。第6頁,共92頁，2024年2月25日，星期天脂肪

葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(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(jìn)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NADPH第7頁,共92頁，2024年2月25日，星期天生物系統(tǒng)中的能流第8頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

一、物質(zhì)代謝的特點(diǎn)㈠整體性㈡代謝調(diào)節(jié)㈢各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色㈣各種代謝物均具有各自共同的代謝池㈤ATP是機(jī)體能量利用的共同形式㈥NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量第9頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

㈠整體性

糖類

脂類蛋白質(zhì)水

無機(jī)鹽維生素各種物質(zhì)代謝之間互有聯(lián)系，相互依存。

消化吸收中間代謝廢物排泄第10頁,共92頁，2024年2月25日，星期天㈡代謝調(diào)節(jié)機(jī)體有精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制，調(diào)節(jié)代謝的強(qiáng)度、方向和速度內(nèi)外環(huán)境不斷變化影響機(jī)體代謝適應(yīng)環(huán)境的變化第11頁,共92頁，2024年2月25日，星期天㈢各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色結(jié)構(gòu)不同酶系的種類、含量不同不同的組織、器官代謝途徑不同、功能各異第12頁,共92頁，2024年2月25日，星期天肝肝是機(jī)體物質(zhì)代謝的樞紐,是人體的中心生化工廠

肝耗氧量占全身的20%；肝在糖、脂、蛋白質(zhì)、水鹽、維生素代謝中均具重要作用。肝是糖原合成及儲存的主要部位肝可通過糖異生作用補(bǔ)充血糖肝能進(jìn)行糖原分解補(bǔ)充血糖組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系第13頁,共92頁，2024年2月25日，星期天組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系心臟

依次以酮體、乳酸、自由脂酸及葡萄糖為耗用的能源物質(zhì)，并以有氧氧化為主。故能確保ATP的供應(yīng)。第14頁,共92頁，2024年2月25日，星期天腦

腦耗氧量占全身的20-25%

腦無糖原儲存，平時依靠血糖供能：100g/日；長期饑餓時則主要利用酮體為能源：50-100g/日第15頁,共92頁，2024年2月25日，星期天組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系肌肉

肌肉通常以氧化脂酸供能為主，劇烈運(yùn)動時則以糖的無氧酵解為主。肌糖原不能直接補(bǔ)充血糖。第16頁,共92頁，2024年2月25日，星期天組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系紅細(xì)胞

紅細(xì)胞能量主要來自葡萄糖的酵解。30g/日成熟紅細(xì)胞無線粒體，故不能進(jìn)行糖的有氧化氧化，也不能利用脂酸及其它非糖物質(zhì)供能。第17頁,共92頁，2024年2月25日，星期天組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系脂肪組織

脂肪組織是合成及儲存脂肪的重要組織。脂肪組織通過脂肪動員將儲存的脂肪分解為脂酸和甘油釋放入血以供其它組織攝取利用。第18頁,共92頁，2024年2月25日，星期天組織、器官的代謝特點(diǎn)及聯(lián)系腎

腎也可進(jìn)行糖異生和生成酮體，它是除肝外唯一可進(jìn)行這兩種代謝的器官。腎髓質(zhì)主要由糖酵解供能；腎皮質(zhì)主要由脂酸、酮體有氧氧化供能。第19頁,共92頁，2024年2月25日，星期天㈣各種代謝物均具有各自共同的代謝池例如各種組織

消化吸收的糖

肝糖原分解糖異生血糖第20頁,共92頁，2024年2月25日，星期天㈤ATP是機(jī)體能量利用的共同形式營養(yǎng)物分解釋放能量ADP+PiATP直接供能第21頁,共92頁，2024年2月25日，星期天㈥NADPH是合成代謝所需的還原當(dāng)量例如乙酰CoANADPH+H+脂酸、膽固醇磷酸戊糖途徑第22頁,共92頁，2024年2月25日，星期天二、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系（一）在能量代謝上的相互聯(lián)系（二）糖、脂和蛋白質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系第23頁,共92頁，2024年2月25日，星期天三大營養(yǎng)素共同中間產(chǎn)物共同最終代謝通路糖脂肪蛋白質(zhì)乙酰CoATCA2H氧化磷酸化ATPCO2三大營養(yǎng)素可在體內(nèi)氧化供能。（一）在能量代謝上的相互聯(lián)系第24頁,共92頁，2024年2月25日，星期天從能量供應(yīng)的角度看，三大營養(yǎng)素可以互相代替，并互相制約。一般情況下，供能以糖、脂為主，并盡量節(jié)約蛋白質(zhì)的消耗。第25頁,共92頁，2024年2月25日，星期天脂肪分解增強(qiáng)ATP增多ATP/ADP比值增高任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他物質(zhì)的降解。糖分解被抑制

6-磷酸果糖激酶-1被抑制（糖分解代謝限速酶之一）例如第26頁,共92頁，2024年2月25日，星期天饑餓時

肝糖原分解

，肌糖原分解

肝糖異生

，蛋白質(zhì)分解

以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質(zhì)分解明顯降低1~2天3~4天第27頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1、糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系攝入的糖量超過能量消耗時，糖可以轉(zhuǎn)變成脂肪。（二）糖、脂和蛋白質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系葡萄糖乙酰CoA合成脂肪（脂肪組織）合成糖原儲存（肝、肌肉）磷酸二羥丙酮a－磷酸甘油第28頁,共92頁，2024年2月25日，星期天糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羥丙酮α-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糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系第29頁,共92頁，2024年2月25日，星期天脂肪的分解代謝受糖代謝的影響?zhàn)囸I、糖供應(yīng)不足或糖代謝障礙時高酮血癥草酰乙酸相對不足糖不足脂肪大量動員酮體生成增加氧化受阻第30頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2、糖與氨基酸代謝的相互聯(lián)系例如丙氨酸丙酮酸脫氨基糖異生葡萄糖大部分氨基酸脫氨基后，生成相應(yīng)的α-酮酸，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰５?1頁,共92頁，2024年2月25日，星期天糖代謝的中間產(chǎn)物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸α-酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸第32頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

在動物體內(nèi)糖雖然可以通過糖代謝中的重要中間體；丙酮酸、草酰乙酸和α-酮戊二酸可以通過轉(zhuǎn)氨基作用形成相應(yīng)的氨基酸，并且還可以進(jìn)一步形成其他非必需氨基酸。但確不能合成8種必需氨基酸及合成量很少的2種半必需氨基酸。所以，動物體糖轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)是困難的。而組成蛋白質(zhì)的20種天然氨基酸中可以生糖的達(dá)16種，顯然，動物體將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖是順利的。對于動物來說：蛋白質(zhì)可以替代糖，糖不能替代蛋白質(zhì)。第33頁,共92頁，2024年2月25日，星期天氨基酸乙酰CoA脂肪

蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

氨基酸可作為合成磷脂的原料絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺腦磷脂膽堿卵磷脂3、脂類與氨基酸代謝的相互聯(lián)系第34頁,共92頁，2024年2月25日，星期天——但不能說，脂類可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?。脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖酵解途徑丙酮酸

其他α-酮酸某些非必需氨基酸脂肪的甘油部分可轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被岬?5頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

生物體內(nèi)通過脂肪合成蛋白質(zhì)的可能性幾乎為0。（脂肪酸經(jīng)β-氧化得到乙酰CoA，進(jìn)入TCA、再經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用后，只能間接得到谷氨酸）而蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪確非常順利。第36頁,共92頁，2024年2月25日，星期天4、核酸與糖、脂、蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系核酸及其衍生物和多種物質(zhì)代謝有關(guān)。但脂類代謝除供應(yīng)CO2外，和核酸代謝并無明顯的關(guān)系。蛋白質(zhì)代謝為嘌呤和嘧啶的合成提供許多原料；糖類產(chǎn)生二羧基氨基酸的酮酸前身，又是戊糖的來源。許多核苷酸在代謝中起著重要的作用。核酸是細(xì)胞內(nèi)的重要遺傳物質(zhì)，可通過控制蛋白質(zhì)的合成影響細(xì)胞的組成成分和代謝類型。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。第37頁,共92頁，2024年2月25日，星期天（1）氨基酸是體內(nèi)合成核酸的重要原料甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳單位合成嘌呤合成嘧啶（2）磷酸核糖和NADPH由磷酸戊糖途徑提供第38頁,共92頁，2024年2月25日，星期天（3)多種酶和蛋白質(zhì)參與了核酸的生物合成。（4)糖、脂類等燃料物質(zhì)為核酸提供能量。（5）各類物質(zhì)代謝都離不開具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。

（6）核苷酸組成許多重要的輔酶(如CoA,NAD+，NADP+）。（7）環(huán)核苷酸cAMP和cGMP作為胞內(nèi)信號分子參與細(xì)胞信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。第39頁,共92頁，2024年2月25日，星期天葡萄糖、糖原丙酮酸乙酰CoA脂肪Leu、Lys草酰乙酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro膽固醇、酮體AlaTrpSerGlyThrCys甘油脂酸第40頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)

代謝的調(diào)節(jié)第41頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

生物體所以能有條不紊的進(jìn)行錯綜復(fù)雜的代謝過程，主要是具有一套完整的調(diào)控系統(tǒng)。而生物體的調(diào)控系統(tǒng)是與其進(jìn)化水平逐漸完善的。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。第42頁,共92頁，2024年2月25日，星期天代謝調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)稱為原始調(diào)節(jié)或細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)。單細(xì)胞生物第43頁,共92頁，2024年2月25日，星期天高等生物——三級水平代謝調(diào)節(jié)細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)高等生物在進(jìn)化過程中，出現(xiàn)了專司調(diào)節(jié)功能的內(nèi)分泌細(xì)胞及內(nèi)分泌器官，其分泌的激素可對其他細(xì)胞發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用。整體水平代謝調(diào)節(jié)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，或通過神經(jīng)纖維及神經(jīng)遞質(zhì)對靶細(xì)胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來調(diào)節(jié)某些細(xì)胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調(diào)而對機(jī)體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。第44頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

一、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)?細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。?細(xì)胞內(nèi)酶呈隔離分布。?代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(keyenzyme)的活性決定。?代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)主要為細(xì)胞內(nèi)跨膜的集中和隔離的分布。見P301。第45頁,共92頁，2024年2月25日，星期天（一）細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布代謝途徑有關(guān)酶類常常組成多酶體系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域。第46頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

酶在細(xì)胞中的分布1.細(xì)胞核核膜上有大量酶類，這些酶參與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝及核酸運(yùn)輸，DNA復(fù)制、RNA合成、加工和修飾。它們鑲嵌在核膜上，或結(jié)合在膜表面，有利于各種反應(yīng)的定向進(jìn)行。第47頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2.胞液指細(xì)胞質(zhì)的連續(xù)液相部分。大部分中間代謝在此進(jìn)行，如糖酵解、異生、磷酸戊糖途徑、糖、脂類、氨基酸以及核苷酸的生物合成等。其重量的20％是蛋白質(zhì)，所以是高度組織的膠狀物質(zhì)，而不是溶液。與糖原代謝有關(guān)的酶結(jié)合在糖原顆粒表面。3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)的加工有關(guān)，光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與糖類和脂類的合成有關(guān)，細(xì)胞的磷脂、糖脂和膽固醇幾乎都是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的酶合成的。第48頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

4.高爾基體可對細(xì)胞合成或吸收的物質(zhì)進(jìn)行加工、濃縮、包裝和運(yùn)輸，參與細(xì)胞的分泌和吸收過程。其膜的內(nèi)表面有加工寡聚糖的酶類。5.溶酶體含水解酶類，主要功能為消化、吸收、防御、吞噬和細(xì)胞自溶。6.線粒體內(nèi)膜形成嵴，其上有與呼吸鏈有關(guān)的細(xì)胞色素和氧化還原酶、ATP合成酶以及調(diào)節(jié)代謝物進(jìn)出的運(yùn)輸?shù)鞍住?nèi)膜中的基質(zhì)含有三羧酸循環(huán)、b氧化、氨基酸分解等酶類。

第49頁,共92頁，2024年2月25日，星期天多酶體系在細(xì)胞內(nèi)的分布第50頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

酶的隔離分布的意義

——避免了各種代謝途徑互相干擾。第52頁,共92頁，2024年2月25日，星期天①速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化單向反應(yīng)不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決定整個代謝途徑的方向。③這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)具有以下特點(diǎn)：代謝途徑是一系列酶促反應(yīng)組成的，其速度及方向由其中的關(guān)鍵酶決定。第53頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

某些重要代謝途徑的關(guān)鍵酶代謝途徑關(guān)鍵酶糖原合成糖原合成酶糖原分解磷酸化酶糖酵解已糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶糖有氧氧化丙酮酸脫氫酶系、TAC檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、

α-酮戊二酸脫氫酶系第54頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

某些重要代謝途徑的關(guān)鍵酶代謝途徑關(guān)鍵酶糖異生丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶-1、葡萄糖-6-磷酸酶脂肪動員甘油三酯脂肪酶脂酸合成乙酰CoA羧化酶膽固醇合成HMGCoA還原酶嘌呤合成谷氨酰胺PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶第55頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

快速代謝

遲緩代謝數(shù)秒、數(shù)分鐘通過改變酶的活性數(shù)小時、幾天通過改變酶的含量

變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)(chemicalmodification)?代謝調(diào)節(jié)主要是通過對關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。第56頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1.變構(gòu)調(diào)節(jié)的概念小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。（二）關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)第57頁,共92頁，2024年2月25日，星期天被調(diào)節(jié)的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶

使酶發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑

?變構(gòu)激活劑

allostericeffector

——引起酶活性增加的變構(gòu)效應(yīng)劑。?變構(gòu)抑制劑

allostericeffector

——引起酶活性降低的變構(gòu)效應(yīng)劑。第58頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2.變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制變構(gòu)酶催化亞基調(diào)節(jié)亞基變構(gòu)效應(yīng)劑：底物、終產(chǎn)物其他小分子代謝物第59頁,共92頁，2024年2月25日，星期天變構(gòu)效應(yīng)劑+酶的調(diào)節(jié)亞基酶的構(gòu)象改變酶的活性改變（激活或抑制）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化第60頁,共92頁，2024年2月25日，星期天3.變構(gòu)調(diào)節(jié)的生理意義①代謝終產(chǎn)物反饋抑制(feedbackinhibition)反應(yīng)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第61頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

②變構(gòu)調(diào)節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費(fèi)。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促進(jìn)糖的儲存第62頁,共92頁，2024年2月25日，星期天③變構(gòu)調(diào)節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調(diào)。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰輔酶A

羧化酶

促進(jìn)脂酸的合成第63頁,共92頁，2024年2月25日，星期天（三）酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)1.化學(xué)修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾。第64頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2.化學(xué)修飾的主要方式磷酸化---去磷酸乙?；?--脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷

SH與–S—S–互變第65頁,共92頁，2024年2月25日，星期天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-磷酸化的酶蛋白第66頁,共92頁，2024年2月25日，星期天3.化學(xué)修飾的特點(diǎn)①酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應(yīng)，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)變。催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)可受調(diào)節(jié)因素如激素的調(diào)控。②具有放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高。③磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。

同一個酶可以同時受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾調(diào)節(jié)。第67頁,共92頁，2024年2月25日，星期天（四）基因表達(dá)的調(diào)節(jié)

主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和翻譯調(diào)節(jié)兩個水平上，總之，就是酶的合成的調(diào)節(jié)。基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，原核生物和真核生物無論在調(diào)節(jié)機(jī)制、調(diào)節(jié)層次、復(fù)雜程度和參與的因素等諸方面差異很大。原核生物主要表現(xiàn)為：酶合成的誘導(dǎo)作用和阻遏作用。見P298-299中文字和圖14-6、14-7。真核生物的基因表達(dá)調(diào)節(jié)見P300和圖14-10第68頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1）原核生物基因表達(dá)調(diào)節(jié)酶濃度的調(diào)節(jié)

誘導(dǎo)阻遏終產(chǎn)物的阻遏分解代謝產(chǎn)物阻遏誘導(dǎo)作用（induction）：指用誘導(dǎo)物（inducer）來促進(jìn)酶的合成，這種作用稱誘導(dǎo)作用。

阻遏作用（repression）：

指用阻遏物（repressor）阻止或降低酶的合成，這種作用稱阻遏作用。

第69頁,共92頁，2024年2月25日，星期天乳糖操縱子(lacoperon)調(diào)節(jié)機(jī)制5/3/3/5/啟動子操縱序列

3個結(jié)構(gòu)基因調(diào)控區(qū)信息區(qū)乳糖操縱子操縱子：生物學(xué)功能相關(guān)的基因組合在一起成為DNA中的1個轉(zhuǎn)錄單位（operon）調(diào)節(jié)基因阻遏蛋白POIZYACAP結(jié)合點(diǎn)第70頁,共92頁，2024年2月25日，星期天大腸桿菌乳糖操縱子模型調(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OIA、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)

缺乏乳糖時：I基因阻遏蛋白與O序列結(jié)合阻止RNA聚合酶的結(jié)合阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄第71頁,共92頁，2024年2月25日，星期天乳糖PLacZLacYLaca調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因啟動子OImRNAZmRNAYmRNAa

阻遏蛋白（無活性）

基因表達(dá)mRNAB、乳糖酶的誘導(dǎo)

阻遏蛋白（無活性）存在乳糖時：乳糖（誘導(dǎo)劑）阻遏蛋白+乳糖復(fù)合物阻止阻遏蛋白與O的結(jié)合結(jié)構(gòu)基因開放表達(dá)合成利用乳糖的酶第72頁,共92頁，2024年2月25日，星期天乳糖操縱子的降解物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基因表達(dá)CAP基因結(jié)構(gòu)基因TCGP(CAP)OCAP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cAMP

CGP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）

CAP：環(huán)腺苷酸受體蛋白（cycilicAMPreceptorprotein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)第73頁,共92頁，2024年2月25日，星期天CAP-cAMP的正性調(diào)節(jié)存在葡萄糖時：

腺苷酸環(huán)化酶葡萄糖代謝產(chǎn)物磷酸二酯酶cAMP↓cAMP-CAP復(fù)合物↓不能激活RNA聚合酶活性結(jié)構(gòu)基因不能表達(dá)沒有葡萄糖時：cAMP↑c(diǎn)AMP-CAP復(fù)合物↑與操縱子的CAP位點(diǎn)結(jié)合激活RNA聚合酶活性結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)CAP與cAMP結(jié)合后，可結(jié)合到乳糖操縱子的CAP位點(diǎn)，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄（-）（+）第74頁,共92頁，2024年2月25日，星期天色氨酸操縱子的調(diào)控機(jī)制

色氨酸操縱子（trpoperon）屬于阻遏型操縱子，主要參與調(diào)控一系列用于色氨酸合成代謝的酶蛋白的轉(zhuǎn)錄合成。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)缺乏色氨酸時，此操縱子開放，而當(dāng)細(xì)胞內(nèi)合成的色氨酸過多時，此操縱子被關(guān)閉。

第75頁,共92頁，2024年2月25日，星期天色氨酸操縱子的調(diào)控機(jī)制與乳糖操縱子類似，但通常情況下，操縱子處于開放狀態(tài)，其輔阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)合而阻遏轉(zhuǎn)錄。而當(dāng)色氨酸合成過多時，色氨酸作為輔阻遏物與輔阻遏蛋白結(jié)合而形成阻遏蛋白，后者與操縱基因結(jié)合而使基因轉(zhuǎn)錄關(guān)閉。

第76頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

色氨酸操縱子的調(diào)控還涉及轉(zhuǎn)錄衰減(attenuation)機(jī)制。即在色氨酸操縱子第一個結(jié)構(gòu)基因與啟動基因之間存在有一衰減區(qū)域，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)色氨酸酸濃度很高時，通過與轉(zhuǎn)錄相偶聯(lián)的翻譯過程，形成一個衰減子結(jié)構(gòu)，使RNA聚合酶從DNA上脫落，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄終止。

第77頁,共92頁，2024年2月25日，星期天大腸桿菌色氨酸操縱子的衰減作用的可能機(jī)制111232233444核糖體核糖體轉(zhuǎn)錄繼續(xù)轉(zhuǎn)錄終止C.高濃度色氨酸使核糖體到達(dá)2部位，3與4堿基配對，轉(zhuǎn)錄終止。A.游離mRNA中1與2以及3與4堿基配對。B.低濃度色氨酸使核糖體停留在1部位，轉(zhuǎn)錄得以完成。Trp密碼子第78頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2）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79頁,共92頁，2024年2月25日，星期天內(nèi)、外環(huán)境改變機(jī)體相關(guān)組織分泌激素激素與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境改變激素作用機(jī)制二、激素水平的代謝調(diào)節(jié)第80頁,共92頁，2024年2月25日，星期天激素分類Ι膜受體激素Ⅱ胞內(nèi)受體激素按激素受體在細(xì)胞的部位不同，分為：第81頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1.膜受體激素的作用方式激素作用方式第82頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

2.胞內(nèi)受體激素的作用方式第83頁,共92頁，2024年2月25日，