13第十一章代谢调节.ppt

欢迎访问小霞淘客网！地址：,http:/ 章物质代谢的联系及其调节,第一节,物质代谢的相互联系,第二节,代谢调节,思考,第三节,基因表达调控,返回,第一节,物质代谢的相互联系,一、,糖代谢与脂类代谢的相互关系,二、,糖代谢与蛋白质代谢的相互联系,三、,脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系,四、,核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系,糖代谢与脂类代谢的相互联系,糖,乙酰,CoA,，,NADPH,脂肪酸,磷酸二羟丙酮,-,磷酸甘油,脂肪,有,氧氧化,酵解,从头合成,脂肪,甘油,磷酸二羟丙酮,糖代谢,脂肪酸,乙酰,CoA,琥珀酸,糖,(,植物,),乙醛酸循环,-,氧化,糖异生,TCA,糖代谢与蛋白质代谢的相互联系,糖,-,酮酸 氨基酸 蛋白质,NH,3,蛋白质 氨基酸,-,酮酸 糖,（,生糖氨基酸,）,脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系,脂肪,甘油,磷酸二羟丙酮,脂肪酸,乙酰,CoA,氨基酸碳架,氨基酸,蛋白质,蛋白质,氨基酸,酮酸或乙酰,CoA,脂肪酸,脂肪,（生酮氨基酸）,核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系,核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如,CoA,、,NAD+,，,NADP+,，,cAMP,，,cGMP,）。

核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型,核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如,ATP,是能量的,“,通货,”,，此外,UTP,参与多糖的合成，,CTP,参与磷脂合成，,GTP,参与蛋白质合成与糖异生作用脂肪代谢和糖代谢的关系,延胡索酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,3-,磷酸甘油,三羧酸循环,乙醛酸循环,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,磷酸二羟丙酮,磷酸烯醇丙酮酸,丙酮酸,合成,植物或微生物,（胞液）,（线粒体）,（PEP）,丙氨酸,天冬氨酸,谷氨酸,（,转氨基作用）,糖的,分解代谢和糖异生的关系,糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系,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 甘氨酸丝氨酰苏氨酸,半胱氨酸,氨基酸,6-,磷酸葡萄糖,磷酸二羟丙酮,乙酰,CoA,甘油,脂肪酸,胆固醇,亮氨酸赖氨酸酪酰氨色氨酸,笨丙氨酸,异亮氨酸,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,异亮氨酸甲硫酰氨,苏氨酸缬氨酸,琥珀酰,CoA,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,乙醛酸,蛋白质,淀粉、糖原,核酸,生糖氨基酸,谷氨酰氨,组氨酸脯氨酸精氨酸,谷氨酸,延胡索酸,琥珀酸,丙二单酰,CoA,1-,磷酸葡萄糖,一、,代谢调节的概念,二、,细胞区域化调节,四、,激素调节,第二节 代 谢 调 节,三、,酶水平的调节,代谢调节,生命是靠代谢的正常运转维持的。

生命有限的空间内同时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调节机制，才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要调节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及生命在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂代谢调节的四级水平：,酶水平调节,细胞水平调节,激素水平调节,神经水平调节,多细胞整体水平调节,1,、,酶原激活,2,、,酶的别构效应,酶活性的前馈和反馈调节,3,、,酶的共价修饰与级联放大机制,酶水平的调节,4,、,辅因子对已有酶活性的调节,酶,定位的区域化,线粒体,:,丙酮酸氧化,;,三羧酸循环,;,-,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,（,2,）,前馈和反馈激活,（,4,）,前馈和反馈调节中酶活性调节的机制,酶活性的前馈和反馈调节,（,1,）限速步骤和标兵酶,（,3,）,反馈抑制,前馈（,feedforward,）,和反馈（,feedback,）,是来自电子工程学的术语，前者的意思是,“,输入对输出的影响,”,，后者的意思是,“,输出对输入的影响,”,，这里分别借用来说明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。

这种调节作用是通过酶的,变构效应,来实现的,反馈调节中酶活性调节的机制,代谢物,别构中心,活性中心,酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下，可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变，使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰（,Covalent,moldification,）目前已知有六种修饰方式：,磷酸化,/,去磷酸化，乙酰化,/,去乙酰化，腺苷酰化,/,去腺苷酰化，尿苷酰化,/,去尿苷酰化，甲基化,/,去甲基化，氧化,（,S-S,）,/,还原,(2SH),激酶,ATP,ADP,磷酸化酶,（无活性）,磷酸化酶,P,（有活性）,磷酸酯酶,-,OH,H,2,O,P,例：糖原磷酸化酶的共价修饰,共价修饰,酶,级,联系统调控示意图,意义,：,由于,酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应这种调节方式快速、效率极高肾上腺素或胰高血糖素,1,、腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（活性）,2,、,ATP,cAMP,R,、,cAMP,3,、蛋白激酶（无活性）,蛋白激酶（活性）,4,、磷酸化酶激酶（无活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5,、磷酸化酶,b,（,无活性）,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,肾上腺素或胰高血糖素,1,3,2,10,2,10,4,10,6,10,8,葡萄糖,ATP ADP,ATP ADP,4,5,6,由代谢终产物作为,变构剂,来抑制在此产物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活性的作用，称为反馈抑制。

这是一种负反馈机制，多数情况下控制合成代谢类型：,顺序反馈抑制,协同反馈抑制,累积反馈抑制,同工酶反馈抑制,反馈抑制,顺序反馈抑制示意图,A,B,G,F,J,D,C,H,-,-,-,E,1,E,3,E,2,芳香族氨基酸合成的顺序反馈调节,协同调节示意图,A,B,G,F,J,D,C,H,-,E,1,E,3,E,2,-,-,-,赖氨酸和苏氨酸的协同反馈调节,同工酶反馈抑制示意图,A,B,G,F,J,D,C,H,-,-,-,-,E,1,E,2,E,3,E,4,几种氨基酸的同工酶反馈调节,累积反馈抑制示意图,反馈激活和前馈激活示意图,AB C D F,AB,G,C,D,E,E,+,+,+,例,1:,糖代谢途径中丙酮酸积累激活丙酮酸羧化酶，例,2,：,乙酰,CoA,的积累激活,PEP,羧化酶,酶的反馈激活,葡萄糖,草酰乙酸,丙酮酸,羧化酶,乙酰,CoA,活化,磷酸烯醇式丙酮酸,拧,檬酸,-,酮戊二酸,1,，,6-,二磷酸果糖,谷氨,酰氨合成酶的累积反馈抑制,辅因子对已有酶活性的调节,能荷对代谢的调节,NADH/NAD,+,对代谢的调节,金属离子浓度,对代谢的调节,一、原核和真核基因组,二、原核生物酶合成调节的遗传机制,操纵子学说,三、,真核生物基因表达的调控,第三节 基因表达的调控,a,、,操纵子,基因表达的协同单位,操纵子,结构基因（编码蛋白质，,S,）,控制部位,操纵基因（,operator,O,）,启动子（,premotor,P,）,b,、,酶合成的,诱导和阻遏,原核生物酶合成调节的遗传机制,操纵子学说,实例：诱导型操纵子,乳糖操纵子,阻遏型操纵子,色氨酸操纵子（自学）,酶的,诱导和阻遏操纵子模型,B.,有活性阻遏蛋白加诱导剂,A.,有活性阻遏蛋白,C.,无活性阻遏蛋白,D.,无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂,操纵基因,启动基因,调节基因,结构基因,阻遏蛋白,(,有活性,),阻遏蛋白阻挡操纵基因结构基因不表达,诱导物,诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达,酶蛋白,mRNA,阻遏蛋白不能跟操纵基因结合,结构基因可以表达,阻遏蛋白,(,无活性,),酶蛋白,mRNA,代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达,代谢产物,乳糖操纵子的负调控,调节基因,操纵基因,乳糖结构基因,P,LacZ,LacY,Laca,mRNA,阻遏蛋白（有活性）,基 因 关 闭,启动子,O,R,P,LacZ,LacY,Laca,调节基因,操纵基因,乳糖结构基因,启动子,O,R,mRNAZ,mRNAY,mRNAa,阻遏蛋白（无活性）,基 因 表达,mRNA,A,、,乳糖操纵子的结构,B,、,乳糖酶的诱导,乳糖,阻遏蛋白（有活性）,乳糖操纵子的正调控,R,LacZ,LacY,Laca,mRNA,mRNAZ,mRNAY,mRNAa,基 因 表达,CAP,基因,结构基因,T,CAP,O,CAP,结合部位,RNA,聚合酶,T,cAMP,-CAP,P,葡萄糖,分解代谢产物,腺苷酸环化酶,磷酸二酯酶,ATP,cAMP,5-AMP,抑制,激活,葡萄糖降解物与,cAMP,的关系,cAMP,CAP,：,降解物基因活化蛋白（,catabolic gene activation protein,）,降低,cAMP,浓度,使,CAP,呈失活状态,真核生物基因表达调控,DNA,转录初产物,RNA,mRNA,蛋白质前体,mRNA,降解物,活性蛋白质,DNA,水平调节,转录水平调节,转录后加工的调节,翻译调节,mRNA,降解,调节,翻译后加工的调节,核,细胞质,真核基因表达调控的五个水平,DNA,水平调节,转录水平调节,转录后加工的调节,翻译水平调节,翻译后加工的调节,真核基因调控主要是正调控,顺式作用元件和反式作用因子,转录因子的相互作用控制转录,激 素 调 节 的 机 制,1,、,含氮激素,作用模式,2,、,甾醇类激素作用模式,甾醇类激素作用原理示意图,肽类激素通过,cAMP,-,蛋白激酶调节代谢示意图,ATP,c,AMP+,PPi,内在蛋白质的磷酸化作用,改变细胞的生理过程,细胞膜,细胞膜,c,R,蛋白激酶（无活性）,c,+,R,c,ATP,蛋白激酶（有活性）,受体,环化酶,激素,G,蛋白,问答题,1,、为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路？,2,、举例说明核苷酸类化合物在代谢中起的作用。

3,、,试比较变构调节与化学修饰调节作用的异同？,4,、试以大肠杆菌乳糖操纵子说明酶合成的诱导和阻遏5,、写出天冬氨酸在体内氧化生成,CO,2,和,H,2,O,的主要历程，注明其中脱氢反应的酶，并计算所产生的,ATP,数目6,、简述能荷调节对代谢的影响及其生物系意义名词解释,反馈抑制共价修饰第二信使操纵子,糖酵解和葡萄糖异生的关系,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,磷酸二羟丙酮,3-P-,甘油醛,-,酮戊二酸,乳酸,谷氨酸,丙,氨酸,TCA,循环,乙酰,CoA,PEP,G-6-P,F-6-P,F-1.6-P,丙酮酸,草酰乙酸,谷氨酸,-,酮戊二酸,天冬氨酸,3-P-,甘油,甘油,A,B,C,1,C,2,A G-6-P,磷酸酯酶,B F-1.6-P,磷酸酯酶,C,1,丙酮酸羧化酶,C,2,PEP,羧激酶,脂肪,葡萄糖、其它单糖,三羧酸循环,电子传递（氧化）,蛋白质,脂肪酸、甘油,多糖,氨基酸,乙酰,CoA,e,-,磷酸化,+Pi,小分子化合物分解成共同的中间产物（如,丙酮酸、乙酰,CoA,等）,共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成,H,2,O,，,释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在,ATP,中。

大分子降解成基本结构单位,生物氧化的三个阶段,。