物质代谢的调节.ppt
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第十二章第十二章物质代谢的调节物质代谢的调节 本章的重点和本章的重点和难点难点重点重点：掌握三大物质代谢的相互关系；掌握：掌握三大物质代谢的相互关系；掌握 酶活性及酶合成的调节，明确两种调节在代酶活性及酶合成的调节，明确两种调节在代谢上的重要性及调节机制；谢上的重要性及调节机制；重点了解原核生重点了解原核生物的基因表达的调节物的基因表达的调节难点难点：理解和掌握第二信使和激素水平的调：理解和掌握第二信使和激素水平的调节机制 主要内容主要内容 第一节第一节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第二节第二节 代谢调节代谢调节第三节第三节 基因表达调控基因表达调控 第一节第一节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系一、一、糖代谢与脂类代谢的相互关系糖代谢与脂类代谢的相互关系二、二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖代谢与蛋白质代谢的相互联系三、三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系四、四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系 一、糖代谢与脂代谢的相互关系一、糖代谢与脂代谢的相互关系糖糖乙酰乙酰CoA，，NADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮αα-磷酸甘磷酸甘油油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解从头合成从头合成脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮糖代谢糖代谢脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖 (植物植物)乙醛酸循环乙醛酸循环 -氧化氧化糖异生糖异生TCA 总 结n糖酵解过程中产生的磷酸二羟丙酮可转变为 磷酸甘油，可作为脂肪合成过程中甘油的 原料；n糖有氧氧化产生的乙酰COA是脂肪酸和酮 体的合成原料；n脂肪酸分解产生的乙酰COA最终进入TCA；n酮体氧化产生的乙酰COA和丙酮酸可进入 TCA或糖异生；n甘油经磷酸甘油激酶作用后转变为磷酸二羟 丙酮或进入糖酵解或糖异生。
n糖有氧代谢产生的NADPH可供脂肪酸合成需要 二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖糖 →→ →→ αα-酮酸酮酸 非必需氨基酸非必需氨基酸 蛋白质蛋白质 NH3蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸 αα-酮酸酮酸 糖糖（（生糖氨基酸生糖氨基酸）） 1、丙酮酸是糖代谢的重要中间产物，它可转变成、丙酮酸是糖代谢的重要中间产物，它可转变成Ala、、Glu、、 Asp、、 -酮戊二酸、草酰乙酸；酮戊二酸、草酰乙酸；2、糖可转化成某些非必需氨基酸（生糖氨基酸）；、糖可转化成某些非必需氨基酸（生糖氨基酸）；3、蛋白质可转变为糖、蛋白质可转变为糖——水解为氨基酸水解为氨基酸——脱氨基脱氨基—— -酮酸酮酸—— -酮戊二酸酮戊二酸——草酰乙酸草酰乙酸——磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸——糖或糖或糖原，变为酮酸可有以下途径形成糖原：糖原，变为酮酸可有以下途径形成糖原：（（1）形成草酰乙酸）形成草酰乙酸——丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路——异生糖原异生糖原（（2）形成丙酮酸）形成丙酮酸——异生作用异生作用（（3）有些氨基酸可形成）有些氨基酸可形成 -酮戊二酸、延胡索酸、琥珀酰酮戊二酸、延胡索酸、琥珀酰COA等，等，沿沿TCA形成草酰乙酸后再走（形成草酰乙酸后再走（1）等等。
等等总总 结结 三、脂类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脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸碳架氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸酮酸或乙酰酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪（生酮氨基酸）（生酮氨基酸） 总 结1. 氧化产生的乙酰氧化产生的乙酰COA与草酰乙酸缩合进入与草酰乙酸缩合进入2. TCA，，产产生生的的 -酮酮戊戊二二酸酸经经联联合合脱脱氨氨基基作用产生作用产生glu,可以用于合成蛋白质；可以用于合成蛋白质；2. 生生酮酮生生糖糖氨氨基基酸酸可可产产生生乙乙酰酰COA，，用用于于合合成成脂肪酸；脂肪酸；3. 生生酮酮生生糖糖氨氨基基酸酸可可产产生生丙丙酮酮酸酸可可合合成成甘甘油油或或乙酰乙酰COA，，用于合成脂肪酸用于合成脂肪酸 四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系 核核苷苷酸酸的的一一些些衍衍生生物物具具重重要要生生理理功功能能（（如如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。
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是能量的是能量的“通货通货”，此外，此外UTP参与多糖的合成，参与多糖的合成，CTP参参与磷脂合成，与磷脂合成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用参与蛋白质合成与糖异生作用 脂肪分解脂肪分解增强增强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制（糖分解代谢限速酶之一）（糖分解代谢限速酶之一）举例举例 1 举例举例 2：：饥饿时饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解 ，，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生 ，，蛋白质分解蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主为主蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 ~ 2 天天3 ~ 4 周周 摄入的糖量超过能量消耗时摄入的糖量超过能量消耗时，糖可以转变成，糖可以转变成 脂肪。
脂肪葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮a－－磷酸甘油磷酸甘油举例举例 3 脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化氧化受阻受阻举例举例 4：：饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时 第二节第二节 代谢调节的种类与机制代谢调节的种类与机制 高等生物高等生物 —— 三级水平代谢调节三级水平代谢调节•细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节•激素水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用挥代谢调节作用•整体水平代谢调节整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。
调而对机体代谢进行综合调节 一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节• • 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节• • 细胞内酶呈隔离分布细胞内酶呈隔离分布• • 代谢途径的速度、方向由其中的代谢途径的速度、方向由其中的关键酶关键酶( (key enzyme)的活性决定的活性决定• • 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的而实现的 （一）细胞内酶的隔离分布（一）细胞内酶的隔离分布•代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布 • 酶的隔离分布的意义酶的隔离分布的意义 —— —— 避免了各种代谢途径互相干扰避免了各种代谢途径互相干扰 ① ① 速度最慢，速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其故又称其为限速酶为限速酶(limiting velocity enzymes)② ② 催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。
整个代谢途径的方向③ ③ 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节应剂的调节•关键酶催化的反应具有以下特点：关键酶催化的反应具有以下特点： • 快速代谢快速代谢 • 迟缓代谢迟缓代谢数秒、数分钟数秒、数分钟通过改变酶的活性通过改变酶的活性数小时、几天数小时、几天通过改变酶的含量通过改变酶的含量 变构调节变构调节(allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节(chemical modification regulation)• • 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的 （二）（二）酶的化学修饰调节酶的化学修饰调节1. 1. 化学修饰调节化学修饰调节酶酶蛋蛋白白肽肽链链上上某某些些残残基基在在酶酶的的催催化化下下发发生生可可逆逆的的共共价价修修饰饰(covalent modification)，从从而而引引起起酶酶活活性性改改变变，，这这种种调调节节称称为为酶酶的的化化学学修饰修饰 2. 化学修饰调节的主要方式化学修饰调节的主要方式磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 - - - - - - 脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - - - - 脱腺苷脱腺苷 SH 与与 – S — S – 互变互变 酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白 3. 3. 化学修饰调节的特点化学修饰调节的特点①①酶酶蛋蛋白白的的共共价价修修饰饰是是可可逆逆的的酶酶促促反反应应，，在在不不同同酶酶的的作作用用下下，，酶酶蛋蛋白白的的活活性性状状态态可可互互相相转转变变。
催催化化互互变变反反应应的的酶酶在在体体内内可可受受调调节因素如激素的调控节因素如激素的调控②②具有放大效应，效率较变构调节高具有放大效应，效率较变构调节高③③磷酸化与脱磷酸是最常见的方式磷酸化与脱磷酸是最常见的方式• 同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节 二二 、、 激激 素素 水水 平平 的的 代代 谢谢 调调 节节（一）、（一）、 概概 述述（二（二 ）、）、 质膜受体介导的信息传递途径质膜受体介导的信息传递途径 （一）、（一）、 概概 述述1. 受体及其特征受体及其特征n受体受体 细胞组成成分中具有特异结构的大分子物质，它可与细胞组成成分中具有特异结构的大分子物质，它可与激素神经递质或其他化学物质专一性结合而相互作用，并激素神经递质或其他化学物质专一性结合而相互作用，并触发生物学效应，其本质为蛋白质触发生物学效应，其本质为蛋白质n 配体配体 能与受体特异性结合并触发生物学效应的化学物质能与受体特异性结合并触发生物学效应的化学物质n受体的特征：受体的特征： 1. 受体与配体结合具有严格的选择性、特异性结合受体与配体结合具有严格的选择性、特异性结合; 2. 受体与配体的亲合性受体与配体的亲合性:与其配体的生理浓度相适应与其配体的生理浓度相适应; 3. 受体结合配体具有饱和性受体结合配体具有饱和性; 4. 具有明显触发生物学效应的功能。
具有明显触发生物学效应的功能 2. 激素按作用机制分为两类激素按作用机制分为两类n质膜受体激素（含氮激素）质膜受体激素（含氮激素） 亲水性的，不易通过质膜的脂双层，只亲水性的，不易通过质膜的脂双层，只能与靶细胞表面受体结合后通过胞内的第二信能与靶细胞表面受体结合后通过胞内的第二信使起作用的使起作用的n胞内受体激素胞内受体激素 亲脂性的，易透过质膜的脂双层进入靶亲脂性的，易透过质膜的脂双层进入靶细胞内起作用的细胞内起作用的 质膜受体激素的作用方式质膜受体激素的作用方式 胞胞内内受受体体激激素素的的作作用用方方式式 （二）、质膜激素受体的信息传递（二）、质膜激素受体的信息传递 n第一信使第一信使 指激素、神经递质等体内的化学信号分子指激素、神经递质等体内的化学信号分子n第二信使第二信使 激素作为第一信使，通过与受体的相互作用，激素作为第一信使，通过与受体的相互作用，将信号传至效应器后所产生的一种具有传递和放将信号传至效应器后所产生的一种具有传递和放大信息作用的生物小分子，如大信息作用的生物小分子，如cAMP、、cGMP、、 Ca离子、三磷酸肌醇酚离子、三磷酸肌醇酚(IP3)、、甘油二酯甘油二酯(DAG)和和 NO等。
等1 1）基本概念）基本概念（以（以cAMPcAMP为第二信使的传递为例）为第二信使的传递为例） n定义定义 与与 GTP结合的异三聚体蛋白，是存在于质膜上的结合的异三聚体蛋白，是存在于质膜上的一组信息传递蛋白，一组信息传递蛋白， 由由 、、 、、 三个亚基组成，三个亚基组成， 激素激素与受体结合后，与受体结合后， 经经G蛋白将信号传递给效应器，产生蛋白将信号传递给效应器，产生第二信使分子，引发生理效应第二信使分子，引发生理效应n种类种类 Gs(激动性激动性G蛋白蛋白) 激活激活AC 刺激刺激cAMP产生产生 Gi(抑制性抑制性G蛋白蛋白) 抑制抑制AC 抑制抑制cAMP产生产生G G蛋白的概念、种类及特征蛋白的概念、种类及特征 两种两种G蛋白的活性型和非活性型的互变蛋白的活性型和非活性型的互变n特征特征 由由 、、 、、 三亚基组成，其中三亚基组成，其中 上有上有GTP 、、GDP和受和受体的结合位点，同时还具有体的结合位点，同时还具有GTpase活性，活性， 亚基决定其多亚基决定其多样性和专一性，样性和专一性， 和和 较保守，不易分开。
较保守，不易分开 G蛋白的存在形式：蛋白的存在形式： 活性形式活性形式 亚基与亚基与GTP结合，并与结合，并与 和和 分开分开 非活性形式非活性形式 亚基与亚基与GDPGDP结合结合 并与并与 和和 结合结合 n第一步是激素与受体结合当激素到达靶细胞后，第一步是激素与受体结合当激素到达靶细胞后，首先与质膜上的特异性受体相互识别并结合，引起首先与质膜上的特异性受体相互识别并结合，引起受体结构的变化，与受体结构的变化，与G蛋白蛋白结合触发信息传递过程；结合触发信息传递过程；n第二步是腺苷酸环化酶（第二步是腺苷酸环化酶（AC））的激活和的激活和cAMP的产的产生；生；n第三步第三步 cAMP作为第二信使产生介导的生理效应作为第二信使产生介导的生理效应2）信息传递过程）信息传递过程 此类受体的信息传递可归纳为：此类受体的信息传递可归纳为： 激素激素 受体受体Ｇ蛋白Ｇ蛋白ACAC酶酶 第二信使第二信使（（cAMPcAMP) )蛋白激酶蛋白激酶（（PKA)PKA)某个酶或功能蛋白某个酶或功能蛋白 生物学效应生物学效应 第一步和第二步的情况：第一步和第二步的情况：n当兴奋信息产生时当兴奋信息产生时 Rs受体被激活受体被激活 Rs-激素激素复合物移向复合物移向Gs蛋白蛋白 与与Gs的的 亚基结合亚基结合 Gs的的 亚基释放出亚基释放出GDP，与，与GTP结合，发生结合，发生GDP与与GTP的交换的交换 与与分离，成为活性状分离，成为活性状态态 活化后的活化后的Gs -GTP复合物移向复合物移向AC，，与与其结合并激活其结合并激活AC AC水解水解ATP产生产生cAMP，，产生生理效应。
产生生理效应n当抑制信号产生时当抑制信号产生时 Ri受体被激活受体被激活 Ri-激激素复合物结合素复合物结合Gi蛋白蛋白 余下过程与上面相同，余下过程与上面相同，所不同的是所不同的是Gs和和Gi的作用不同的作用不同 cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸二酯酶磷酸二酯酶(phosphodiesterase, PDE)腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC) 第三步第三步 cAMP作为第二信使介导的生理效应作为第二信使介导的生理效应ncAMP产生后，与蛋白激酶产生后，与蛋白激酶A的调节亚基的调节亚基(R)结结合后，蛋白酶合后，蛋白酶A的的R亚基与亚基与C亚基分离，蛋白酶亚基分离，蛋白酶A产生活性形式，催化靶细胞磷酸化，而产生产生活性形式，催化靶细胞磷酸化，而产生生理效应生理效应PKA的的激活激活R 调节亚基调节亚基 C 催化亚基催化亚基 肽类激素通过肽类激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图蛋白激酶调节代谢示意图 ATP cAMP+PPi内在蛋白质的磷酸化作用内在蛋白质的磷酸化作用改变细胞的生理过程改变细胞的生理过程细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜cR蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（无活性）c+RcAMP蛋白激酶（有活性）蛋白激酶（有活性）受体受体环化酶环化酶激素激素G蛋白蛋白 糖原的代谢调节问题！！！！糖原的代谢调节问题！！！！见书中图见书中图 三、整体水平的调节一、饥饿的调节二、应激的调节 （一）饥饿（一）饥饿糖原消耗糖原消耗血糖趋于降低血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少胰高血糖素胰高血糖素分泌增加分泌增加 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化1. 短期饥饿（短期饥饿（1～～3天）天） （（1）蛋白质代谢变化）蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖分解加强，氨基酸异生成糖（（2）糖代谢变化）糖代谢变化 糖异生加强，糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低组织对葡萄糖利用降低（（3）脂代谢变化）脂代谢变化 脂肪动员加强，酮体生成增多脂肪动员加强，酮体生成增多 2. 长期饥饿长期饥饿（（1）蛋白质代谢变化）蛋白质代谢变化 蛋白质分解减少蛋白质分解减少（（2）糖代谢变化）糖代谢变化肝肾糖异生增强肝肾糖异生增强肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸（（3）脂代谢变化）脂代谢变化脂肪动员进一步加强脂肪动员进一步加强脑组织利用酮体增加脑组织利用酮体增加 （二）应（二）应 激激1. 1. 概念概念应应激激(stress)指指人人体体受受到到一一些些异异乎乎寻寻常常的的刺刺激激，，如如创创伤伤、、剧剧痛痛、、冻冻伤伤、、缺缺氧氧、、中中毒毒、、感感染染及及剧剧烈烈情情绪绪波波动动等等所所作作出出一一系系列列反反应应的的“ “ 紧张状态紧张状态 ” ”。
2. 机体整体反应机体整体反应•交感神经兴奋交感神经兴奋•肾上腺髓质及皮质激素分泌增多肾上腺髓质及皮质激素分泌增多•胰高血糖素胰高血糖素、生长激素增加，、生长激素增加，胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化 3. 代谢改变代谢改变（（1）） 血糖升高血糖升高（（2）） 脂肪动员增强脂肪动员增强（（3）蛋白质分解加强）蛋白质分解加强 糖原合成与分解的调节（移至第糖原合成与分解的调节（移至第1212章讲）章讲） 关键酶关键酶 ① ① 糖原合糖原合成成：：糖原合糖原合成成酶酶 ② ② 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：* * 它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节二二种方式 * 它们都以活性、无（低）活性二种形式存它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变化而相互转变 ③③调节有调节有级联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高； ①①两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反； ②②此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快； ④④受激素调节。
受激素调节 1 1. 共价修饰调节共价修饰调节 腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性） 激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 –– –磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（（有活性）有活性） 2. 别构调节别构调节磷磷酸酸化化酶酶二二种种构构像像——紧紧密密型型(T)和和疏疏松松型型(R) ，，其其中中T型型的的14位位Ser暴暴露露，，便便于于接接受受前前述的共价修饰调节述的共价修饰调节 葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。
磷酸化酶磷酸化酶 a (R) [疏松型疏松型]磷酸化酶磷酸化酶 a (T) [紧密型紧密型]葡萄糖葡萄糖 肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同 * 在在糖原分解代谢时肝主要受糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调的调节，而肌肉主要受节，而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节 * 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为要为AMP、、ATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖♁♁♁♁ 调节小结调节小结② ② 双向调控双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之调节，如加强合成则减弱分解，或反之③ ③ 双重调节双重调节：别构调节和共价修饰调节别构调节和共价修饰调节 ⑤ ⑤ 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点： 如：分解肝糖原的激素主要为如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素胰高血糖素，， 分解肌糖原的激素主要为分解肌糖原的激素主要为肾上腺素肾上腺素。
④ ④ 关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应 ① ① 关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变而相互转变 ① 肾糖阈——尿中出现糖时的血糖最低界限② 人血糖的正常值范围80120mg/100ml③ 血糖的来源和去路（见p215 图7-16）④ 调节方式： a.葡萄糖载体转运的速度快慢是肌肉细胞内葡萄糖 利用的限速步骤； b.糖原合成与分解的调节（两个酶） c.激素调节：胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素 糖原分解与合成的调节受2个酶——限速酶的调节，它们分别具有活性与非活性形成，两者之间的转化就可以调节葡萄糖的合成与糖原分解血糖浓度的调节血糖浓度的调节 原核生物酶合成调节的遗传机制原核生物酶合成调节的遗传机制 ————操纵子学说操纵子学说第三节 基因表达的调控 一、什么是操纵子？一、什么是操纵子？ n是原核基因表达的调控单位，一些相关的基因被串联是原核基因表达的调控单位，一些相关的基因被串联排列在染色体上一起转录，这种基因串列、启动子以排列在染色体上一起转录，这种基因串列、启动子以及其它在基因表达调节中起作用的附属顺序组成的结及其它在基因表达调节中起作用的附属顺序组成的结构称为操纵子，操纵子一般含有构称为操纵子，操纵子一般含有2————6个基因，它们个基因，它们一起被转录，构成一个转录单位。
一起被转录，构成一个转录单位 a a、、操纵子操纵子————基因表达的协同单位基因表达的协同单位操纵子操纵子结构基因（编码蛋白质，结构基因（编码蛋白质，S））控制部位控制部位操纵基因（操纵基因（operator, O））启动子（启动子（promotor, P））b、、酶合成的酶合成的诱导和阻遏诱导和阻遏实例：诱导型操纵子实例：诱导型操纵子乳糖操纵子乳糖操纵子 阻遏型操纵子阻遏型操纵子 色氨酸操纵子（自学）色氨酸操纵子（自学） 利用操纵子模型解释酶合成的诱导和阻遏，但要注意操纵子仅利用操纵子模型解释酶合成的诱导和阻遏，但要注意操纵子仅仅存在于原核细胞仅存在于原核细胞，操纵子的调控是原核细胞转录水平的调控操纵子的调控是原核细胞转录水平的调控真核细胞中没有操纵子，即真核细胞中功能上彼此有关的基因真核细胞中没有操纵子，即真核细胞中功能上彼此有关的基因往往分布在不同染色体上，它们并不组成一个操纵子往往分布在不同染色体上，它们并不组成一个操纵子 二、乳糖操纵子调节机制二、乳糖操纵子调节机制1、乳糖操纵子、乳糖操纵子(lac operon)的结构与组成的结构与组成 调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列 结构基因结构基因Z：： β-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y：： 透酶透酶A：：乙酰基转移酶乙酰基转移酶ZYAOPDNA n以原核生物乳糖操纵子(Lac operon)为例，其控制区包括调节基因（阻遏基因），启动基因（其CRP结合位点位于RNA聚合酶结合位点上游）和操纵基因；其信息区由β-半乳糖苷酶基因（lacZ），通透酶基因（lacY）和乙酰化酶基因（lacA）串联在一起构成。
控制区控制区信息区信息区 乳糖操纵子的结构基因及其表达产物乳糖操纵子的结构基因及其表达产物 mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时2 2、、阻遏蛋白的负性调节阻遏蛋白的负性调节阻遏基因阻遏基因 mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存在时有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录启动转录mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶半乳糖苷酶 + + + + + + + + 转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMP浓度高时浓度高时有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低时浓度低时3、、CAP的的正性调节正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP 4 4、、协调调节协调调节※当当阻阻遏遏蛋蛋白白封封闭闭转转录录时时，，CAP对对该该系系统统不不能能发挥作用；发挥作用；※如如无无CAP存存在在，，即即使使没没有有阻阻遏遏蛋蛋白白与与操操纵纵序序列结合，操纵子仍无转录活性列结合，操纵子仍无转录活性单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；单纯乳糖存在时，细菌利用乳糖作碳源；若若有有葡葡萄萄糖糖或或葡葡萄萄糖糖/乳乳糖糖共共同同存存在在时时，，细细菌首先利用葡萄糖。
菌首先利用葡萄糖葡葡萄萄糖糖对对 lac 操操纵纵子子的的阻阻遏遏作作用用称称分分解解代代谢阻遏谢阻遏(catabolic repression) E.Coli以乳糖为唯一碳源时，乳糖可诱导与乳糖有关以乳糖为唯一碳源时，乳糖可诱导与乳糖有关的三种酶的合成，但如果培养基中既含葡萄糖，又含的三种酶的合成，但如果培养基中既含葡萄糖，又含乳糖时，则优先利用乳糖时，则优先利用Glc，等，等Glc耗尽后才能利用乳糖，耗尽后才能利用乳糖，也就是说在大量也就是说在大量Glc时，乳糖操纵子还是关闭，时，乳糖操纵子还是关闭，Glc阻阻遏了乳糖代谢有关的三种酶的合成，这种现象过去称遏了乳糖代谢有关的三种酶的合成，这种现象过去称为为葡萄糖效应葡萄糖效应（（glucose effect） 后来知道这是由于后来知道这是由于Glc分解代谢产物引起的，因此分解代谢产物引起的，因此又称为分解代谢产物阻遏（又称为分解代谢产物阻遏（catabolite repression） mRNA低半乳糖时低半乳糖时高半乳糖时高半乳糖时 葡萄糖低葡萄糖低 cAMP浓度高浓度高 葡萄糖高葡萄糖高cAMP浓度低浓度低RNA-polOOOO 问答题问答题1、为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的、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？共同通路？2、举例说明核苷酸类化合物在代谢中起的作用。
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？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、写出天冬氨酸在体内氧化生成CO2和和H2O的主要历程，的主要历程， 注明其中脱氢反应的酶，并计算所产生的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简述能荷调节对代谢的影响及其生物系意义 名词解释名词解释 反馈抑制 共价修饰 第二信使 操纵子 反馈抑制 共价修饰 第二信使 操纵子 。
