代謝的相互關系及調(diào)控

1、word第十一章代謝的相互關系及調(diào)節(jié)控制I主要容本章重點講了兩個方面問題，一是生物體不同物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系，二是生物體物質(zhì)代謝的調(diào)控。一、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系糖代謝、脂代謝、蛋白質(zhì)代謝和核酸代謝是廣泛存在于各種生物體的 四大物質(zhì)代謝途徑，不同途徑之間的相互關系集中體現(xiàn)為各有所重， 相互轉(zhuǎn)化，又相互制約的關系。二、代謝調(diào)節(jié)的一般原理代謝的調(diào)節(jié)控制方式有分子水平調(diào)節(jié)、細胞水平調(diào)節(jié)、激素水平調(diào)節(jié) 和神經(jīng)水平調(diào)節(jié)四種，其中神經(jīng)水平調(diào)節(jié)是高等動物所特有的， 細胞 水平是所有生物體共有的，各種類型的調(diào)節(jié)都是由細胞水平來實現(xiàn) 的。細胞水平調(diào)控是一切調(diào)控的最重要基礎， 細胞水平調(diào)節(jié)主要分為酶的 區(qū)域化分布調(diào)節(jié)、

2、底物的可利用性、輔因子的可利用性調(diào)節(jié)、酶活性 的調(diào)節(jié)、酶量調(diào)節(jié)五種形式。（一）酶的區(qū)域化分布調(diào)節(jié)（二）底物的可利用性（三）輔助因子的可利用性（四）酶活性調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)是通過對現(xiàn)有酶催化能力的調(diào)節(jié)， 最基本的方式是酶 的反饋調(diào)節(jié)，亦即通過代謝物濃度對自身代謝速度的調(diào)節(jié)作用，反饋 調(diào)節(jié)作用根據(jù)其效應的不同分為正反饋調(diào)節(jié)和負反饋調(diào)節(jié)。 反饋是結(jié) 果對行為本身的調(diào)節(jié)或輸出對輸入的調(diào)節(jié)， 在物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)中引用反 饋是指產(chǎn)物的積累對本身代謝速度的調(diào)節(jié)。 反饋抵制調(diào)節(jié)包括順序反 饋調(diào)節(jié)、積累反饋調(diào)節(jié)、協(xié)同反饋調(diào)節(jié)和同功酶調(diào)節(jié)四種。（五）酶量的調(diào)節(jié)細胞的酶可以根據(jù)其是否隨外界環(huán)境條件的改變而改變分為組成酶和誘

3、導酶。組成酶是催化細胞各種代謝反應的酶，如糖酵解、三羧酸 循環(huán)等。誘導酶則是其含量可以隨外界條件發(fā)生變化的一些酶類。它的產(chǎn)生或消失可以使細胞獲得或失去代謝某一種物質(zhì)的能力。1. 原核生物基因表達調(diào)控操縱子學說是F. Jacob和J. Monod于1961年首先提出來用于解 釋原核生物基因表達調(diào)控的一個理論。 該理論認為一個轉(zhuǎn)錄調(diào)控單位 包括：結(jié)構基因、調(diào)節(jié)基因、啟動子和操縱基因四個部分，其中操縱 基因加上它所控制的一個或幾個結(jié)構基因構成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能單位 稱為操縱子。（1）酶合成的誘導乳糖操縱子是目前人們研究最清楚的一種酶合成控制方式。當環(huán)境中沒有乳糖單獨存在時，微生物細胞中不產(chǎn)生與乳糖代謝有

4、關的半乳糖 通透酶、-半乳糖苷酶及硫代半乳糖苷轉(zhuǎn)乙?；溉N酶。關于酶合成的誘導應該注意以下幾點： 誘導物是所誘導產(chǎn)生誘導酶的正常底物。 酶誘導的結(jié)果是使細胞獲 得代謝某一種物質(zhì)的能力。 阻遏蛋白一合成即有和操縱基因結(jié)合的能力， 阻遏蛋白結(jié)合到操縱 基因部位可以阻止結(jié)構基因的表達。 誘導物也可以與阻遏蛋白結(jié)合，并且兩者的親合力大于阻遏蛋白與 操縱基因的親合力，因此可以將阻遏蛋白從操縱基因部位解離下來， 使結(jié)構基因可以表達。 酶合成的誘導，除了需要誘導物存在外，它的作用還需要降解物激 活蛋白和CAMP存在，只有CAP和cAMF同時結(jié)合在CAP吉合位點，才 能啟動酶的合成。 一旦調(diào)節(jié)基因或操縱基因

5、突變，使調(diào)節(jié)蛋白不能結(jié)合在操縱基因部 位，則可以導致結(jié)構基因的永久性表達。(2)酶合成的阻遏色氨酸操縱子是一種典型的酶合成阻遏控制方式。 該操縱子的調(diào)節(jié)蛋 白單獨不具有與操縱基因結(jié)合的能力， 只有與它的輔阻遏物(正常代 謝的終產(chǎn)物結(jié)合)后，才有與操縱基因結(jié)合的能力，因此，它作用的 結(jié)果是使細胞暫時停止某些酶的合成，失去合成某些物質(zhì)的能力。關于酶合成的阻遏應該注意以下幾點： 輔阻遏物通常是所阻遏酶的終末產(chǎn)物。阻遏的結(jié)果是使細胞暫時停 止與其有關酶的合成。 阻遏蛋白單獨存在時，不具備和操縱基因結(jié)合的能力，只有它和輔 阻遏物結(jié)合之后，才能獲得與操縱基因結(jié)合的能力， 阻止結(jié)構基因的 表達。 一旦調(diào)節(jié)基

6、因或操縱基因突變，使調(diào)節(jié)蛋白不能結(jié)合在操縱基因部 位，則可以導致結(jié)構基因的永久性表達（組成型突變）。2. 真核生物基因表達的調(diào)控（六）激素對代謝的調(diào)節(jié)激素是由多細胞生物的特殊細胞分泌，經(jīng)由體液運輸?shù)教厥獾陌屑毎?發(fā)揮其專有生理作用的微量有機物質(zhì)。激素根據(jù)其化學組成的不同分 為氨基酸及其衍生物、肽及蛋白質(zhì)、固醇類、脂肪酸衍生物四種類型。 激素的調(diào)控分為兩種基本形式，氨基酸類、多肽及蛋白質(zhì)類，其作用 部位主要在細胞膜上，通過cAMR cGMP勺作用，調(diào)節(jié)細胞酶的活性。 固醇類激素主要作用部位在細胞核，這類激素首先與細胞質(zhì)中的蛋白 質(zhì)受體結(jié)合形成激素受體復合物，此復合物進入核與DNA分子上特定 部位

7、結(jié)合，啟動特定基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯作用。（七）神經(jīng)系統(tǒng)對代謝的調(diào)節(jié)一、各種物質(zhì)代謝途徑之間的相互 關系II習題、名詞解釋1.反饋調(diào)節(jié)：2.酶共價修飾調(diào)節(jié):3.操縱子學說4.誘導酶、組成酶:5.葡萄糖效應：6.酶合成的阻遏：二、是非題1. 某物質(zhì)的水解產(chǎn)物在 280nm處有吸收高峰，地衣酚和二苯胺 試驗為陰性，由此可以認為此物質(zhì)不是核酸類物質(zhì)。2. 多肽類激素作為信使分子必須便于運輸，所以都是小分子。3. 反饋抑制主要是指反應系統(tǒng)中最終產(chǎn)物對初始步驟酶活力的抑 制作用。4. 肌球蛋白是由相同的肽鏈亞基聚合而成， 肌動蛋白本身還具有 ATP酶活力，所以當釋放能量時就會引起肌肉收縮。5. 所有跨膜擴散反

8、應的AG0 = 06. 在許多生物合成途徑中，最先一步都是由一種調(diào)節(jié)酶催化的， 此酶可被自身的產(chǎn)物，即該途徑的最終產(chǎn)物所抑制。7. 短期禁食時，肝和肌肉中的糖原儲備用于為其它組織特別是大 腦提供葡萄糖。8. 與乳糖代謝有關的酶合成常常被阻遏， 只有當細菌以乳糖為唯 一碳源時，這些酶才能被誘導合成。9. 在動物體蛋白質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹?，但不能轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?0 .細胞代謝的調(diào)節(jié)主要是通過調(diào)節(jié)酶的作用而實現(xiàn)的。11.磷酸化是最常見的酶促化學修飾反應，一般是耗能的。12 .據(jù)目前所知非組蛋白在真核細胞基因表達的調(diào)控中起重要作用三、填空題1 .下列過程主要在體何種組織器官中進行 ？乳酸-葡萄糖在；軟脂酸-B

9、-羥丁酸在；1, 25-二經(jīng)維生素D,生成在。精氨酸合成在；碘的利用在。（答案：肝臟；肝臟；肝臟及腎臟；肝臟；甲狀腺）2 .下列過程發(fā)生在真核生物細胞的哪一部分 ？DNA合成在rRNA合成在;蛋白質(zhì)合成在；光合作用在；脂酸合成在；氧化磷酸化在；糖酵解在B-氧化在。3. 分子病是指的缺陷，造成人體的結(jié)構和功能的障礙，如。4. 生物體往往利用某些三磷酸核苷作為能量的直接來源，如用于多糖合成，用于磷脂合成，用于蛋白質(zhì)合成。這些三磷酸核苷分子中的高能磷酸鍵則來源5. 生物選擇專一性的立體異構分子作為構成生物大分子的單體，如糖原中的葡萄糖，蛋白質(zhì)中的氨基酸，核酸中的核糖或脫氧核糖，脂肪中的。6. 在糖、

10、脂和蛋白質(zhì)代謝的互變過程中，和起關鍵作用的物質(zhì)。（答案：酮酸、乙酰CoA7. 生物體的代謝調(diào)節(jié)在四種不同水平上進行即，和。8 1961年Monod和Jocob提出了模型。9. 乳糖操縱于的啟動，不僅需要有信號分子乳糖存在，而且培養(yǎng)基中不能有，因為它的分解代謝產(chǎn)物會降低細胞中的水平，而使復合物不足，它是啟動基因啟動所不可缺少的調(diào)節(jié)因子。10. 真核細胞基因表達的調(diào)控是多級的，有，,和。11. 酶合成的誘導調(diào)節(jié)中，誘導物多是誘導酶的，作用的結(jié)果是使細胞獲得分解能力；酶合成的阻遏調(diào)節(jié)中，附阻遏物多是阻遏酶參與代謝反應的產(chǎn)物，作用的結(jié)果是使細胞停止與合成有關酶的合成。12. 是近年來找到的在代謝調(diào)控中

11、，有重要作用的多磷 酸核苷酸。在E.coli中，它參與rRNA合成的控制。（答案：ppGp四、選擇題1. 大腸桿菌的B -半乳糖苷的主動運輸?shù)奶攸c是：A需要能源。B B -半乳糖苷具有一定的飽和濃度，超出此飽和濃度攝取率不可能 再加快C B-半乳糖苷的流速取決于細胞的B -半乳糖苷濃度。D B-半乳糖的分子形狀。2. 在哺乳動物的組織，絲氨酸可作為下列哪些物質(zhì)的合成前體：A甲硫氨酸B 甘氨酸C色氨酸D膽堿3. 在哺乳動物的組織，甘氨酸是合成下列哪些物質(zhì)的前體：A血紅素B肌酸C鳥嘌呤D胸腺嘧啶4. 體活潑甲基供體主要是：A硫辛酸B S 腺苷甲硫氨酸C甲硫氨酸D磷酸肌酸5. 將下列物質(zhì)加到無細胞質(zhì)

12、懸濃中會引起 cAMP降低的是：A cAMP磷酸二酯酶B腺苷酸環(huán)化酶C咖啡堿D氨基卟啉6. 與乳糖操縱子操縱基因結(jié)合的物質(zhì)是：A RNA聚合酶B DNA聚合酶D反密碼子C阻遏蛋白7. 在E.coli蛋白質(zhì)生物合成的起始步驟中，包括下列步驟中的： A mRNA與 16S核糖體RNA配對。B由fMet-tRNAfMet，起始因子和核糖體 30S亞基間形成起始復合 物。C 由fMet-tRNAfMet定位于核糖體P-位。D 把fMet-tRNAfMet水解除去甲?；由fMet-tRNAfMet識別起始密碼子AUG或 GUG8. 真核DNA基因表達受：A 操縱子控制 B非組蛋白的調(diào)控C 組蛋白的調(diào)

13、控9.下列有關新代謝功能的順序和調(diào)控的述錯誤的是：A任何特定分子的合成代謝途徑往往是它的分解代謝途徑的逆向反應。B合成代謝是從小分子前體合成大分子的過程，并且必須供給一定的能量。C一種酶只能催化某一種特定的化學反應， 從而使細胞中的許多代謝反應可以同時進行，互不干擾。五、問答題1. 一些細菌苗株排泄大量的核酸酶，這種排泄對于細菌有何益 處？哺乳動物胰臟分泌大量的核糖核酸酶和脫氧核糖核酸酶，它們有 何作用？2.什么是操縱子？按照操縱子學說，酶合成的控制分為哪兩種 類型？兩者在控制上主要有哪些重要區(qū)別？3. 生物體糖代謝、脂代謝、蛋白質(zhì)代謝及核酸代謝主要是通過 哪些重要化合物彼此相連形成一個相互聯(lián)

14、系的有機整體的？為什么(可用圖示方法說明)4. 一度流行但有爭議的快速減重膳食，你可以敞開吃你愛吃的 富有蛋白和脂類的食物但仍會減重。不過采用這種飲食的病人經(jīng)常自 述呼吸不佳。請你：(1) 從代謝角度給與一個較為合理的解釋，說明為什么這種膳食 是有效的。(2) 試討論這一主：即不必限制你所吃的蛋白質(zhì)和脂類的量而仍 能減重。5. 生物的代謝調(diào)節(jié)主要分為哪幾個層次？在生物的代謝調(diào)節(jié)中 最基本的調(diào)節(jié)是什么水平調(diào)節(jié)？為什么？第十一章代謝的相互關系及調(diào)節(jié)控制一、名詞解釋1. 反饋調(diào)節(jié)：反饋是結(jié)果對行為本身的調(diào)節(jié)或輸出對輸入的調(diào)節(jié)， 在物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)中引用反饋是指產(chǎn)物的積累對本身代謝速度的調(diào)節(jié)。7.2. 酶

15、共價修飾調(diào)節(jié)：通過共價的方式在酶分子上連接上某一個基 團或其逆反應，使酶活性發(fā)生可逆性變化，這種調(diào)節(jié)作用稱為酶的共 價修飾調(diào)節(jié)。8.3.操縱子學說：操縱子學說是 F. Jacob和J. Monod于1961 年首先提出來用于解釋原核生物基因表達調(diào)控的一個理論。 該理論認 為一個轉(zhuǎn)錄調(diào)控單位由結(jié)構基因、 調(diào)節(jié)基因、啟動子和操縱基因四個 部分組成，其中調(diào)節(jié)基因的表達產(chǎn)物是阻遏蛋白， 阻遏蛋白結(jié)合到操 縱基因位置可以阻止基因的表達，否則，基因就可以表達。4.誘導酶、組成酶：誘導酶則是指細胞存在的一些與某些特定的物質(zhì)代謝有關的酶類，這些酶只有在環(huán)境中有相應物質(zhì)存在時， 細胞 才會大量產(chǎn)生，否則，其含量

16、很少。組成酶是指在細胞含量較為穩(wěn)定， 受外界的影響很小的一類酶。5. 萄糖效應：是指在培養(yǎng)基中，葡萄糖與乳糖同時存在時，細 菌優(yōu)先利用葡萄糖不能利用乳糖的現(xiàn)象。 只有在葡萄糖耗盡之后，經(jīng) 過短暫停滯后，才能分解利用乳糖。這是由于葡萄糖降解物引起的調(diào) 節(jié)作用。6. 酶合成的阻遏：該操縱子的調(diào)節(jié)蛋白單獨不具有與操縱基因 結(jié)合的能力，只有與它的輔阻遏物（正常代謝的終產(chǎn)物結(jié)合）后，才 有與操縱基因結(jié)合的能力，因此，它作用的結(jié)果是使細胞暫時停止某 些酶的合成，失去合成某些物質(zhì)的能力。二、是非題：判斷下列每句話的正確與否，對的畫“，錯的畫 x”,并說明理由。1. 對2.錯3.對4.錯5.錯6.對7.對8.

17、對9.錯10.錯 11.對12.對三、填空題1. 肝臟；肝臟；肝臟及腎臟；肝臟；甲狀腺2. 細胞核；核仁；核糖體，葉綠體，胞漿；線粒體；胞漿；線粒 體3. 基因，蛋白質(zhì)，鐮刀形貧血病9. UTP CTP GTP ATP5. D, L,B -D- , L-磷脂6. a -酮酸、乙酰CoA10. 酶水平，細胞水平，激素水平，神經(jīng)水平11. 操縱子結(jié)構9 .葡萄糖，cAMP cAMP-CAP 正10. 轉(zhuǎn)錄前、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后、翻譯水平、翻譯后11. 正常底物，誘導物的，終末，輔阻遏12. ppGpp四、選擇題1. AB 2. BD 3. ABC 4. B 5 . A 6. C 7 . C 8. B

18、9. B五、問答題1. 答：胞外的核酸酶可以降解環(huán)境中存在的核酸，降解產(chǎn)物可被利用；胰臟分泌核酸酶進入腸中，可降解消化的食物中的核酸。血 液中的核酸酶則用于破壞病毒釋放的核酸。2. 答：操縱基因加上它所控制的一個或幾個結(jié)構基因構成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能單位稱為操縱子。按照操縱子學說，酶合成的控制分為酶合成的誘導及酶合成的阻遏。兩者在控制上主要有重要區(qū)別：(1) 誘導物是誘導酶的正常底物。酶誘導的結(jié)果是使細胞獲得代謝 某一種物質(zhì)的能力；輔阻遏物通常是所阻遏酶的終末產(chǎn)物。 阻遏的結(jié) 果是使細胞暫時停止與其有關酶的合成。(2) 在酶合成的誘導中，阻遏蛋白一合成即有和操縱基因結(jié)合的能力，阻遏蛋白結(jié)合到操縱基因部位可以阻止結(jié)構基因的表達；在酶合成的阻遏中，阻遏蛋白單獨存在時，不具備和操縱基因結(jié)合的能力， 只有它和輔阻遏物結(jié)合之后，才能獲得與操縱基因結(jié)合的能力， 阻止 結(jié)構基因的表達。(3) 誘導物也可以與阻遏蛋白結(jié)合，并且兩者的親合力大于阻遏蛋 白與操縱基因的親合力，因此可以將阻遏蛋白從操縱基因部位解離下 來，使結(jié)構基因可以表達。(4) 酶合成的誘導，除了需要誘導物存在外，它的