代謝的相互關(guān)系及調(diào)控

1、word第十一章代謝的相互關(guān)系及調(diào)節(jié)控制I主要容本章重點(diǎn)講了兩個(gè)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(guān)系集中體現(xiàn)為各有所重， 相互轉(zhuǎn)化，又相互制約的關(guān)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(xì)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(dòng)物所特有的， 細(xì)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(xì)胞水平來實(shí)現(xiàn) 的。細(xì)胞水平調(diào)控是一切調(diào)控的最重要基礎(chǔ)， 細(xì)胞水平調(diào)節(jié)主要分為酶的 區(qū)域化分布調(diào)節(jié)、底

2、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(duì)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(duì)自身代謝速度的調(diào)節(jié)作用， 反饋1 / 14word調(diào)節(jié)作用根據(jù)其效應(yīng)的不同分為正反饋調(diào)節(jié)和負(fù)反饋調(diào)節(jié)。 反饋是結(jié) 果對(duì)行為本身的調(diào)節(jié)或輸出對(duì)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(duì)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(xì)胞的酶可以根據(jù)其是否隨外界環(huán)境條件的改變而

3、改變分為組成酶和誘導(dǎo)酶。組成酶是催化細(xì)胞各種代謝反應(yīng)的酶，如糖酵解、三竣酸循環(huán)等。誘導(dǎo)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(xì)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(dá)調(diào)控操縱子學(xué)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(dá)調(diào)控的一個(gè)理論。 該理論認(rèn)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控單位 包括：結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因、啟動(dòng)子和操縱基因四個(gè)部分，其中操縱 基因加上它所控制的一個(gè)或幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因構(gòu)成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能單位 稱為操縱子。(1)酶合成的誘導(dǎo)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(dāng)環(huán)境中沒有乳糖單獨(dú)存在時(shí)，微生物細(xì)胞中不產(chǎn)生

4、與乳糖代謝有關(guān)的半乳糖 通透酶、-半乳糖甘酶及硫代半乳糖甘轉(zhuǎn)乙酰基酶三種酶。關(guān)于酶合成的誘導(dǎo)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：2 / 14word誘導(dǎo)物是所誘導(dǎo)產(chǎn)生誘導(dǎo)酶的正常底物。 酶誘導(dǎo)的結(jié)果是使細(xì)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(gòu)基因的表達(dá)。誘導(dǎo)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(gòu)基因可以表達(dá)。酶合成的誘導(dǎo)，除了需要誘導(dǎo)物存在外，它的作用還需要降解物激 活蛋白和cAM畤在，只有CA所口 cAM胴時(shí)結(jié)合在CAP吉合位點(diǎn)，才 能啟動(dòng)酶的合成。一

5、旦調(diào)節(jié)基因或操縱基因突變，使調(diào)節(jié)蛋白不能結(jié)合在操縱基因部 位，則可以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因的永久性表達(dá)。(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(dú)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(xì)胞暫時(shí)停止某些酶的合成，失去合成某些物質(zhì)的能力。關(guān)于酶合成的阻遏應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：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(xì)胞暫時(shí)停 止與其有關(guān)酶的合成。阻遏蛋白單獨(dú)存在時(shí)，不具備和操縱基因結(jié)合的能力，只有它和輔3 / 14word阻遏物結(jié)合之后，才能獲得與操縱基因結(jié)合的能力，

6、阻止結(jié)構(gòu)基因的 表達(dá)。一旦調(diào)節(jié)基因或操縱基因突變，使調(diào)節(jié)蛋白不能結(jié)合在操縱基因部 位，則可以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因的永久性表達(dá)（組成型突變）。2,真核生物基因表達(dá)的調(diào)控（六）激素對(duì)代謝的調(diào)節(jié)激素是由多細(xì)胞生物的特殊細(xì)胞分泌，經(jīng)由體液運(yùn)輸?shù)教厥獾陌屑?xì)胞 發(fā)揮其專有生理作用的微量有機(jī)物質(zhì)。激素根據(jù)其化學(xué)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(xì)胞膜上，通過cAMR cGM用勺作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞酶的活性。 固醇類激素主要作用部位在細(xì)胞核，這類激素首先與細(xì)胞質(zhì)中的蛋白 質(zhì)受體結(jié)合形成激素受體復(fù)合物，此復(fù)合物

7、進(jìn)入核與DN粉子上特定 部位結(jié)合，啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯作用。（七）神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)代謝的調(diào)節(jié)一、各種物質(zhì)代謝途徑之間的相互 關(guān)系II習(xí)題、名詞解釋4 / 14word1. 反饋調(diào)節(jié)：2. 酶共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：3. 操縱子學(xué)說4. 誘導(dǎo)酶、組成酶：5. 葡萄糖效應(yīng)：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(yàn)為陰性，由此可以認(rèn)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(yùn)輸，所以都是小分子。3 .反饋抑制主要是指反應(yīng)系統(tǒng)中最終產(chǎn)物對(duì)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(dòng)蛋白本身還具有 ATP酶活

8、力，所以當(dāng)釋放能量時(shí)就會(huì)引起肌肉收縮。5 .所有跨膜擴(kuò)散反應(yīng)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(shí)，肝和肌肉中的糖原儲(chǔ)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(guān)的酶合成常常被阻遏， 只有當(dāng)細(xì)菌以乳糖為唯 一碳源時(shí)，這些酶才能被誘導(dǎo)合成。9 .在動(dòng)物體蛋白質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹荆荒苻D(zhuǎn)變?yōu)樘恰? / 14word10 .細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)主要是通過調(diào)節(jié)酶的作用而實(shí)現(xiàn)的。11 .磷酸化是最常見的酶促化學(xué)修飾反應(yīng)，一般是耗能的。12 .據(jù)目前所知非組蛋白在真核細(xì)胞基因表達(dá)的調(diào)控中起重要作用三、填

9、空題1 .下列過程主要在體何種組織器官中進(jìn)行 ？乳酸-葡萄糖在；軟脂酸-B-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(xì)胞的哪一部分 ？DN始成在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(gòu)和功能的障礙，如。4 .生物體往往利用某些三磷酸核甘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。這些三磷酸核甘分子中的高能磷酸鍵則來源6 / 14word5 .生物選擇專一性的立體異構(gòu)分子作為構(gòu)成生物大

10、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O6 .在糖、脂和蛋白質(zhì)代謝的互變過程中，和起關(guān)鍵作用的物質(zhì)。（答案：酮酸、乙酰CoQ7 .生物體的代謝調(diào)節(jié)在四種不同水平上進(jìn)行即，和。8 . 1961 年 Monocff口 Jocob提出了模型。9 .乳糖操縱于的啟動(dòng)，不僅需要有信號(hào)分子乳糖存在，而且培養(yǎng)基中不能有，因?yàn)樗姆纸獯x產(chǎn)物會(huì)降低細(xì)胞中的水平，而使復(fù)合物不足，它是啟動(dòng)基因啟動(dòng)所不可缺少的調(diào)節(jié)因子。10 .真核細(xì)胞基因表達(dá)的調(diào)控是多級(jí)的，有，, 和。11 .酶合成的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)中，誘導(dǎo)物多是誘導(dǎo)酶的，作用的結(jié)果是使細(xì)胞獲得分解能力；酶合成的阻遏調(diào)節(jié)中，附阻

11、遏物多是阻遏酶參與代謝反應(yīng)的產(chǎn)物，作用的結(jié)果是使細(xì)胞停止與合成有關(guān)酶的合成。12 .是近年來找到的在代謝調(diào)控中，有重要作用的多磷酸核甘酸。在E.coli中，它參與rRNA合成的控制。（答案：ppGpp7 / 14word四、選擇題1 .大腸桿菌的B -半乳糖昔的主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是：A需要能源。B (3 -半乳糖甘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 (3 -半乳糖甘的流速取決于細(xì)胞的B -半乳糖甘濃度。D (3-半乳糖的分子形狀。2 .在哺乳動(dòng)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(dòng)物的組織，甘氨酸是合成下列哪些物質(zhì)的前體

12、：A血紅素B肌酸C鳥喋吟D胸腺喀咤4 .體活潑甲基供體主要是：A硫辛酸B S一腺甘甲硫氨酸C甲硫氨酸D磷酸肌酸5 .將下列物質(zhì)加到無細(xì)胞質(zhì)懸濃中會(huì)引起 cAMPW低的是：A cAMP磷酸二酯酶B腺甘酸環(huán)化酶C咖啡堿D氨基嚇咻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8 / 14word7 .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 mRNAW 16S核糖體 RN用己對(duì)。B由fMet-tRNAfMet ,起始因子和核糖體 30S亞基間形成起始復(fù)合 物。C 由fMet-tRNAfMet定位于核糖體P-位。D 把fMet-tR

13、NAfMet水解除去甲?；?。E由fMet-tRNAfMet識(shí)別起始密碼子AU破GUG8 .真核DNAS因表達(dá)受：A操縱子控制B非組蛋白的調(diào)控C 組蛋白的調(diào)控9.下列有關(guān)新代謝功能的順序和調(diào)控的述錯(cuò)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(yīng)。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(xué)反應(yīng)， 從而使細(xì)胞中的許多代謝反應(yīng)可以同時(shí)進(jìn)行，互不干擾。五、問答題1. 一些細(xì)菌苗株排泄大量的核酸酶，這種排泄對(duì)于細(xì)菌有何益 處？哺乳動(dòng)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(xué)說， 酶

14、合成的控制分為哪兩種 類型？?jī)烧咴诳刂粕现饕心男┲匾獏^(qū)別？9 / 14word3 .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(gè)相互聯(lián)系的有機(jī)整體的？為什么(可用圖示方法說明)4 . 一度流行但有爭(zhēng)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(huì)減重。不過采用這種飲食的病人經(jīng)常自 述呼吸不佳。請(qǐng)你：(1)從代謝角度給與一個(gè)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(gè)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

15、代謝的相互關(guān)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(duì)行為本身的調(diào)節(jié)或輸出對(duì)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(duì)本身代謝速度的調(diào)節(jié)。7.2.酶共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：通過共價(jià)的方式在酶分子上連接上某一個(gè)基 團(tuán)或其逆反應(yīng)，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(jià)修飾調(diào)節(jié)。8.3.操縱子學(xué)說：操縱子學(xué)說是 F. Jacob和J. Monod于196110 / 14word年首先提出來用于解釋原核生物基因表達(dá)調(diào)控的一個(gè)理論。 該理論認(rèn) 為一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控單位由結(jié)構(gòu)基因、 調(diào)節(jié)基因、啟動(dòng)子和操縱基因四個(gè) 部分組成，其中調(diào)節(jié)基因的表達(dá)產(chǎn)物是阻遏蛋白， 阻遏蛋白結(jié)合到操 縱基因位

16、置可以阻止基因的表達(dá)，否則，基因就可以表達(dá)。4 .誘導(dǎo)酶、組成酶：誘導(dǎo)酶則是指細(xì)胞存在的一些與某些特定的 物質(zhì)代謝有關(guān)的酶類，這些酶只有在環(huán)境中有相應(yīng)物質(zhì)存在時(shí)， 細(xì)胞 才會(huì)大量產(chǎn)生，否則，其含量很少。組成酶是指在細(xì)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(yīng)：是指在培養(yǎng)基中，葡萄糖與乳糖同時(shí)存在時(shí)，細(xì) 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(dú)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，

17、因此，它作用的結(jié)果是使細(xì)胞暫時(shí)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(duì)的畫，錯(cuò)的畫 “X”，并說明理由。1.對(duì)2.錯(cuò)3.對(duì)4.錯(cuò)5.錯(cuò)6.對(duì)7.對(duì)8.對(duì)9.錯(cuò)10.錯(cuò) 11.對(duì)12.對(duì)三、填空題11 / 14word1 .肝臟；肝臟；肝臟及腎臟；肝臟；甲狀腺2 .細(xì)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, (3-D-, L-磷脂6. % -酮酸、乙酰CoA10. 酶水平，細(xì)胞水平，激素水平，神經(jīng)水平11. 操縱子結(jié)構(gòu)9 .葡萄糖，cAMP cAMP-C

18、AP 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(dǎo)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. B9. 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(jìn)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(gè)或幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因構(gòu)成的轉(zhuǎn) 錄調(diào)控功能單位稱為操縱子。按照操縱子學(xué)說，酶合成的控制分為酶12 / 14word合成的誘導(dǎo)及酶合成的阻遏。兩者在控制上主要有重要區(qū)別：(1)誘導(dǎo)物是誘導(dǎo)酶的正常