物質代謝的生物調節(jié)ppt課件

1、第十二章第十二章物質代謝的調節(jié)物質代謝的調節(jié) 本章的重點和難點本章的重點和難點重點：掌握三大物質代謝的相互關系；掌握重點：掌握三大物質代謝的相互關系；掌握 酶活性及酶合成的調節(jié)，明確兩種調節(jié)在代酶活性及酶合成的調節(jié)，明確兩種調節(jié)在代謝上的重要性及調節(jié)機制；重點了解原核生謝上的重要性及調節(jié)機制；重點了解原核生物的基因表達的調節(jié)。物的基因表達的調節(jié)。難點：理解和掌握第二信使和激素水平的調難點：理解和掌握第二信使和激素水平的調節(jié)機制。節(jié)機制。 主要內容主要內容 第一節(jié)第一節(jié) 物質代謝的相互聯(lián)系物質代謝的相互聯(lián)系第二節(jié)第二節(jié) 代謝調節(jié)代謝調節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 基因表達調控基因表達調控一、糖代謝與脂類代謝的

2、相互關系一、糖代謝與脂類代謝的相互關系二、糖代謝與蛋白質代謝的相互聯(lián)系二、糖代謝與蛋白質代謝的相互聯(lián)系三、脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯(lián)系三、脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯(lián)系四、核酸與糖、脂類、蛋白質代謝的聯(lián)系四、核酸與糖、脂類、蛋白質代謝的聯(lián)系糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮-磷酸甘磷酸甘油油脂肪脂肪有氧氧化有氧氧化酵解酵解從頭合成從頭合成脂肪甘油甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮糖代謝糖代謝脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖 (植物)乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) -氧化氧化糖異生糖異生TCA總 結n糖酵解過程中產生的磷酸二羥丙酮可轉變?yōu)閚 磷酸甘油，可作為脂肪合成過

3、程中甘油的n 原料；n糖有氧氧化產生的乙酰COA是脂肪酸和酮 體的合成原料；n脂肪酸分解產生的乙酰COA最終進入TCA；n酮體氧化產生的乙酰COA和丙酮酸可進入 TCA或糖異生；n甘油經磷酸甘油激酶作用后轉變?yōu)榱姿岫u 丙酮或進入糖酵解或糖異生。n糖有氧代謝產生的NADPH可供脂肪酸合成需要。 二、糖代謝與蛋白質代謝的相互聯(lián)系二、糖代謝與蛋白質代謝的相互聯(lián)系糖糖 -酮酸酮酸 非必需氨基酸非必需氨基酸 蛋白質蛋白質 NH3蛋白質蛋白質 氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸 糖糖（生糖氨基酸）（生糖氨基酸）1、丙酮酸是糖代謝的重要中間產物，它可轉變成、丙酮酸是糖代謝的重要中間產物，它可轉變成Ala、Glu、

4、Asp、-酮戊二酸、草酰乙酸；酮戊二酸、草酰乙酸；2、糖可轉化成某些非必需氨基酸生糖氨基酸）；、糖可轉化成某些非必需氨基酸生糖氨基酸）；3、蛋白質可轉變?yōu)樘恰⒌鞍踪|可轉變?yōu)樘撬鉃榘被崴鉃榘被崦摪被摪被?酮酮酸酸-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糖或糖原，變?yōu)橥峥捎幸韵峦緩叫纬商窃夯蛱窃?，變?yōu)橥峥捎幸韵峦緩叫纬商窃海?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異生糖原異生糖原（2形成丙酮酸形成丙酮酸異生作用異生作用（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，沿等，沿TCA形成草酰

5、乙酸后再走形成草酰乙酸后再走1等等。等等?？偪?結結三、脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯(lián)系三、脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯(lián)系脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥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質蛋白質蛋白質蛋白質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）總 結 氧化產生的乙酰氧化產生的乙酰COA與草酰乙酸縮合進入與草酰乙酸縮合進入 TCA，產生的，產生的 -酮戊二酸經聯(lián)合脫氨基酮戊二酸經聯(lián)合脫氨基作用產生作用產生glu,可以用于合成蛋白質；可以用于合成蛋白質；2. 生酮生糖氨基酸可產生乙酰生酮生糖氨基酸可產生乙酰COA，

6、用于，用于合成脂肪酸；合成脂肪酸；3. 生酮生糖氨基酸可產生丙酮酸可合成甘生酮生糖氨基酸可產生丙酮酸可合成甘油或乙酰油或乙酰COA，用于合成脂肪酸。，用于合成脂肪酸。 核苷酸的一些衍生物具重要生理功能如核苷酸的一些衍生物具重要生理功能如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。）。 核酸是細胞內重要的遺傳物質，控制著蛋白質的核酸是細胞內重要的遺傳物質，控制著蛋白質的合成，影響細胞的成分和代謝類型。合成，影響細胞的成分和代謝類型。 核酸生物合成需要糖和蛋白質的代謝中間產物參加，而且核酸生物合成需要糖和蛋白質的代謝中間產物參加，而且需要酶和多種蛋白質因子。需要酶和多種蛋白質因子。 各類物

7、質代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如各類物質代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如ATP是能量的是能量的“通貨通貨”，此外，此外UTP參與多糖的合成，參與多糖的合成，CTP參參與磷脂合成，與磷脂合成，GTP參與蛋白質合成與糖異生作用。參與蛋白質合成與糖異生作用。脂肪分解增強脂肪分解增強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被抑被抑制制（糖分解代謝限速酶之一）（糖分解代謝限速酶之一）舉例舉例 1舉例舉例 2：饑餓時：饑餓時 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解，肌糖原分解 肝糖異生肝糖異生，蛋白質分解，蛋白質分解 以脂

8、酸、酮體分解供能為主以脂酸、酮體分解供能為主蛋白質分解明顯降低蛋白質分解明顯降低1 2 天天3 4 周周 攝入的糖量超過能量消耗時，糖可以攝入的糖量超過能量消耗時，糖可以轉變成轉變成 脂肪。脂肪。葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪組織）（脂肪組織）合成糖原儲存肝、肌肉）合成糖原儲存肝、肌肉）磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮a磷酸甘油磷酸甘油舉例舉例 3脂肪的分解代謝受糖代謝的影響脂肪的分解代謝受糖代謝的影響高酮血癥高酮血癥草酰乙酸草酰乙酸相對不足相對不足糖不足糖不足脂肪大量動員脂肪大量動員酮體生成增加酮體生成增加氧化受阻氧化受阻舉例舉例 4：饑餓、糖供應不足或糖代謝障礙時：饑餓、糖供應不

9、足或糖代謝障礙時第二節(jié)第二節(jié) 代謝調節(jié)的種類與機制代謝調節(jié)的種類與機制高等生物高等生物 三級水平代謝調節(jié)三級水平代謝調節(jié)細胞水平代謝調節(jié)細胞水平代謝調節(jié)激素水平代謝調節(jié)激素水平代謝調節(jié)高等生物在進化過程中，出現了專司調節(jié)功能的內高等生物在進化過程中，出現了專司調節(jié)功能的內分泌細胞及內分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發(fā)分泌細胞及內分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發(fā)揮代謝調節(jié)作用。揮代謝調節(jié)作用。整體水平代謝調節(jié)整體水平代謝調節(jié)在中樞神經系統(tǒng)的控制下，或通過神經纖維及神經在中樞神經系統(tǒng)的控制下，或通過神經纖維及神經遞質對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過某些激素的分泌來遞質對靶細胞直接發(fā)生影響，或通過

10、某些激素的分泌來調節(jié)某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調節(jié)某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協(xié)調而對機體代謝進行綜合調節(jié)。調而對機體代謝進行綜合調節(jié)。 一、細胞水平的代謝調節(jié)一、細胞水平的代謝調節(jié) 細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。細胞水平的代謝調節(jié)主要是酶水平的調節(jié)。 細胞內酶呈隔離分布。細胞內酶呈隔離分布。 代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶(key enzyme)(key enzyme)的活性決定。的活性決定。 代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現的。而實現的。（一細胞內酶的隔離分布（一細胞

11、內酶的隔離分布代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于細胞的某一區(qū)域細胞的某一區(qū)域 。多酶體系在細胞內的分布多酶體系在細胞內的分布多酶體系多酶體系分分 布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑糖異生糖異生糖原合成糖原合成三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)線粒體線粒體氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體線粒體胞液胞液胞液胞液胞液胞液 酶的隔離分布的意義酶的隔離分布的意義 避免了各種代謝途徑互相干擾。避免了各種代謝途徑互相干擾。多酶體系多酶體系分分 布布蛋白質合成蛋白質合成多種水解酶多種水解酶溶酶體溶酶體線粒體、胞液線粒體、胞液尿素合成尿素合成血紅素血紅素合成合成內質網、胞

12、液內質網、胞液線粒體、胞液線粒體、胞液 速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶故又稱其為限速酶(limiting velocity enzymes)(limiting velocity enzymes)。 催化單向反應不可逆或非平衡反應，它的活性決定催化單向反應不可逆或非平衡反應，它的活性決定整個代謝途徑的方向。整個代謝途徑的方向。 這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應劑的調節(jié)。效應劑的調節(jié)。關鍵酶催化的反應具有以下特點：關鍵酶催化的反應具有以下特點： 快速代謝快速代謝 遲緩代

13、謝遲緩代謝數秒、數分鐘數秒、數分鐘通過改變酶的活性通過改變酶的活性數小時、幾天數小時、幾天通過改變酶的含量通過改變酶的含量 變構調節(jié)變構調節(jié)(allosteric regulation)(allosteric regulation)化學修飾調節(jié)化學修飾調節(jié)(chemical modification (chemical modification regulation)regulation) 代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現的代謝調節(jié)主要是通過對關鍵酶活性的調節(jié)而實現的（二酶的化學修飾調節(jié)（二酶的化學修飾調節(jié)1. 1. 化學修飾調節(jié)化學修飾調節(jié)酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)酶蛋白肽

14、鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾生可逆的共價修飾(covalent modification)(covalent modification)，從，從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為酶的化學而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為酶的化學修飾。修飾。2. 化學修飾調節(jié)的主要方式化學修飾調節(jié)的主要方式磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙?；阴；?- - - - - - 脫乙酰脫乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - - - - 脫腺苷脫腺苷 SH 與與 S S 互變互變酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋

15、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. 化學修飾調節(jié)的特點化學修飾調節(jié)的特點酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態(tài)可互相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調節(jié)因素如激素的調控。節(jié)因素如激素的調控。具有放大效應，效率較變構調節(jié)高。具有放大效應，效率較變構調節(jié)高。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。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調節(jié)和化學修飾調節(jié)。

16、同一個酶可以同時受變構調節(jié)和化學修飾調節(jié)。二二 、 激激 素素 水水 平平 的的 代代 謝謝 調調 節(jié)節(jié)（一）、（一）、 概概 述述（二（二 ）、）、 質膜受體介導的信息傳遞途徑質膜受體介導的信息傳遞途徑 （一）、（一）、 概概 述述1. 受體及其特征受體及其特征受體受體 細胞組成成分中具有特異結構的大分子物質，它可與細胞組成成分中具有特異結構的大分子物質，它可與激素神經遞質或其他化學物質專一性結合而相互作用，并激素神經遞質或其他化學物質專一性結合而相互作用，并觸發(fā)生物學效應，其本質為蛋白質。觸發(fā)生物學效應，其本質為蛋白質。 配體配體 能與受體特異性結合并觸發(fā)生物學效應的化學物質。能與受體特異

17、性結合并觸發(fā)生物學效應的化學物質。受體的特征：受體的特征： 1. 受體與配體結合具有嚴格的選擇性、特異性結合受體與配體結合具有嚴格的選擇性、特異性結合; 2. 受體與配體的親合性受體與配體的親合性:與其配體的生理濃度相適應與其配體的生理濃度相適應; 3. 受體結合配體具有飽和性受體結合配體具有飽和性; 4. 具有明顯觸發(fā)生物學效應的功能。具有明顯觸發(fā)生物學效應的功能。2. 激素按作用機制分為兩類激素按作用機制分為兩類n質膜受體激素含氮激素）質膜受體激素含氮激素）n 親水性的，不易通過質膜的脂雙層，親水性的，不易通過質膜的脂雙層，只能與靶細胞表面受體結合后通過胞內的第只能與靶細胞表面受體結合后通

18、過胞內的第二信使起作用的。二信使起作用的。n胞內受體激素胞內受體激素n 親脂性的，易透過質膜的脂雙層進入親脂性的，易透過質膜的脂雙層進入靶細胞內起作用的。靶細胞內起作用的。質膜受體激素的作用方式質膜受體激素的作用方式 胞胞內內受受體體激激素素的的作作用用方方式式（二）、質膜激素受體的信息傳遞（二）、質膜激素受體的信息傳遞 n第一信使第一信使n 指激素、神經遞質等體內的化學信號分子。指激素、神經遞質等體內的化學信號分子。n第二信使第二信使n 激素作為第一信使，通過與受體的相互作激素作為第一信使，通過與受體的相互作用，將信號傳至效應器后所產生的一種具有傳遞用，將信號傳至效應器后所產生的一種具有傳遞

19、和放大信息作用的生物小分子，如和放大信息作用的生物小分子，如cAMP、cGMP、 Ca離子、三磷酸肌醇酚離子、三磷酸肌醇酚(IP3)、甘油二、甘油二酯酯(DAG)和和 NO等。等。（1 1基本概念基本概念（以（以cAMPcAMP為第二信使的傳遞為例）為第二信使的傳遞為例）n定義定義 n 與與 GTP結合的異三聚體蛋白，是存在于質膜上結合的異三聚體蛋白，是存在于質膜上的一組信息傳遞蛋白，的一組信息傳遞蛋白， 由由、三個亞基組成，三個亞基組成， 激素與受體結合后，激素與受體結合后， 經經G蛋白將信號傳遞給效應器，蛋白將信號傳遞給效應器，產生第二信使分子，引發(fā)生理效應。產生第二信使分子，引發(fā)生理效應

20、。n種類種類n Gs(激動性激動性G蛋白蛋白) 激活激活AC 刺激刺激cAMP產產生生n Gi(抑制性抑制性G蛋白蛋白) 抑制抑制AC 抑制抑制cAMP產產生生G G蛋白的概念、種類及特征蛋白的概念、種類及特征兩種兩種G蛋白的活性型和非活性型的互變蛋白的活性型和非活性型的互變n特征特征n 由由 、三亞基組成，其中三亞基組成，其中 上有上有GTP 、GDP和受體的結合位點，同時還具有和受體的結合位點，同時還具有GTpase活性，活性， 亞基決定亞基決定其多樣性和專一性，其多樣性和專一性， 和和較保守，不易分開。較保守，不易分開。 nG蛋白的存在形式：蛋白的存在形式：n 活性形式活性形式 亞基與亞

21、基與GTP結合，并與結合，并與 和和 分開分開n 非活性形式非活性形式 亞基與亞基與GDP結合結合 并與并與 和和結合結合 n第一步是激素與受體結合。當激素到達靶細胞后，第一步是激素與受體結合。當激素到達靶細胞后，首先與質膜上的特異性受體相互識別并結合，引起首先與質膜上的特異性受體相互識別并結合，引起受體結構的變化，與受體結構的變化，與G蛋白結合觸發(fā)信息傳遞過程；蛋白結合觸發(fā)信息傳遞過程；n第二步是腺苷酸環(huán)化酶第二步是腺苷酸環(huán)化酶AC的激活和的激活和cAMP的產的產生；生；n第三步第三步 cAMP作為第二信使產生介導的生理效應。作為第二信使產生介導的生理效應。（2信息傳遞過程信息傳遞過程 此類

22、受體的信息傳遞可歸納為：此類受體的信息傳遞可歸納為： 激素激素 受體受體蛋白蛋白ACAC酶酶 第二信使第二信使cAMP)cAMP)蛋白激酶蛋白激酶PKA)PKA)某個酶或功能蛋白某個酶或功能蛋白 生物學效應生物學效應第一步和第二步的情況：第一步和第二步的情況：n當興奮信息產生時當興奮信息產生時 Rs受體被激活受體被激活 Rs-激素激素復合物移向復合物移向Gs蛋白蛋白 與與Gs的的亞基結合亞基結合 Gs的的 亞基釋放出亞基釋放出GDP，與，與GTP結合，發(fā)生結合，發(fā)生GDP與與GTP的交換的交換 與與分別，成為活性分別，成為活性狀態(tài)狀態(tài) 活化后的活化后的Gs -GTP復合物移向復合物移向AC，與

23、其結合并激活與其結合并激活AC AC水解水解ATP產生產生cAMP，產生生理效應。產生生理效應。n當抑制信號產生時當抑制信號產生時 Ri受體被激活受體被激活 Ri-激激素復合物結合素復合物結合Gi蛋白蛋白 余下過程與上面相同，余下過程與上面相同，所不同的是所不同的是Gs和和Gi的作用不同。的作用不同。NOCH2OOHONNNNH2POOHcAMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHATPACPPiNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHAMPPDEH2O磷酸二酯酶磷酸二酯酶(phosphodiesterase, PDE)腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶(adenylat

24、e cyclase,AC)第三步第三步 cAMP作為第二信使介導的生理效應作為第二信使介導的生理效應ncAMP產生后，與蛋白激酶產生后，與蛋白激酶A的調節(jié)亞基的調節(jié)亞基(R)結結合后，蛋白酶合后，蛋白酶A的的R亞基與亞基與C亞基分離，蛋白酶亞基分離，蛋白酶A產生活性形式，催化靶細胞磷酸化，而產生產生活性形式，催化靶細胞磷酸化，而產生生理效應。生理效應。PKA的激活的激活R 調節(jié)亞基調節(jié)亞基 C 催化亞基催化亞基肽類激素通過肽類激素通過cAMP-蛋白激酶調節(jié)代謝示意圖蛋白激酶調節(jié)代謝示意圖 ATP cAMP+PPi內在蛋白質的磷酸化作用內在蛋白質的磷酸化作用改變細胞的生理過程改變細胞的生理過程細

25、胞膜細胞膜細胞膜細胞膜cR蛋白激酶無活性）蛋白激酶無活性）c+RcAMP蛋白激酶有活性）蛋白激酶有活性）受體受體環(huán)化酶環(huán)化酶激素激素G蛋白蛋白糖原的代謝調節(jié)問題！糖原的代謝調節(jié)問題！見書中圖見書中圖三、整體水平的調節(jié)一、饑餓的調節(jié)二、應激的調節(jié)（一饑餓（一饑餓糖原消耗糖原消耗血糖趨于降低血糖趨于降低胰島素分泌減少胰島素分泌減少胰高血糖素分泌增加胰高血糖素分泌增加 引起一系列的代謝變化引起一系列的代謝變化1. 短期饑餓短期饑餓13天）天） （1蛋白質代謝變化蛋白質代謝變化分解加強，氨基酸異生成糖分解加強，氨基酸異生成糖（2糖代謝變化糖代謝變化 糖異生加強，糖異生加強，組織對葡萄糖利用降低組織對葡

26、萄糖利用降低（3脂代謝變化脂代謝變化 脂肪動員加強，酮體生成增多脂肪動員加強，酮體生成增多2. 長期饑餓長期饑餓（1蛋白質代謝變化蛋白質代謝變化 蛋白質分解減少蛋白質分解減少（2糖代謝變化糖代謝變化肝腎糖異生增強肝腎糖異生增強肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸肝糖異生的主要原料為乳酸、丙酮酸（3脂代謝變化脂代謝變化脂肪動員進一步加強脂肪動員進一步加強腦組織利用酮體增加腦組織利用酮體增加（二應（二應 激激1. 1. 概念概念應激應激(stress)(stress)指人體受到一些異乎尋常的指人體受到一些異乎尋常的刺激，如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒刺激，如創(chuàng)傷、劇痛、凍傷、缺氧、中毒、感染及劇烈情緒

27、波動等所作出一系列反、感染及劇烈情緒波動等所作出一系列反應的應的“ “ 緊張狀態(tài)緊張狀態(tài) ” ”。2. 機體整體反應機體整體反應交感神經興奮交感神經興奮腎上腺髓質及皮質激素分泌增多腎上腺髓質及皮質激素分泌增多胰高血糖素、生長激素增加，胰島素分泌減少胰高血糖素、生長激素增加，胰島素分泌減少 引起一系列的代謝變化引起一系列的代謝變化3. 代謝改變代謝改變（1） 血糖升高血糖升高（2） 脂肪動員增強脂肪動員增強（3蛋白質分解加強蛋白質分解加強糖原合成與分解的調節(jié)移至第糖原合成與分解的調節(jié)移至第1212章講）章講） 關鍵酶關鍵酶 糖原合成：糖原合成酶糖原合成：糖原合成酶 糖原分解：糖原磷酸化酶糖原分解

28、：糖原磷酸化酶 這兩種關鍵酶的重要特點：這兩種關鍵酶的重要特點：* * 它們的快速調節(jié)有共價修飾和變構調節(jié)二它們的快速調節(jié)有共價修飾和變構調節(jié)二種方式。種方式。* * 它們都以活性、無低活性二種形式存它們都以活性、無低活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉變?；嗷マD變。調節(jié)有級聯(lián)放大作用，效率高；調節(jié)有級聯(lián)放大作用，效率高； 兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反；兩種酶磷酸化或去磷酸化后活性變化相反； 此調節(jié)為酶促反應，調節(jié)速度快；此調節(jié)為酶促反應，調節(jié)速度快； 受激素調節(jié)。受激素調節(jié)。 1. 1. 共價修飾調節(jié)共價修飾調節(jié) 腺苷環(huán)

29、化酶腺苷環(huán)化酶 （無活性）（無活性）腺苷環(huán)化酶有活性）腺苷環(huán)化酶有活性） 激素胰高血糖素、腎上腺素等）激素胰高血糖素、腎上腺素等）+ 受體受體 ATP cAMP PKA(無活性無活性) 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 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑-P 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑 PKA有活性）有活性） 2. 別構調節(jié)別構調節(jié)磷酸化酶二種

30、構像磷酸化酶二種構像緊密型緊密型(T)和疏松和疏松型型(R) ，其中，其中T型的型的14位位Ser暴露，便于接受前暴露，便于接受前述的共價修飾調節(jié)。述的共價修飾調節(jié)。* 葡萄糖是磷酸化酶的別構抑制劑。葡萄糖是磷酸化酶的別構抑制劑。 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) 緊密型緊密型葡萄糖葡萄糖 肌肉內糖原代謝的二個關鍵酶的調節(jié)與肝糖原不同肌肉內糖原代謝的二個關鍵酶的調節(jié)與肝糖原不同 * 在糖原分解代謝時肝主要受胰高血糖素的調在糖原分解代謝時肝主要受胰高血糖素的調節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調節(jié)。節(jié)，而肌肉主要受腎上腺素調節(jié)。 * 肌肉內糖原合酶及磷酸化酶的變構效應

31、物主肌肉內糖原合酶及磷酸化酶的變構效應物主要為要為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調節(jié)小結調節(jié)小結 雙向調控：對合成酶系與分解酶系分別進行雙向調控：對合成酶系與分解酶系分別進行調節(jié)，如加強合成則減弱分解，或反之。調節(jié)，如加強合成則減弱分解，或反之。 雙重調節(jié)：別構調節(jié)和共價修飾調節(jié)。雙重調節(jié)：別構調節(jié)和共價修飾調節(jié)。 肝糖原和肌糖原代謝調節(jié)各有特點：肝糖原和肌糖原代謝調節(jié)各有特點： 如：分解肝糖原的激素主要為胰高血糖素，如：分解肝糖原的激素主要為胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要為腎

32、上腺素。分解肌糖原的激素主要為腎上腺素。 關鍵酶調節(jié)上存在級聯(lián)效應。關鍵酶調節(jié)上存在級聯(lián)效應。 關鍵酶都以活性、無低活性二種形式存關鍵酶都以活性、無低活性二種形式存在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化在，二種形式之間可通過磷酸化和去磷酸化而相互轉變。而相互轉變。 腎糖閾腎糖閾尿中出現糖時的血糖最低界限尿中出現糖時的血糖最低界限。 人血糖的正常值范圍人血糖的正常值范圍8080120mg/100ml120mg/100ml 血糖的來源和去路見血糖的來源和去路見p215 p215 圖圖7-167-16） 調節(jié)方式：調節(jié)方式： a.a.葡萄糖載體轉運的速度快慢是肌肉細胞葡萄糖載體轉運的速度快慢是肌肉細

33、胞內葡萄糖內葡萄糖 利用的限速步驟；利用的限速步驟； b.b.糖原合成與分解的調節(jié)兩個酶）糖原合成與分解的調節(jié)兩個酶） c.c.激素調節(jié)：胰島素、胰高血糖素、腎上激素調節(jié)：胰島素、胰高血糖素、腎上腺素腺素 糖原分解與合成的調節(jié)受糖原分解與合成的調節(jié)受2 2個酶個酶限速酶的調限速酶的調節(jié)，它們分別具有活性與非活性形成，兩者之間的節(jié)，它們分別具有活性與非活性形成，兩者之間的轉化就可以調節(jié)葡萄糖的合成與糖原分解轉化就可以調節(jié)葡萄糖的合成與糖原分解血糖濃度的調節(jié)血糖濃度的調節(jié)原核生物酶合成調節(jié)的遺傳機制原核生物酶合成調節(jié)的遺傳機制 操縱子學說操縱子學說一、什么是操縱子？一、什么是操縱子？ n是原核基因

34、表達的調控單位，一些相關的基因被串聯(lián)是原核基因表達的調控單位，一些相關的基因被串聯(lián)排列在染色體上一起轉錄，這種基因串列、啟動子以排列在染色體上一起轉錄，這種基因串列、啟動子以及其它在基因表達調節(jié)中起作用的附屬順序組成的結及其它在基因表達調節(jié)中起作用的附屬順序組成的結構稱為操縱子，操縱子一般含有構稱為操縱子，操縱子一般含有2626個基因，它們個基因，它們一起被轉錄，構成一個轉錄單位。一起被轉錄，構成一個轉錄單位。 a a、操縱子、操縱子基因表達的協(xié)同單位基因表達的協(xié)同單位操縱子操縱子結構基因編碼蛋白質，結構基因編碼蛋白質，S）控制部位控制部位操縱基因操縱基因operator, O）啟動子啟動子p

35、romotor, P）b、酶合成的誘導和阻遏、酶合成的誘導和阻遏實例：誘導型操縱子實例：誘導型操縱子乳糖操縱子乳糖操縱子 阻遏型操縱子阻遏型操縱子 色氨酸操縱子自學）色氨酸操縱子自學）利用操縱子模型解釋酶合成的誘導和阻遏，但要注意操縱子僅利用操縱子模型解釋酶合成的誘導和阻遏，但要注意操縱子僅僅存在于原核細胞，操縱子的調控是原核細胞轉錄水平的調控。僅存在于原核細胞，操縱子的調控是原核細胞轉錄水平的調控。真核細胞中沒有操縱子，即真核細胞中功能上彼此有關的基因真核細胞中沒有操縱子，即真核細胞中功能上彼此有關的基因往往分布在不同染色體上，它們并不組成一個操縱子。往往分布在不同染色體上，它們并不組成一個

36、操縱子。 二、乳糖操縱子調節(jié)機制二、乳糖操縱子調節(jié)機制1、乳糖操縱子、乳糖操縱子(lac operon)的結構與組成的結構與組成 調控區(qū)調控區(qū)CAP結合位點結合位點啟動序列啟動序列操縱序列操縱序列 結構基因結構基因Z： -半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y： 透酶透酶A：乙?；D移酶：乙?；D移酶ZYAOPDNAn以原核生物乳糖操縱子(Lac operon)為例，其控制區(qū)包括調節(jié)基因阻遏基因），啟動基因其CRP結合位點位于RNA聚合酶結合位點上游和操縱基因；其信息區(qū)由-半乳糖苷酶基因lacZ），通透酶基因lacY和乙酰化酶基因lacA串聯(lián)在一起構成。 控制區(qū)控制區(qū)信息區(qū)信息區(qū)乳糖操縱子的結構基因及其表達產

37、物乳糖操縱子的結構基因及其表達產物mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時沒有乳糖存在時2 2、阻遏蛋白的負性調節(jié)、阻遏蛋白的負性調節(jié)阻遏基因阻遏基因mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存在時有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉錄啟動轉錄mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶+ + + + + + + + 轉錄轉錄無葡萄糖，無葡萄糖，cAMP濃度高時濃度高時有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP濃度低時濃度低時3、CAP的正性調節(jié)的正性調節(jié)ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP 當當培培養(yǎng)養(yǎng)基基中中乳乳糖糖濃濃度度升升高高而而葡葡萄萄糖糖濃濃度度降降低低時時 細細胞胞中中 cAMP濃濃度度升升高高 乳乳糖糖作作為為誘誘導導劑劑與與阻阻抑抑蛋蛋白白結結合合 cAMP與與 CRP結結合合并并使使之之激激合合 促促使使阻阻抑抑蛋蛋白白與與操操縱縱基基因因分分離離 CRP與與啟啟動動基基因因結結合合并并促促使使 RNA聚聚合合酶酶與與啟啟動動基基因因結結合合 基基因因轉轉錄錄激激活活 當