華東理工生物化學(xué)chap14

生物化學(xué)第十四章代謝間的聯(lián)系與調(diào)控第十四章代謝間的聯(lián)系與調(diào)控下一頁一、物質(zhì)代謝間的相互聯(lián)系二、細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)三、激素水平的代謝調(diào)節(jié)四、神經(jīng)水平的代謝調(diào)節(jié)一、物質(zhì)代謝間的相互關(guān)系(一）糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系(二)糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系(三)脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系上一頁章首(四)核酸與糖類、脂類、蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系糖代謝與脂類代謝的相互聯(lián)系脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖代謝脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖

(植物)乙醛酸循環(huán)-氧化糖異生TCA糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解從頭合成節(jié)首脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)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羥丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物節(jié)首糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系

糖代謝為蛋白質(zhì)的合成提供碳源和能源：如糖分解過程中可產(chǎn)生丙酮酸，丙酮酸經(jīng)TCA循環(huán)產(chǎn)生α—酮戊二酸和草酰乙酸，它們均可經(jīng)加氨基或氨基移換作用形成相應(yīng)的氨基酸。另外，糖分解過程中產(chǎn)生的能量可供氨基酸和蛋白質(zhì)的合成之用。

蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的氨基酸，在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘?。如：多?shù)氨基酸在脫氨后轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，?jīng)糖原異生作用可生成糖，這類氨基酸稱為生糖氨基酸。節(jié)首糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系糖→→α-酮酸氨基酸蛋白質(zhì)

NH3蛋白質(zhì)氨基酸α-酮酸糖（生糖氨基酸）節(jié)首脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系脂肪甘油磷酸二羥丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）節(jié)首核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系

核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細(xì)胞的成分和代謝類型

核酸生物合成需要糖和蛋白質(zhì)的代謝中間產(chǎn)物參加，而且需要酶和多種蛋白質(zhì)因子。

各類物質(zhì)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“通貨”，此外UTP參與多糖的合成，CTP參與磷脂合成，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。節(jié)首（胞液）（線粒體）（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（轉(zhuǎn)氨基作用）糖的分解代謝與糖糖異生的關(guān)系節(jié)首糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸代謝之間的聯(lián)系節(jié)首二、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)代謝途徑的區(qū)域化酶活性的調(diào)節(jié)酶量的調(diào)節(jié)（一）代謝途徑的區(qū)域化概念：代謝途徑的有關(guān)酶類，常常組成酶系，分布于細(xì)胞的某一區(qū)域或亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，使不同代謝途徑在不同細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行區(qū)域化的意義：區(qū)域化的存在顯著影響真核細(xì)胞的代謝情況，有利于代謝的調(diào)節(jié)。例如：脂肪酸的分解與合成節(jié)首酶或酶系所在區(qū)域酶或酶系所在區(qū)域糖酵解酶系TCA酶系磷酸戊糖途徑酶系脂肪酸β氧化酶系脂肪酸合成酶系尿素合成酶系胞漿線粒體胞漿線粒體胞漿線粒體和胞漿蛋白質(zhì)合成酶系DNA聚合酶RNA聚合酶水解酶類粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞核細(xì)胞核溶酶體真核細(xì)胞內(nèi)某些酶的區(qū)域化分布節(jié)首（二）酶活性的調(diào)節(jié)酶的非共價修飾調(diào)節(jié)酶的共價修飾調(diào)節(jié)節(jié)首酶的非共價修飾調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)：小分子效應(yīng)物非共價結(jié)合于酶的調(diào)節(jié)部位，從而改變酶的活性的現(xiàn)象。別構(gòu)效應(yīng)有別構(gòu)激活（正協(xié)同效應(yīng)）和別構(gòu)抑制（負(fù)協(xié)同效應(yīng)）別構(gòu)激活劑與別構(gòu)抑制劑：代謝底物往往是別構(gòu)激活劑，代謝產(chǎn)物往往是別構(gòu)抑制劑某些重要代謝過程中的調(diào)節(jié)酶及其效應(yīng)物節(jié)首酶活力的共價修飾調(diào)節(jié)定義：酶蛋白在另一種酶的催化下，在其分子上以共價結(jié)合的方式接上或脫去某種特殊的化學(xué)基團(tuán)，從而引起酶活力改變的過程類型：磷酸化/去磷酸化，乙?；?去乙?；?，腺苷?；?去腺苷酰化，尿苷?；?去尿苷?；?，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)舉例：糖原磷酸化酶意義：代謝作用中關(guān)鍵酶的共價修飾是級聯(lián)放大的最終階段。（特別是激素調(diào)節(jié)）節(jié)首磷酸化酶的共價修飾調(diào)節(jié)節(jié)首共價修飾與級聯(lián)放大節(jié)首（三）酶量的調(diào)節(jié)1、酶生物合成的誘導(dǎo)和阻遏（原核生物）操縱子學(xué)說：2、酶的降解操縱子概念：在DNA分子的不同區(qū)域分布著一個調(diào)節(jié)基因和一個操縱子，一個操縱子包括一個操縱基因，一群功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因，以及在調(diào)節(jié)基因和操縱基因之間專管轉(zhuǎn)錄起始的啟動基因。節(jié)首操縱子類型1、誘導(dǎo)型操縱子乳糖操縱子2、阻遏型操縱子色氨酸操縱子節(jié)首操縱子的類型節(jié)首操縱子的負(fù)調(diào)控

分解代謝酶系的誘導(dǎo)表達(dá)阻遏蛋白結(jié)合于操縱基因抑制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄當(dāng)有信號分子（誘導(dǎo)物）時阻遏蛋白從DNA上脫離信號分子（誘導(dǎo)物）阻遏蛋白當(dāng)無誘導(dǎo)物（信號分子存在時）乳糖操縱子：乳糖可作為誘導(dǎo)物誘導(dǎo)分解利用乳糖的酶的基因轉(zhuǎn)錄節(jié)首操縱子的負(fù)調(diào)控

合成代謝酶系的阻遏表達(dá)當(dāng)合成產(chǎn)物積累時，阻遏蛋白被合成產(chǎn)物激活而與操縱基因結(jié)合輔阻遏物（合成產(chǎn)物）阻遏蛋白當(dāng)合成產(chǎn)物減少時，合成產(chǎn)物脫離阻遏蛋白而使阻遏蛋白失活。轉(zhuǎn)錄酶使結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)酶合成使合成代謝開始色氨酸操縱子：色氨酸積累時色氨酸合成減弱色氨酸缺乏時色氨酸合成加強(qiáng)色氨酸＝合成產(chǎn)物＝輔阻遏物節(jié)首操縱子的正調(diào)控

輔阻遏物的阻遏作用轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合于啟動子上游促進(jìn)轉(zhuǎn)錄酶結(jié)合于啟動子上從而促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄輔阻遏物使轉(zhuǎn)錄因子失活而從DNA上脫離也使RNA聚合酶不能結(jié)合于DNA上活性轉(zhuǎn)錄因子抑制信號（輔阻遏物）無活性轉(zhuǎn)錄因子節(jié)首操縱子的正調(diào)控

誘導(dǎo)物的誘導(dǎo)作用誘導(dǎo)物存在時無活性轉(zhuǎn)錄因子被激活而結(jié)合于DNA上，促進(jìn)RNA聚合酶結(jié)合于DNA促進(jìn)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄無誘導(dǎo)物存在：轉(zhuǎn)錄因子無活性而從DNA脫離RNA聚合酶不能結(jié)合于DNA結(jié)構(gòu)基因不能轉(zhuǎn)錄節(jié)首乳糖操縱子調(diào)節(jié)基因阻遏蛋白啟動基因節(jié)首節(jié)首乳

糖

操

縱

子

的

負(fù)

調(diào)

控調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因PLacZLacYLacamRNA

阻遏蛋白（有活性）基因關(guān)閉啟動子ORPLacZLacYLacA調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因啟動子ORmRNAZmRNAYmRNAA

阻遏蛋白（無活性）基因表達(dá)mRNAA、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)

B、乳糖酶的誘導(dǎo)

乳糖

阻遏蛋白（有活性）節(jié)首乳糖操縱子的正調(diào)控RLacZLacYLacAmRNAmRNAZmRNAYmRNAA基因表達(dá)CAP基因結(jié)構(gòu)基因TCAPOCAP結(jié)合部位RNA聚合酶TcAMP-CAPP葡萄糖分解代謝產(chǎn)物腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物與cAMP的關(guān)系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)節(jié)首三、激素水平的代謝調(diào)節(jié)激素的分類1、氨基酸及其衍生物類激素：酪氨酸的代謝產(chǎn)物，如甲狀腺素、腎上腺素2、肽及蛋白質(zhì)激素：胰島素、降鈣素等3、固醇類激素：腎上腺皮質(zhì)激素、性激素4、脂肪酸衍生物類激素：前列腺素激素受體分類：1、細(xì)胞膜受體：水溶性激素，激素－受體復(fù)合物，第二信使：cAMP2、細(xì)胞漿受體脂溶性激素，易進(jìn)入細(xì)胞，激素－受體復(fù)合物，進(jìn)入細(xì)胞核，開啟基因活力，使相應(yīng)基因表達(dá)，表現(xiàn)生物效應(yīng)。節(jié)首激素對代謝的調(diào)節(jié)（一）激素通過細(xì)胞膜受體而起作用1、激素與膜上的受體結(jié)合2、cAMP的生成（1）cAMP激活多種蛋白酶級聯(lián)放大