第9章物質(zhì)代謝的聯(lián)系及其調(diào)節(jié)課件

第九章各種代謝中的聯(lián)系及調(diào)節(jié)第一節(jié)細胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)思考

第一節(jié)細胞代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)一、代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)二、分解代謝和合成代謝的單向性三、ATP是通用的能量載體四、NADPH

以還原力形式攜帶能量五、代謝的基本要略一、代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)1、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系2、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系3、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系4、核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系糖類脂類氨基酸和核苷酸之間的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸

甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸

氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質(zhì)淀粉、糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖糖代謝與脂類代謝的相互聯(lián)系

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）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糖分解和糖異生途徑中相對獨立的單向反應

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2

草酰乙酸PEP羧激酶ATP攜帶能量ATPADP+Pi太陽能化學能生物合成細胞運動膜運輸通過NADPH循環(huán)將還原力由分解代謝轉(zhuǎn)移給生物合成反應NADPH+H+NADP+分解代謝還原性有機物還原性生物合成反應氧化物還原性生物合成產(chǎn)物氧化前體

代謝的基本要略

代謝的基本要略在于形成ATP、還原力和構(gòu)造單元以用于生物合成。由ATP、還原力和構(gòu)造單元可合成各類生物分子，并進而裝配成生物不同層次的結(jié)構(gòu)。生物合成和生物形態(tài)建成是一個耗能和增加有序結(jié)構(gòu)的過程，需要由物質(zhì)流、能量流和信息流來支持。脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi

小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等）

共同中間物進入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞給氧生成H2O,釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位

生物氧化的三個階段NADPH生物系統(tǒng)中的能流D（太陽能）（胞液）（線粒體）（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（轉(zhuǎn)氨基作用）糖的分解代謝和糖異生的關(guān)系一、代謝調(diào)節(jié)的概念二、酶水平的調(diào)節(jié)三、細胞結(jié)構(gòu)對代謝途徑的分隔控制調(diào)節(jié)四、激素調(diào)節(jié)和跨膜信號轉(zhuǎn)導第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)

生命是靠代謝的正常運轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時有那麼多復雜的代謝途徑在運轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴密的調(diào)節(jié)機制，才能使代謝適應外界環(huán)境的變化與生物自身生長發(fā)育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會導致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。在漫長的生物進化歷程中，機體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復雜，代謝調(diào)節(jié)機制也隨之更為復雜。代謝調(diào)節(jié)的三級水平：酶水平調(diào)節(jié)細胞水平調(diào)節(jié)多細胞整體水平調(diào)節(jié)激素水平調(diào)節(jié)神經(jīng)水平調(diào)節(jié)1、酶的別構(gòu)效應

酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)2、產(chǎn)能反應與需能反應的調(diào)節(jié)3、酶的共價修飾與級聯(lián)放大機制二、酶水平的調(diào)節(jié)酶活性的前饋和反饋調(diào)節(jié)

前饋（feedforward）和反饋（feedback）分別說明底物和代謝產(chǎn)物對代謝過程的調(diào)節(jié)作用。這種調(diào)節(jié)可能是正調(diào)控，也可能是負調(diào)控，其調(diào)節(jié)機理是通過酶的變構(gòu)效應來實現(xiàn)的。S0SnS2S1E0E1En-1或+—或+—反饋前饋一價反饋抑制多價反饋抑制反饋抑制反饋調(diào)節(jié)中酶活性調(diào)節(jié)的機制代謝物別構(gòu)中心活性中心6-磷酸葡萄糖對糖原合成的前饋激活作用GUDPG6-P-G+1-P-G糖原糖原合酶ATPADP

UTPPPi

葡萄糖丙酮酸羧化酶乙酰CoA磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖草酰乙酸

-酮戊二酸擰檬酸天冬氨酸氨基酸蛋白質(zhì)嘧啶核苷酸核酸

氨甲酰天冬氨酸——+++磷酸烯醇式丙酮酸羧化反應的調(diào)節(jié)控制氨基酸合成的反饋調(diào)控反硝化作用氧化亞氮氨甲酰磷酸分支酸脫氧庚酮糖酸-7-磷酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸赤蘚糖-4-磷酸脫氫奎尼酸莽草酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸+預苯酸TyrPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合成酶天冬氨酰半醛高絲氨酸氨基苯甲酸細胞能量狀態(tài)指標

能荷=—————————

[ATP]+0.5[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP][ATP][ADP][Pi]ATP系統(tǒng)質(zhì)量作用比=糖酵解與三羧酸循環(huán)途徑的調(diào)節(jié)丙酮酸

G細胞液檸檬酸乙酰CoA檸檬酸草酰乙酸-酮戊二酸乙酰CoA丙酮酸線粒體

G-6-P

F-6-P

F-1.6-2P

磷酸果糖激酶

PEPADP+PiATPADP+PiATP

NADH

O2ATP

ADP+PiAMP+ATP2ADP

PiPi激酶+++---++----

己糖激酶

丙酮酸脫氫酶

檸檬酸合成酶-酮戊二酸

脫氫酶

酶分子中的某些基團，在其它酶的催化下，可以共價結(jié)合或脫去某些修飾基團，引起酶分子構(gòu)象的改變，使其活性得到調(diào)節(jié)，這種方式稱為酶的共價修飾(Covalentmoldification).目前已知有六種修飾方式：磷酸化/去磷酸化，乙?；?去乙酰化，腺苷?；?去腺苷?；?，尿苷?；?去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)。激酶ATPADP磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶aP（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共價修飾共價修飾

級聯(lián)系統(tǒng)

調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價修飾反應是酶促反應，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應，而使大量的另一種酶發(fā)生化學修飾，從而獲得放大效應。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液腎上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖ATPADPATPADP456cAMP激活蛋白激酶的作用機理

糖原合成酶和糖原磷酸化酶的調(diào)控

糖原的分解和合成都是根據(jù)肌體的需要由一系列的調(diào)控機制進行調(diào)控，其限速酶分別為糖原磷酸化酶和糖原合成酶。它們的活性是受磷酸化或去磷酸化的共價修飾的調(diào)節(jié)及變構(gòu)效應的調(diào)節(jié)。二種酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。糖原合成酶a(有活性)糖原磷酸化酶b(無活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶b(無活性)糖原磷酸化酶a(有活性)PP酶定位的區(qū)域化線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán);

-氧化;呼吸鏈電子傳遞;氧化磷酸化細胞質(zhì):糖酵解;磷酸戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;核苷酸合成細胞核:核酸合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成;磷脂合成動物細胞結(jié)構(gòu)和代謝途徑細胞膜結(jié)構(gòu)對代謝的調(diào)節(jié)和控制作用

控制跨膜離子濃度梯度和電位梯度

控制細胞和細胞器的物質(zhì)運輸

內(nèi)膜系統(tǒng)對代謝途徑的分隔作用

膜與酶的可逆結(jié)合激素調(diào)節(jié)的機制1、含氮激素作用模式2、甾醇類激素作用模式甾醇類激素作用原理示意圖肽類激素通過cAMP-蛋白激酶調(diào)節(jié)代謝示意圖

ATP

cAMP+PPi內(nèi)在蛋白質(zhì)的磷酸化作用改變細胞的生理過程細胞膜細胞膜cR蛋白激酶（無活性）c+RcAMP蛋白激酶（有活性）受體環(huán)化酶激素G蛋白動畫1、2、3問答題1、為什么說三羧酸循環(huán)是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)代謝的共同通路？2、舉例說明核苷酸類化合物在各種代謝中的作用。3、試比較變構(gòu)調(diào)節(jié)與化學修飾調(diào)節(jié)作用的異同？4、寫出天冬氨酸在體內(nèi)氧化生成CO2和H2O的主要歷程，注明其中脫氫反應的酶，并計算所產(chǎn)生的ATP數(shù)目。5、簡述能荷調(diào)節(jié)對代謝的影響及其生物學意義。

名詞解釋反饋抑