物質代謝的相互關系和調節(jié)控制

關于物質代謝的相互關系和調節(jié)控制第一節(jié)物質代謝的相互關系第2頁,共34頁，2024年2月25日，星期天G

磷酸二羥丙酮

3-P-甘油丙酮酸

乙酰CoA

脂酰CoA脂肪一、糖、脂代謝的相互關系1.糖脂2.脂糖脂肪脂肪酸乙酰CoA草酰乙酸糖（動物）TCA少甘油糖糖異生草酰乙酸糖植物微生物乙醛酸循環(huán)糖異生第3頁,共34頁，2024年2月25日，星期天二、糖、蛋白質代謝的相互關系糖糖代謝中間物（

-酮酸）還原氨基化轉氨基作用非必需aa蛋白質蛋白質生糖aa-酮酸等草酰乙酸糖第4頁,共34頁，2024年2月25日，星期天三、脂、蛋白質代謝的相互關系脂肪脂肪酸乙酰CoA甘油丙酮酸-酮酸aa乙醛酸循環(huán)（植物、微生物）蛋白質生糖aa生酮生糖aa生酮aa乙酰CoA脂肪酸丙酮酸甘油脂肪第5頁,共34頁，2024年2月25日，星期天四、核酸代謝與其它物質代謝的關系蛋白質代謝Gly,Gln,Asp,一碳單位，NH3脂代謝CO2核糖-5-PPRPP堿基核酸

核酸通過控制蛋白質的合成，影響細胞組分及代謝類型

某些核苷酸參與物質代謝ATP:通用的能量載體UTP,CTP,GTP：分別參與糖原、磷脂、蛋白質的合成cAMP：“第二信使”糖代謝核苷酸第6頁,共34頁，2024年2月25日，星期天五、四大物質代謝的關系

細胞代謝的原則及方略

將各類物質分別納入各自的代謝途徑，以少數種類的反應轉化種類繁多的分子。不同代謝途徑可通過交叉點上的關鍵中間物得以溝通，形成經濟有效的代謝網絡。TCA環(huán)是共同的代謝途徑

關鍵的中間物：G-6-P,丙酮酸，乙酰CoA第7頁,共34頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)代謝的調節(jié)第8頁,共34頁，2024年2月25日，星期天酶水平細胞水平激素水平神經水平

四個水平的調節(jié)單細胞生物植物動物第9頁,共34頁，2024年2月25日，星期天一、酶水平調節(jié)（一）酶活力調節(jié)兩種方式別構調節(jié)共價化學修飾調節(jié)酶活力調節(jié)

酶量調節(jié)通過激活和抑制酶活性進行調節(jié)（時間短，速度快，細調）通過影響酶合成及分解速度進行調節(jié)（時間長，速度慢，粗調）第10頁,共34頁，2024年2月25日，星期天1.別構調節(jié)1）酶活力的前饋和反饋調節(jié)通過改變酶分子構象而改變酶活力的調節(jié)。別構酶（大多數為寡聚酶）前饋或反饋調節(jié)：代謝底物或代謝產物對代謝過程的影響。使代謝過程速度加快，稱正作用，反之，為負作用。前饋：輸入對輸出的影響。反饋：輸出對輸入的影響。第11頁,共34頁，2024年2月25日，星期天前饋正前饋負前饋反饋正反饋負反饋（反饋抑制）反饋+或

-S0S1S2Sn

E1

E2E3前饋+

或-第12頁,共34頁，2024年2月25日，星期天G+ATP己糖激酶G-6-P+ADP-直接產物抑制ThrIleE1(Thr脫氨酶)-終產物抑制

負反饋第13頁,共34頁，2024年2月25日，星期天GG-6-PF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶PEP丙酮酸乙酰CoA乙酰CoA羧化酶脂肪酸丙二酸單酰CoA2）酶分子的解離和聚合-檸檬酸TCA+檸檬酸促進乙酰CoA羧化酶亞基間的聚合，使之表現為催化活力。第14頁,共34頁，2024年2月25日，星期天CyclicAMP-dependentproteinkinase(PKA)isaR2C2tetramerinmammaliancells.ThetwoR(regulatory)subunitsbindcAMP;cAMPbindingreleasestheRsubunitsfromtheC(catalytic)subunits.Csubunitsareenzymaticallyactiveasmonomers.蛋白激酶A(四聚體)催化亞基調節(jié)亞基（無活力）（有活力）催化亞基單體第15頁,共34頁，2024年2月25日，星期天3）核苷酸類化合物對代謝途徑的影響ATP、ADP、AMP等可影響EMP、TCA和氧化磷酸化等產能途徑，從而調節(jié)細胞能量代謝。ATP系統(tǒng)的質量作用比：[ATP]/[ADP][Pi]大：三者皆減慢?。喝呓约涌斓?6頁,共34頁，2024年2月25日，星期天1）不可逆轉變

某種酶可由于其它酶對其結構進行共價化學修飾，從而使其在活性形式與非活性形式之間相互轉變。胰蛋白酶原胰蛋白酶腸激酶6肽2.酶的共價化學修飾調節(jié)第17頁,共34頁，2024年2月25日，星期天2）可逆轉變

磷酸化和去磷酸化例：糖原磷酸化酶磷酸化酶激酶

ATP

ADP（有活性）（無活性）磷酸化酶b磷酸化酶a磷酸化酶磷酸酶PiH2O第18頁,共34頁，2024年2月25日，星期天特點：級聯放大

連續(xù)代謝反應中的一個酶被激活后，連續(xù)地發(fā)生其它酶被激活，導致原始信號的放大，這種放大效應稱級聯放大。具有這種放大效應的連續(xù)代謝反應系統(tǒng)，稱為級聯系統(tǒng)（cascadesystem）。（效應高，作用快）第19頁,共34頁，2024年2月25日，星期天腺苷酸環(huán)化酶102蛋白激酶A104磷酸化酶激酶106108糖原磷酸化酶glucogenG-1-PThehormone-activatedenzymaticcascadethatleadstoactivationofglycogenphosphorylase.G(腎上腺素10-8~10-10mol/L)(5

10-3mol/L)第20頁,共34頁，2024年2月25日，星期天（二）酶量調節(jié)1.酶合成的誘導和阻遏

酶誘導生成作用

酶阻遏生成作用某些物質能促進細胞內某些酶的生成。例：乳糖可誘導

-半乳糖苷酶的生成。某些物質能阻止細胞內某些酶的生成。例：產物Trp的存在可阻止與Trp合成有關酶的生成。第21頁,共34頁，2024年2月25日，星期天

酶合成的誘導和阻遏與操縱子學說1961年，Monod和JacobE.coli

乳糖操縱子模型操縱子（operon）：

基因表達的協(xié)調單位。包括一個控制區(qū)和一群功能相關的結構基因。控制區(qū)由啟動子（promoter）和操縱基因（operator）組成。操縱基因可與調節(jié)基因產物阻遏蛋白（repressor）結合，其“開放”或“關閉”直接控制結構基因的表達。第22頁,共34頁，2024年2月25日，星期天調節(jié)基因啟動子操縱基因PO結構基因阻遏蛋白誘導物A.酶的誘導阻遏蛋白結合在操縱基因上，結構基因不表達。誘導物與阻遏蛋白結合，使阻遏蛋白不能結合在操縱基因上，結構基因表達。第23頁,共34頁，2024年2月25日，星期天啟動子操縱基因結構基因PO輔阻遏物（產物）B.酶的阻遏代謝產物與阻遏蛋白結合，使阻遏蛋白能夠結合在操縱基因上，結構基因不表達。阻遏蛋白不能與操縱基因結合，結構基因可表達。第24頁,共34頁，2024年2月25日，星期天ModeloftheE.colilacoperon.-半乳糖苷酶半乳糖苷透性酶-半乳糖苷轉乙酰酶阻遏蛋白E.coli

乳糖操縱子模型第25頁,共34頁，2024年2月25日，星期天乳糖操縱子模型阻遏蛋白是四聚體第26頁,共34頁，2024年2月25日，星期天2.酶的降解饑餓：乙酰CoA羧化酶降解速度

乙酰CoA羧化酶含量

脂肪合成

改變酶降解的速度以調節(jié)細胞內酶量。第27頁,共34頁，2024年2月25日，星期天二、細胞水平的調節(jié)

——隔離分室效應（真核細胞）細胞核：DNA、RNA的合成線粒體：TCA；電子傳遞鏈；氧化磷酸化；脂肪酸

-氧化；

aa分解代謝細胞質：EMP；糖異生；糖原、脂肪酸和aa合成；

Pu、Py分解核糖體：蛋白質的合成

不同分室進行不同的代謝過程，使代謝高效進行，互不干擾，并有利于代謝調節(jié)。第28頁,共34頁，2024年2月25日，星期天三、激素水平的調節(jié)激素：由生物體內特殊組織或腺體合成，并經體液輸送到特定作用部位，從而引起特殊激動效應的微量有機物。（一）種類哺乳動物含N激素甾醇激素（固醇類激素）脂肪酸衍生物蛋白質、肽類激素:

胰島素aa衍生物激素：腎上腺素性激素第29頁,共34頁，2024年2月25日，星期天（二）作用機理1.激素作為第一信使，cAMP作為第二信使，通過改變酶活性調節(jié)代謝。（大部分含N激素，反應快）2.激素與細胞內受體結合，形成激素-受體復合物。其作為轉錄增強物，控制特異蛋白質（或酶）的基因表達，從而調節(jié)代謝。（甾醇激素和少量含N激素，反應慢）有些激素兼有以上兩種作用，例：胰島素。第30頁