三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系

三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系

2021/6/271三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系三大營養(yǎng)物質(zhì)：

維持人體正常生理功能的物質(zhì)：糖Carbohydrates礦物質(zhì)Mineral

脂類Lipids維生素Vitamin

蛋白質(zhì)Protein水Water糖脂類蛋白質(zhì)

2021/6/272三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系糖代謝糖分解

糖酵解糖有氧氧化

磷酸戊糖途徑糖

糖異生乳酸丙酮酸甘油18種氨基酸（亮、賴除外）2021/6/273三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系糖代謝問題：

1、糖分解代謝各途徑的概念，起始物，反應(yīng)條件，產(chǎn)物(重點(diǎn))，產(chǎn)能比？

2、各代謝途徑的過程，關(guān)鍵酶(重點(diǎn))，調(diào)節(jié)，生理意義？

3、糖有氧氧化與糖酵解的異同點(diǎn)(重點(diǎn))？

4、糖異生的概念，部位、可異生的物質(zhì)？過程(難點(diǎn))，關(guān)鍵酶(重點(diǎn))？2021/6/274三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系

脂肪：甘油三酯脂類類脂：膽固醇、膽固醇酯、磷脂糖脂、游離脂肪酸

CO2+H2O+ATP

甘油脂肪

糖三羧酸循環(huán)

脂肪酸乙酰CoA酮體膽固醇2021/6/275三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系脂代謝問題：

1、脂肪水解的概念，過程，酶，產(chǎn)物？

2、甘油的代謝，脂肪酸的β氧化(重點(diǎn))部位，過程，產(chǎn)物，生成ATP數(shù)量？

3、脂肪合成的原料、途徑，甘油的來源，脂肪酸的合成原料，過程(難點(diǎn))，關(guān)鍵酶，調(diào)節(jié)？

4、酮體的概念，合成部位、原料、過程，分解利用的部位、酶？

5、膽固醇合成原料、過程，膽固醇可轉(zhuǎn)變?yōu)槟男┪镔|(zhì)？2021/6/276三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系氨基酸分解代謝2021/6/277三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系氨基酸代謝問題：

1、氨基酸脫氨基方式(重點(diǎn))？氨的去路？α酮酸的代謝(重點(diǎn))？

2、個(gè)別氨基酸脫羧的產(chǎn)物？產(chǎn)物的作用？一碳單位的概念、生成過程(難點(diǎn))、載體、生理功用？

3、含硫氨基酸代謝過程？芳香族氨基酸代謝產(chǎn)物？2021/6/278三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系

三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝相互關(guān)系聯(lián)系圖

中心物質(zhì)：乙酰輔酶A

代謝共同途徑：三羧酸循環(huán)2021/6/279三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系總結(jié)：

1、糖代謝與脂代謝的相互聯(lián)系甘油糖脂肪脂肪酸膽固醇酮體2021/6/2710三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系

2、糖代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系18種氨基酸（亮賴除外）糖12種非必需氨基酸2021/6/2711三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系3、脂代謝與氨基酸代謝的相互聯(lián)系20種氨基酸乙酰輔酶A

脂肪酸脂肪甘油12種非必需氨基酸2021/6/2712溝通不同代謝途徑的中間代謝物各條代謝途徑可通過一些樞紐性中間代謝物相互聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)，相互制約，使生命正常。

物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系和調(diào)節(jié)控制2021/6/2713蛋白質(zhì)氨基酸④乙酰CoA⑤草酰乙酸檸檬酸

-酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸TCA循環(huán)脂肪酸甘油脂肪葡萄糖CO2

H2OATP氨鳥氨酸循環(huán)尿素排出核苷酸核酸酮體膽固醇甘油二酯CDP-膽胺CDP-膽堿磷脂②3-磷酸甘油醛③丙酮酸①6-Pi-葡萄糖2021/6/2714①6-Pi-葡萄糖

6-Pi-葡萄糖是糖酵解,磷酸戊糖途徑,糖異生,糖原合成及糖原分解的共同中間代謝物.在肝細(xì)胞中，通過6-Pi-葡萄糖使上述糖代謝的各條途徑相互溝通。葡萄糖6-Pi-葡萄糖5-磷酸核酮糖磷酸戊糖途徑3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖丙酮酸1-Pi-葡萄糖UTPPPinUDPG引物(G)mm≥4

糖原nUDP2021/6/2715葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸6-Pi-葡萄糖5-磷酸核酮糖6-磷酸果糖磷酸戊糖途徑脂肪甘油生糖氨基酸②3-磷酸甘油醛2021/6/27163-磷酸甘油醛是糖酵解，磷酸戊糖途徑及糖異生的共同中間代謝產(chǎn)物，脂肪分解產(chǎn)生的甘油通過甘油激酶催化也可形成3-磷酸甘油醛，另外，生糖氨基酸脫氨以后可轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛。所以，3-磷酸甘油醛可以聯(lián)系糖、脂質(zhì)及氨基酸代謝。2021/6/2717③丙酮酸丙酮酸是糖酵解，糖有氧氧化和生糖氨基酸氧化分解代謝得共同中間產(chǎn)物。糖酵解時(shí)丙酮酸還原為乳酸，有氧氧化時(shí)則生成乙酰coA。另外，丙酮酸在丙酮酸羧化酶作用下形成草酰乙酸。生糖氨基酸異生為糖也需經(jīng)過丙酮酸的形成及轉(zhuǎn)變。2021/6/2718葡萄糖丙酮酸乳酸脫氫酶（LDH）乳酸丙酮酸脫氫酶復(fù)合體乙酰CoA生糖氨基酸丙酮酸羧化酶草酰乙酸磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸2021/6/2719④乙酰CoA

糖、脂肪及氨基酸的分解代謝中間產(chǎn)物乙酰coA可通過共同的代謝途徑—檸檬酸循環(huán)，氧化磷酸化氧化為CO2和H2o,并釋放能量；乙酰coA也是脂肪酸，膽固醇合成的原料，在肝臟，乙酰coA還可用于合成酮體。因此，乙酰coA是聯(lián)系糖，脂肪及氨基酸代謝的重要物質(zhì)。2021/6/2720

-酮戊二酸草酰乙酸延胡索酸檸檬酸琥珀酰CoATyrGlnHisProGluIleMetSerThrValPheTyr

葡萄糖磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸乙酰CoAAsnAsu脂肪酸酮體三羧酸循環(huán)2021/6/2721⑤草酰乙酸、α-酮戊二酸等檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物

草酰乙酸，α-酮戊二酸等檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物，除參加三羧酸循環(huán)外，還可為生物體內(nèi)合成某些物質(zhì)提供碳骨架。AspGlu草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸TCA循環(huán)琥珀酰CoA脂肪酸Gly血紅素丙酮酸2021/6/2722綜上所述，通過共同的中間代謝物,不同代謝途徑之間相互溝通,相互轉(zhuǎn)化.除少數(shù)必需脂肪酸、必需氨基酸外，糖、脂質(zhì)及氨基酸大多數(shù)可以相互轉(zhuǎn)變.2021/6/2723（一）糖代謝與脂肪代謝的相互關(guān)系糖可以在生物體內(nèi)變成脂肪。脂肪不能大量轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，除了油料作物種子。

1.糖變成脂肪

2021/6/2724⑵由糖轉(zhuǎn)變?yōu)橹惖倪^程脂肪是甘油及脂肪酸合成的酯。糖可以變成甘油α-磷酸，也可以變成脂肪酸，所以糖能變成脂肪。①糖變成α-磷酸甘油：

糖二羥丙酮磷酸甘油α-磷酸②糖變成脂肪酸：

糖

丙酮酸乙酰輔酶A脂肪酸糖酵解甘油磷酸脫氫酶氧化脫羧糖酵解雙數(shù)碳原子2021/6/27252.脂肪轉(zhuǎn)變成糖⑴實(shí)驗(yàn)證明:用CH3C14OOH飼喂動(dòng)物后，確有C14參入肝糖原分子中，惟量很少。近些年來，人們對(duì)丙酮代謝的臨床研究與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究已確證脂肪酸代謝所產(chǎn)生的丙酮能夠轉(zhuǎn)變成糖。⑵脂肪轉(zhuǎn)變成糖的過程甘油

α-磷酸甘油磷酸二羥丙酮糖原脂肪酸乙酰輔酶A草酰乙酸(少量)糖油料作物種子萌發(fā)時(shí)動(dòng)用所貯存的大量脂肪并轉(zhuǎn)化為糖類。糖原異生作用分解三羧酸循環(huán)2021/6/2726（二）糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的關(guān)系

糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉潜匦璋被?。蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?/p>

1.糖生成氨基酸:

糖是生物體重要的能源和碳源。糖可用于合成各種碳鏈結(jié)構(gòu)，經(jīng)氨基化和轉(zhuǎn)氨基作用后，即生成相應(yīng)的氨基酸。2021/6/2727糖在代謝過程中可產(chǎn)生丙酮酸，丙酮酸經(jīng)三羧酸循環(huán)可轉(zhuǎn)變成α-酮戊二酸和草酰乙酸。這三種酮酸經(jīng)氨基化作用或轉(zhuǎn)氨作用分別變成丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸。糖還可以轉(zhuǎn)變成其他非必需氨基酸，但糖不能在體內(nèi)合成必需氨基酸。2021/6/2728氨基酸α-酮酸

α-酮戊二酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+NAD++H2OL-谷氨酸脫氫酶丙酮酸三羧酸循環(huán)草酰乙酸2021/6/27292.蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖⑴實(shí)驗(yàn)：①用蛋白質(zhì)飼養(yǎng)人工糖尿病的狗，則50%以上的食物蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，并隨尿排出。②改用丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等飼養(yǎng)這種患人工糖尿病的狗，隨尿排出的葡萄糖就大為增加。③用氨基酸飼養(yǎng)饑餓動(dòng)物，根據(jù)其肝中糖原貯存量的增加，也可證明多種氨基酸在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成肝糖原。2021/6/2730⑵蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖的步驟：現(xiàn)已了解除亮氨酸、賴氨酸外，其他組成蛋白質(zhì)的天然氨基酸均可轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?021/6/2731丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸丙氨酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸、天冬氨酸轉(zhuǎn)變成草酰乙酸、谷氨酸轉(zhuǎn)變成α-酮戊二酸。

α-酮戊二酸經(jīng)三羧酸循環(huán)變成草酰乙酸。草酰乙酸經(jīng)烯醇丙酮酸磷酸羧激酶作用變成烯醇丙酮酸磷酸。烯醇丙酮酸磷酸沿酵解作用逆行，即可生成糖原。其他如精氨酸、組氨酸、脯氨酸、鳥氨酸、瓜氨酸均可通過谷氨酸轉(zhuǎn)變成α-酮戊二酸，再轉(zhuǎn)變成糖原。氨基酸經(jīng)脫氨基作用可變?yōu)棣?酮酸，α-酮酸再經(jīng)過一系列變化轉(zhuǎn)化成糖。2021/6/2732苯丙氨酸、酪氨酸可以先轉(zhuǎn)變成延胡索酸、沿三羧酸循環(huán)變成草酰乙酸，再轉(zhuǎn)變成糖原。絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、色氨酸、胱氨酸、纈氨酸、半胱氨酸等均可先轉(zhuǎn)變成丙酮酸，再變成糖原。另外，異亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸可轉(zhuǎn)變成琥珀酰輔酶A，也可以轉(zhuǎn)變成糖原。2021/6/2733（三）脂肪代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系由脂肪合成蛋白質(zhì)的可能性是有限的，實(shí)際上僅限于Glu。蛋白質(zhì)間接地轉(zhuǎn)變?yōu)橹尽＃保竞铣傻鞍踪|(zhì)由脂肪合成蛋白質(zhì)的可能性是有限的。⑴脂類分子中的甘油可先轉(zhuǎn)變?yōu)楸幔俎D(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜岷挺?酮戊二酸，然后接受氨基而轉(zhuǎn)變?yōu)楸彼帷⑻於彼岷凸劝彼帷?021/6/2734⑵脂肪水解形成的脂肪酸經(jīng)β-氧化作用生成乙酰輔酶A，后者與草酰乙酸縮合后，經(jīng)三羧酸循環(huán)轉(zhuǎn)變成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸可經(jīng)氨基化或轉(zhuǎn)氨作用生成谷氨酸。由脂肪酸轉(zhuǎn)變成氨基酸，實(shí)際上僅限于谷氨酸。而且實(shí)現(xiàn)此種變化，尚需有草酰乙酸存在。而草酰乙酸是由其他來源(如糖與蛋白質(zhì))所產(chǎn)生。所以脂肪可以轉(zhuǎn)變成氨基酸，但很有限。在植物和微生物，由于存在乙醛酸循環(huán)，可通過此條途徑來合成氨基酸。例如：某些微生物利用醋酸或石油烴類物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生氨基酸，可能也是通過這條途徑。2021/6/2735２．蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹劲艑?shí)驗(yàn)：用只含蛋白質(zhì)的膳食飼養(yǎng)動(dòng)物，動(dòng)物能在體內(nèi)存積脂肪——證明蛋白質(zhì)可在動(dòng)物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成脂肪，不過這種轉(zhuǎn)變可能是間接的。⑵生酮氨基酸和生糖兼生酮氨基酸（如酪氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、色氨酸、賴氨酸）在代謝過程中生成乙酰輔酶A；乙酰輔酶A循脂肪酸合成途徑，即可合成脂肪酸。生糖氨基酸可以直接或間接生成丙酮酸，丙酮酸可以變成甘油，也可以在氧化脫羧變成乙酰輔酶A后生成脂肪酸。2021/6/2736（四）核酸與其他物質(zhì)代謝的相互關(guān)系１．核酸是細(xì)胞內(nèi)的重要遺傳物質(zhì)，核酸在機(jī)體的遺傳和變異及蛋白質(zhì)合成中，起著決定性的作用?？赏ㄟ^控制蛋白質(zhì)的合成影響細(xì)胞的組成成分和代謝類型。

２．核酸及其衍生物和多種物質(zhì)代謝有關(guān)。2021/6/2737其他各類代謝物為核酸及其衍生物的合成提供原料⑴脂類代謝除供應(yīng)CO2外，和核酸代謝并無明顯的關(guān)系。⑵蛋白質(zhì)代謝能為嘌呤和嘧啶的合成提供許多原料，如甘氨酸、甲酸鹽、谷氨酰胺、天冬氨酸和氨等；核苷酸合成需要酶和多種蛋白因子的參與。（但酶和蛋白因子的合成本身又是由基因所控制的?？梢姾怂崞鹬鴽Q定性的作用。）⑶糖類能產(chǎn)生二羧基氨基酸的前身酮酸，并且又是戊糖的來源。2021/6/2738⑷一般來說，核酸不是重要的碳源、氮源和能源，但許多游離核苷酸在代謝中起著重要的作用。例如ATP是能量和磷酸基轉(zhuǎn)移的重要物質(zhì)，UTP參加糖的合成。CTP參加磷脂的合成。CTP為蛋白質(zhì)合成所必需。此外，許多輔酶均為核苷酸的衍生物。例如，輔酶A、煙酰胺核苷酸和異咯嗪核苷酸等，都是腺嘌呤核苷酸的衍生物，腺嘌呤核苷酸還可以作為合成組氨酸的原料。2021/6/2739可以看出，核酸(及其衍生物)與其他各類代謝物之間存在著一種交互作用的關(guān)系。其他各類代謝物為核酸及其衍生物的合成提供原料，而核酸及其衍生物又反過來對(duì)其他物質(zhì)的代謝方式和反應(yīng)速度發(fā)生影響。2021/6/2740乙酰COA乙酰COA，3-磷酸甘油醛，NADPH動(dòng)物內(nèi)困難氨基化脫氨基作用動(dòng)物體內(nèi)數(shù)量極為有限糖脂質(zhì)核苷酸氨基酸2021/6/2741總的來說，糖、脂肪、蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)在代謝過程中都是彼此影響，相互轉(zhuǎn)化和密切相關(guān)的。糖代謝是各類物質(zhì)代謝網(wǎng)絡(luò)的“總樞紐”，通過它將各類物質(zhì)代謝相互溝通，緊密聯(lián)系在一起，而磷酸已糖、丙酮酸、乙酰輔酶A在代謝網(wǎng)絡(luò)中是各類物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要中間產(chǎn)物。糖代謝中產(chǎn)生的ATP、GTP和NADPH等可直接用于其它代謝途徑。2021/6/2742脂類是生物能量的主要儲(chǔ)存形式，脂類的氧化分解最終進(jìn)入三羧酸循環(huán)，并為機(jī)體提供更多的能量。磷脂和鞘脂是構(gòu)成生物膜的成分，而且它們的某些中間代謝物具有信息傳遞的作用。蛋白質(zhì)是機(jī)體中所有原生質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，而且作為酶的主要組成成分，決定著各種物質(zhì)代謝反應(yīng)的速度、方向及相互關(guān)系。如糖代謝中的磷酸果糖激酶、檸檬酸合酶，脂代謝中的乙酰CoA羧化酶等都是代謝中的限速酶。2021/6/2743代謝調(diào)節(jié)（metabolicregulation），是生物在長期進(jìn)化過程中，為適應(yīng)環(huán)境需要而形成的一種生理機(jī)能。進(jìn)化程度愈高的生物，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)就愈復(fù)雜。總之，就整個(gè)生物界來說，代謝的調(diào)節(jié)是在酶、細(xì)胞、激素和神經(jīng)這四個(gè)不同水平上進(jìn)行的。二代謝的調(diào)節(jié)2021/6/2744

細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)：單細(xì)胞內(nèi)通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的改變來調(diào)節(jié)某些酶促反應(yīng)速度（對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)），稱為細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)，這是最原始的調(diào)節(jié)方式。在單細(xì)胞的微生物中只能通過細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度的改變來調(diào)節(jié)某些酶促反應(yīng)速度（對(duì)酶的活性及含量進(jìn)行調(diào)節(jié)）2021/6/2745激素水平的調(diào)節(jié)激素水平的調(diào)節(jié)（細(xì)胞間調(diào)節(jié)）：低等的單細(xì)胞生物進(jìn)化到多細(xì)胞生物時(shí)出現(xiàn)了激素調(diào)節(jié)，激素可以改變細(xì)胞內(nèi)代謝物質(zhì)的濃度和某些酶的催化能力或含量，從而影響代謝反應(yīng)的速度，對(duì)其他細(xì)胞發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)作用，這種調(diào)節(jié)稱為激素水平得調(diào)節(jié)2021/6/2746整體水平的調(diào)節(jié)整體水平的調(diào)節(jié)：高等生物和人類有了功能更復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)。在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，神經(jīng)系統(tǒng)通過神經(jīng)遞質(zhì)直接對(duì)靶細(xì)胞發(fā)生作用（神經(jīng)調(diào)節(jié)）或者改變某些激素的分泌，再通過各種激素相互協(xié)調(diào)，對(duì)整體代謝進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)（神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)），這種調(diào)節(jié)稱為整體水平的調(diào)節(jié)。2021/6/2747各類調(diào)節(jié)作用點(diǎn)均在生物活動(dòng)的最基本單位細(xì)胞中。所以細(xì)胞內(nèi)的調(diào)節(jié)雖然是原始的，但卻是最基本的調(diào)節(jié)方式，是高級(jí)水平的神經(jīng)和激素調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)。而且在細(xì)胞內(nèi)的各類代謝反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的，代謝反應(yīng)性質(zhì)、方式、速度，均決定于酶的性質(zhì)。細(xì)胞內(nèi)的代謝除受酶的調(diào)節(jié)外，還包括細(xì)胞區(qū)域化及能荷的調(diào)節(jié)。細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)2021/6/2748代謝反應(yīng)是由酶催化進(jìn)行的，酶水平的調(diào)節(jié)是最靈敏和最有效的調(diào)節(jié)。酶水平的調(diào)節(jié)也是目前研究得比較多、了解得比較詳細(xì)的代謝調(diào)節(jié)方式。酶水平的調(diào)節(jié)主要從酶的活性和酶的數(shù)量兩個(gè)方面影響細(xì)胞代謝。一．酶水平調(diào)節(jié)2021/6/2749酶活性的調(diào)節(jié)

細(xì)胞內(nèi)直接迅速的調(diào)節(jié)方式。酶活性的調(diào)節(jié)包括酶原激活、酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)（反饋抑制和前饋激活）及酶的共價(jià)修飾等方面。⑴.酶原激活在細(xì)胞內(nèi)首先合成無活性酶的前體（酶原），再通過蛋白酶的作用釋放出一些氨基酸或小肽，轉(zhuǎn)變成有活性的酶蛋白，這一過程稱為酶原激活（activationofzymogen）。酶原激活是不可逆的過程。2021/6/2750⑵別構(gòu)調(diào)節(jié)作用一般為寡聚酶，由催化亞基和調(diào)節(jié)亞基組成，別構(gòu)效應(yīng)物與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，引起酶分子的構(gòu)象發(fā)生變化，從而改變酶的活性。

反饋調(diào)節(jié)：反饋現(xiàn)象是普遍存在的。反饋：一種運(yùn)動(dòng)的效果對(duì)這種運(yùn)動(dòng)的影響。通常區(qū)分為“正反饋”和“負(fù)反饋”，凡是一種運(yùn)動(dòng)的效果對(duì)于這種原始運(yùn)動(dòng)的影響是促進(jìn)性的稱為正反饋；反之，所發(fā)生抑制性的影響稱為負(fù)反饋。2021/6/2751在細(xì)胞內(nèi)當(dāng)一個(gè)酶促反應(yīng)產(chǎn)物積累過多時(shí)，由于質(zhì)量作用定律的關(guān)系，能抑制其本身的合成，這種抑制屬簡單的抑制，它不牽涉到酶結(jié)構(gòu)的改變。如α-淀粉酶催化淀粉水解成麥芽糖，過多的麥芽糖能夠抑制α-淀粉酶的活性，使淀粉水解的速度下降。但是在多個(gè)酶促系列反應(yīng)中，終產(chǎn)物可對(duì)反應(yīng)序列前頭的酶發(fā)生抑制作用，這稱為反饋抑制（feedbackinhibition）.這種反饋抑制作用是改變酶蛋白構(gòu)象的結(jié)果。通常受控制的酶是反應(yīng)系列開頭的酶，是一種調(diào)節(jié)酶或變構(gòu)酶，有時(shí)也叫“標(biāo)兵酶”（pacemakerenzyme），因?yàn)檎麄€(gè)反應(yīng)序列是受這個(gè)酶調(diào)節(jié)的。2021/6/2752如糖酵解中的磷酸果糖激酶是控制糖酵解的標(biāo)兵酶。又如，在大腸桿菌中，由于天冬氨酸和氨基甲酰磷酸合成胞苷三磷酸（CTP）的反應(yīng)，是受CTP反饋調(diào)節(jié)的。當(dāng)CTP的代謝利用較低時(shí)，CTP便在細(xì)胞內(nèi)積累，這時(shí)CTP便對(duì)這個(gè)反應(yīng)序列的開頭的酶即天冬氨酸轉(zhuǎn)氨基甲酰酶起反饋抑制作用，結(jié)果抑制CTP本身的生成；反之，如果CTP被高度利用，這時(shí)CTP在細(xì)胞內(nèi)不積累，也就不起反饋抑制調(diào)節(jié)，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行以生成所需要的CTP。2021/6/2753葡萄糖的磷酸化反應(yīng)中，當(dāng)6-磷酸葡萄糖累積過多時(shí)，已糖激酶就會(huì)受到磷酸葡萄糖的反饋抑制作用，使反應(yīng)慢下來。這里除質(zhì)量作用效應(yīng)外，還存在酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)作用。這種反饋抑制調(diào)節(jié)，在代謝調(diào)節(jié)中有重要意義，它可按生物代謝的需要而保證代謝物的供應(yīng)，又不致發(fā)生代謝物積累過多而造成浪費(fèi)，是很經(jīng)濟(jì)的調(diào)控方式。2021/6/2754在上述不發(fā)生分支的代謝反應(yīng)中，只有一個(gè)終產(chǎn)物對(duì)線性反應(yīng)序列開頭的酶起反饋抑制作用，屬于一價(jià)反饋抑制（monovalentfeedbackinhibition），又稱單價(jià)反饋抑制。如果反應(yīng)發(fā)生分支，就會(huì)產(chǎn)生兩種或兩種以上的終產(chǎn)物，而其中某一種終產(chǎn)物過多都會(huì)對(duì)序列反應(yīng)前面的變構(gòu)調(diào)節(jié)酶起反饋抑制作用，即二價(jià)反饋抑制（divalentfeedbackinhibition），2021/6/2755二價(jià)反饋抑制（divalentfeedbackinhibition）的調(diào)節(jié)方式

①同工酶的反饋抑制同工酶是指催化同一生化反應(yīng)，但酶蛋白結(jié)構(gòu)及組成有所不同的一組酶。如果在一個(gè)分支代謝過程中，在分支點(diǎn)之前的一個(gè)反應(yīng)由一組同工酶所催化，分支代謝的幾個(gè)最終產(chǎn)物往往分別對(duì)這幾個(gè)同工酶發(fā)生抑制作用，并且最終產(chǎn)物對(duì)各自分支單獨(dú)有抑制，這種調(diào)節(jié)方式稱為同工酶的反饋抑制（isoenzymefeedbackinhibition）。2021/6/2756②協(xié)同反饋抑制在分支代謝中，只有當(dāng)幾個(gè)最終產(chǎn)物同時(shí)過多才能對(duì)共同途徑的第一個(gè)酶發(fā)生抑制作用，稱為協(xié)同反饋抑制（concertedfeedbackinhibition）。而當(dāng)終產(chǎn)物單獨(dú)過量時(shí)，只能抑制相應(yīng)的支路的酶，不影響其他產(chǎn)物合成。2021/6/2757③順序反饋抑制在一個(gè)分支代謝途徑中，終產(chǎn)物積累引起反饋抑制使分支處的中間產(chǎn)物積累，再反饋抑制反應(yīng)途徑中第一個(gè)酶活性，從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。因?yàn)檫@種調(diào)節(jié)是按照順序進(jìn)行的，所以稱順序反饋抑制（sequentialfeedbackinhibition），又稱逐步反饋抑制。2021/6/2758④累積反饋抑制在一個(gè)分支代謝中，幾個(gè)最終產(chǎn)物中的任何一個(gè)產(chǎn)物過多時(shí)都能對(duì)某一酶發(fā)生部分抑制作用，但要達(dá)到最大效果，則必須幾個(gè)最終產(chǎn)物同時(shí)過多，這樣的反饋抑制稱為累積反饋抑制（cumulativefeedbackinhibition）。2021/6/2759終產(chǎn)物的反饋抑制是準(zhǔn)確經(jīng)濟(jì)的調(diào)控方式。這是因?yàn)槠鹫{(diào)節(jié)作用的是產(chǎn)物本身，所以，在產(chǎn)物少時(shí)，關(guān)鍵酶的活性增高，整個(gè)途徑的運(yùn)行速度加快，產(chǎn)物增多；而當(dāng)產(chǎn)物過多時(shí)，則產(chǎn)生反饋抑制，使合成速度減慢，產(chǎn)物減少。而且在這種調(diào)節(jié)中受控的酶是初始酶，而不是其他催化后續(xù)反應(yīng)的酶，所以能避免反應(yīng)的中間產(chǎn)物積累，有利于原料的合理利用和節(jié)約機(jī)體的能量。反饋抑制在系列的合成代謝的調(diào)節(jié)中起重要作用。2021/6/2760前饋激活

在一反應(yīng)序列中，前身物可對(duì)后面的酶起激活作用，促使反應(yīng)向前進(jìn)行，這叫做前饋激活（feedforwardactivation）。例如，在糖原合成中，6-磷酸葡萄糖是糖原合成酶的變構(gòu)激活劑，因此可促進(jìn)糖原的合成。2021/6/2761前饋激活作用能使代謝速度加快，所以是一種正前饋。在某些特殊的情況下，為避免代謝途徑過分擁擠，當(dāng)代謝底物過量時(shí)，對(duì)代謝過程亦可呈負(fù)前饋?zhàn)饔谩４藭r(shí)，過量的代謝底物可以轉(zhuǎn)向其它代謝途徑。例如，高濃度的乙酰輔酶A是乙酰輔酶A羧化酶的變構(gòu)抑制劑，從而避免丙二酸單酰輔酶A過多合成2021/6/2762（３）共價(jià)修飾調(diào)節(jié)作用

共價(jià)修飾（covalentmodification）是指在專一酶的催化下，某種小分子基團(tuán)可以共價(jià)結(jié)合到被修飾酶的特定氨基酸殘基上，而改變酶的活性。共價(jià)修飾是可逆過程，小分子基團(tuán)可在酶的催化下水解去除，發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

2021/6/2763糖原磷酸化酶是酶促化學(xué)修飾的典型例子糖原作為貯藏性碳水化合物，廣泛存在于人和動(dòng)物體內(nèi)。糖原在糖原磷酸化酶作用下發(fā)生磷酸解產(chǎn)生1-磷酸葡萄糖。此酶有兩種形式：即有活性的磷酸化酶a和無活性的磷酸化酶b，二者可以互相轉(zhuǎn)變。2021/6/2764磷酸化酶b酶被修飾的基團(tuán)是絲氨酸的羥基。ATPAＤP磷酸化酶a磷酸化酶b激酶磷酸化酶a磷酸（酯）酶失活活化2021/6/2765

共價(jià)修飾調(diào)節(jié)對(duì)調(diào)節(jié)信號(hào)有放大作用。如磷酸化酶激活的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

酶促化學(xué)修飾反應(yīng)往往是多個(gè)反應(yīng)配合進(jìn)行的。在生物體內(nèi)，有些反應(yīng)是連鎖進(jìn)行的。在這些連鎖反應(yīng)中，一個(gè)酶被修飾后，連續(xù)地發(fā)生其他酶被激活，導(dǎo)致原始調(diào)節(jié)因素的效率逐級(jí)放大，這樣的連鎖代謝反應(yīng)系統(tǒng)叫級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)或級(jí)聯(lián)系統(tǒng)（cascadesystem）。如腎上腺素或胰高血糖素對(duì)磷酸化酶b激酶的激活就屬這種類型。2021/6/2766腎上腺素（或胰高血糖素）↓腺苷酸環(huán)化酶→腺苷酸環(huán)化酶（無活性）↓（有活性）

ATP→cAMP+PPi(×102)↓蛋白激酶（無活力）→蛋白激酶（有活力）↓(×104)磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶-P(×106)（無活性）ATPADP（有活性）↓磷酸化酶b磷酸化酶a(×108)（無活性）ATPADP（有活性）↓糖原→1-磷酸葡萄糖

2021/6/2767在這些連鎖的酶促反應(yīng)過程中，前一反應(yīng)的產(chǎn)物是后一反應(yīng)的催化劑，每進(jìn)行一次共價(jià)修飾反應(yīng)，就產(chǎn)生一次放大，如果假設(shè)每一級(jí)反應(yīng)放大100倍，即1個(gè)酶分子引起100個(gè)分子發(fā)生反應(yīng)（實(shí)際上，酶的轉(zhuǎn)換數(shù)比這大得多），那么從激素促進(jìn)cAMP生成的反應(yīng)開始，到磷酸化酶a生成為止，經(jīng)過四次放大后，調(diào)節(jié)效應(yīng)就放大了108倍了。由此可見，極微量的激素對(duì)酶活性控制是十分靈敏的。2021/6/2768

不同類型的可逆共價(jià)修飾作用：

①磷酸化/脫磷酸化；②乙?；?脫乙酰化；③腺苷酸化/脫腺苷酸化；④尿苷酸化/脫尿苷酸化；⑤ADP-核糖基化；⑥甲基化/脫甲基化；⑦S-S/SH相互轉(zhuǎn)變。

2021/6/27692.酶的數(shù)量(酶濃度)的調(diào)節(jié)酶是生物反應(yīng)的催化劑，酶的相對(duì)數(shù)量決定代謝反應(yīng)的進(jìn)程和方向。因此，酶本身也必然受代謝調(diào)節(jié)的控制。通過酶的合成和降解，細(xì)胞內(nèi)的酶含量和組分便發(fā)生變化，因而對(duì)代謝過程起調(diào)節(jié)作用。生物細(xì)胞的這種通過改變酶的合成和降解而調(diào)節(jié)酶的數(shù)量，被稱為“粗調(diào)”。通過粗調(diào)，細(xì)胞可以開動(dòng)或完全關(guān)閉某種酶的合成，或適當(dāng)調(diào)整某種酶的合成和降解速度，以適應(yīng)對(duì)這種酶的需要。2021/6/2770⑴.酶合成的調(diào)節(jié)----基因表達(dá)的調(diào)節(jié)

酶生物合成在轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平受到調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)2021/6/2771生物體每個(gè)細(xì)胞都含有該生物整個(gè)生長發(fā)育過程所必需的遺傳信息，但這些遺傳信息不是一下子全部表達(dá)出來，而是按其生長發(fā)育的需要或受外界條件的影響只表達(dá)出一部分遺傳信息，合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)---酶。特別是當(dāng)某種酶的底物存在時(shí)，便會(huì)發(fā)生誘導(dǎo)作用，導(dǎo)致作用于該底物的酶的合成。這個(gè)底物稱為誘導(dǎo)物（inducer）,由誘導(dǎo)物促進(jìn)而合成的酶稱為誘導(dǎo)酶（inducedenzyme）。例如，大腸桿菌培養(yǎng)基中加入乳糖作為唯一的碳源時(shí)，大腸桿菌細(xì)胞即生成利用乳糖的酶類。但當(dāng)培養(yǎng)基中加葡萄糖為唯一碳源時(shí)，則它只含有很少的半乳糖苷酶（一種大腸桿菌利用乳糖的關(guān)鍵性酶）。2021/6/2772與酶合成誘導(dǎo)情形相反的是酶的阻遏（repression），即由于某些代謝產(chǎn)物的存在而阻止細(xì)胞內(nèi)某種酶的合成。例如，將大腸桿菌培養(yǎng)在只含有無機(jī)銨鹽（NH4+）及單一碳源(如葡萄糖)中時(shí)，大腸桿菌能合成所有的含氮物質(zhì)，包括合成蛋白質(zhì)所需要的20種氨基酸。但如果在培養(yǎng)基中加入某種氨基酸（如色氨酸），則利用NH4+和碳源合成色氨酸的酶系便迅速消失。這種現(xiàn)象就是酶合成的阻遏作用。阻遏酶生成的物質(zhì)（色氨酸）稱為輔阻遏物（corepressor）。2021/6/27731）原核生物基因表達(dá)調(diào)節(jié)1960~1961年，J.Monod和F.Jacob提出乳糖操縱子模型（lacoperonmodel）。2021/6/2774操縱子（operon）操縱子（operon）是指染色體上控制蛋白質(zhì)（酶）合成的功能單位，它是由一個(gè)或多個(gè)功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因和控制基因組成的。結(jié)構(gòu)基因是作為轉(zhuǎn)錄成mRNA的模板，以后由mRNA翻譯成相應(yīng)的酶蛋白；控制基因是由操縱基因和啟動(dòng)基因組成的，操縱基因在結(jié)構(gòu)基因旁邊,是被激活阻遏物的結(jié)合位點(diǎn),由它來開動(dòng)和關(guān)閉合成相應(yīng)酶的結(jié)構(gòu)基因，啟動(dòng)基因在操縱基因旁邊，是RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)。在操縱子的前邊是產(chǎn)生阻遏蛋白的調(diào)節(jié)基因。2021/6/2775基因操縱子調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖

調(diào)節(jié)基因

啟動(dòng)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因

DNA

轉(zhuǎn)錄

（-）

RNA聚合酶（+）轉(zhuǎn)錄

翻譯

mRNA

翻譯

阻遏蛋白

蛋白質(zhì)

控制區(qū)信息區(qū)操縱子2021/6/2776當(dāng)操縱基因“開動(dòng)”時(shí)，它管轄的結(jié)構(gòu)基因能通過轉(zhuǎn)錄和翻譯而合成某種酶蛋白；當(dāng)操縱基因“關(guān)閉”時(shí)，結(jié)構(gòu)基因不能合成這種酶蛋白。操縱基因的“開”與“關(guān)”受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的阻遏蛋白的控制，阻遏蛋白可以感受來自外界環(huán)境的變化，即受一些小分子誘導(dǎo)物或輔阻遏物的控制。通常酶合成的誘導(dǎo)物就是酶作用的底物，而輔阻遏物是酶作用的最終產(chǎn)物。這些小分子能以某種方式與阻遏蛋白分子結(jié)合，使阻遏蛋白產(chǎn)生構(gòu)象變化，從而決定它是否處于活性狀態(tài)。2021/6/2777酶合成的誘導(dǎo)和阻遏與基因關(guān)系的學(xué)說，即操縱子學(xué)說已為許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并被普遍接受。概括來講，阻遏物與操縱基因結(jié)合導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因不轉(zhuǎn)錄。阻遏物又有兩種狀態(tài)：激活態(tài)和失活態(tài)。激活態(tài)的阻遏物與誘導(dǎo)物結(jié)合后失活，導(dǎo)致酶的誘導(dǎo)合成；失活態(tài)的阻遏物與輔阻遏物結(jié)合后被激活，導(dǎo)致酶合成的阻遏。這種調(diào)節(jié)是負(fù)調(diào)節(jié)作用。2021/6/2778組成酶當(dāng)調(diào)節(jié)基因發(fā)生突變時(shí)形成的阻遏蛋白失去與操縱基因結(jié)合的功能，結(jié)果是不管需要與否，都合成相應(yīng)的酶，這種酶稱為組成酶。這種突變體稱為組成突變體。與此相對(duì)的，如果調(diào)節(jié)基因發(fā)生突變產(chǎn)生的阻遏物失去與誘導(dǎo)物結(jié)合的能力，那么即使有誘導(dǎo)物存在，也不發(fā)生誘導(dǎo)作用，這種突變體稱為超阻遏突變體。2021/6/2779環(huán)腺苷酸在酶合成調(diào)節(jié)中起重要作用。在這里調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物為cAMP受體蛋白（cAMPreceptorprotein,CRP），也稱降解物基因活化蛋白（catabolitegeneactivatorprotein,CAP）。與前述負(fù)調(diào)節(jié)方式不同，CAP起的是正調(diào)節(jié)作用。當(dāng)它與cAMP結(jié)合并被激活，CAP-cAMP復(fù)合物結(jié)合到啟動(dòng)子上，并幫助RNA聚合酶有效地與啟動(dòng)子結(jié)合，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行③CAP的正調(diào)控2021/6/2780用含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基作為碳源培養(yǎng)大腸桿菌，在葡萄糖沒有被利用完之前，菌體內(nèi)β-半乳糖苷酶的合成便受阻遏，這是因?yàn)槠咸烟堑慕到馕铮╟atabolite）通過降低胞內(nèi)環(huán)腺苷酸（cAMP）的含量，阻遏了這三種酶的誘導(dǎo)合成，這種阻遏稱為分解代謝阻遏作用。降解物的阻遏作用2021/6/2781④衰減作用除了調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物對(duì)轉(zhuǎn)錄的正、負(fù)調(diào)控（如CAP蛋白和阻遏蛋白）之外，還有另一種在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)基因表達(dá)的衰減作用（attenuation），用以終止和減弱轉(zhuǎn)錄。在基因上這種調(diào)節(jié)的作用部位稱為衰減子（attenuator），衰減子是一種位于結(jié)構(gòu)基因上游前導(dǎo)區(qū)的終止序列．該機(jī)制首先是從色氨酸操縱子的研究中弄清楚的。目前已知除色氨酸外，其它許多與氨基酸代謝相關(guān)的操縱子的有關(guān)基因中都存在衰減子的調(diào)節(jié)位點(diǎn)。2021/6/2782除轉(zhuǎn)錄水平能調(diào)節(jié)酶的數(shù)量外，在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工和運(yùn)輸及翻譯水平上同樣可以調(diào)節(jié)酶的數(shù)量。如真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工，mRNA由細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸，mRNA在細(xì)胞中的定位和組裝等過程是基因表達(dá)重要的調(diào)節(jié)步驟；翻譯水平上mRNA通過本身核苷酸組成和排列（如SD序列），反義RNA的活性，mRNA的穩(wěn)定性等進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2）真核生物基因表達(dá)的調(diào)控

為多級(jí)調(diào)控方式：轉(zhuǎn)錄前水平調(diào)控、轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控、翻譯水平調(diào)控、翻譯后水平調(diào)控。