第十六章物质代谢的调节MetabolicRegulation.PPT

1、第十六章物质代谢的调节Metabolic Regulation,1、 物质代谢的相互联系2、 代 谢 的 调 节,第一节 物质代谢的相互联系,一、糖代谢与脂类代谢的相互关系,二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系,三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系,四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系,一.糖代谢和脂肪代谢的关系,延胡索酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,3-磷酸甘油,甘油,乙酰 CoA,三酰甘油,脂肪酸,植物或微生物,二.糖代谢与蛋白质代谢的联系,糖 -酮酸 氨基酸 蛋白质,NH3,蛋白质 氨基酸 -酮酸 糖,（生糖氨基酸）,脂肪,甘油,磷酸二羟丙酮,脂肪酸,乙酰CoA,氨基酸碳架,氨基酸,蛋白质,蛋白

2、质,氨基酸,酮酸或乙酰CoA,脂肪酸,脂肪,（生酮氨基酸）,三.脂类代谢与蛋白质代谢的联系,四.糖脂蛋白质和核苷酸之间的联系,脂肪,葡萄糖、其它单糖,三羧酸循环,电子传递（氧化）,蛋白质,脂肪酸、甘油,多糖,氨基酸,乙酰CoA,e-,磷酸化,+Pi,小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）,共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。,大分子降解成基本结构单位,生物氧化的三个阶段,核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系,核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。,

3、 核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型, 核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子。, 各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。,第二节 代 谢的 调 节,一、代谢调节的概念,二、酶水平的调节,一、代谢调节的概念,生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调节机制，才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要。调节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及

4、生命。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。,二、酶水平的调节,酶活性的调节(以酶分子的结构为基础的)酶合成的调节(基因表达的调节),别构效应 共价修饰,转录的调节翻译的调节,1.酶的别构效应,别构酶的调节亚基与别构效应物结合后可引起酶分子的构象发生改变,从而改变酶活性.别构效应物可以有S P 小分子核苷酸类物质等 别构激活剂 别构抑制剂,(一)酶活性的调节,酶活性调节的机制,R,R,FDPATP,R,R,（无活性） （有活性）,磷酸果糖激酶的变构调节模式图FDP：变构激活剂ATP：变构抑制剂,变构调节的生理意义, 代谢终产物反馈抑制 (fe

5、edback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。,变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。,变构调节使不同的代谢途径相互协调。,柠檬酸,+,6-磷酸果糖激酶,抑制糖的氧化,乙酰辅酶A 羧化酶,促进脂酸的合成,酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下，可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变，使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰（Covalent moldification ）。目前已知有六种修饰方式：磷酸化/去磷酸化 乙酰化/去乙酰化 腺苷酰化/去腺苷酰化 尿苷酰化/去尿苷酰化 甲基化/去甲基化 氧化（S-S）/还原(2SH),2、酶的共价修饰与级联放大机制,酶的磷

6、酸化与脱磷酸化,2ATP 磷酸化酶b激酶磷酸化酶a磷酸酶 2H2O,磷酸化酶b 磷酸化酶a（无活性） （高活性）,糖原磷酸化酶调节模式图,P,酶级联系统调控示意图,肾上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（活性）,2、ATP,cAMP,R、cAMP,3、蛋白激酶（无活性）,蛋白激酶（活性）,4、磷酸化酶激酶（无活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶 b（无活性）,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,肾上腺素或胰高血糖素,1,4,5,6,意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促

7、反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。,1、原核生物基因表达的调控 操纵子学说,2、真核生物基因表达的调控,(二)酶合成的调节(基因表达的调节),A、操纵子基因表达的协同单位,操纵子,结构基因（编码蛋白质，S）,控制位点,操纵基因（operator, O）,启动子（premotor, P）,1.原核生物基因表达的调控 操纵子学说(酶合成的诱导作用),调节基因,一个操纵子的全部基因都排列在一起,操纵子中的控制位点可接受调节基因产物的调节,B、酶合成的诱导和阻遏,实例：诱导型操纵子乳糖操纵子 阻遏型操纵子 色氨酸操纵子（自学）,酶的诱导和阻遏操纵子模型

8、,B.有活性阻遏蛋白加诱导剂,A.有活性阻遏蛋白,C.无活性阻遏蛋白,D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂,乳糖操纵子的负调控,调节基因,操纵基因,乳糖结构基因,P,LacZ,LacY,Laca,mRNA,阻遏蛋白（有活性）,启动子,O,R,A、乳糖操纵子的结构,B、乳糖酶的诱导,阻遏蛋白（有活性）,结构基因编码出的酶: Z-半乳糖苷酶 Y-半乳糖苷透性酶 A-半乳糖苷乙酰基转移酶调节基因编码阻遏蛋白操纵基因-不编码任何蛋白质,但能与阻遏蛋白结合,乳糖操纵子的正调控,R,LacZ,LacY,Laca,mRNA,CAP基因,结构基因,T,CAP,O,CAP结合部位,RNA聚合酶,T,cAMP -CAP,P,CAP：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein）,使CAP呈失活状态,2.真核生物基因表达调控,DNA,转录初产物RNA,mRNA,蛋白质前体,mRNA降解物,活性蛋白质,DNA水平调节,转录水平调节,转录后加工的调节,翻译调节,mRNA降解调节,翻译后加工的调节,核,细胞质, 真核基因表达调控的五个水平 DNA水平调节 转录水平调节 转录后加工的调节 翻译水平调节 翻译后加工的调节 真核基因调控主要是正调控 顺式作用元件和反式作用因子 转录因子的相互作用控制转录,