物质代谢的相互关系和调节控制(精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十三章 物质代谢的相互关系 和调节控制,第一节 物质代谢的相互关系,一、,糖代谢与脂类代谢的关系,二、,糖代谢与蛋白质代谢的联系,三、,脂类代谢与蛋白质代谢的联系,四、,核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系,五、四大物质代谢的关系,一、,糖代谢与脂类代谢的相互联系,糖,乙酰,CoA,脂肪酸,磷酸二羟丙酮,-,磷酸甘油,脂肪,有,氧氧化,酵解,从头合成,脂肪,甘油,磷酸二羟丙酮,糖代谢,脂肪酸,乙酰,CoA,琥珀酸,糖,(,植物,),乙醛酸循环,-,氧化,糖异生,TCA,二、糖、蛋白质代谢的相互关系,糖,糖代谢中间物,（,-,酮酸,）,还原氨基化,转氨基作用,非,必需,aa,蛋白质,蛋白质,生糖,aa,-,酮酸等,草酰乙酸,糖,三、,脂、蛋白质代谢的相互关系,脂肪,脂肪酸,乙酰,CoA,甘油,丙酮酸,-,酮酸,aa,乙醛酸循环,（植物、微生物）,蛋白质,生糖,aa,生酮生糖,aa,生酮,aa,乙酰,CoA,脂肪酸,丙酮酸,甘油,脂肪,四、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,）。,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。,五、四大物质代谢的关系,细胞代谢的原则及方略,将各类物质分别纳入各自的代谢途径，以少数种类的反应转化种类繁多的分子。不同代谢途径可通过交叉点上的关键中间物得以沟通，形成经济有效的代谢网络。,TCA,环是共同的代谢途径,关键的中间物：,G-6-P,丙酮酸，乙酰,CoA,第二节 代谢的调节,代谢调节,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。,代谢调节的四级水平：,酶水平调节,细胞水平调节,激素水平调节,神经水平调节,多细胞整体水平调节,单细胞水平,一、酶水平调节,（一）酶活力调节,两种方式,别构调节,共价化学修饰调节,酶活力调节,酶量调节,通过,激活和抑制酶活性,进行调节,（时间短，速度快，,细调,）,通过,影响酶合成及分解速度,进行调节（时间长，速度慢，,粗调,）,1.,别构调节,1,）酶活力的前馈和反馈调节,通过改变,酶分子,构象而改变酶活力的调节。,别构酶,（大多数为寡聚酶,）,前馈或反馈调节,：,代谢,底物,或代谢,产物,对代谢过程的影响。,使代谢过程速度加快，称正作用，反之，为负作用。,前馈：,输入对输出的影响。,反馈：,输出对输入的影响。,前馈,正,前馈,负前馈,反馈,正,反馈,负反馈（反馈抑制）,反馈,+,或,-,S,0,S,1,S,2,S,n,E,1,E,2,E,3,前馈,+,或,-,G+ATP,己糖激酶,G-6-P +ADP,-,直接产物抑制,Thr,Ile,E,1,(Thr,脱氨酶,),-,终产物抑制,负反馈,G,G-6-P,F-6-P,F-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,丙二酸单酰,CoA,2,）酶分子的解离和聚合,-,柠檬酸,TCA,+,柠檬酸促进,乙酰,CoA,羧化酶,亚基间的聚合，使之表现为催化活力。,Cyclic AMP-dependent protein,kinase(PKA,)is a R,2,C,2,tetramer in mammalian cells.The two R(regulatory)subunits bind,cAMP,;,cAMP,binding releases the R subunits from the C(catalytic)subunits.C subunits are,enzymatically,active as monomers.,蛋白激酶,A(,四聚体,),催化亚基,调节亚基,（无活力）,（有活力）,催化亚基单体,3,）核苷酸类化合物对代谢途径的影响,ATP,、,ADP,、,AMP,等可影响,EMP,、,TCA,和氧化磷酸化等产能途径，从而调节细胞能量代谢。,ATP,系统的质量作用比：,ATP/ADP Pi,大：三者皆减慢,小：三者皆加快,1,）不可逆转变,某,种酶可,由于其它酶对其结构进行共价化学修饰，从而使其在活性形式与非活性形式之间相互转变。,胰蛋白酶原,胰蛋白酶,肠,激酶,6肽,2.,酶的共价化学修饰调节,2,）可逆转变,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）,（无活性）,磷酸化酶,b,磷酸化酶,a,磷酸化酶磷酸酶,Pi,H,2,O,特点：级联放大,连续代谢反应中的一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始信号的放大，这种放大效应称级联放大。具有这种放大效应的连续代谢反应系统，称为级联系统（,cascade system,）。,（效应高，作用快）,腺苷酸环化酶,10,2,蛋白激酶,A,10,4,磷酸化酶激酶,10,6,10,8,糖原磷酸化酶,glucogen,G-1-P,The hormone-activated enzymatic cascade that leads to activation of glycogen,phosphorylase,.,G,(,肾上腺素,10,-8,10,-10,mol/L),(5,10,-3,mol/L),（,二）酶量调节,1.,酶合成的诱导和阻遏,酶诱导生成作用,酶阻遏生成作用,某些物质能促进细胞内某些酶的生成。,例：乳糖可诱导,-,半乳糖苷酶的生成。,某些物质能阻止细胞内某些酶的生成。,例：产物,Trp,的存在可阻止与,Trp,合成有关酶的生成。,酶合成的诱导和阻遏与,操纵子学说,1961,年，,Monod,和,Jacob,E.coli,乳糖操纵子模型,操纵子,（,operon,）：,基因表达的协调单位。包括一个控制区和一群功能相关的,结构基因,。控制区由,启动子,（,promoter,）,和,操纵基因,（,operator,）,组成。操纵基因可与调节基因产物,阻遏蛋白,（,repressor,）,结合，其“开放”或“关闭”直接控制结构基因的表达。,调节基因,启动子 操纵基因,P,O,结构基因,阻遏,蛋白,诱导物,A.,酶的诱导,阻遏蛋白结合在操纵基因上，结构基因不表达。,诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白不能结合在操纵基因上，结构基因表达。,启动子 操纵基因,结构基因,P,O,辅阻遏,物（产物）,B.,酶的阻遏,代谢产物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白能够结合在操纵基因上，结构基因不表达。,阻遏蛋白不能与操纵基因结合，结构基因可表达。,Model of the E.coli,lac,operon,.,-,半乳糖苷酶,半乳糖苷透性酶,-,半乳糖苷转乙酰酶,阻遏蛋白,E.coli,乳糖操纵子模型,乳糖操纵子模型,阻遏,蛋白是四聚体,2.,酶的降解,饥饿：,乙酰,CoA,羧化酶降解速度,乙酰,CoA,羧化酶含量,脂肪合成,改变酶降解的速度以调节细胞内酶量。,二、细胞水平的调节,隔离分室效应（真核细胞）,细胞核：,DNA,、,RNA,的合成,线粒体,：,TCA,；,电子传递链；氧化磷酸化；脂肪酸,-,氧化；,aa,分解代谢,细胞质,：,EMP,；,糖异生；糖原、脂肪酸和,aa,合成；,Pu,、,Py,分解,核糖体,：蛋白质的合成,不同分室进行不同的代谢过程，使代谢高效进行，互不干扰，并有利于代谢调节。,三、激素水平的调节,激素：,由生物体内特殊组织或腺体合成，并经体液输送到特定作用部位，从而引起特殊激动效应的微量有机物。,（一）种类,哺乳动物,含,N,激素,甾醇激素（固醇类激素）,脂肪酸衍生物,蛋白质、肽类激素,:,胰岛素,aa,衍生物激素：,肾上腺素,性激素,（二）作用机理,1.,激素作为第一信使，,cAMP,作为第二信使，通过改变酶活性调节代谢。（大部分,含,N,激素,，反应快）,2.,激素与细胞内受体结合，形成,激素,-,受体复合物,。其作为,转录增强物,，控制特异蛋白质（或酶）的基因表达，从而调节代谢。（,甾醇激素,和少量含,N,激素，反应慢）,有些 激素兼有以上两种作用，例：胰岛素。,图,13-4,图,13-5,四、神经系统的调节,通过激素发挥作用。,神经对其所支配的器官组织的代谢有直接影响。,