1、第一節(jié) 物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系 第二節(jié) 物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié),本章講授提綱,第一節(jié) 物質(zhì)代謝間的相互聯(lián)系,一、糖代謝與脂類(lèi)代謝的相互關(guān)系,二、 糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系,三、脂類(lèi)代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系,四、核酸與糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系,1.各物質(zhì)的代謝是相互影響、相互制約的 糖代謝 2.糖、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝是相互關(guān)聯(lián)的 （殊途同歸TCA） 3.三者之間的相互轉(zhuǎn)化,脂代謝,蛋白質(zhì)代謝（AA.的合成Pro）,一、糖代謝與脂肪代謝的相互聯(lián)系（轉(zhuǎn)化）,1、糖轉(zhuǎn)化為脂肪, 糖分解提供能量ATP，用于脂肪的合成。,2、脂肪轉(zhuǎn)化為糖,ATP（供能）,糖異生（次要）,主要,二、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相

2、互聯(lián)系,1、糖轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì) 碳源：糖經(jīng)EMP和TCA循環(huán)產(chǎn)生3-PGA、PEP、丙酮酸、-酮戊二酸和草酰乙酸等，它們均可形成相應(yīng)的AA。 能源：ATP。 提供還原力:NADH、NADPH,2、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖,Gly、Ala、Ser、Thr、Cys,丙酮酸,Asp、Asn,OAA,Phe、Tyr,延胡索酸,Ile、Met、Val,琥珀酰輔酶A,Arg、His、Pro、Glu、Gln,-酮戊二酸,三、脂代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系,脂肪,甘油,磷酸二羥丙酮,脂肪酸,乙酰CoA,氨基酸碳架,氨基酸,蛋白質(zhì),1、脂肪轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì),有限,2、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪,1、糖、脂肪、蛋白質(zhì)為核酸的合成提供原料和能量

3、,PRPP,Gln Gly Asp 甲酸鹽,CO2,IMP,NTP,CO2 + Gln,乳清酸,UMP,dNTP,嘧啶核苷酸合成,嘌呤核苷酸合成,糖、脂,蛋白質(zhì),糖,PRPP,ATP,ATP、GTP,Asp,ATP,核酸,四、核酸代謝與其他物質(zhì)代謝的相互關(guān)系,2、核酸控制其它物質(zhì)代謝,3、核苷酸在各個(gè)物質(zhì)代謝中起重要作用 ATP：提供能量（能量通貨） 、磷酸基轉(zhuǎn)移； UTP：蔗糖和糖原合成； GTP：蛋白質(zhì)合成、糖異生； CTP：磷脂合成； 輔酶及第二信使：CoA、 NAD+、NADP+、 FAD、cAMP、cGMP。,第二節(jié) 物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié),意義：適應(yīng)環(huán)境； 維持生物正常的生長(zhǎng)和發(fā)育。,代謝

4、調(diào)節(jié)：是指細(xì)胞在某些條件下能夠引起或加速一個(gè)代謝途徑的進(jìn)行，而在另一條件下又能使之終止或減慢，這稱(chēng)之為。 即生物體或細(xì)胞對(duì)代謝變化（化學(xué)反應(yīng)）的起止和快慢的控制能力。,調(diào)節(jié)能力越來(lái)越高級(jí),（1）酶水平和細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)是最基本的調(diào)節(jié)方式，為單細(xì)胞生物和動(dòng)、植物所共有的。 （2）調(diào)節(jié)和控制是分子間的相互制約和相互協(xié)調(diào)的過(guò)程。 （3）調(diào)節(jié)是受內(nèi)、外環(huán)境條件影響和控制的。,代謝調(diào)節(jié)的特點(diǎn),一、酶水平的調(diào)節(jié),酶除了具有催化功能外，還具有調(diào)節(jié)和控制各類(lèi)生物化學(xué)反應(yīng)速度、方向和途徑的功能。 酶水平的調(diào)節(jié)作用主要有兩種方式： 酶活性調(diào)節(jié)通過(guò)激活或抑制酶的活性。 酶含量調(diào)節(jié)通過(guò)影響酶的合成或降解速度改變細(xì)胞內(nèi)酶

5、的含量。 酶水平的調(diào)節(jié)是生物調(diào)控最重要的形式。,（一）酶活性的調(diào)節(jié),以酶分子的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，凡是導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)改變的因素都可影響酶的活性。,1、酶的變構(gòu)調(diào)節(jié),、定義：,某些物質(zhì)與酶分子的調(diào)節(jié)部位結(jié)合，引起酶蛋白的分子構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變酶的活性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。 別構(gòu)酶 活性部位 + 調(diào)節(jié)部位,變構(gòu)酶：受別構(gòu)調(diào)節(jié)的酶。 效應(yīng)物：使酶發(fā)生別構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)（激素、底物、產(chǎn)物、輔酶及核苷酸等）。,、酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)特點(diǎn)：,（1）快速調(diào)節(jié)（時(shí)間在毫秒范圍）； （2）非酶促、非共價(jià)鍵、可逆結(jié)合作用； （3）變構(gòu)酶大多為寡聚酶（多亞基）； （4）有些酶的變構(gòu)作用是發(fā)生在亞基的解離或聚合上； （5）其動(dòng)力學(xué)

6、曲線(xiàn)：主要是S形曲線(xiàn)。,、別構(gòu)調(diào)節(jié)的一種重要方式 前饋和反饋調(diào)節(jié),前饋：意思是“輸入對(duì)輸出的影響”。 底物對(duì)代謝過(guò)程的調(diào)節(jié)作用。 反饋：意思是“輸出對(duì)輸入的影響”。 代謝產(chǎn)物對(duì)代謝過(guò)程的調(diào)節(jié)作用。 正調(diào)控(+)：使代謝過(guò)程加快。 負(fù)調(diào)控(-)：使代謝過(guò)程減慢。,其調(diào)節(jié)機(jī)理是通過(guò)酶的變構(gòu)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,前饋和反饋,2、酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),、定義：某些酶分子上的基團(tuán)可以在另一種酶催化下發(fā)生共價(jià)修飾作用，從而引起酶活性的激活或抑制，這種作用稱(chēng)為酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。這類(lèi)酶則稱(chēng)為共價(jià)調(diào)節(jié)酶。 、類(lèi)型： 磷酸化/去磷酸化；(最重要,最普遍,最顯著） 乙?；?去乙?；?； 腺苷?；?去腺苷酰化， 尿苷?；?去尿苷

7、酰化； 甲基化/去甲基化； 氧化（S-S）/還原(2SH)。, 、舉例：糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié), 、特點(diǎn)： 快速調(diào)節(jié)(比別構(gòu)調(diào)節(jié)慢）； 酶促、共價(jià)修飾； 被修飾的酶有兩種形式，一種為活性形式，另一種為非活性形式。 對(duì)調(diào)節(jié)信號(hào)有放大效應(yīng)，調(diào)節(jié)效率比別構(gòu)調(diào)節(jié)高；,酶級(jí)聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖,意義：酶的共價(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號(hào)分子（如激素）存在，即可通過(guò)加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。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(wú)活性）,腺苷酸環(huán)化酶（活性）,2、ATP,cAMP,3、蛋白激酶（無(wú)活性）,蛋白激酶（活性）,4、

8、磷酸化酶激酶（無(wú)活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶 b（無(wú)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,1,ATP ADP,ATP ADP,4,5,6,小結(jié)：,酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)均屬于結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)； 限速酶（關(guān)鍵酶）：起著限制或調(diào)節(jié)整個(gè)代謝速度作用，故稱(chēng)為限速酶。 通常是代謝途徑中第一步反應(yīng)； 代謝途徑中最慢的一步反應(yīng)。,（二）酶含量的調(diào)節(jié),基因表達(dá)調(diào)節(jié)： 轉(zhuǎn)錄水平：控制mRNA合成 轉(zhuǎn)譯水平：控制pr合成 基因表達(dá)的調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行。,(1)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏 (2)酶的降解,酶在細(xì)胞內(nèi)的含量取決于酶的合成速度

9、和分解速度。酶濃度調(diào)節(jié)的化學(xué)本質(zhì)是基因表達(dá)的調(diào)節(jié)。在細(xì)胞內(nèi)，所合成的酶的種類(lèi)及數(shù)量是由基因決定的，需通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯而合成酶蛋白。,1、酶合成的誘導(dǎo)和阻遏（原核生物）,、酶合成的誘導(dǎo)：指某些物質(zhì)能（誘導(dǎo)物）促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)酶的合成，這種作用稱(chēng)為。,酶的誘導(dǎo)物：底物、激素、藥物等。,誘導(dǎo)酶,定義：受外來(lái)物質(zhì)影響，體內(nèi)重新合成的酶稱(chēng)為。,1）培養(yǎng)基中如果有Glc， E.coli 細(xì)胞中就不含利用乳糖的酶。 2）如果培養(yǎng)基中僅有乳糖時(shí)，E.coli 能在幾min內(nèi)合成出利用乳糖的有關(guān)酶。 3）乳糖起著誘導(dǎo)物作用。由其誘導(dǎo)產(chǎn)生的利用乳糖相關(guān)的三種酶： -半乳糖苷酶 -半乳糖苷透性酶 -半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶,例如：

10、,例如：E.coli 若以NH4為唯一氮源時(shí)，可以合成所有含氮物質(zhì)，包括20種氨基酸，但若在培養(yǎng)基中加入Trp后，則利用NH4合成Trp的酶系很快全部消失。 說(shuō)明：Trp阻止利用NH4合成Trp的酶系產(chǎn)生。,、酶合成的阻遏作用：指某些物質(zhì)（阻遏物）能阻止細(xì)胞內(nèi)某種酶的合成，這種作用稱(chēng)為。,酶合成的阻遏物：產(chǎn)物（終產(chǎn)物、中間產(chǎn)物）,1960-1961年，J.Monod 和 F.Jacob 提出乳糖操縱子模型（lac operon model）。,、操縱子模型,解釋酶合成的誘導(dǎo)和阻遏的模型。,操縱子模型的基因組成：,操縱子：是由功能相關(guān)的一組結(jié)構(gòu)基因加上其上游的啟動(dòng)子和操縱基因等組成的轉(zhuǎn)錄單位。,調(diào)節(jié)基因：產(chǎn)生阻遏蛋白控制操縱基因的“開(kāi)”與“關(guān)”。,DNA片段,操縱子的概念：是在轉(zhuǎn)錄水平上控制基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子（P）、操縱基因（O）和在功能上相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因組成。,操縱基因控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄與否； 調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的阻遏蛋白控制操縱基因的開(kāi)與關(guān)； 誘導(dǎo)物或抑制物控制阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合與否。,操縱子模型解釋酶生成的誘導(dǎo)和阻遏,