物質(zhì)代謝的相互關(guān)系和調(diào)節(jié)控制ppt課件

1、第十三章第十三章 物質(zhì)代謝的相互關(guān)系物質(zhì)代謝的相互關(guān)系 和調(diào)節(jié)控制和調(diào)節(jié)控制目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)代謝的相互關(guān)系物質(zhì)代謝的相互關(guān)系第二節(jié)第二節(jié) 代謝的調(diào)節(jié)代謝的調(diào)節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)代謝的相互關(guān)系物質(zhì)代謝的相互關(guān)系一、糖代謝與脂類代謝的關(guān)系一、糖代謝與脂類代謝的關(guān)系二、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系二、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系三、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系三、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系四、核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系四、核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系五、四大物質(zhì)代謝的關(guān)系五、四大物質(zhì)代謝的關(guān)系糖糖 乙酰乙酰CoA脂肪酸脂肪酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮-磷酸甘油磷酸甘油脂肪脂肪有氧氧化有氧氧

2、化酵解酵解從頭合成從頭合成脂肪甘油甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮糖代謝糖代謝脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖 (植物)乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) -氧化氧化糖異生糖異生TCA二、糖、蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系二、糖、蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系糖糖糖代謝中間物糖代謝中間物（-酮酸）酮酸）還原氨基化還原氨基化轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用非必需非必需aa蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)生糖生糖aa -酮酸等酮酸等草酰乙酸草酰乙酸糖糖三、脂、蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA甘油甘油丙酮酸丙酮酸 - 酮酸酮酸aa乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)（植物、微生物）（植物、微生物）蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)生糖生糖aa生酮生糖生酮生糖aa

3、生酮生酮aa乙酰乙酰CoA脂肪酸脂肪酸丙酮酸丙酮酸甘油甘油脂脂肪肪 核苷酸的一些衍生物具重要生理功能如核苷酸的一些衍生物具重要生理功能如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。）。 核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細(xì)核酸是細(xì)胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細(xì) 胞的成分和代謝類型胞的成分和代謝類型 核酸生物合成需要糖和蛋白質(zhì)的代謝中間產(chǎn)核酸生物合成需要糖和蛋白質(zhì)的代謝中間產(chǎn)物參加，而且需要酶和多種蛋白質(zhì)因子。物參加，而且需要酶和多種蛋白質(zhì)因子。 各類物質(zhì)代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各各類物質(zhì)代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如種核苷酸，如ATP是

4、能量的是能量的“通貨通貨”，此外，此外UTP參與多糖的合成，參與多糖的合成，CTP參與磷脂合成，參與磷脂合成，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。五、四大物質(zhì)代謝的關(guān)系五、四大物質(zhì)代謝的關(guān)系 細(xì)胞代謝的原則及方略細(xì)胞代謝的原則及方略 將各類物質(zhì)分別納入各自的代謝途徑，以少將各類物質(zhì)分別納入各自的代謝途徑，以少數(shù)種類的反應(yīng)轉(zhuǎn)化種類繁多的分子。不同代謝途數(shù)種類的反應(yīng)轉(zhuǎn)化種類繁多的分子。不同代謝途徑可通過交叉點(diǎn)上的關(guān)鍵中間物得以溝通，形成徑可通過交叉點(diǎn)上的關(guān)鍵中間物得以溝通，形成經(jīng)濟(jì)有效的代謝網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)濟(jì)有效的代謝網(wǎng)絡(luò)。 TCA環(huán)是共同的代謝途徑環(huán)是共同的代謝途徑 關(guān)鍵的中間

5、物：關(guān)鍵的中間物：G-6-P, 丙酮酸，乙酰丙酮酸，乙酰CoA第二節(jié)第二節(jié) 代謝的調(diào)節(jié)代謝的調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié) 生命是靠代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同生命是靠代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)維持的。生命有限的空間內(nèi)同時(shí)有那麼多復(fù)雜的代謝途徑在運(yùn)轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴(yán)密的調(diào)時(shí)有那麼多復(fù)雜的代謝途徑在運(yùn)轉(zhuǎn)，必須有靈巧而嚴(yán)密的調(diào)節(jié)機(jī)制，才能使代謝適應(yīng)外界環(huán)境的變化與生物自身生長(zhǎng)發(fā)節(jié)機(jī)制，才能使代謝適應(yīng)外界環(huán)境的變化與生物自身生長(zhǎng)發(fā)育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會(huì)導(dǎo)致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及育的需要。調(diào)節(jié)失靈便會(huì)導(dǎo)致代謝障礙，出現(xiàn)病態(tài)甚至危及生命。在漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化歷程中，機(jī)體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理生命。在漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化歷程

6、中，機(jī)體的結(jié)構(gòu)、代謝和生理功能越來越復(fù)雜，代謝調(diào)節(jié)機(jī)制也隨之更為復(fù)雜。功能越來越復(fù)雜，代謝調(diào)節(jié)機(jī)制也隨之更為復(fù)雜。代謝調(diào)節(jié)的四級(jí)水平：代謝調(diào)節(jié)的四級(jí)水平： 酶水平調(diào)節(jié)酶水平調(diào)節(jié) 細(xì)胞水平調(diào)節(jié)細(xì)胞水平調(diào)節(jié) 激素水平調(diào)節(jié)激素水平調(diào)節(jié) 神經(jīng)水平調(diào)節(jié)神經(jīng)水平調(diào)節(jié)多細(xì)胞整體水平調(diào)節(jié)多細(xì)胞整體水平調(diào)節(jié)單細(xì)胞水平單細(xì)胞水平一、酶水平調(diào)節(jié)一、酶水平調(diào)節(jié)（一酶活力調(diào)節(jié)（一酶活力調(diào)節(jié)兩種方式兩種方式別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)共價(jià)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶活力調(diào)節(jié)酶活力調(diào)節(jié) 酶量調(diào)節(jié)酶量調(diào)節(jié)通過激活和抑制酶活性進(jìn)行調(diào)節(jié)通過激活和抑制酶活性進(jìn)行調(diào)節(jié)（時(shí)間短，速度快，細(xì)調(diào)）（時(shí)間短，速度快，細(xì)調(diào)）通過影響酶合成及分解速度進(jìn)行

7、調(diào)節(jié)通過影響酶合成及分解速度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，速度慢，粗調(diào)）時(shí)間長(zhǎng)，速度慢，粗調(diào)）1. 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) 1酶活力的前饋和反饋調(diào)節(jié)酶活力的前饋和反饋調(diào)節(jié)通過改變酶分子構(gòu)象而改變酶活力的調(diào)節(jié)。通過改變酶分子構(gòu)象而改變酶活力的調(diào)節(jié)。別構(gòu)酶大多數(shù)為寡聚酶）別構(gòu)酶大多數(shù)為寡聚酶）前饋或反饋調(diào)節(jié)：前饋或反饋調(diào)節(jié)：代謝底物或代謝產(chǎn)物對(duì)代謝過程的影響。代謝底物或代謝產(chǎn)物對(duì)代謝過程的影響。使代謝過程速度加快，稱正作用，反之，為負(fù)作用。使代謝過程速度加快，稱正作用，反之，為負(fù)作用。前饋：輸入對(duì)輸出的影響。前饋：輸入對(duì)輸出的影響。反響：輸出對(duì)輸入的影響。反響：輸出對(duì)輸入的影響。前饋前饋正前饋正前饋負(fù)前饋負(fù)前饋反響反

8、響正反饋正反饋負(fù)反饋反饋抑制）負(fù)反饋反饋抑制）反響反響 + 或或 -S0S1S2Sn E1 E2E3前饋前饋 + 或或 -G + ATP己糖激酶己糖激酶G-6-P + ADP-直接產(chǎn)物抑制直接產(chǎn)物抑制ThrIleE1(Thr脫氨脫氨酶酶)-終產(chǎn)物抑制終產(chǎn)物抑制 負(fù)反饋負(fù)反饋GG-6-PF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶PEP丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶脂肪酸脂肪酸丙二酸單酰丙二酸單酰CoA 2酶分子的解離和聚合酶分子的解離和聚合-檸檬酸檸檬酸TCA+檸檬酸促進(jìn)乙酰檸檬酸促進(jìn)乙酰CoA羧化酶亞基間的聚合，使之表現(xiàn)為催化羧化酶亞基間的聚合，使之表現(xiàn)為催化活力

9、?；盍?。Cyclic AMP-dependent protein kinase(PKA) is a R2C2 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.蛋白激酶蛋白激酶A (四聚體四聚體)催化亞基催化亞基調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基（無活力）（無活力）（有活力）（有活力）催化亞

10、基催化亞基單體單體 3核苷酸類化合物對(duì)代謝途徑的影響核苷酸類化合物對(duì)代謝途徑的影響 ATP、ADP、AMP等可影響等可影響EMP、TCA和和氧化磷酸化等產(chǎn)能途徑，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝。氧化磷酸化等產(chǎn)能途徑，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝。 ATP系統(tǒng)的質(zhì)量作用比：系統(tǒng)的質(zhì)量作用比： ATP / ADP Pi大：三者皆減慢大：三者皆減慢小：三者皆加快?。喝呓约涌?1不可逆轉(zhuǎn)變不可逆轉(zhuǎn)變 某種酶可由于其它酶對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行共價(jià)化學(xué)修飾，某種酶可由于其它酶對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行共價(jià)化學(xué)修飾，從而使其在活性形式與非活性形式之間相互轉(zhuǎn)變。從而使其在活性形式與非活性形式之間相互轉(zhuǎn)變。胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶腸激酶腸

11、激酶6肽肽2. 酶的共價(jià)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶的共價(jià)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)2可逆轉(zhuǎn)變可逆轉(zhuǎn)變 磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化例：糖原磷酸化酶例：糖原磷酸化酶磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶 ATP ADP（有活性）（有活性）（無活性）（無活性）磷酸化酶磷酸化酶b磷酸化酶磷酸化酶a磷酸化酶磷酸酶磷酸化酶磷酸酶PiH2O特點(diǎn)：特點(diǎn)： 級(jí)聯(lián)放大級(jí)聯(lián)放大 連續(xù)代謝反應(yīng)中的一個(gè)酶被激活后，連續(xù)地發(fā)連續(xù)代謝反應(yīng)中的一個(gè)酶被激活后，連續(xù)地發(fā)生其它酶被激活，導(dǎo)致原始信號(hào)的放大，這種放大生其它酶被激活，導(dǎo)致原始信號(hào)的放大，這種放大效應(yīng)稱級(jí)聯(lián)放大。具有這種放大效應(yīng)的連續(xù)代謝反效應(yīng)稱級(jí)聯(lián)放大。具有這種放大效應(yīng)的連續(xù)代謝反應(yīng)系統(tǒng)，稱為級(jí)聯(lián)系

12、統(tǒng)應(yīng)系統(tǒng)，稱為級(jí)聯(lián)系統(tǒng)cascade system）。）。（效應(yīng)高，（效應(yīng)高， 作用快）作用快）腺苷酸腺苷酸環(huán)化酶環(huán)化酶 102蛋白激酶蛋白激酶A 104磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶 106 108糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶glucogenG-1-PThe hormone-activated enzymatic cascade that leads to activation of glycogen phosphorylase.G( 腎上腺素腎上腺素10-810-10 mol/L)(510-3 mol/L)（二酶量調(diào)節(jié)（二酶量調(diào)節(jié) 1. 酶合成的誘導(dǎo)和阻遏酶合成的誘導(dǎo)和阻遏 酶誘導(dǎo)生成作用酶誘導(dǎo)生成

13、作用 酶阻遏生成作用酶阻遏生成作用某些物質(zhì)能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)某些酶的生成。某些物質(zhì)能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)某些酶的生成。例：乳糖可誘導(dǎo)例：乳糖可誘導(dǎo)- -半乳糖苷酶的生成。半乳糖苷酶的生成。某些物質(zhì)能阻止細(xì)胞內(nèi)某些酶的生成。某些物質(zhì)能阻止細(xì)胞內(nèi)某些酶的生成。例：產(chǎn)物例：產(chǎn)物Trp的存在可阻止與的存在可阻止與Trp合成有關(guān)酶的生成。合成有關(guān)酶的生成。 酶合成的誘導(dǎo)和阻遏與操縱子學(xué)說酶合成的誘導(dǎo)和阻遏與操縱子學(xué)說1961年，年， Monod 和和 Jacob E. coli 乳糖操縱子模型乳糖操縱子模型操縱子操縱子operon）：）： 基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位。包括一個(gè)控制區(qū)和一群基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位。包括一個(gè)控制區(qū)和一群

14、功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因。控制區(qū)由啟動(dòng)子功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因。控制區(qū)由啟動(dòng)子promoter和操縱基因和操縱基因operator組成。操縱基因可與調(diào)節(jié)基組成。操縱基因可與調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物阻遏蛋白因產(chǎn)物阻遏蛋白repressor結(jié)合，其結(jié)合，其“開放或開放或“封鎖直接控制結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。封鎖直接控制結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子啟動(dòng)子 操縱基因操縱基因PO結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白阻遏蛋白誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物A. 酶的誘導(dǎo)酶的誘導(dǎo)阻遏蛋白結(jié)合在操縱基因上，阻遏蛋白結(jié)合在操縱基因上，結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)。結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)。誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白不誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白不能結(jié)合在操縱基因上，結(jié)構(gòu)基因表

15、達(dá)。能結(jié)合在操縱基因上，結(jié)構(gòu)基因表達(dá)。啟動(dòng)子啟動(dòng)子 操縱基因操縱基因結(jié)構(gòu)基結(jié)構(gòu)基因因PO輔阻遏物輔阻遏物產(chǎn)物）產(chǎn)物）B. 酶的阻遏酶的阻遏代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白能夠結(jié)合，使阻遏蛋白能夠結(jié)合在操縱基因上，結(jié)構(gòu)合在操縱基因上，結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)?；虿槐磉_(dá)。阻遏蛋白不能阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因合，結(jié)構(gòu)基因可表達(dá)?？杀磉_(dá)。Model of the E. coli lac operon. -半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷透性酶半乳糖苷透性酶 -半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶阻遏蛋白阻遏蛋白E. coli 乳糖操縱子模型乳糖操縱子模型乳糖操縱子模型乳糖

16、操縱子模型阻遏蛋白阻遏蛋白是四聚體是四聚體2. 酶的降解酶的降解饑餓：饑餓：乙酰乙酰CoA羧化酶降解速度羧化酶降解速度乙酰乙酰CoA羧化酶含量羧化酶含量脂肪合成脂肪合成改變酶降解的速度以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶量。改變酶降解的速度以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶量。二、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)二、細(xì)胞水平的調(diào)節(jié) 隔離分室效應(yīng)真核細(xì)胞）隔離分室效應(yīng)真核細(xì)胞）細(xì)胞核：細(xì)胞核：DNA、 RNA的合成的合成線粒體：線粒體： TCA；電子傳遞鏈；電子傳遞鏈； 氧化磷酸化；脂肪酸氧化磷酸化；脂肪酸-氧化；氧化； aa分解代謝分解代謝細(xì)胞質(zhì)：細(xì)胞質(zhì)： EMP； 糖異生；糖異生； 糖原、脂肪酸和糖原、脂肪酸和aa合成；合成； Pu、Py分解分解核糖

17、體核糖體 ：蛋白質(zhì)的合成：蛋白質(zhì)的合成 不同分室進(jìn)行不同的代謝過程，使代謝高效進(jìn)行，互不干擾，不同分室進(jìn)行不同的代謝過程，使代謝高效進(jìn)行，互不干擾，并有利于代謝調(diào)節(jié)。并有利于代謝調(diào)節(jié)。三、激素水平的調(diào)節(jié)三、激素水平的調(diào)節(jié)激素：由生物體內(nèi)特殊組織或腺體合成，并經(jīng)體液激素：由生物體內(nèi)特殊組織或腺體合成，并經(jīng)體液輸送到特定作用部位，從而引起特殊激動(dòng)效應(yīng)的微輸送到特定作用部位，從而引起特殊激動(dòng)效應(yīng)的微量有機(jī)物。量有機(jī)物。（一種類（一種類哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物含含N激素激素甾醇激素固醇類激素）甾醇激素固醇類激素）脂肪酸衍生物脂肪酸衍生物蛋白質(zhì)、肽類激素蛋白質(zhì)、肽類激素: 胰島素胰島素aa衍生物激素：腎上腺素衍生物激素：腎上腺素性激素性激素（二作用機(jī)理（二作用機(jī)理1. 激素作為第一信使，激素作為第一信使，cAMP作為第二信使，通過改變酶活作為第二信使，通過改變酶活性調(diào)節(jié)代謝。（大部分含性調(diào)節(jié)代謝。（大部分含N激素，反應(yīng)快）激素，反應(yīng)快）2. 激素與細(xì)胞內(nèi)受