代謝調(diào)節(jié)和控制課件

第十三章代謝的調(diào)節(jié)控制第一節(jié)生物體內(nèi)的代謝調(diào)控模式第二節(jié)反饋調(diào)節(jié)第三節(jié)誘導(dǎo)與阻遏第四節(jié)代謝調(diào)控在工業(yè)上的實(shí)踐意義1第十三章代謝的調(diào)節(jié)控制第一節(jié)生物體內(nèi)的代謝調(diào)控模式1物質(zhì)代謝的特點(diǎn)（1）整體性（2）代謝調(diào)節(jié)（3）各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色（4）各種代謝物均具有各自共同的代謝池（5）ATP是機(jī)體能量儲存和利用的共同形式（6）NADPH是合成代謝所需的還原力2物質(zhì)代謝的特點(diǎn)（1）整體性2物質(zhì)代謝途徑的相互聯(lián)系1.在能量代謝方面的相互聯(lián)系糖、脂、蛋白質(zhì)是體內(nèi)氧化供能的三大物質(zhì)。乙酰CoA是三大物質(zhì)共同的中間代謝物。三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化是三大物質(zhì)最后分解的共同代謝途徑，釋放的能量均以ATP形式存在。從能量供應(yīng)的角度看，這三大營養(yǎng)素可以互相代替，并相互制約。一般情況下，供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約Pr的消耗。任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他供能物質(zhì)的降解。3物質(zhì)代謝途徑的相互聯(lián)系1.在能量代謝方面的相互聯(lián)系32.物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系42.物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系4物質(zhì)代謝的特點(diǎn)（1）整體性：體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝不是彼此孤立的，而是同時進(jìn)行的，而且彼此互相聯(lián)系，構(gòu)成統(tǒng)一的整體。如糖、脂在體內(nèi)氧化釋放的能量保證了生物大分子蛋白質(zhì)、核酸、多糖等合成時的能量需要。（2）代謝調(diào)節(jié)：正常情況下，機(jī)體精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制使各種物質(zhì)的代謝能適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境不斷的變化，能有條不紊地進(jìn)行。（3）各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色：由于各組織、器官的結(jié)構(gòu)不同，所含酶系的種類和含量不相同，因而代謝途徑及功能各異，各具特色。5物質(zhì)代謝的特點(diǎn)（1）整體性：體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝不是彼此孤立的（4）各種代謝物均具有各自共同的代謝池：無論是體外攝入的營養(yǎng)物或體內(nèi)各組織細(xì)胞的代謝物，只要是同一化學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)在進(jìn)行中間代謝時，不分彼此，參加到共同的代謝池中參與代謝。（5）ATP是機(jī)體能量儲存和利用的共同形式：糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)在體內(nèi)氧化分解釋放的能量，均儲存在ATP的高能磷酸鍵中。各種生命活動利用ATP提供能量。（6）NADPH是合成代謝所需的還原力：許多參與氧化分解代謝的脫氫酶常以NAD+為輔酶，而參與還原合成代謝的還原酶則多以NADPH為輔酶，提供還原力。6（4）各種代謝物均具有各自共同的代謝池：無論是體外攝入的營養(yǎng)第一節(jié)生物體內(nèi)的代謝調(diào)控模式細(xì)胞內(nèi)調(diào)控體液激素的調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控7第一節(jié)生物體內(nèi)的代謝調(diào)控模式細(xì)胞內(nèi)調(diào)控7一、細(xì)胞內(nèi)調(diào)控（酶水平）區(qū)域定位的調(diào)節(jié)－－不同的酶分布于細(xì)胞不同的部位調(diào)節(jié)因素可能較專一地影響某一細(xì)胞組分中的酶活性．酶活性調(diào)節(jié)－－酶結(jié)構(gòu)的變化改變酶活性酶原激活酶的化學(xué)修飾（酶共價修飾調(diào)節(jié)）酶分子的聚合與解聚酶的構(gòu)象變化（酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)）酶量的調(diào)節(jié)－－基因的誘導(dǎo)與阻遏8一、細(xì)胞內(nèi)調(diào)控（酶水平）區(qū)域定位的調(diào)節(jié)－－不同的酶分布于細(xì)胞99二、體液激素的調(diào)控激素的概念動植物分泌，含量很低、通過血液運(yùn)至靶細(xì)胞，在體內(nèi)協(xié)調(diào)組織與組織之間或器官與器官之間代謝平衡的一類活性物質(zhì)．激素的分類（動物激素）含氮激素（氨基酸衍生物激素肽類激素蛋白質(zhì)激素）類固醇激素脂肪酸衍生物激素蛋白質(zhì)激素的作用機(jī)制－－第二信使學(xué)說類固醇激素的作用機(jī)制－－調(diào)節(jié)基因表達(dá)10二、體液激素的調(diào)控激素的概念10三、神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控直接調(diào)節(jié)－－神經(jīng)興奮的快速作用間接調(diào)節(jié)－－神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)作用11三、神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控直接調(diào)節(jié)－－神經(jīng)興奮的快速作用11第二節(jié)反饋調(diào)節(jié)前饋與反饋反饋抑制的方式反饋調(diào)節(jié)的機(jī)理12第二節(jié)反饋調(diào)節(jié)前饋與反饋12一、前饋與反饋在代謝調(diào)控中指代謝底物和產(chǎn)物對代謝速度的影響．在細(xì)胞內(nèi)的反饋調(diào)節(jié)中廣泛存在的是負(fù)反饋．限速酶：受終產(chǎn)物調(diào)節(jié)的其活性決定整個代謝途徑的速度的酶．底物產(chǎn)物Ｅ１－＋13一、前饋與反饋在代謝調(diào)控中指代謝底物和產(chǎn)物對代謝速度的影響．二、反饋抑制方式線性反饋－－反饋抑制的基本方式（直接和連續(xù)）分支代謝反饋－－原核生物中的重要調(diào)控方式257頁包括：多價代謝反饋／協(xié)同代謝反饋／累積代謝反饋／合作代謝反饋／順序代謝反饋－－底物產(chǎn)物Ｅ１ＥＨ－14二、反饋抑制方式線性反饋－－反饋抑制的基本方式（直接和連續(xù)）三、反饋調(diào)節(jié)的機(jī)理變構(gòu)酶調(diào)節(jié)---反饋的普遍機(jī)制同工酶調(diào)節(jié)---對環(huán)境及代謝變化的一種適應(yīng)機(jī)制多功能酶調(diào)節(jié)---更靈活的調(diào)節(jié)機(jī)制15三、反饋調(diào)節(jié)的機(jī)理變構(gòu)酶調(diào)節(jié)---反饋的普遍機(jī)制15變構(gòu)調(diào)節(jié)概念：小分子化合物與酶蛋白分子活性中心外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱之。變構(gòu)酶、變構(gòu)效應(yīng)劑、變構(gòu)激活劑、變構(gòu)抑制劑代謝途徑中的關(guān)鍵酶大多是變構(gòu)酶16變構(gòu)調(diào)節(jié)概念：小分子化合物與酶蛋白分子活性中心外的某一部位特表：17表：17化學(xué)修飾調(diào)節(jié)概念：酶蛋白肽鏈上某些氨基酸殘基在另一種酶的催化下，發(fā)生可逆的共價修飾，從而引起酶活性的改變，這種調(diào)節(jié)稱之?；瘜W(xué)修飾的方式：磷酸化與脫磷酸、乙?；c脫乙酰、甲基化與脫甲基、腺苷化與脫腺苷等。磷酸化與脫磷酸是化學(xué)修飾中最常見的修飾方式。磷酸化修飾位點(diǎn)：酶蛋白分子中絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸的羥基。酶的磷酸化與脫磷酸反應(yīng)是兩個不可逆的反應(yīng)，分別由蛋白激酶及蛋白磷酸酶催化完成。18化學(xué)修飾調(diào)節(jié)概念：酶蛋白肽鏈上某些氨基酸殘基在另一種酶的催化表：19表：19變構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾比較表20變構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾比較表20關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)意義代謝途徑的速度和方向是由酶體系中一個或幾個具有調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵酶的活性所決定的。調(diào)節(jié)某些關(guān)鍵酶的活性是細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)的一種重要方式。21關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)意義代謝途徑的速度和方向是由酶體系中一個或幾個具關(guān)鍵酶所催化反應(yīng)的特點(diǎn)它催化的反應(yīng)速度最慢，其活性決定整個代謝途徑的總速度。這類酶催化單向反應(yīng)，它的活性決定整個代謝途徑的方向。這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。22關(guān)鍵酶所催化反應(yīng)的特點(diǎn)它催化的反應(yīng)速度最慢，其活性決定整個代思考題簡述物質(zhì)代謝的特點(diǎn)。物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系？細(xì)胞代謝是如何從酶水平進(jìn)行調(diào)節(jié)的？為什么高糖膳食可使人肥胖和血脂升高？為什么食物中的蛋白質(zhì)不能被糖、脂替代，而蛋白質(zhì)卻能替代糖和脂供能？簡述關(guān)鍵酶所催化反應(yīng)的特點(diǎn)。23思考題簡述物質(zhì)代謝的特點(diǎn)。物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系？23結(jié)束語謝謝各位同學(xué)在本學(xué)期對《生物化學(xué)》課程教學(xué)的支持與合作。為更好教與學(xué),請同學(xué)們提出寶貴的意見希望大家認(rèn)真復(fù)習(xí)，掌握更多的知識,考出優(yōu)異成績。謝謝大家!24結(jié)束語謝謝各位同學(xué)在本學(xué)期對《生物化學(xué)》課程教學(xué)的支持與合作第十三章代謝的調(diào)節(jié)控制第一節(jié)生物體內(nèi)的代謝調(diào)控模式第二節(jié)反饋調(diào)節(jié)第三節(jié)誘導(dǎo)與阻遏第四節(jié)代謝調(diào)控在工業(yè)上的實(shí)踐意義25第十三章代謝的調(diào)節(jié)控制第一節(jié)生物體內(nèi)的代謝調(diào)控模式1物質(zhì)代謝的特點(diǎn)（1）整體性（2）代謝調(diào)節(jié)（3）各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色（4）各種代謝物均具有各自共同的代謝池（5）ATP是機(jī)體能量儲存和利用的共同形式（6）NADPH是合成代謝所需的還原力26物質(zhì)代謝的特點(diǎn)（1）整體性2物質(zhì)代謝途徑的相互聯(lián)系1.在能量代謝方面的相互聯(lián)系糖、脂、蛋白質(zhì)是體內(nèi)氧化供能的三大物質(zhì)。乙酰CoA是三大物質(zhì)共同的中間代謝物。三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化是三大物質(zhì)最后分解的共同代謝途徑，釋放的能量均以ATP形式存在。從能量供應(yīng)的角度看，這三大營養(yǎng)素可以互相代替，并相互制約。一般情況下，供能以糖及脂為主，并盡量節(jié)約Pr的消耗。任一供能物質(zhì)的代謝占優(yōu)勢，常能抑制和節(jié)約其他供能物質(zhì)的降解。27物質(zhì)代謝途徑的相互聯(lián)系1.在能量代謝方面的相互聯(lián)系32.物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系282.物質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系4物質(zhì)代謝的特點(diǎn)（1）整體性：體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝不是彼此孤立的，而是同時進(jìn)行的，而且彼此互相聯(lián)系，構(gòu)成統(tǒng)一的整體。如糖、脂在體內(nèi)氧化釋放的能量保證了生物大分子蛋白質(zhì)、核酸、多糖等合成時的能量需要。（2）代謝調(diào)節(jié)：正常情況下，機(jī)體精細(xì)的調(diào)節(jié)機(jī)制使各種物質(zhì)的代謝能適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境不斷的變化，能有條不紊地進(jìn)行。（3）各組織、器官物質(zhì)代謝各具特色：由于各組織、器官的結(jié)構(gòu)不同，所含酶系的種類和含量不相同，因而代謝途徑及功能各異，各具特色。29物質(zhì)代謝的特點(diǎn)（1）整體性：體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝不是彼此孤立的（4）各種代謝物均具有各自共同的代謝池：無論是體外攝入的營養(yǎng)物或體內(nèi)各組織細(xì)胞的代謝物，只要是同一化學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)在進(jìn)行中間代謝時，不分彼此，參加到共同的代謝池中參與代謝。（5）ATP是機(jī)體能量儲存和利用的共同形式：糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)在體內(nèi)氧化分解釋放的能量，均儲存在ATP的高能磷酸鍵中。各種生命活動利用ATP提供能量。（6）NADPH是合成代謝所需的還原力：許多參與氧化分解代謝的脫氫酶常以NAD+為輔酶，而參與還原合成代謝的還原酶則多以NADPH為輔酶，提供還原力。30（4）各種代謝物均具有各自共同的代謝池：無論是體外攝入的營養(yǎng)第一節(jié)生物體內(nèi)的代謝調(diào)控模式細(xì)胞內(nèi)調(diào)控體液激素的調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控31第一節(jié)生物體內(nèi)的代謝調(diào)控模式細(xì)胞內(nèi)調(diào)控7一、細(xì)胞內(nèi)調(diào)控（酶水平）區(qū)域定位的調(diào)節(jié)－－不同的酶分布于細(xì)胞不同的部位調(diào)節(jié)因素可能較專一地影響某一細(xì)胞組分中的酶活性．酶活性調(diào)節(jié)－－酶結(jié)構(gòu)的變化改變酶活性酶原激活酶的化學(xué)修飾（酶共價修飾調(diào)節(jié)）酶分子的聚合與解聚酶的構(gòu)象變化（酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)）酶量的調(diào)節(jié)－－基因的誘導(dǎo)與阻遏32一、細(xì)胞內(nèi)調(diào)控（酶水平）區(qū)域定位的調(diào)節(jié)－－不同的酶分布于細(xì)胞339二、體液激素的調(diào)控激素的概念動植物分泌，含量很低、通過血液運(yùn)至靶細(xì)胞，在體內(nèi)協(xié)調(diào)組織與組織之間或器官與器官之間代謝平衡的一類活性物質(zhì)．激素的分類（動物激素）含氮激素（氨基酸衍生物激素肽類激素蛋白質(zhì)激素）類固醇激素脂肪酸衍生物激素蛋白質(zhì)激素的作用機(jī)制－－第二信使學(xué)說類固醇激素的作用機(jī)制－－調(diào)節(jié)基因表達(dá)34二、體液激素的調(diào)控激素的概念10三、神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控直接調(diào)節(jié)－－神經(jīng)興奮的快速作用間接調(diào)節(jié)－－神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)作用35三、神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控直接調(diào)節(jié)－－神經(jīng)興奮的快速作用11第二節(jié)反饋調(diào)節(jié)前饋與反饋反饋抑制的方式反饋調(diào)節(jié)的機(jī)理36第二節(jié)反饋調(diào)節(jié)前饋與反饋12一、前饋與反饋在代謝調(diào)控中指代謝底物和產(chǎn)物對代謝速度的影響．在細(xì)胞內(nèi)的反饋調(diào)節(jié)中廣泛存在的是負(fù)反饋．限速酶：受終產(chǎn)物調(diào)節(jié)的其活性決定整個代謝途徑的速度的酶．底物產(chǎn)物Ｅ１－＋37一、前饋與反饋在代謝調(diào)控中指代謝底物和產(chǎn)物對代謝速度的影響．二、反饋抑制方式線性反饋－－反饋抑制的基本方式（直接和連續(xù)）分支代謝反饋－－原核生物中的重要調(diào)控方式257頁包括：多價代謝反饋／協(xié)同代謝反饋／累積代謝反饋／合作代謝反饋／順序代謝反饋－－底物產(chǎn)物Ｅ１ＥＨ－38二、反饋抑制方式線性反饋－－反饋抑制的基本方式（直接和連續(xù)）三、反饋調(diào)節(jié)的機(jī)理變構(gòu)酶調(diào)節(jié)---反饋的普遍機(jī)制同工酶調(diào)節(jié)---對環(huán)境及代謝變化的一種適應(yīng)機(jī)制多功能酶調(diào)節(jié)---更靈活的調(diào)節(jié)機(jī)制39三、反饋調(diào)節(jié)的機(jī)理變構(gòu)酶調(diào)節(jié)---反饋的普遍機(jī)制15變構(gòu)調(diào)節(jié)概念：小分子化合物與酶蛋白分子活性中心外的某一部位特異結(jié)合，引起酶蛋白分子構(gòu)象變化，從而改變酶的活性，這種調(diào)節(jié)稱之。變構(gòu)酶、變構(gòu)效應(yīng)劑、變構(gòu)激活劑、變構(gòu)抑制劑代謝途徑中的關(guān)鍵酶大多是變構(gòu)酶40變構(gòu)調(diào)節(jié)概念：小分子化合物與酶蛋白分子活性中心外的某一部位特表：41表：17化學(xué)修飾調(diào)節(jié)概念：酶蛋白肽鏈上某些氨基酸殘基在另一種酶的催化下，發(fā)生可逆的共價修飾，從而引起酶活性的改變，這種調(diào)節(jié)稱之?；瘜W(xué)修飾的方式：磷酸化與脫磷酸、乙?；c脫乙酰、甲基化與脫甲基、腺苷化與脫腺苷等。磷酸化與脫磷酸是化學(xué)修飾中最常見的修飾方式。磷酸化修飾位點(diǎn)：酶蛋白分子中絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸的羥基。酶的磷酸化與脫磷酸反應(yīng)是兩個不可逆的反應(yīng)，分別由蛋白激酶及蛋白磷酸酶催化完成。42化學(xué)修飾調(diào)節(jié)概念：酶蛋白肽鏈上某些氨基酸殘基在另一種酶的催化表：43表：19變構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾比較表44變構(gòu)調(diào)節(jié)與化學(xué)修飾比較表20關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)意義代謝途徑的速度和方向是由酶體系中一個或幾個具有調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵酶的活性所決定的。調(diào)節(jié)某些關(guān)鍵酶的活性是細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)的一種重要方式。45關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)意義代謝途徑的速度和方向是由酶體系中一個或幾個具關(guān)鍵酶所催化反應(yīng)的特點(diǎn)它催化的反應(yīng)速度最慢，其活性決定整個代謝途徑的總速度。這類酶催化單向反應(yīng)，它的活性決定整個代謝途徑的方向。這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。46