生物化學(xué)第十二章代謝調(diào)節(jié)

第十二（16）章代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系代謝調(diào)節(jié)基因表達(dá)調(diào)控第一節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系一、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系琥珀酸草酰乙酸3-磷酸甘油TCA乙醛酸循環(huán)甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸

氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮PEP丙酮酸合成葡萄糖或糖原磷酸丙糖

磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸乳酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸延胡索酸a酮戊二酸谷氨酸琥珀酸單酰CoA

糖丙氨酸半胱氨酸甘氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸亮氨酸異亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸甲硫氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸亮氨酸賴氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸糖與蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系乙醛酸TCA葡萄糖或糖原甘油三酯磷酸丙糖3-磷酸甘油脂肪酸磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸乳酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA酮體草酰乙酸檸檬酸延胡索酸a酮戊二酸谷氨酸琥珀酸單酰CoA

糖脂肪丙氨酸半胱氨酸甘氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸亮氨酸異亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸甲硫氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸亮氨酸賴氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸

氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系乙醛酸TCA蛋白質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹惖巨D(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)的可能性是有限的核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系

核苷酸的一些衍生物具有重要生理功能（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)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)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種核苷酸，如ATP是能量的“通貨”，此外UTP參與多糖的合成，CTP參與磷脂合成，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。糖類、脂類、氨基酸和核苷酸的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸

-酮戊二酸核糖-5-磷酸

甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸

氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質(zhì)淀粉、糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖第二節(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)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)水平酶一、神經(jīng)（整體）水平的調(diào)節(jié)

直接作用

間接作用

通過中樞-交感神經(jīng)、中樞-迷走神經(jīng)的直接支配調(diào)節(jié)激素分泌；通過大腦神經(jīng)皮層的興奮或抑制調(diào)節(jié)激素分泌。主要通過神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)分泌腺活動(dòng)的控制

中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過垂體前葉激素的作用間接控制內(nèi)分泌腺的活動(dòng)。

制造分泌血液內(nèi)分泌細(xì)胞激素靶細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)（第一信使）（受體）二、激素水平的調(diào)節(jié)（cAMP)

蛋白質(zhì)激素的信息傳遞

激素

受體Ｇ蛋白酶

第二信使（cAMP)蛋白激酶酶或其他功能蛋白

生物學(xué)效應(yīng)主要的第二信使物質(zhì)：cAMP、cGMP、IP3、DG(DAG，甘油二脂)、Ca2+

酶的區(qū)域化分布酶的隔離分布的意義——避免了各種代謝途徑互相干擾，相關(guān)酶相對(duì)集中臨近有利于代謝反應(yīng)。三、細(xì)胞水平調(diào)節(jié)線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán);

-氧化;呼吸鏈電子傳遞;氧化磷酸化細(xì)胞質(zhì):糖酵解;磷戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;氨基酸合成；核苷酸合成；蛋白質(zhì)合成細(xì)胞核:核酸合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)加工;磷脂合成四、酶水平調(diào)節(jié)酶水平調(diào)節(jié)酶的活性變構(gòu)調(diào)節(jié)化學(xué)修飾（共價(jià)）調(diào)節(jié)酶的含量合成調(diào)節(jié)降解調(diào)節(jié)酶原激活輔因子調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)位點(diǎn)調(diào)節(jié)亞基催化亞基活性部位正效應(yīng)物負(fù)效應(yīng)物底物變構(gòu)調(diào)節(jié)反饋抑制：由代謝產(chǎn)物作為變構(gòu)劑來抑制在此產(chǎn)物合成過程中某一酶（通常為限速酶）活性的作用。前饋激活：由代謝底物作為變構(gòu)劑來激活在此底物消耗過程中某一酶（通常為限速酶）活性的作用。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛

磷酸二羥丙酮2

1，3-二磷酸甘油酸2

3-磷酸甘油酸2

2-磷酸甘油酸2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖123

調(diào)控位點(diǎn)激活劑抑制劑3

丙酮酸激酶果糖-1,6-二磷酸ATP

乙酰CoA＋前饋激活、反饋抑制丙酮酸激酶己糖激酶磷酸果糖激酶-⑴磷酸化/去磷酸化（高等動(dòng)、植物酶化學(xué)修飾主要形式，細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑）⑵乙?；?去乙?；窍佘挣；?去腺苷酰化

(細(xì)菌中共價(jià)修飾調(diào)節(jié)酶活性的重要方式)⑷尿苷?；?去尿苷酰化⑸甲基化/去甲基化⑹氧化（S-S）/還原（2SH）化學(xué)修飾（共價(jià)）調(diào)節(jié)磷酸化/去磷酸化腺苷?；讣?jí)聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖意義：由于酶的共價(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。血液1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）12、ATPcAMP21024、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）104ATPADP45、磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶a（活性）106ATPADP56-磷酸葡萄糖葡萄糖6、糖原1-磷酸葡萄糖108葡萄糖6R、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）3腎上腺素或胰高血糖素腎上腺素或胰高血糖素輔因子對(duì)已有酶活性的調(diào)節(jié)

能荷對(duì)代謝的調(diào)節(jié)

[NADH]/[NAD+]對(duì)代謝的調(diào)節(jié)

金屬離子濃度對(duì)代謝的調(diào)節(jié)酶的含量合成調(diào)節(jié)降解調(diào)節(jié)第三節(jié)基因表達(dá)的調(diào)控操縱子——由結(jié)構(gòu)基因與上游的啟動(dòng)子、操縱基因共同構(gòu)成的原核基因表達(dá)的協(xié)同單位。操縱子結(jié)構(gòu)基因（編碼蛋白質(zhì)，S）控制部位操縱基因（operator,O）啟動(dòng)子（premotor,P）操縱子學(xué)說—轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控操縱基因：阻遏（調(diào)控)蛋白的結(jié)合部位。是控制操縱子開閉的關(guān)鍵部位。（1）三個(gè)結(jié)構(gòu)基因：Z、Y、A基因。編碼利用乳糖的三種酶（β-半乳糖苷酶、透酶、乙酰轉(zhuǎn)移酶）。（2）一個(gè)操縱基因：O基因，可以和阻遏蛋白結(jié)合，控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄（負(fù)性調(diào)節(jié)）。（3）一個(gè)啟動(dòng)序列：P序列，可和RNA聚合酶結(jié)合。此位點(diǎn)是啟動(dòng)子部位。（4）一個(gè)調(diào)節(jié)基因：I基因，編碼阻遏蛋白。（5）分解代謝基因活化蛋白（CAP）結(jié)合位點(diǎn)：結(jié)合CAP-cAMP復(fù)合物。酶的誘導(dǎo)和阻遏操縱子模型B.有活性阻遏蛋白加誘導(dǎo)劑A.有活性阻遏蛋白C.無活性阻遏蛋白D.無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因啟動(dòng)基因調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因

阻遏蛋白(有活性)阻遏蛋白阻擋操縱基因結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用,結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合,結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)阻遏蛋白(無活性)酶蛋白mRNA代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合,從而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因,結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)代謝產(chǎn)物原核生物乳糖操縱子原核生物乳糖操縱子(誘導(dǎo)型操縱子)其控制區(qū)包括：?jiǎn)?dòng)子（P)和操縱基因。結(jié)構(gòu)基因：由β-半乳糖苷酶基因（lacZ），通透酶基因（lacY）和乙?；富颍╨acA）串聯(lián)在一起構(gòu)成。

控制區(qū)結(jié)構(gòu)基因乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)基因及其表達(dá)產(chǎn)物乳糖操縱子的誘導(dǎo)：（有乳糖存在）啟動(dòng)子操縱基因乳糖操縱子的阻遏：：（沒有乳糖存在）啟動(dòng)子操縱基因乳糖操縱子的cAMP-CAP活化方式RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基因表達(dá)CAP基因結(jié)構(gòu)基因TCGP(CAP)OCAP結(jié)合部位RNA聚合酶TcAMP-CAPP葡萄糖分解代謝產(chǎn)物腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物與cAMP的關(guān)系cAMPCGP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）

CAP：環(huán)腺苷酸受體蛋白（cycilicAMPreceptorprotein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)色氨酸操縱子（trpoperon）屬于阻遏型操縱子，主要參與調(diào)控一系列用于色氨酸合成代謝的酶蛋白的轉(zhuǎn)錄合成。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)缺乏色氨酸時(shí)，此操縱子開放，而當(dāng)細(xì)胞內(nèi)合成的色氨酸過多時(shí)，此操縱子被關(guān)閉trpRP1O

trpEtrpDP2trpCtrpBtrpA鄰氨基苯甲酸合成酶吲哚甘油硼酸合成酶色氨酸合成酶

鏈

鏈分支酸鄰氨基苯甲酸磷酸核糖基鄰氨基苯甲酸CDRP吲哚甘油-磷酸色氨酸阻遏物轉(zhuǎn)錄（P1是主要啟動(dòng)子，P2的作用只有3%。）沒有色氨酸時(shí)，阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)合，能轉(zhuǎn)錄合成色氨酸所需要的酶。

trpRP1O

trpEtrpDP2trpCtrpBtrpA阻遏物色氨酸結(jié)合不轉(zhuǎn)錄