代谢调控 [兼容模式].pdf

第七章 代 谢 概述第七章 代 谢 概述第二节代谢途径的区域化调节第二节代谢途径的区域化调节代谢作用的基本目的基本目的是形成代谢作用的基本目的基本目的是形成ATP、NADPH以及合成自身ATP、NADPH及合成自身生物大分子的前体。前体。代代谢谢整体体网络化化一.细胞水平的分隔调控：区域化：相对独立；相对集中；对集中；相互联系可过膜物质对代谢的调控相互联系可过膜物质对代谢的调控代谢途径的区域化糖酵解，脂肪酸合成，磷酸戊糖途径在糖酵解，脂肪酸合成，磷酸戊糖途径在胞液中胞液中胞液中胞液中脂肪酸脂肪酸-氧化，氧化，TCA循环在循环在线粒体中线粒体中尿素合成，糖异生发生尿素合成，糖异生发生在上述两个区域在上述两个区域二由少数中间代谢物沟二、由少数中间代谢物沟通各代谢途径通各代谢途径；蛋白质核酸碳水化合物脂类生物大分子氨基葡萄糖件分子氨基酸 核苷酸葡萄糖脂肪酸/甘油 构件分子6 磷酸 葡萄糖6-磷酸-葡萄糖丙酮酸共同降解物丙酮酸共同降解物乙酰COA尿TCA循环尿素循电子传递链H+e-o2+CO2循环氧化磷酸化代谢终产物含氮终产物ADPATPH+eo2H2O含氮终产物ADP ATPH2O个最关键的中间代谢产物个最关键的中间代谢产物三三个最关键的中间代谢产物个最关键的中间代谢产物：6 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰-CoA三、由少数不可逆反应决定代谢特点：方向、水平。（限速酶/关键酶）四、糖类、脂类、蛋白质和核酸代谢的相互关系（一）糖代谢和脂肪代谢的关系（）糖代谢和脂肪代谢的关系通过乙酰CoA和磷酸甘油相互联系 糖代谢不仅为脂肪酸合成提供原料而且促进 糖代谢不仅为脂肪酸合成提供原料，而且促进这一过程的进行；?植物和微生物体内，脂肪分解产生的乙酰CoA经过乙醛酸循环转变成琥珀酸转变成苹果酸经过乙醛酸循环转变成琥珀酸，转变成苹果酸后进入糖异生途径；?动物体内，脂肪中的大部分组分(乙酰CoA)不能转变为糖。（二）糖代谢与蛋白质代谢的（）糖代谢与蛋白质代谢的相互关系 糖代谢产生的-酮酸可以通过转氨基作用形成相应的氨基酸，进而形成蛋白质；应的氨基酸，进而形成蛋白质；糖代谢产生能量供氨基酸和蛋白质合成所用。?蛋白质降解产生的一部分氨基酸可以转变为糖?蛋白质降解产生的部分氨基酸可以转变为糖。（三）脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系 脂肪酸与甘油分别可以形成乙酰CoA，进入TCA循环，产生的-酮酸可生产氨基酸；植物和微生物中的乙醛酸循环合成琥珀酸，向TCA循环补充草酰乙酸，促进氨基酸合成；循环补充草酰酸促氨基酸合成；动物一般不利用脂肪合成氨基酸。?生酮氨基酸代谢中产生酮体，一部分转化为乙酰C A用于合成脂肪酸CoA，用于合成脂肪酸；?生糖氨基酸可以生成丙酮酸，然后转变为甘油；?甘油和脂肪酸合成脂肪。（四）核酸代谢与糖代谢、脂肪、蛋白质代谢的相互关系 核酸控制蛋白质的合成，影响细胞组分和代谢类型；游离的核苷酸及其衍生物在代谢中起着重要作用（游离的核苷酸及其衍生物在代谢中起着重要作用（ATP、GTP、CTP、UDPG等）。核苷酸降解可产生少量的能量和可利用的产物。核苷酸降解可产生少量的能量和可利用的产物。核酸的合成也受到其它物质的控制核酸的合成也受到其它物质的控制：?酶和蛋白质因子参与核酸的合成；?嘌呤及嘧啶核苷酸的合成需要甘氨酸和天冬氨酸等原料。第三节 代谢调节代谢调节的水平分子水平分子水平分子水平分子水平细胞水平细胞水平细胞水平细胞水平多细胞整体水平多细胞整体水平酶水平的调控是代谢调控的基础：酶数量的调节：合成；降解 酶数量的调节：合成；降解 酶活性的调节 酶活性的调节底物水平的调节底物水平的调节二.酶含量的调控（一）酶蛋白的合成1、基因表达随着内外环境条件的变化而基着件变加以调整基因表达的时空性（时序调节）酶合成的阻遏阻遏与酶合成的诱导诱导（适应调节）2、原核生物基因表达的调控乳糖操纵子模型Jacob和Monod,1961年操纵子：操纵子：操纵子是原核生物基因表达调控的基本单元基本单元，操纵子是原核生物基因表达调控的基本单元基本单元，具体指其染色体DNA序列上控制蛋白质(酶)合成的功能单元由启动子启动子操纵基因操纵基因和功能彼此相关功能彼此相关功能单元。由启动子启动子、操纵基因操纵基因和功能彼此相关功能彼此相关的的若干个结构基因结构基因所组成，是基因表达的协调单元，使功能相关的结构基因处于共同的顺式调节在转使功能相关的结构基因处于共同的顺式调节，在转录水平上作为一个单元被激活或抑制。从而在分子分子水平水平对环境变化做出迅速应答。结构结构结构结构：3、真核生物基因表达的调控多级调控系统转录前的调节转录前的调节（二）酶蛋白的降解 蛋白质的寿命与N末端的氨基酸有关；溶酶体的蛋白水解酶可催化酶蛋白的降解；蛋白酶体能识别并降解泛素结合的蛋白质 蛋白酶体能识别并降解泛素结合的蛋白质；生物在不同生长时期蛋白质的合成与降解速度不同三三、酶活性水平的调控酶活性水平的调控：三三、酶活性水平的调控酶活性水平的调控：（一）酶原的激活（）酶原的激活（二）酶分子的化学修饰与级联放大（二）酶分子的化学修饰与级联放大（三）反馈抑制（三）反馈抑制（四）前馈激活（）前馈激活胰胰胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰胰凝凝胰蛋白酶胰蛋白酶乳乳蛋蛋胰蛋白酶胰蛋白酶蛋蛋白白酶酶-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶酶原酶原胰凝乳胰凝乳蛋蛋白酶白酶原原的的激激蛋蛋激激活活-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶共价调节类型共价调节类型磷酸化磷酸化腺苷酰化腺苷酰化腺苷酰化腺苷酰化尿苷酰化尿苷酰化ADP-核糖核糖基化基化甲基化甲基化甲基化甲基化糖原磷酸化酶（糖原磷酸化酶（phosphorylase）的共价调节）的共价调节磷酸化酶磷酸化酶b（无活性）（无活性）磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶磷酸化酶磷酸酶磷酸化酶磷酸酶磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶磷酸化酶磷酸化酶a（激活态）（激活态）?级联系统级联系统?级联系统级联系统（三）反馈控制（三）反馈控制 反应中某些中间产物或终反应中某些中间产物或终产物对前面某步反应速度产物对前面某步反应速度的影响正反馈负反馈反馈抑制反馈抑制 特指某一代谢途径的终产物特指某代谢途径的终产物积累时，反过来对催化该途径前几步，特别是第一步反应的酶引起的别构抑制作用应的酶引起的别构抑制作用。?单价反馈抑制单价反馈抑制?单价反馈抑制单价反馈抑制?二二价或多价反馈抑制价或多价反馈抑制价或多价反馈抑制价或多价反馈抑制 同工酶同工酶顺序反馈抑制顺序反馈抑制 顺序反馈抑制顺序反馈抑制 累积反馈抑制累积反馈抑制累积反馈抑制累积反馈抑制 协同反馈抑制协同反馈抑制单价反馈抑制单价反馈抑制单价反馈抑制单价反馈抑制二二价或多价反馈抑制价或多价反馈抑制1同工酶的反馈抑制同工酶的反馈抑制价或多价反馈抑制价或多价反馈抑制1，同工酶的反馈抑制同工酶的反馈抑制2，顺序反馈抑制，顺序反馈抑制3累积反馈抑制累积反馈抑制3，累积反馈抑制累积反馈抑制4协同反馈抑制协同反馈抑制4，协同反馈抑制协同反馈抑制（四）前馈激活（四）前馈激活前馈激活前馈激活底物对其后催化某一反应的底物对其后催化某反应的酶起激活作用前馈激活前馈激活葡萄糖6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖UDPG糖原合成酶糖原合成酶糖原四、辅因子的调控四、辅因子的调控荷荷1、能荷及能荷的调控2、NADH/NAD+比值的调控3金属离子的调控3、金属离子的调控