物质代谢的联系与调精选PPT.ppt

关于物质代谢的联系与调第1页，讲稿共92张，创作于星期二第一节第一节物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第2页，讲稿共92张，创作于星期二概论概论 一切生物的生命都靠代谢的正常运转来维持。机一切生物的生命都靠代谢的正常运转来维持。机体代谢途径异常复杂，一个细菌细胞的代谢反应体代谢途径异常复杂，一个细菌细胞的代谢反应已在已在10001000个以上，其他高级生物的代谢反应之复个以上，其他高级生物的代谢反应之复杂可想而知了。生物体是一个组成极其复杂但又杂可想而知了。生物体是一个组成极其复杂但又非常精密；代谢反应繁多但又有条不紊；各种物非常精密；代谢反应繁多但又有条不紊；各种物质代谢都有自己的独立过程但相互之间确联系密质代谢都有自己的独立过程但相互之间确联系密切；互相可以转化但又相互制约。切；互相可以转化但又相互制约。总之，机体是总之，机体是一个完整统一的新陈代谢反应器。一个完整统一的新陈代谢反应器。第3页，讲稿共92张，创作于星期二代谢的基本要略代谢的基本要略 代谢的基本要略在于代谢的基本要略在于形成形成ATPATP、还原力和构造单元、还原力和构造单元以用于生物合成。以用于生物合成。由由ATPATP、还原力和构造单元可、还原力和构造单元可合成各类生物分子，并进而装配成生物不同层次合成各类生物分子，并进而装配成生物不同层次的结构。生物合成和生物形态建成是一个耗能和的结构。生物合成和生物形态建成是一个耗能和增加有序结构的过程，需要由增加有序结构的过程，需要由物质流、能量流和物质流、能量流和信息流信息流来支持。来支持。第4页，讲稿共92张，创作于星期二代谢途径之间的联系代谢途径之间的联系1 1、代谢网络、代谢网络 细细胞胞代代谢谢的的基基本本原原则则是是将将各各类类物物质质分分别别纳纳入入各各自自的的共共同同代代谢谢途途径径，以以少少数数关关键键的的反反应应如如氧氧化化还还原原、基基团团转转移移、水水解解合合成成、基基团团脱脱加加及及异异构构反反应应等等，转转化化种种类类繁繁多多的的分分子子。不不同同代代谢谢途途径径可可以以通通过过交交叉叉点点上上关关键键的的中中间间代代谢谢物物而而相相互互作作用用和和相相互互转转化化。这这些些共共同同的的中中间间代代谢谢物物使使各各代代谢谢途途径径得得以以沟沟通通，形形成成经经济济有有效效、运运转转良良好好的的代代谢谢网网络络通通路路。其其中中三三个个关关键键的的中中间间代代谢谢物物是是G-6-PG-6-P、丙丙酮酮酸、乙酰酸、乙酰CoACoA。第5页，讲稿共92张，创作于星期二2 2、分解代谢与合成代谢的单向性、分解代谢与合成代谢的单向性 虽然酶促反应是可逆的，但在生物体内，代谢过虽然酶促反应是可逆的，但在生物体内，代谢过程是单向的。一些关键部位的代谢是由不同的酶程是单向的。一些关键部位的代谢是由不同的酶催化正反应和逆反应的。这样可使两种反应都处催化正反应和逆反应的。这样可使两种反应都处于热力学的有利状态。一般酮酸脱羧的反应、激于热力学的有利状态。一般酮酸脱羧的反应、激酶催化的反应、羧化反应等都是不可逆的。这些酶催化的反应、羧化反应等都是不可逆的。这些反应常受到严密调控，成为关键步骤。反应常受到严密调控，成为关键步骤。第6页，讲稿共92张，创作于星期二脂肪脂肪 葡萄糖、葡萄糖、其它单糖其它单糖三羧酸循三羧酸循环环电子传递电子传递（氧化）（氧化）蛋白质蛋白质脂肪酸、甘油脂肪酸、甘油多糖多糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoAe-磷酸化磷酸化+Pi小分子化合物分解成小分子化合物分解成共同的中间产物（如共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰丙酮酸、乙酰CoACoA等）等）共同中间物进入三羧共同中间物进入三羧酸循环酸循环,氧化脱下的氧化脱下的氢由电子传递链传氢由电子传递链传递生成递生成H H2 2O O，释放出，释放出大量能量，其中一部大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在分通过磷酸化储存在ATPATP中。中。大分子降解成基大分子降解成基本结构单位本结构单位生物氧化的三个阶段生物氧化的三个阶段NADPH第7页，讲稿共92张，创作于星期二生物系统中的能流生物系统中的能流第8页，讲稿共92张，创作于星期二 一、物质代谢的特点一、物质代谢的特点 整体性整体性 代谢调节代谢调节 各组织、器官物质代谢各具特色各组织、器官物质代谢各具特色 各种代谢物均具有各自共同的代谢池各种代谢物均具有各自共同的代谢池 ATPATP是机体能量利用的共同形式是机体能量利用的共同形式 NADPHNADPH是合成代谢所需的还原当量是合成代谢所需的还原当量第9页，讲稿共92张，创作于星期二 整体性整体性 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素各种物质代谢之间互有联系，相互依存各种物质代谢之间互有联系，相互依存。消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄第10页，讲稿共92张，创作于星期二 代谢调节代谢调节机体有精细的调节机机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、制，调节代谢的强度、方向和速度方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境的适应环境的变化变化第11页，讲稿共92张，创作于星期二 各组织、器官物质代谢各具特色各组织、器官物质代谢各具特色结构不同结构不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组织、不同的组织、器官器官代谢途径不同、功代谢途径不同、功能各异能各异第12页，讲稿共92张，创作于星期二肝肝肝是机体物质代谢的枢纽肝是机体物质代谢的枢纽,是人体的中心生化工厂是人体的中心生化工厂 肝耗氧量占全身的肝耗氧量占全身的20%；肝在糖、脂、蛋白质、水盐、；肝在糖、脂、蛋白质、水盐、维生素代谢中均具重要作用。维生素代谢中均具重要作用。肝是糖原合成及储存的主要部位肝是糖原合成及储存的主要部位肝可通过糖异生作用补充血糖肝可通过糖异生作用补充血糖肝能进行糖原分解补充血糖肝能进行糖原分解补充血糖组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系第13页，讲稿共92张，创作于星期二组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系心脏心脏 依次以酮体、乳酸、自由脂酸及葡萄糖为耗依次以酮体、乳酸、自由脂酸及葡萄糖为耗用的能源物质，并以有氧氧化为主。故能确保用的能源物质，并以有氧氧化为主。故能确保ATP的供应。的供应。第14页，讲稿共92张，创作于星期二脑脑 脑耗氧量占全身的脑耗氧量占全身的20-25%脑无糖原储存，平时依靠血糖供能：脑无糖原储存，平时依靠血糖供能：100g/日；日；长期饥饿时则主要利用酮体为能源：长期饥饿时则主要利用酮体为能源：50-100g/日日第15页，讲稿共92张，创作于星期二组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系肌肉肌肉 肌肉通常以氧化脂酸供能为主，剧烈运动时肌肉通常以氧化脂酸供能为主，剧烈运动时则以糖的无氧酵解为主。肌糖原不能直接补充血则以糖的无氧酵解为主。肌糖原不能直接补充血糖。糖。第16页，讲稿共92张，创作于星期二组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系红细胞红细胞 红细胞能量主要来自葡萄糖的酵解。红细胞能量主要来自葡萄糖的酵解。30g/日日 成熟红细胞无线粒体，故不能进行糖的有氧化氧成熟红细胞无线粒体，故不能进行糖的有氧化氧化，也不能利用脂酸及其它非糖物质供能。化，也不能利用脂酸及其它非糖物质供能。第17页，讲稿共92张，创作于星期二组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系脂肪组织脂肪组织 脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织。脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织。脂肪组织通过脂肪动员将储存的脂肪分解脂肪组织通过脂肪动员将储存的脂肪分解为脂酸和甘油释放入血以供其它组织摄取利用。为脂酸和甘油释放入血以供其它组织摄取利用。第18页，讲稿共92张，创作于星期二组织、器官的代谢特点及联系组织、器官的代谢特点及联系肾肾 肾也可进行糖异生和生成酮体，它是除肝肾也可进行糖异生和生成酮体，它是除肝外唯一可进行这两种代谢的器官。外唯一可进行这两种代谢的器官。肾髓质主要由糖酵解供能；肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。第19页，讲稿共92张，创作于星期二 各种代谢物均具有各自共同的代谢池各种代谢物均具有各自共同的代谢池例如例如各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖第20页，讲稿共92张，创作于星期二 ATP ATP是机体能量利用的共同形式是机体能量利用的共同形式营养物分营养物分 解解释放释放能量能量ADP+PiADP+PiATPATP直直接接供供能能第21页，讲稿共92张，创作于星期二 NADPH NADPH是合成代谢所需的还原当量是合成代谢所需的还原当量例如例如乙酰乙酰CoACoANADPH+HNADPH+H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第22页，讲稿共92张，创作于星期二二、物质代谢的相互联系二、物质代谢的相互联系（一）在能量代谢上的相互联系（一）在能量代谢上的相互联系（二）糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系（二）糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系第23页，讲稿共92张，创作于星期二三大营养素三大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoACoATCA2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三大营养素可在体内氧化供能。三大营养素可在体内氧化供能。（一）在能量代谢上的相互联系（一）在能量代谢上的相互联系第24页，讲稿共92张，创作于星期二从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。并互相制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。质的消耗。第25页，讲稿共92张，创作于星期二脂肪分解脂肪分解增强增强ATP ATP 增多增多ATP/ADP ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制（糖分解代谢限速酶之一）（糖分解代谢限速酶之一）例如例如第26页，讲稿共92张，创作于星期二饥饿时饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生，蛋白质分解蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主为主蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 天天第27页，讲稿共92张，创作于星期二1 1、糖代谢与脂代谢的相互联系、糖代谢与脂代谢的相互联系摄入的糖量超过能量消耗时，糖可以转变成脂肪。摄入的糖量超过能量消耗时，糖可以转变成脂肪。（二）糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系（二）糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoACoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮a a磷酸甘油磷酸甘油第28页，讲稿共92张，创作于星期二糖糖乙酰乙酰CoACoA，NADPHNADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘油磷酸甘油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解从头合成从头合成脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮糖代谢糖代谢脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoACoA琥珀酸琥珀酸糖糖(植物植物)乙醛酸循环乙醛酸循环-氧化氧化糖异生糖异生TCATCA糖代谢与脂类代谢的相互关系糖代谢与脂类代谢的相互关系第29页，讲稿共92张，创作于星期二脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化氧化受阻受阻第30页，讲稿共92张，创作于星期二2 2、糖与氨基酸代谢的相互联系、糖与氨基酸代谢的相互联系例如例如丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，酮酸，可转变为糖。可转变为糖。第31页，讲稿共92张，创作于星期二糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoACoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸第32页，讲稿共92张，创作于星期二 在动物体内糖虽然可以通过糖代谢中的重要中间在动物体内糖虽然可以通过糖代谢中的重要中间体；丙酮酸、草酰乙酸和体；丙酮酸、草酰乙酸和-酮戊二酸可以通过转酮戊二酸可以通过转氨基作用形成相应的氨基酸，并且还可以进一步氨基作用形成相应的氨基酸，并且还可以进一步形成其他非必需氨基酸。但确不能合成形成其他非必需氨基酸。但确不能合成8 8种必需氨种必需氨基酸及合成量很少的基酸及合成量很少的2 2种半必需氨基酸。所以，种半必需氨基酸。所以，动动物体糖转变蛋白质是困难的物体糖转变蛋白质是困难的。而组成蛋白质的。而组成蛋白质的2020种天然氨基酸中可以生糖的达种天然氨基酸中可以生糖的达1616种，显然，种，显然，动物动物体将蛋白质转变成糖是顺利的体将蛋白质转变成糖是顺利的。对于动物来说：。对于动物来说：蛋白质可以替代糖，糖不能替代蛋白质蛋白质可以替代糖，糖不能替代蛋白质。第33页，讲稿共92张，创作于星期二氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoACoA脂肪脂肪 蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪 氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂3 3、脂类与氨基酸代谢的相互联系、脂类与氨基酸代谢的相互联系第34页，讲稿共92张，创作于星期二 但不能说，脂类可转变为氨基酸。但不能说，脂类可转变为氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸第35页，讲稿共92张，创作于星期二 生物体内通过脂肪合成蛋白质的可能性几乎为生物体内通过脂肪合成蛋白质的可能性几乎为0 0。（脂肪酸经（脂肪酸经-氧化得到乙酰氧化得到乙酰CoACoA，进入，进入TCATCA、再经、再经转氨基作用后，只能间接得到谷氨酸）转氨基作用后，只能间接得到谷氨酸）而蛋白质而蛋白质转化为脂肪确非常顺利转化为脂肪确非常顺利。第36页，讲稿共92张，创作于星期二4 4、核酸与糖、脂、蛋白质代谢的相互联系、核酸与糖、脂、蛋白质代谢的相互联系核酸及其衍生物和多种物质代谢有关。但脂类代谢核酸及其衍生物和多种物质代谢有关。但脂类代谢除供应除供应COCO2 2外，和核酸代谢并无明显的关系。外，和核酸代谢并无明显的关系。蛋白质代谢为嘌呤和嘧啶的合成提供许多原料；糖蛋白质代谢为嘌呤和嘧啶的合成提供许多原料；糖类产生二羧基氨基酸的酮酸前身，又是戊糖的来类产生二羧基氨基酸的酮酸前身，又是戊糖的来源。源。许多核苷酸在代谢中起着重要的作用。核酸是细胞许多核苷酸在代谢中起着重要的作用。核酸是细胞内的重要遗传物质，可通过控制蛋白质的合成影内的重要遗传物质，可通过控制蛋白质的合成影响细胞的组成成分和代谢类型。响细胞的组成成分和代谢类型。核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子。而且需要酶和多种蛋白质因子。第37页，讲稿共92张，创作于星期二（1 1）氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶（2 2）磷酸核糖和磷酸核糖和NADPHNADPH由磷酸戊糖途径提供由磷酸戊糖途径提供第38页，讲稿共92张，创作于星期二（3)3)多种酶和蛋白质参与了核酸的生物合成。多种酶和蛋白质参与了核酸的生物合成。（4)4)糖、脂类等燃料物质为核酸提供能量。糖、脂类等燃料物质为核酸提供能量。（5 5）各类物质代谢都离不开具高能磷酸键的各种核苷酸，各类物质代谢都离不开具高能磷酸键的各种核苷酸，如如ATPATP是能量的是能量的“通货通货”，此外，此外UTPUTP参与多糖的合成，参与多糖的合成，CTPCTP参与参与磷脂合成磷脂合成,GTP,GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。参与蛋白质合成与糖异生作用。（6 6）核苷酸组成许多重要的辅酶）核苷酸组成许多重要的辅酶(如如CoA,NAD+CoA,NAD+，NADP+NADP+）。）。（7 7）环核苷酸）环核苷酸cAMPcAMP和和cGMPcGMP作为胞内信号分子参与细胞信号的作为胞内信号分子参与细胞信号的转导。转导。第39页，讲稿共92张，创作于星期二葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA脂肪脂肪Leu、Lys草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸第40页，讲稿共92张，创作于星期二第二节第二节 代谢的调节代谢的调节第41页，讲稿共92张，创作于星期二 生物体所以能有条不紊的进行错综复杂的代谢过程，主要是具有一生物体所以能有条不紊的进行错综复杂的代谢过程，主要是具有一套完整的调控系统。而生物体的调控系统是与其进化水平逐渐完套完整的调控系统。而生物体的调控系统是与其进化水平逐渐完善的。善的。生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同时有那麽生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调节机制，才多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调节机制，才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要。调能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要。调节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及生命。在漫长的节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及生命。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理功能越来越复杂，生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。代谢调节机制也随之更为复杂。第42页，讲稿共92张，创作于星期二代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通过细胞内代谢物浓度的变主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为种调节称为原始调节原始调节或或细胞水平代谢细胞水平代谢调节。调节。单细胞生物单细胞生物第43页，讲稿共92张，创作于星期二高等生物高等生物 三级水平代谢调节三级水平代谢调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。挥代谢调节作用。整体水平代谢调节整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。调而对机体代谢进行综合调节。第44页，讲稿共92张，创作于星期二 一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞内酶呈隔离分布。细胞内酶呈隔离分布。代谢途径的速度、方向由其中的关键酶代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key enzyme)(key enzyme)的活性决定。的活性决定。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。细胞水平的调节主要为细胞内跨膜的集中和隔离的细胞水平的调节主要为细胞内跨膜的集中和隔离的分布分布。见P301。第45页，讲稿共92张，创作于星期二（一）细胞内酶的隔离分布（一）细胞内酶的隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域某一区域 。第46页，讲稿共92张，创作于星期二 酶在细胞中的分布酶在细胞中的分布1.1.细胞核细胞核核膜上有大量酶类，这些酶参与糖、脂类、蛋白质核膜上有大量酶类，这些酶参与糖、脂类、蛋白质代谢及核酸运输，代谢及核酸运输，DNADNA复制、复制、RNARNA合成、加工和修合成、加工和修饰。它们镶嵌在核膜上，或结合在膜表面，有利饰。它们镶嵌在核膜上，或结合在膜表面，有利于各种反应的定向进行。于各种反应的定向进行。第47页，讲稿共92张，创作于星期二2.2.胞液胞液 指细胞质的连续液相部分。大部分中间代谢在指细胞质的连续液相部分。大部分中间代谢在此进行，如糖酵解、异生、磷酸戊糖途径、糖、脂此进行，如糖酵解、异生、磷酸戊糖途径、糖、脂类、氨基酸以及核苷酸的生物合成等。其重量的类、氨基酸以及核苷酸的生物合成等。其重量的2020是蛋白质，所以是高度组织的胶状物质，而不是是蛋白质，所以是高度组织的胶状物质，而不是溶液。与糖原代谢有关的酶结合在糖原颗粒表面。溶液。与糖原代谢有关的酶结合在糖原颗粒表面。3.3.内质网内质网 粗糙型内质网与蛋白质的加工有关，光滑内质粗糙型内质网与蛋白质的加工有关，光滑内质网与糖类和脂类的合成有关，细胞的磷脂、糖脂和网与糖类和脂类的合成有关，细胞的磷脂、糖脂和胆固醇几乎都是内质网上的酶合成的。胆固醇几乎都是内质网上的酶合成的。第48页，讲稿共92张，创作于星期二 4.4.高尔基体高尔基体 可对细胞合成或吸收的物质进行加工、浓缩、包装和运输，可对细胞合成或吸收的物质进行加工、浓缩、包装和运输，参与细胞的分泌和吸收过程。其膜的内表面有加工寡聚糖的酶类。参与细胞的分泌和吸收过程。其膜的内表面有加工寡聚糖的酶类。5.5.溶酶体溶酶体 含水解酶类，主要功能为消化、吸收、防御、吞噬和细含水解酶类，主要功能为消化、吸收、防御、吞噬和细胞自溶。胞自溶。6.6.线粒体线粒体 内膜形成嵴，其上有与呼吸链有关的细胞色素和氧化内膜形成嵴，其上有与呼吸链有关的细胞色素和氧化还原酶、还原酶、ATPATP合成酶以及调节代谢物进出的运输蛋白。内膜中的合成酶以及调节代谢物进出的运输蛋白。内膜中的基质含有三羧酸循环、基质含有三羧酸循环、b b氧化、氨基酸分解等酶类。氧化、氨基酸分解等酶类。第49页，讲稿共92张，创作于星期二多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布第50页，讲稿共92张，创作于星期二第51页，讲稿共92张，创作于星期二 酶的隔离分布的意义酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰。避免了各种代谢途径互相干扰。第52页，讲稿共92张，创作于星期二 速度最慢，速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其故又称其为限速酶为限速酶(limiting velocity enzymes)(limiting velocity enzymes)。催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。个代谢途径的方向。这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。的调节。关键酶催化的反应具有以下特点：关键酶催化的反应具有以下特点：代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定由其中的关键酶决定 。第53页，讲稿共92张，创作于星期二 某些重要代谢途径的关键酶某些重要代谢途径的关键酶代谢途径代谢途径 关键酶关键酶糖原合成糖原合成 糖原合成酶糖原合成酶糖原分解糖原分解 磷酸化酶磷酸化酶糖酵解糖酵解 已糖激酶、磷酸果糖激酶已糖激酶、磷酸果糖激酶-1-1、丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化 丙酮酸脱氢酶系、丙酮酸脱氢酶系、TAC TAC 柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系第54页，讲稿共92张，创作于星期二 某些重要代谢途径的关键酶某些重要代谢途径的关键酶代谢途径代谢途径 关键酶关键酶糖异生糖异生 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果 糖二磷酸酶糖二磷酸酶-1-1、葡萄糖、葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶脂肪动员脂肪动员 甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶脂酸合成脂酸合成 乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶胆固醇合成胆固醇合成 HMGCoAHMGCoA还原酶还原酶嘌呤合成嘌呤合成 谷氨酰胺谷氨酰胺PRPPPRPP酰胺转移酶酰胺转移酶第55页，讲稿共92张，创作于星期二 快速代谢快速代谢 迟缓代谢迟缓代谢数秒、数分钟数秒、数分钟通过改变酶的活性通过改变酶的活性数小时、几天数小时、几天通过改变酶的含量通过改变酶的含量 变构调节变构调节(allosteric regulation)(allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节(chemical(chemical modification)modification)代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。第56页，讲稿共92张，创作于星期二1.1.变构调节的概念变构调节的概念小小分分子子化化合合物物与与酶酶分分子子活活性性中中心心以以外外的的某某一一部部位位特特异异结结合合，引引起起酶酶蛋蛋白白分分子子构构象象变变化化，从从而而改改变变酶酶的的活活性性，这这种种调调节节称称为为酶酶的的变变构构调调节节或或别构调节。别构调节。（二）关键酶的变构调节（二）关键酶的变构调节第57页，讲稿共92张，创作于星期二被调节的酶称为被调节的酶称为变构酶变构酶或或别构酶别构酶 使酶发生变构效应的物质，称为使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂变构效应剂 变构激活剂变构激活剂 allosteric effectorallosteric effector 引起酶活性引起酶活性增加增加的变构效应剂。的变构效应剂。变构抑制剂变构抑制剂 allosteric effectorallosteric effector 引起酶活性引起酶活性降低降低的变构效应剂。的变构效应剂。第58页，讲稿共92张，创作于星期二2.2.变构调节的机制变构调节的机制变构酶变构酶催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基变构效应剂变构效应剂：底物、终产物底物、终产物其他小分子代谢物其他小分子代谢物第59页，讲稿共92张，创作于星期二变构效应剂变构效应剂 +酶的调节亚基酶的调节亚基酶的构象改变酶的构象改变酶的活性改变酶的活性改变（激活或抑制（激活或抑制 ）疏松疏松亚基聚合亚基聚合紧密紧密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化第60页，讲稿共92张，创作于星期二3.3.变构调节的生理意义变构调节的生理意义 代谢终产物反馈抑制代谢终产物反馈抑制 (feedback(feedback inhibition)inhibition)反应途径中的酶，使代谢物不致反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。生成过多。乙酰乙酰CoACoA 乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoACoA长链脂酰长链脂酰CoACoA第61页，讲稿共92张，创作于星期二 变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P+糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧抑制糖的氧化化糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存第62页，讲稿共92张，创作于星期二变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰辅酶乙酰辅酶A A 羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成第63页，讲稿共92张，创作于星期二（三）酶的化学修饰调节（三）酶的化学修饰调节1.1.化学修饰的概念化学修饰的概念酶酶蛋蛋白白肽肽链链上上某某些些残残基基在在酶酶的的催催化化下下发发生生可可逆逆的的共共价价修修饰饰(covalent(covalent modification)modification)，从从而而引引起起酶酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。第64页，讲稿共92张，创作于星期二2.2.化学修饰的主要方式化学修饰的主要方式磷酸化磷酸化 -去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 -脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 -去甲基去甲基腺苷化腺苷化 -脱腺苷脱腺苷 SH SH 与与 S S S S 互变互变第65页，讲稿共92张，创作于星期二酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白第66页，讲稿共92张，创作于星期二3.3.化学修饰的特点化学修饰的特点酶酶蛋蛋白白的的共共价价修修饰饰是是可可逆逆的的酶酶促促反反应应，在在不不同同酶酶的的作作用用下下，酶酶蛋蛋白白的的活活性性状状态态可可互互相相转转变变。催催化化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。具有放大效应，效率较变构调节高。具有放大效应，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。第67页，讲稿共92张，创作于星期二（四）（四）基因表达的调节基因表达的调节 主要表现在主要表现在转录调节转录调节和翻译调节两个水平上，总之，和翻译调节两个水平上，总之，就是酶的合成的调节就是酶的合成的调节。基因表达的调节，原核生物和。基因表达的调节，原核生物和真核生物无论在调节机制、调节层次、复杂程度和参真核生物无论在调节机制、调节层次、复杂程度和参与的因素等诸方面差异很大。与的因素等诸方面差异很大。原核生物主要表现为：原核生物主要表现为：酶合成的诱导作用和阻遏作酶合成的诱导作用和阻遏作用用。见。见P298-299P298-299中文字和图中文字和图14-614-6、14-714-7。真核生物的基因表达调节见真核生物的基因表达调节见P300P300和图和图14-1014-10第68页，讲稿共92张，创作于星期二 1 1）原核生物基因表达调节）原核生物基因表达调节 酶浓度的调节酶浓度的调节 诱导诱导阻遏阻遏终产物的阻遏终产物的阻遏分解代谢产物阻遏分解代谢产物阻遏诱导作用（诱导作用（inductioninduction）：）：指用诱导物（指用诱导物（inducerinducer）来促进酶的合成，这种作用称诱导）来促进酶的合成，这种作用称诱导作用。作用。阻遏作用（阻遏作用（repressionrepression）：）：指用阻遏物（指用阻遏物（repressorrepressor）阻止或降低酶的合成，这种作用称阻遏作）阻止或降低酶的合成，这种作用称阻遏作用。用。第69页，讲稿共92张，创作于星期二乳糖操纵子乳糖操纵子(lac operon)(lac operon)调节机制调节机制5/3/3/5/启动子启动子 操纵序列操纵序列 3 3个结构基因个结构基因调控区调控区 信息区信息区乳糖操纵子乳糖操纵子操纵子：操纵子：生物学功能相关的基因组合在一起生物学功能相关的基因组合在一起 成为成为DNADNA中的中的1 1个转录单位个转录单位（operon）调节基因调节基因阻遏蛋白阻遏蛋白POIZ Y ACAP结合点结合点第70页，讲稿共92张，创作于星期二大大肠肠杆杆菌菌乳乳糖糖操操纵纵子子模模型型调节调节基因基因操纵基操纵基因因乳糖结构基因乳糖结构基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性）（有活性）基基 因因 关关 闭闭启启动动子子OIA A、乳糖操纵子的结构、乳糖操纵子的结构缺乏乳糖时：缺乏乳糖时：I I基因基因阻遏蛋白阻遏蛋白与与O O序列结合序列结合阻止阻止RNARNA聚合酶的结合聚合酶的结合阻止结构基因转录阻止结构基因转录第71页，讲稿共92张，创作于星期二乳糖乳糖PLacZLacYLaca调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因启启动动子子OImRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白阻遏蛋白（无活性）（无活性）基基 因因 表表达达mRNAB B、乳糖酶的诱导、乳糖酶的诱导 阻遏蛋白阻遏蛋白（无活性）（无活性）存在乳糖时：存在乳糖时：乳糖（诱导剂）乳糖（诱导剂）阻遏蛋白阻遏蛋白+乳糖复合物乳糖复合物阻止阻遏蛋白与阻止阻遏蛋白与O O的结合的结合结构基因开放表达结构基因开放表达合成利用乳糖的酶合成利用乳糖的酶第72页，讲稿共92张，创作于星期二乳糖操纵子的降解物阻遏乳糖操纵子的降解物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表达达CAP基因基因结构基因结构基因TCGP(CAP)OCAP结合结合部位部位 RNA聚聚合酶合酶TcAMP-CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代谢产物谢产物腺苷酸腺苷酸环化酶环化酶磷酸二磷酸二酯酶酯酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物与葡萄糖降解物与cAMP的关系的关系cAMP CGPCGP：降解物基因活化蛋白（：降解物基因活化蛋白（catabolic catabolic gene activation proteingene activation protein）CAPCAP：环腺苷酸受体蛋白（：环腺苷酸受体蛋白（cycilic AMP cycilic AMP receptor protein receptor protein）降低降低cAMP浓度浓度使使CAP呈失活状态呈失活状态第73页，讲稿共92张，创作于星期二CAP-cAMPCAP-cAMP的正性调节的正性调节存在葡萄糖时：存在葡萄糖时：腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶葡萄糖代谢产物葡萄糖代谢产物 磷酸二酯酶磷酸二酯酶cAMPcAMPcAMP-CAPcAMP-CAP复合物复合物不能激活不能激活RNARNA聚合酶活性聚合酶活性结构基因不能表达结构基因不能表达没有葡萄糖时：没有葡萄糖时：cAMPcAMPcAMP-CAPcAMP-CAP复合物复合物与操纵子的与操纵子的CAPCAP位点结合位点结合激活激活RNARNA聚合酶活性聚合酶活性结构基因转录表达结构基因转录表达CAPCAP与与cAMPcAMP结合后，可结合到乳糖操纵子的结合后，可结合到乳糖操纵子的CAPCAP位点，促进转录位点，促进转录（-）（+）第74页，讲稿共92张，创作于星期二色氨酸操纵子的调控机制色氨酸操纵子的调控机制 色氨酸操纵子色氨酸操纵子（trp operontrp operon）属于阻遏型操纵子，）属于阻遏型操纵子，主要参与调控一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋主要参与调控一系列用于色氨酸合成代谢的酶蛋白的转录合成。当细胞内缺乏色氨酸时，此操纵白的转录合成。当细胞内缺乏色氨酸时，此操纵子开放，而当细胞内合成的色氨酸过多时，此操子开放，而当细胞内合成的色氨酸过多时，此操纵子被关闭。纵子被关闭。第75页，讲稿共92张，创作于星期二色氨酸操纵子的调控机制与乳糖操纵子类似，但色氨酸操纵子的调控机制与乳糖操纵子类似，但通常情况下，操纵子处于开放状态，其辅阻遏通常情况下，操纵子处于开放状态，其辅阻遏蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。蛋白不能与操纵基因结合而阻遏转录。而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与而当色氨酸合成过多时，色氨酸作为辅阻遏物与辅阻遏蛋白结合而形成阻遏蛋白，后者与