物质代谢的相互关系和调节控制.ppt

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1、关于物质代谢的相互关系和调节控制现在学习的是第1页，共34页第一节第一节 物质代谢的相互关系物质代谢的相互关系现在学习的是第2页，共34页G 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-P-甘油甘油丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA 脂酰脂酰CoA脂肪脂肪一、糖、脂代谢的相互关系一、糖、脂代谢的相互关系1.糖糖 脂脂2.脂脂 糖糖脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA草酰乙酸草酰乙酸糖糖（动物）（动物）TCA少少甘油甘油糖糖糖异生糖异生草酰乙酸草酰乙酸糖糖植物植物微生物微生物乙醛酸循环乙醛酸循环糖异生糖异生现在学习的是第3页，共34页二、糖、蛋白质代谢的相互关系二、糖、蛋白质代谢的相互关系糖糖糖代谢中间物糖代谢中间物

2、（-酮酸酮酸）还原氨基化还原氨基化转氨基作用转氨基作用非必需非必需aa蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质生糖生糖aa-酮酸等酮酸等草酰乙酸草酰乙酸糖糖现在学习的是第4页，共34页三、脂、蛋白质代谢的相互关系脂、蛋白质代谢的相互关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乙醛酸循环乙醛酸循环（植物、微生物）（植物、微生物）蛋白质蛋白质生糖生糖aa生酮生糖生酮生糖aa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现在学习的是第5页，共34页四、核酸代谢与其它物质代谢的关系四、核酸代谢与其它物质代谢的关系蛋白质代谢蛋白质代谢Gly,Gln,Asp,一碳单位，一碳

3、单位，NH3脂代谢脂代谢CO2核糖核糖-5-PPRPP碱基碱基核酸核酸 核酸通过控制蛋白质的合成，影响细胞组分及代谢类型核酸通过控制蛋白质的合成，影响细胞组分及代谢类型 某些核苷酸参与物质代谢某些核苷酸参与物质代谢ATP:通用的能量载体通用的能量载体UTP,CTP,GTP：分别参与糖原、磷脂、蛋白质的合成分别参与糖原、磷脂、蛋白质的合成cAMP：“第二信使第二信使”糖代谢糖代谢核苷酸核苷酸现在学习的是第6页，共34页五、四大物质代谢的关系五、四大物质代谢的关系 细胞代谢的原则及方略细胞代谢的原则及方略 将各类物质分别纳入各自的代谢途径，以少数种类的将各类物质分别纳入各自的代谢途径，以少数种类的

4、反应转化种类繁多的分子。不同代谢途径可通过交叉点上反应转化种类繁多的分子。不同代谢途径可通过交叉点上的关键中间物得以沟通，形成经济有效的代谢网络。的关键中间物得以沟通，形成经济有效的代谢网络。TCA环是共同的代谢途径环是共同的代谢途径 关键的中间物：关键的中间物：G-6-P,丙酮酸，乙酰丙酮酸，乙酰CoA现在学习的是第7页，共34页第二节第二节 代谢的调节代谢的调节现在学习的是第8页，共34页酶水平酶水平细胞水平细胞水平激素水平激素水平神经水平神经水平 四个水平的调节四个水平的调节单细胞单细胞生物生物植物植物动物动物现在学习的是第9页，共34页一、酶水平调节一、酶水平调节（一）酶活力调节（一）

5、酶活力调节两种方式两种方式别构调节别构调节共价化学修饰调节共价化学修饰调节酶活力调节酶活力调节 酶量调节酶量调节通过通过激活和抑制酶活性激活和抑制酶活性进行调节进行调节（时间短，速度快，（时间短，速度快，细调细调）通过通过影响酶合成及分解速度影响酶合成及分解速度进行调节进行调节（时间长，速度慢，（时间长，速度慢，粗调粗调）现在学习的是第10页，共34页1.别构调节别构调节 1）酶活力的前馈和反馈调节）酶活力的前馈和反馈调节通过改变通过改变酶分子酶分子构象而改变酶活力的调节。构象而改变酶活力的调节。别构酶别构酶（大多数为寡聚酶）（大多数为寡聚酶）前馈或反馈调节前馈或反馈调节：代谢代谢底物底物或代

6、谢或代谢产物产物对代谢过程的影响。对代谢过程的影响。使代谢过程速度加快，称正作用，反之，为负作用。使代谢过程速度加快，称正作用，反之，为负作用。前馈：前馈：输入对输出的影响。输入对输出的影响。反馈：反馈：输出对输入的影响。输出对输入的影响。现在学习的是第11页，共34页前馈前馈正前馈正前馈负前馈负前馈反馈反馈正反馈正反馈负反馈（反馈抑制）负反馈（反馈抑制）反馈反馈 +或或 -S0S1S2Sn E1 E2E3前馈前馈 +或或-现在学习的是第12页，共34页G+ATP己糖激酶己糖激酶G-6-P +ADP-直接产物抑制直接产物抑制ThrIleE1(Thr脱氨酶脱氨酶)-终产物抑制终产物抑制 负反馈负

7、反馈现在学习的是第13页，共34页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单酰丙二酸单酰CoA 2）酶分子的解离和聚合）酶分子的解离和聚合-柠檬酸柠檬酸TCA+柠檬酸促进柠檬酸促进乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶亚基间的聚合，使之表现为催化活力。亚基间的聚合，使之表现为催化活力。现在学习的是第14页，共34页Cyclic AMP-dependent protein kinase(PKA)is a R2C2 tetramer in mammalian cells.The two R(regulatory)

8、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(四聚体四聚体)催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基（无活力）（无活力）（有活力）（有活力）催化亚基催化亚基单体单体现在学习的是第15页，共34页 3）核苷酸类化合物对代谢途径的影响）核苷酸类化合物对代谢途径的影响 ATP、ADP、AMP等可影响等可影响EMP、TCA和氧化和氧化磷酸化等产能途径，从而调节细胞能量代谢

9、。磷酸化等产能途径，从而调节细胞能量代谢。ATP系统的质量作用比：系统的质量作用比：ATP/ADP Pi大：三者皆减慢大：三者皆减慢小：三者皆加快小：三者皆加快现在学习的是第16页，共34页 1）不可逆转变）不可逆转变 某种酶可由于其它酶对其结构进行共价化学修饰，从而某种酶可由于其它酶对其结构进行共价化学修饰，从而使其在活性形式与非活性形式之间相互转变。使其在活性形式与非活性形式之间相互转变。胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶肠激酶肠激酶6肽肽2.酶的共价化学修饰调节酶的共价化学修饰调节现在学习的是第17页，共34页2）可逆转变）可逆转变 磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化例：糖原磷酸化酶例：

10、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）（无活性）（无活性）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现在学习的是第18页，共34页特点：特点：级联放大级联放大 连续代谢反应中的一个酶被激活后，连续地发生连续代谢反应中的一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始信号的放大，这种放大效应其它酶被激活，导致原始信号的放大，这种放大效应称级联放大。具有这种放大效应的连续代谢反应系统，称级联放大。具有这种放大效应的连续代谢反应系统，称为级联系统（称为级联系统（cascade system）。）。（效应高，（效应高，作用快）作用快）现

11、在学习的是第19页，共34页腺苷酸腺苷酸环化酶环化酶 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(肾上腺素肾上腺素10-810-10 mol/L)(5 10-3 mol/L)现在学习的是第20页，共34页（二）酶量调节（二）酶量调节 1.酶合成的诱导和阻遏酶合成的诱导和阻遏 酶诱导生成作用酶诱导生成作用 酶阻遏生成作用酶阻遏生成作用某

12、些物质能促进细胞内某些酶的生成。某些物质能促进细胞内某些酶的生成。例：乳糖可诱导例：乳糖可诱导-半乳糖苷酶的生成。半乳糖苷酶的生成。某些物质能阻止细胞内某些酶的生成。某些物质能阻止细胞内某些酶的生成。例：产物例：产物Trp的存在可阻止与的存在可阻止与Trp合成有关酶的生成。合成有关酶的生成。现在学习的是第21页，共34页 酶合成的诱导和阻遏与酶合成的诱导和阻遏与操纵子学说操纵子学说1961年，年，Monod 和和 Jacob E.coli 乳糖操纵子模型乳糖操纵子模型操纵子操纵子（operon）：）：基因表达的协调单位。包括一个控制区和一群功能相基因表达的协调单位。包括一个控制区和一群功能相关

13、的关的结构基因结构基因。控制区由。控制区由启动子启动子（promoter）和和操纵基因操纵基因（operator）组成。操纵基因可与调节基因产物组成。操纵基因可与调节基因产物阻遏蛋白阻遏蛋白（repressor）结合，其结合，其“开放开放”或或“关闭关闭”直接控制结构直接控制结构基因的表达。基因的表达。现在学习的是第22页，共34页调节基因调节基因启动子启动子 操纵基因操纵基因PO结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白诱导物诱导物A.酶的诱导酶的诱导阻遏蛋白结合在操纵基因上，阻遏蛋白结合在操纵基因上，结构基因不表达。结构基因不表达。诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白不能结合在诱导物与阻遏蛋白结合，使阻

14、遏蛋白不能结合在操纵基因上，结构基因表达。操纵基因上，结构基因表达。现在学习的是第23页，共34页启动子启动子 操纵基因操纵基因结构基结构基因因PO辅阻遏物辅阻遏物（产物）（产物）B.酶的阻遏酶的阻遏代谢产物与阻遏蛋白结合，代谢产物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白能够结合在操纵使阻遏蛋白能够结合在操纵基因上，结构基因不表达。基因上，结构基因不表达。阻遏蛋白不能与操阻遏蛋白不能与操纵基因结合，结构纵基因结合，结构基因可表达。基因可表达。现在学习的是第24页，共34页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-半乳糖苷转乙酰酶半乳糖苷

15、转乙酰酶阻遏蛋白阻遏蛋白E.coli 乳糖操纵子模型乳糖操纵子模型现在学习的是第25页，共34页乳糖操纵子模型乳糖操纵子模型阻遏蛋白阻遏蛋白是四聚体是四聚体现在学习的是第26页，共34页2.酶的降解酶的降解饥饿：饥饿：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 改变酶降解的速度以调节细胞内酶量。改变酶降解的速度以调节细胞内酶量。现在学习的是第27页，共34页二、细胞水平的调节二、细胞水平的调节 隔离分室效应（真核细胞）隔离分室效应（真核细胞）细胞核：细胞核：DNA、RNA的合成的合成线粒体线粒体：TCA；电子传递链；电子传递链；氧化磷酸化；

16、脂肪酸氧化磷酸化；脂肪酸-氧化；氧化；aa分解代谢分解代谢细胞质细胞质：EMP；糖异生；糖异生；糖原、脂肪酸和糖原、脂肪酸和aa合成；合成；Pu、Py分解分解核糖体核糖体 ：蛋白质的合成：蛋白质的合成 不同分室进行不同的代谢过程，使代谢高效进行，互不干扰，并不同分室进行不同的代谢过程，使代谢高效进行，互不干扰，并有利于代谢调节。有利于代谢调节。现在学习的是第28页，共34页三、激素水平的调节三、激素水平的调节激素：激素：由生物体内特殊组织或腺体合成，并经体液输送到由生物体内特殊组织或腺体合成，并经体液输送到特定作用部位，从而引起特殊激动效应的微量有机物。特定作用部位，从而引起特殊激动效应的微量

17、有机物。（一）种类（一）种类哺乳动物哺乳动物含含N激素激素甾醇激素（固醇类激素）甾醇激素（固醇类激素）脂肪酸衍生物脂肪酸衍生物蛋白质、肽类激素蛋白质、肽类激素:胰岛素胰岛素aa衍生物激素：衍生物激素：肾上腺素肾上腺素性激素性激素现在学习的是第29页，共34页（二）作用机理（二）作用机理1.激素作为第一信使，激素作为第一信使，cAMP作为第二信使，通过改变酶活性调节作为第二信使，通过改变酶活性调节代谢。（大部分代谢。（大部分含含N激素激素，反应快），反应快）2.激素与细胞内受体结合，形成激素与细胞内受体结合，形成激素激素-受体复合物受体复合物。其作为。其作为转录增强转录增强物物，控制特异蛋白质（或酶）的基因表达，从而调节代谢。，控制特异蛋白质（或酶）的基因表达，从而调节代谢。（甾醇激素甾醇激素和少量含和少量含N激素，反应慢）激素，反应慢）有些有些 激素兼有以上两种作用，例：胰岛素。激素兼有以上两种作用，例：胰岛素。现在学习的是第30页，共34页图图13-4现在学习的是第31页，共34页图图13-5现在学习的是第32页，共34页四、神经系统的调节四、神经系统的调节 通过激素发挥作用。通过激素发挥作用。神经对其所支配的器官组织的代谢有直接影响。神经对其所支配的器官组织的代谢有直接影响。现在学习的是第33页，共34页感谢大家观看现在学习的是第34页，共34页