物质代谢相互关系以及调节

1、关于物质代谢的相互关系及调节第一张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 所有的生物细胞都是由糖类、脂类、蛋白质和核酸四类生物大分子以及一些小分子、无机盐和水所组成。在动物体的这些物质的代谢与能量转换、信息传递相伴随，构成了一个完整的化学过程，并且存在复杂的调节机制。糖、脂和蛋白质之间代谢活动的相互关系和相互影响是物质代谢调节的基础。第二张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 动物机体物质代谢的基本要略和调节方式基本要略： 产生通用能量货币ATP 产生还原力NADPH 产生生物合成的前体分子第一节第三张，PPT共五十四页，创作于2022年6月第四张，PPT共五十四页，创作于2022年6月

2、第五张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 调节方式：酶的区室化酶活性的调节酶含量控制第六张，PPT共五十四页，创作于2022年6月酶的区室化导致许多代谢反应，尤其是合成途径与分解途径常常彼此分开，相对独立地进行。第七张，PPT共五十四页，创作于2022年6月第八张，PPT共五十四页，创作于2022年6月细胞内进行的错综复杂的代谢过程及生理变化，主要是通过酶的调节来实现的。实际上，激素的调控作用也是通过对酶的影响（酶的产生和酶的活性）而实现的。第九张，PPT共五十四页，创作于2022年6月酶除了具有催化功能外，还具有调节和控制各类生物化学反应速度、方向和途径的功能。酶水平的调节作用主要有两

3、种方式：一是通过激活或抑制酶的活性；二是通过影响酶的合成或降解速度，即改变细胞内酶的含量。这种酶水平的调节作用是生物调控最重要的形式。第十张，PPT共五十四页，创作于2022年6月1变构调节作用有些酶分子除了具有活性中心（结合部位和催化部位）外，还存在一个特殊的调控部位，即变构中心。变构中心虽然不是酶活性中心的组成部分，但它可以与某些化合物（称为变构剂）发生非共价结合，引起酶分子构象的改变，对酶起到激活或抑制的作用。这类酶通常称为变构酶，由于变构剂与变构中心的结合而引起酶活性改变的现象则称为变构调节作用。（1）变构酶和变构调节作用第十一张，PPT共五十四页，创作于2022年6月目前已知的变构酶

4、均为寡聚酶，含两个或两个以上的亚基，一般分子量较大，而且具有复杂的空间结构。大多数由变构酶催化的反应不遵守米氏方程，由变构剂所引起的抑制作用也不服从典型的竞争性或非竞争性抑制作用的数量关系。第十二张，PPT共五十四页，创作于2022年6月变构剂可以分为两类激活变构剂：变构剂与酶分子结合后，酶的构象发生了变化，这种新的构象有利于底物分子与酶的结合，使酶促反应速度提高。抑制变构剂：变构剂与酶分子结合所引起的酶的构象变化不利于与底物的结合，表现出一定程度的抑制作用。实验发现，在变构酶中起催化作用，称为催化亚基；与变构剂结合的对反应起调节作用，称为调节亚基。第十三张，PPT共五十四页，创作于2022年

5、6月举例：ATCase的反馈抑制调节嘧啶的合成 天冬氨酸转氨甲酰酶（ ATCase）催化氨甲酰磷酸和天冬氨酸生成N-氨甲酰天冬氨酸的反应，这个反应是嘧啶生物合成的第一步。第十四张，PPT共五十四页，创作于2022年6月氨甲酰磷酸天冬氨酸三磷酸 胞苷氨甲酰天冬氨酸第十五张，PPT共五十四页，创作于2022年6月第十六张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 E.ColiATCase的亚基组成为C6R6，C和R分别代表其催化亚基和调节亚基。据射线结构表明，ATCase的催化亚基排成两组三聚体（C3），与三组调节亚基二聚体（ R2）组成复合物。 两个具有催化活性的三聚体可与底物结合，但不能结合CT

6、P；三个具有调节活性的二聚体，无催化活性，但能和ATP或CTP结合。第十七张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 E.coli的ATCase的亚基排列第十八张，PPT共五十四页，创作于2022年6月ATCase半分子（C3R3)的结构第十九张，PPT共五十四页，创作于2022年6月ATCase是一个典型的变构酶。动力学研究表明，在氨甲酰磷酸饱和浓度下， ATCase初始速度对天冬氨酸作图，对照（不加CTP和ATP）中表现出典型的S形曲线。加入ATP时， S形曲线性质减弱，加入CTP时， S形曲线变得更加S形。第二十张，PPT共五十四页，创作于2022年6月激活剂ATP优先结合到ATCase

7、的活化态（R态），而抑制剂CTP优先结合到酶的非活化态（T态），不反应的双底物类似物N-磷酸乙酰-L-天冬氨酸（PALA）紧紧结合于R态的ATCase，但不与T态ATCase结合。在T态 R态转变中，其构象发生变化。第二十一张，PPT共五十四页，创作于2022年6月第二十二张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 ATCase催化链的别构过渡作用第二十三张，PPT共五十四页，创作于2022年6月第二十四张，PPT共五十四页，创作于2022年6月2. 共价修饰调控某些酶分子上的基团可以在另一种酶催化下发生共价修饰作用（例如磷酸化或去磷酸化作用），从而引起酶活性的激活或抑制。这种作用称为共价修饰

8、作用。这类酶则称为共价调节酶。有如下两个特点：（1）被修饰的酶可以有两种互变形式，即一种为活性形式（具有催化活性），另一种为非活性形式（无催化活性）。正反两个方向的互变均发生共价修饰反应，并且都将引起酶活性的变化。（2）共价修饰调节作用可以产生酶的连续激活现象，所以具有信号放大效应。例如肾上腺素引起糖原分解过程中的一系列磷酸化激活步骤，其结果将激素的信号被逐级放大了约300万倍。第二十五张，PPT共五十四页，创作于2022年6月磷酸化酶磷酸化酶 b。该酶本身无活性, 当磷酸化酶 b 活性中心的丝氨酸残基被磷酸化后，即形成高活性磷酸化酶 a。由磷酸化酶 b 转化为活化形式 a 的反应, 被磷酸化

9、酶激酶所催化, 而磷酸化酶 a 去活化（去磷酸化）则由另一种磷酸酶所催化。第二十六张，PPT共五十四页，创作于2022年6月4酶含量的调节 酶在细胞内的含量取决于酶的合成速度和分解速度。细胞根据自身活动需要，严格控制细胞内各种酶的合理含量，从而对各种生物化学过程进行调控。酶含量调节的化学本质是基因表达的调节。在细胞内，所合成的酶的种类及数量是由特殊的基因信息决定的。DNA所携带的酶蛋白遗传信息，需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。在细胞内进行的转录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其中转录的调控占主导地位。因此，基因表达的调控主要在转录水平上进行 第二十七张，PPT共五十四页，创作于2022年6月

10、诱导酶大肠杆菌培养过程中如果缺少乳糖，细胞中就不含任何可以代谢乳糖的酶。但是在培养基中加入乳糖后，大肠杆菌就能在几分钟内合成出与乳糖水解有关的酶，使之能利用这种营养物质。在此过程中，乳糖起着诱导物作用。由乳糖诱导产生的与乳糖水解相关的三种酶：-半乳糖苷酶，-半乳糖苷透性酶和-半乳糖苷转乙酰酶，被称为诱导酶。这三个酶蛋白是大肠杆菌DNA上的三个结构基因经过转录和翻译而合成的。第二十八张，PPT共五十四页，创作于2022年6月第二节 动物机体物质代谢的相互关系1.主要物质代谢途径的相互关系糖代谢与蛋白质代谢的关系糖代谢与脂类代谢的关系脂类代谢与蛋白质代谢的关系核酸代谢与糖、脂类和蛋白质的关系第二十

11、九张，PPT共五十四页，创作于2022年6月丙二酸单酰CoAb-氧化脂肪酸甘油脂肪 乙酰CoATCA葡萄糖G-6-P糖原G-1-P3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 1,3-二磷酸甘油酸 PEP 丙酮酸糖酵解CO2H2O脂肪酸甘油脂肪脂肪氧化分解糖转化为脂肪第三十张，PPT共五十四页，创作于2022年6月乙酰CoA脂肪酸脂肪甘油线粒体脂肪转化为糖的过程细胞质磷酸二羟丙酮 葡萄糖丙酮酸乙酰CoA第三十一张，PPT共五十四页，创作于2022年6月氨基酸转化为糖或脂天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸缬氨酸苏氨酸谷氨酸精氨酸组氨酸脯氨酸谷氨酰胺脂肪酸苯丙氨酸酪氨酸赖氨酸亮氨酸色氨酸乙酰CoA乙酰乙酰

12、CoA糖异生葡萄糖丙氨酸甘氨酸丝氨酸色氨酸半胱氨酸丙酮酸第三十二张，PPT共五十四页，创作于2022年6月糖转化为氨基酸3-磷酸甘油酸葡萄糖PEP丙酮酸磷酸戊糖途径色氨酸酪氨酸苯丙氨酸5-磷酸核糖组氨酸谷氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酰胺丝氨酸甘氨酸半胱氨酸天冬氨酸天冬酰胺赖氨酸蛋氨酸苏氨酸异亮氨酸缬氨酸亮氨酸丙氨酸糖酵解a-酮戊二酸草酰乙酸三羧酸循环4-磷酸赤藓糖莽草酸第三十三张，PPT共五十四页，创作于2022年6月脂肪蛋白质脂肪酸甘油磷酸二羟丙酮乙酰CoA三羧酸循环氨基酸丙酮酸生酮氨基酸脂肪酸脂肪与蛋白质的互变第三十四张，PPT共五十四页，创作于2022年6月核酸甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺核苷酸ATP

13、GTPCTPUTP双糖或多糖葡萄糖磷酸戊糖途径磷酸核糖ADPGGDPGUDPG能量供体蛋白质合成磷脂代谢辅助因子信号分子糖与核酸的互变第三十五张，PPT共五十四页，创作于2022年6月第三十六张，PPT共五十四页，创作于2022年6月2.代谢关键中间产物的去向葡萄糖-6-磷酸第三十七张，PPT共五十四页，创作于2022年6月丙酮酸和 乙酰CoA第三十八张，PPT共五十四页，创作于2022年6月第三节动物机体中主要物质代谢途径的调节 1.糖代谢的调节 葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖丙酮酸丙酮酸脱氢酶系乙酰CoA TCA循环异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合成酶-酮戊二酸脱氢酶系糖原己糖激

14、酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶酶糖原合成酶磷酸化酶第三十九张，PPT共五十四页，创作于2022年6月2，6-二磷酸果糖是一个极有力的PFK的变构活化剂和FBP酶的变构抑制剂。 2，6-二磷酸果糖的调节第四十张，PPT共五十四页，创作于2022年6月果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸PFKFBPase高血糖PFK-2增加F2，6P激活激活第四十一张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 丙酮酸激酶的调节第四十二张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 丙酮酸脱氢酶系的调节第四十三张，PPT共五十四页，创作于2022年6月丙酮酸脱氢酶系催化的反应：丙酮酸 乙酰CoA(去向）丙酮酸脱氢酶系的调控主要从

15、三方面进行： 1）产物抑制（乙酰CoA和NADH的反馈抑制） 2）核苷酸反馈控制（GTP抑制，AMP激活） 3）磷酸化作用控制（酶磷酸化而失去功能）CO2+H2O脂肪酸第四十四张，PPT共五十四页，创作于2022年6月 糖原合成与分解的调节第四十五张，PPT共五十四页，创作于2022年6月糖原磷酸化酶活性的调节第四十六张，PPT共五十四页，创作于2022年6月质膜1受体糖原G-1-P蛋白激酶（有)（无）肾上腺素（有）PPPP2ba糖原磷酸化酶ATPADPP（无)（有)磷酸化酶激酶ATPADP110211041106ATPcAMP腺苷酸环化酶（无）1102肾上腺素激活肝糖原分解的级联系统第四十七张，PPT共五十四页，创作于2022年6月2.脂肪酸代 谢的调节第四十八张，PPT共五十四页，创作于2022年6月3.氨基酸的降解与尿素合成的调节第四十九张，PPT共五十四页，创作于2022年6月尿素合成的调节1）食物中蛋白质水平的影响高蛋白饲料使尿素合成速度加快；反之，尿素合成速度减慢。2）氨甲酰磷酸合成酶（CPS）的调节 CPS催化的氨甲酸磷酸生成反应是调节尿素合成的重要步骤。乙酰谷氨酸是该酶的变构激活剂。3）其他物