第八章代谢调节

第八章代谢调节第1页/共34页第十二章代谢调节一、物质代谢间的相互联系二、细胞水平的代谢调节三、激素水平的代谢调节四、神经水平的代谢调节第2页/共34页一、物质代谢间的相互关系(一）糖代谢与脂类代谢的相互关系(二)糖代谢与蛋白质代谢的相互关系(三)脂类代谢与蛋白质代谢的相互关系(四)核酸与糖类、脂类、蛋白质代谢的相互关系第3页/共34页糖代谢与脂类代谢的相互联系脂肪甘油磷酸二羟丙酮糖代谢脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖

(植物)乙醛酸循环-氧化糖异生TCA糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解从头合成第4页/共34页脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循环乙醛酸循环甘油乙酰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羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物第5页/共34页糖代谢与蛋白质代谢的相互联系

糖代谢为蛋白质的合成提供碳源和能源：如糖分解过程中可产生丙酮酸，丙酮酸经TCA循环产生α—酮戊二酸和草酰乙酸，它们均可经加氨基或氨基移换作用形成相应的氨基酸。另外，糖分解过程中产生的能量可供氨基酸和蛋白质的合成之用。

蛋白质分解产生的氨基酸，在体内可以转变为糖。如：多数氨基酸在脱氨后转变为丙酮酸，经糖原异生作用可生成糖，这类氨基酸称为生糖氨基酸。第6页/共34页糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖→→α-酮酸氨基酸蛋白质

NH3蛋白质氨基酸α-酮酸糖（生糖氨基酸）第7页/共34页脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系脂肪甘油磷酸二羟丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白质蛋白质氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）第8页/共34页核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系

核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型

核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子。

各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。第9页/共34页糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的联系第10页/共34页二、细胞水平的调节代谢途径的区域化酶活性的调节酶量的调节第11页/共34页（一）代谢途径的区域化概念：代谢途径的有关酶类，常常组成酶系，分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中，使不同代谢途径在不同细胞器内进行区域化的意义：区域化的存在显著影响真核细胞的代谢情况，有利于代谢的调节。例如：脂肪酸的分解与合成第12页/共34页酶或酶系所在区域酶或酶系所在区域糖酵解酶系TCA酶系磷酸戊糖途径酶系脂肪酸β氧化酶系脂肪酸合成酶系尿素合成酶系胞浆线粒体胞浆线粒体胞浆线粒体和胞浆蛋白质合成酶系DNA聚合酶RNA聚合酶水解酶类粗面内质网细胞核细胞核溶酶体真核细胞内某些酶的区域化分布第13页/共34页（二）酶活性的调节酶的非共价修饰调节酶的共价修饰调节第14页/共34页酶的非共价修饰调节别构调节：小分子效应物非共价结合于酶的调节部位，从而改变酶的活性的现象。别构效应有别构激活（正协同效应）和别构抑制（负协同效应）别构激活剂与别构抑制剂：代谢底物往往是别构激活剂，代谢产物往往是别构抑制剂某些重要代谢过程中的调节酶及其效应物第15页/共34页酶活力的共价修饰调节定义：酶蛋白在另一种酶的催化下，在其分子上以共价结合的方式接上或脱去某种特殊的化学基团，从而引起酶活力改变的过程类型：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)举例：糖原磷酸化酶意义：代谢作用中关键酶的共价修饰是级联放大的最终阶段。（特别是激素调节）级联放大：对酶进行共价修饰的酶，自己也是受调节的，它们的活性受激素等调节因素的控制。生物体内极少量的调节物质便可通过酶促共价修饰逐级增大调节效应。第16页/共34页磷酸化酶的共价修饰调节第17页/共34页共价修饰与级联放大第18页/共34页（三）酶量的调节

酶的含量是通过调节其合成速度和降解速度来实现。酶的合成主要在基因转录水平进行调节。诱导酶：由于底物的存在而导致作用于该底物的酶合成。（半乳糖苷酶）阻遏酶：产物使酶合成阻遏。（色氨酸合成酶）组成酶：酶几乎总是以不变的速度产生。（EMP和TCA中的酶）第19页/共34页操纵子学说

J.Monod和F.Jacob于1961年提出，成功的解释了酶的诱导与阻遏。操纵子概念：编码一组在功能上相关的蛋白质的几个结构基因，与共同的控制位点组成一个基因表达的协同单位称为操纵子，它是控制蛋白质合成的一个功能单位。操纵子的组成：一个操纵子包括结构基因和一个蛋白质合成控制位点，控制位点由操纵基因和启动子组成。结构基因操纵基因启动子调节基因结构基因结构基因RPOS1S2S3阻遏蛋白第20页/共34页操纵子类型：

1、诱导型操纵子

乳糖操纵子

2、阻遏型操纵子

色氨酸操纵子第21页/共34页乳糖操纵子调节基因阻遏蛋白启动基因Z（编码β－半乳糖苷酶）Y（编码半乳糖苷透过酶）A（编码β－硫代半乳糖苷转乙酰基酶）结构基因第22页/共34页乳

糖

操

纵

子

的

负

调

控调节基因操纵基因乳糖结构基因PLacZLacYLacamRNA

阻遏蛋白（有活性）基因关闭启动子ORPLacZLacYLacA调节基因操纵基因乳糖结构基因启动子ORmRNAZmRNAYmRNAA

阻遏蛋白（无活性）基因表达mRNAA、乳糖操纵子的负调控

B、乳糖酶的诱导

乳糖

阻遏蛋白（有活性）第23页/共34页乳糖操纵子的正调控RLacZLacYLacAmRNAmRNAZmRNAYmRNAA基因表达CAP基因结构基因TCAPOCAP结合部位RNA聚合酶TcAMP-CAPP葡萄糖分解代谢产物腺苷酸环化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物与cAMP的关系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）降低cAMP浓度使CAP呈失活状态葡萄糖消耗尽第24页/共34页色氨酸操纵子

EDCBALaP，O酶的结构基因先导区衰减子启动基因操纵基因调控：阻遏蛋白的负调控衰减调节第25页/共34页调节基因操纵基因结构基因mRNA酶蛋白调节基因操纵基因结构基因辅阻遏物trp阻遏蛋白原调节基因编码的阻遏蛋白原不与操作基因结合，结构基因转录。Trp或Trp－RNA与阻遏蛋白结合，使之构象发生变化与操纵基因结合，结构基因不能表达。阻遏蛋白的负调控第26页/共34页衰减子调节机制衰减子：在转录水平上调节基因表达的衰减作用，用于终止和减弱转录，这种调节的作用部位叫衰减子——是一种位于结构基因上游前导区的终止子。核糖体3与4配对，终止因子形成，转录终止2与3配对，终止因子不能形成，转录继续第27页/共34页三、激素水平的代谢调节激素的分类1、氨基酸及其衍生物类激素：酪氨酸的代谢产物，如甲状腺素、肾上腺素2、肽及蛋白质激素：胰岛素、生长激素等3、固醇类激素：肾上腺皮质激素、性激素第28页/共34页激素对代谢的调节（一）激素通过细胞膜受体而起作用1、激素与膜上的受体结合2、激活膜上的腺苷酸环化酶3、cAMP的生成（第二信使）4、cAMP激活多种蛋白酶5、通过共价修饰和级联放大作用起作用

第29页/共34页（二）激素通过细胞内受体起作用与细胞内的受体蛋白结合，形成激素受体蛋白复合物（第二信使）。复合物进入细胞核，影响转录和蛋白质的合成，进而影响酶蛋白的活性，对代谢进行调节。第30页/