《代谢调控基础》PPT课件.ppt

第二十章 代谢调控基础,生物化学 代谢调控基础,Emphasis,细胞代谢的调节层次 酶的活性调节机制 细胞信号传递系统 基因表达的调控机制,生物化学 代谢调控基础,3,Content,代谢调节的水平 细胞代谢调节网络 分子水平调节 细胞水平调节 多细胞整体水平调节 基因表达的调控机制,生物化学 代谢调控基础,4,代谢调节的基础：基因表达调控 分子水平：反应物和产物的调节，主要是浓度调节和酶调节 细胞水平：主要是细胞结构分隔控制调节 多细胞整体水平：神经和激素调节,1、代谢调节的水平,生物化学 代谢调控基础,5,2、细胞代谢调节网络,代谢的基本目的：形成生物合成力ATP、H、building block 代谢途径交叉形成网络：糖蛋白质脂类核酸相互转化 分解代谢和合成代谢的单向性： 生物体内由酶催化的反应的可逆特征如何理解整个代谢过程的单向性？ 分开机制的意义？ ATP的通用能量载体功能 NADPH的氢供体（H 传递中间体）功能,生物化学 代谢调控基础,6,附： 糖蛋白质脂类核酸相互转化,生物化学 代谢调控基础,7,3、分子水平调节酶活性,酶的调节功能： 调节和控制代谢的速度、方向和途径 调节方式： 激活或抑制胞内酶分子的催化活性：快速直接，变构或共价修饰 合成或降解酶以改变酶分子的含量：关键调节，较慢。基因表达调控 调控类型 前馈和反馈： 能荷水平：ADP/ATP 特异性激活或抑制、共价修饰和连续激活：酶的磷酸化和去磷酸化 蛋白酶降解：酶原的激活,生物化学 代谢调控基础,8,附1：反馈和前馈调节,生物化学 代谢调控基础,9,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,琥珀酰辅酶A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,乙酰辅酶A,a-酮戊二酸,Ca2+,ADP,生物化学 代谢调控基础,10,11,4、细胞水平调节,细胞结构对代谢途径的分隔控制 细胞结构决定酶的空间分布 细胞膜结构对代谢的调节控制 控制跨膜化学梯度：离子浓度梯度和电位梯度 控制细胞和细胞器的物质转运 内膜系统对代谢途径的分隔作用 膜与酶的可逆结合 蛋白质的定位控制,生物化学 代谢调控基础,12,5、多细胞整体水平调节,激素调节和神经调节 门控离子通道和神经信号传导 激素和递质体的信号转导系统 细胞增殖调节,生物化学 代谢调控基础,13,神经细胞：神经元，可接受、处理和传导信号。 神经脉冲：沿着神经元的质膜传播的电兴奋信号，又称动作电位，由门控离子通道实现 神经元电信号传播机制: 依赖于离子，通过膜通道引起的膜电位变化实现。与钠、钾泵相偶联 门控离子通道：“钠通道打开 + 钾通道恢复”循环体系 电位门控通道：钠、钾、钙通道 配体门控通道：由化学信号激活而开放的离子通道，即可将化学信号转变为电信号。为神经递质通道,（1）门控离子通道和神经信号传导,生物化学 代谢调控基础,14,生物化学 代谢调控基础,15,化学突触传递：电突触的一种，以神经递质来传递信号。 神经递质：如：乙酰胆碱、单胺类、氨基酸和肽等 兴奋性型：可与阳离子结合，在膜去极化达到阈值时可触发动作电位 抑制性型：可允许小的负离子（Cl-）通过，打开Cl-通道，造成膜电位保持负或超极化，难于去极化 神经递质的受体： 配体门控离子通道：将化学信号又重新转变为电信号 胞内信使：,附：依赖于电突触直接传递电信号的机制,生物化学 代谢调控基础,16,生物化学 代谢调控基础,17,跨膜信号传递：信号分子不进入细胞，仅作用于质膜受体，经受体介导传信号至胞内 细胞内的信号分子：激素、神经递质、调节肽 膜受体：三类 依赖于神经递质的离子通道（配体门控离子通道）受体 与信号转导蛋白GTP相偶联的受体：经GTP将信号转给效应器，产生第二信使（），再激活酶系统 生长因子受体：具有酪氨酸蛋白激酶活性（TPK） 作用方式：自分泌、旁分泌、内分泌,（2）激素和递质受体的信号转导系统,生物化学 代谢调控基础,18,细胞生理周期的时间控制器：蛋白激酶系统对细胞内外信号的感受和反应体系 调节机理：在精确的时间间隔内，由蛋白激酶系统使特异的蛋白质磷酸化，从而协调细胞代谢的活性和基因表达，产生有序的细胞分裂周期 最关键的两个蛋白质家族： 依赖于周期素的蛋白激酶CDK：可促使下游过程特定的蛋白质的丝氨酸和苏氨酸发生磷酸化 结合于CDK并活化其激酶活性的周期素家族,生物化学 代谢调控基础,（3）细胞增殖调节,19,基因表达的主要调节方式 时序调控 适应性调控 主要的调节方式：转录水平（前、中、后）+ 翻译水平 基因的类型 管家基因：组成型表达，基因以恒定水平表达，始终存在于细胞内 可调基因：只有在细胞需要时基因表达产物才表达，大多为诱导型,6、基因表达的调控机制,生物化学 代谢调控基础,20,（1）原核生物的调节,乳糖操纵子模型：酶的诱导型和阻遏；操纵基因（28bp palidrome） 降解物阻遏：葡萄糖效应，调节子 合成途径操纵操纵子的衰减作用：生物合成过程常见，如色氨酸操纵子 生长速度调节：极限环境（如氨基酸饥饿）的严紧控制 基因表达的时序控制：早期基因与后期基因的相互作用 翻译水平的调节和反义RNA,生物化学 代谢调控基础,21,附：乳糖操纵子模型,生物化学 代谢调控基础,22,生物化学 代谢调控基础,23,生物化学 代谢调控基础,24,附：降解物阻遏,生物化学 代谢调控基础,25,生物化学 代谢调控基础,26,操纵子模型：见 Flash 操纵子,生物化学 代谢调控基础,27,（2）真核生物的调节,两种调控机制： 短期（可逆）调控：细胞对环境（代谢作用物或激素水平）变动作出的反应，如：细胞内酶或特殊蛋白质合成的变化 长期（不可逆）调控：主要发生在细胞发育过程中细胞的决定和分化，