物质代谢的联系及其调节1

第十五章物质代谢的联系及其调节 第一节细胞代谢的调节网络 第二节代谢调节 思考 第三节基因表达调控 返回 第一节细胞代谢的调节网络 一 代谢途径交叉形成网络二 分解代谢和合成代谢的单向性三 ATP是通用的能量载体四 NADPH以还原力形式携带能量五 代谢的基本要略 一 代谢途径交叉形成网络 1 糖代谢与脂类代谢的相互关系2 糖代谢与蛋白质代谢的相互联系3 脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系4 核酸与糖 脂类 蛋白质代谢的联系 糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系 糖代谢与脂类代谢的相互联系 糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 糖 酮酸氨基酸蛋白质 NH3 蛋白质氨基酸 酮酸糖 生糖氨基酸 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 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 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 甘油 乙酰CoA 三酰甘油 脂肪酸 植物或微生物 糖分解和糖异生途径中相对独立的单向反应 ATP携带能量由能源传递给细胞的需能过程 ATP ADP Pi 太阳能 化学能 生物合成 细胞运动 膜运输 通过NADPH循环将还原力由分解代谢转移给生物合成反应 NADPH H NADP 分解代谢 还原性有机物 还原性生物合成反应 氧化物 还原性生物合成产物 氧化前体 代谢的基本要略 代谢的基本要略在于形成ATP 还原力和构造单元以用于生物合成 由ATP 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 需要由物质流 能量流和信息流来支持 脂肪 葡萄糖 其它单糖 三羧酸循环 电子传递 氧化 蛋白质 脂肪酸 甘油 多糖 氨基酸 乙酰CoA e 磷酸化 Pi 小分子化合物分解成共同的中间产物 如丙酮酸 乙酰CoA等 共同中间物进入三羧酸循环 氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O 释放出大量能量 其中一部分通过磷酸化储存在ATP中 大分子降解成基本结构单位 生物氧化的三个阶段 NADPH 生物系统中的能流 胞液 线粒体 PEP 糖的分解代谢和糖异生的关系 一 代谢调节的概念二 酶水平的调节三 细胞结构对代谢途径的分隔控制调节四 激素调节和跨膜信号转导 第二节代谢调节 代谢调节 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 1 酶的别构效应 酶活性的前馈和反馈调节2 产能反应与需能反应的调节3 酶的共价修饰与级联放大机制 二 酶水平的调节 酶活性的前馈和反馈调节 前馈 feedforward 和反馈 feedback 是来自电子工程学的术语 前者的意思是 输入对输出的影响 后者的意思是 输出对输入的影响 这里分别借用来说明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用 这种调节可能是正调控 也可能是负调控 其调节机理是通过酶的变构效应来实现的 反馈调节中酶活性调节的机制 6 磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用 G UDPG 6 P G 1 P G 糖原 糖原合成酶 葡萄糖 丙酮酸 羧化酶 乙酰CoA 磷酸烯醇式丙酮酸 1 6 二磷酸果糖 天冬氨酸 氨基酸 蛋白质 嘧啶核苷酸 核酸 氨甲酰天冬氨酸 磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应的调节控制 氨基酸合成的反馈调控 反硝化作用 氧化亚氮 氨甲酰磷酸 分支酸 脱氧庚酮糖酸 7 磷酸 天冬氨酸 天冬氨酰磷酸 赤藓糖 4 磷酸 脱氢奎尼酸 莽草酸 谷氨酸 磷酸烯醇