物质代谢的相互联系和代谢调节PPT课件

.,第一节物质代谢的相互联系第二节物质代谢的调节,本章讲授提纲,.,第一节物质代谢间的相互联系,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,.,1.各物质的代谢是相互影响、相互制约的糖代谢2.糖、脂肪、蛋白质的代谢是相互关联的（殊途同归TCA）3.三者之间的相互转化,脂代谢,蛋白质代谢（AA.的合成Pro）,.,一、糖代谢与脂肪代谢的相互联系（转化）,1、糖转化为脂肪,糖分解提供能量ATP，用于脂肪的合成。,.,2、脂肪转化为糖,ATP（供能）,糖异生（次要）,主要,.,二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系,1、糖转化为蛋白质碳源：糖经EMP和TCA循环产生3-PGA、PEP、丙酮酸、-酮戊二酸和草酰乙酸等，它们均可形成相应的AA。能源：ATP。提供还原力:NADH、NADPH,.,2、蛋白质转化为糖,Gly、Ala、Ser、Thr、Cys,丙酮酸,Asp、Asn,OAA,Phe、Tyr,延胡索酸,Ile、Met、Val,琥珀酰辅酶A,Arg、His、Pro、Glu、Gln,-酮戊二酸,.,三、脂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,1、脂肪转化为蛋白质,有限,.,2、蛋白质转化为脂肪,.,1、糖、脂肪、蛋白质为核酸的合成提供原料和能量,PRPP,GlnGlyAsp甲酸盐,CO2,IMP,NTP,CO2+Gln,乳清酸,UMP,dNTP,嘧啶核苷酸合成,嘌呤核苷酸合成,糖、脂,蛋白质,糖,PRPP,ATP,ATP、GTP,Asp,ATP,核酸,四、核酸代谢与其他物质代谢的相互关系,.,2、核酸控制其它物质代谢,.,3、核苷酸在各个物质代谢中起重要作用ATP：提供能量（能量通货）、磷酸基转移；UTP：蔗糖和糖原合成；GTP：蛋白质合成、糖异生；CTP：磷脂合成；辅酶及第二信使：CoA、NAD+、NADP+、FAD、cAMP、cGMP。,.,第二节物质代谢的调节,意义：适应环境；维持生物正常的生长和发育。,代谢调节：是指细胞在某些条件下能够引起或加速一个代谢途径的进行，而在另一条件下又能使之终止或减慢，这称之为。即生物体或细胞对代谢变化（化学反应）的起止和快慢的控制能力。,.,调节能力越来越高级,.,（1）酶水平和细胞水平的调节是最基本的调节方式，为单细胞生物和动、植物所共有的。（2）调节和控制是分子间的相互制约和相互协调的过程。（3）调节是受内、外环境条件影响和控制的。,代谢调节的特点,.,一、酶水平的调节,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种方式：酶活性调节通过激活或抑制酶的活性。酶含量调节通过影响酶的合成或降解速度改变细胞内酶的含量。酶水平的调节是生物调控最重要的形式。,.,（一）酶活性的调节,以酶分子的结构为基础，凡是导致酶结构改变的因素都可影响酶的活性。,.,1、酶的变构调节,、定义：,某些物质与酶分子的调节部位结合，引起酶蛋白的分子构象发生改变，从而改变酶的活性，这种现象称为酶的变构调节。别构酶活性部位+调节部位,变构酶：受别构调节的酶。效应物：使酶发生别构效应的物质（激素、底物、产物、辅酶及核苷酸等）。,.,、酶的别构调节特点：,（1）快速调节（时间在毫秒范围）；（2）非酶促、非共价键、可逆结合作用；（3）变构酶大多为寡聚酶（多亚基）；（4）有些酶的变构作用是发生在亚基的解离或聚合上；（5）其动力学曲线：主要是S形曲线。,.,、别构调节的一种重要方式前馈和反馈调节,前馈：意思是“输入对输出的影响”。底物对代谢过程的调节作用。反馈：意思是“输出对输入的影响”。代谢产物对代谢过程的调节作用。正调控(+)：使代谢过程加快。负调控(-)：使代谢过程减慢。,其调节机理是通过酶的变构效应来实现的。,前馈和反馈,.,.,2、酶的共价修饰调节,、定义：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，从而引起酶活性的激活或抑制，这种作用称为酶的共价修饰调节。这类酶则称为共价调节酶。、类型：磷酸化/去磷酸化；(最重要,最普遍,最显著）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：糖原磷酸化酶的共价修饰调节,.,、特点：快速调节(比别构调节慢）；酶促、共价修饰；被修饰的酶有两种形式，一种为活性形式，另一种为非活性形式。对调节信号有放大效应，调节效率比别构调节高；,酶级联系统调控示意图,意义：酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。,肾上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（活性）,2、ATP,cAMP,3、蛋白激酶（无活性）,蛋白激酶（活性）,4、磷酸化酶激酶（无活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶b（无活性）,磷酸化酶a（活性）,6、糖原,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,葡萄糖,血液,肾上腺素或胰高血糖素,1,ATPADP,ATPADP,4,5,6,.,小结：,酶的变构调节和共价修饰调节均属于结构调节；限速酶（关键酶）：起着限制或调节整个代谢速度作用，故称为限速酶。通常是代谢途径中第一步反应；代谢途径中最慢的一步反应。,.,（二）酶含量的调节,基因表达调节：转录水平：控制mRNA合成转译水平：控制pr合成基因表达的调控主要在转录水平上进行。,(1)酶合成的诱导和阻遏(2)酶的降解,酶在细胞内的含量取决于酶的合成速度和分解速度。酶浓度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基因决定的，需通过转录和翻译而合成酶蛋白。,.,1、酶合成的诱导和阻遏（原核生物）,、酶合成的诱导：指某些物质能（诱导物）促进细胞内酶的合成，这种作用称为。,酶的诱导物：底物、激素、药物等。,诱导酶,定义：受外来物质影响，体内重新合成的酶称为。,.,1）培养基中如果有Glc，E.coli细胞中就不含利用乳糖的酶。2）如果培养基中仅有乳糖时，E.coli能在几min内合成出利用乳糖的有关酶。3）乳糖起着诱导物作用。由其诱导产生的利用乳糖相关的三种酶：-半乳糖苷酶-半乳糖苷透性酶-半乳糖苷转乙酰酶,例如：,.,例如：E.coli若以NH4为唯一氮源时，可以合成所有含氮物质，包括20种氨基酸，但若在培养基中加入Trp后，则利用NH4合成Trp的酶系很快全部消失。说明：Trp阻止利用NH4合成Trp的酶系产生。,、酶合成的阻遏作用：指某些物质（阻遏物）能阻止细胞内某种酶的合成，这种作用称为。,酶合成的阻遏物：产物（终产物、中间产物）,.,1960-1961年，J.Monod和F.Jacob提出乳糖操纵子模型（lacoperonmodel）。,、操纵子模型,解释酶合成的诱导和阻遏的模型。,操纵子模型的基因组成：,操纵子：是由功能相关的一组结构基因加上其上游的启动子和操纵基因等组成的转录单位。,调节基因：产生阻遏蛋白控制操纵基因的“开”与“关”。,DNA片段,.,操纵子的概念：是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因组成。,.,操纵基因控制结构基因的转录与否；调节基因产生的阻遏蛋白控制操纵基因的开与关；诱导物或抑制物控制阻遏蛋白与操纵基因结合与否。,.,操纵子模型解释酶生成的诱导和阻遏,