K-代谢调控学时PPT课件

.,1,蛋白质核酸淀粉、糖原脂肪1-P-葡萄糖氨基酸核苷酸葡萄糖甘油脂肪酸磷酸二羟丙酮Gly,Asp,Asn核糖-5-P6-P-葡萄糖EMP丙二酸Ala,Gly,Cys,Ser,Thr,Trp丙酮酸单酰CoALeu,Lys,Phe,Tyr,Trp乙酰乙酰CoA乙酰CoA胆固醇Ile,Leu,TrpAsnAsp草酰乙酸Phe,Tyr,Asp延胡索酸柠檬酸Ile,Met,Thr,Val琥珀酰CoA2.主要生物大分子糖、脂肪、蛋白质Gln,His,Pro,ArgGlu-酮戊二酸和核酸的代谢关系,.,2,3ATP、还原力和构造单元：,细胞代谢的基本要略：分解形成ATP、还原力和构造单元，用于生物合成(1)生物大分子构造单元（氨基酸、单糖、脂肪酸等）(2)构造单元共同降解产物(乙酰CoA)、还原力、部分ATP(3)乙酰CoA彻底氧化（CO2）、大量ATPATP是通用能量载体NADPH以还原力形式携带能量二代谢调节：代谢在三种不同水平上进行调节：分子水平、细胞水平、多细胞整体水平。,.,3,1前馈（feedforword）与反馈（feedback）：S1E0S2E1En-1Sn前馈：底物对代谢过程的作用。正前馈：前期底物6-P-G别构激活糖原合酶；负前馈：高浓度乙酰CoA底物别构抑制乙酰CoA羧化酶反馈：代谢产物对代谢过程的作用。负反馈：CTP对自身合成第一步酶ATCase的抑制正反馈：乙酰CoA反馈激活磷酸烯醇丙酮酸羧激酶，促进TCA的回补反应中PEP生成草酰乙酸的作用。,（一）分子水平的调节：,.,4,2能量状态与代谢调节：,ATP、ADP及Pi通过质量作用效应调节能量代谢ATP系统的质量作用比=ATP/ADPPi产能反应与ADP磷酸化相偶联储能反应与ATP水解相偶联ATP、ADP及Pi还是许多调节酶的别构调节物细胞能荷：是细胞产能和需能代谢之间变构调节的信号,.,5,3酶活性的调节：,（1）调节现有酶分子的活性（酶的激活或抑制）方式：别构调节：前馈和反馈共价修饰：例如酶的磷酸化和去磷酸化酶原激活：消化酶类、凝血酶等（2）改变酶分子在细胞内的含量（酶合成和降解）,.,6,（二）细胞水平的调节,1.细胞结构对代谢途径的分隔控制胞液（cytosol）：EMP、HMS、糖异生等；糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸生物合成内质网：粗面型：分泌蛋白、内质网膜蛋白合成场所光滑型：磷脂、糖脂、胆固醇合成；蛋白质糖基化线粒体：内膜：生物氧化、物质运输有关酶基质：丙酮酸氧化脱羧、TCA循环、脂肪酸-氧化、氨基酸分解核膜：糖、脂、蛋白代谢；DNA复制、细胞核：RNA加工与修饰核仁：rRNA合成与加工高尔基体：细胞合成(吸收)物加工、浓缩、包装和运输溶酶体：含有水解酶类，参与细胞的吞噬、消化、吸收、自溶作用等,.,7,细胞结构对代谢途径的分隔控制,.,8,2.利用膜结构控制细胞的物质运输和信号传递,膜的三大基本功能：物质运输、信号传递、能量转换物质运输：膜具有通透性、选择性（物质运输通道和载体；控制浓度梯度）细胞信号传递：信使与受体3.膜与酶的可逆结合：某些酶（可溶型）可通过与膜结合（膜结合型）而改变性质和活性双关酶。例如：己糖激酶,.,9,1,2,3,4,.,10,（三）多细胞整体水平的调节：,多细胞生物为协调体内各细胞的代谢活动，而发展了细胞之间的信息传递机制：体液（humor）或神经系统：神经细胞（元）信号分子（激素、递质、调节肽等）细胞膜上信号分子受体（或直接进入细胞）引起细胞内不同效应：cAMP级联放大、蛋白酶的激活、磷酸化效应等（或直接与细胞内受体结合）调节代谢：改变酶活性、膜通透性、调节基因表达等多细胞整体水平调节也是以调节酶的活力为目的,.,11,物质代谢的激素调节,.,12,三基因表达的调节：,1基因表达的概念：基因（gene）：编码蛋白或功能RNA的DNA片段，是遗传信息的基本单位。基因组（genome）：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息（或整套基因）。基因表达：基因转录，甚至进一步翻译产生蛋白的过程基因表达具有时间和空间特异性：时间特异性：时序调节（temperalregulation)，基因表达严格按照时间顺序发生。空间特异性：基因表达产物在不同组织、器官中不同，也称组织特异性或细胞特异性。,噬菌体QRNA,.,13,2基因表达的方式：,1）组成性表达与管家基因(housekeepinggene):某些基因产物对生命全过程都是必须的，这类基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，称为管家基因。只受启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，而不受其他机制的调节。例如：编码催化TCA循环中的各种酶的基因。其表达被视为基本的或组成性基因表达。2）可调型表达与可调基因(regulatedgene):有些基因表达的水平随着外界环境的变化而升高或降低，甚至关闭，属于可调基因。分诱导(induction)与阻遏(repression),.,14,3原核生物基因表达的调节：,原核生物的转录和翻译同时进行，因此调控主要在转录水平，尤其是转录的起始。（1）亚基控制转录的起始:不同的因子识别不同的启动子，决定了特定基因的转录活性，在起始阶段控制基因的表达。70：识别大肠杆菌一般基因启动子32：识别热休克蛋白基因54：识别固氮酶基因和相关基因,.,15,（2）操纵子模型:原核基因表达调控的代表机制,操纵子（operon）:原核基因表达的协调单位，包括：启动子(promoter,P)、操纵基因(operator,O)和结构基因,.,16,A.酶的诱导(induction):大肠杆菌乳糖操纵子,.,17,B.酶的阻遏(repression)：如E.coli的Trp操纵子,Trp,Trp合成有关的酶基因,.,18,（3）操纵子衰减(attenuation):,衰减作用：将翻译和转录联系起来的调节基因表达方式，用于终止或减弱转录衰减子：衰减作用的调节部位，一般是不依赖于的终止子,.,19,4真核生物基因表达调控,真核基因表达调控的五个水平1.转录前水平调节2.转录水平调节3.转录后加工的调节4.翻译水平调节5.翻译后加工的调节真核基因调控主要是正调控顺式作用元件和反式作用因子转录因子的相互作用控制转录,转运调节,多级调控,.,20,（1）转录前水平调节：改变DNA序列和染色质结构从而影响基因表达。染色质丢失与DNA序列的删除基因扩增:通过改变基因数量而调节基因表达产物的水平。短期内大量产生出某一基因拷贝基因重排：沙门氏菌鞭毛相变DNA的修饰和异染色质化甲基化能关闭某些基因的活性异染色质:凝缩状态的染色质。非活性转录区,.,21,（2）转录活性的调节：主要的调节形式。染色质的活化：染色质改建（remodeling)：染色质中与转录相关的结构变化（包括组蛋白被乙酰化等）基因活化：众多的转录因子和辅助因子帮助转录起始顺式作用元件：启动子(promotor)、终止子(termina