代谢调节 regulation of metabolism.ppt

第十三章代谢调节,regulationofmetabolism,本章主要内容,物质代谢的相互联系细胞水平的代谢调节激素水平的代谢调节整体调节,第一节物质代谢的相互联系,一、糖、脂类、蛋白质代谢间的联系,能量代谢的相互协作关系物质代谢的相互转变关系糖与脂类之间的转变糖与氨基酸之间的转变氨基酸与脂类之间的转变,（一）能量代谢的相互协作关系,机体的供能特点糖：60%以上脂肪：25%左右蛋白质：少量不同组织器官的能量来源不同心脏：酮体、乳酸、游离脂肪酸等肾髓质、红细胞：糖酵解脑组织：葡萄糖为唯一供能物质,（二）物质代谢的相互转变关系,糖与脂类之间的转变：以糖变脂肪为主,糖,磷酸二羟丙酮,乙酰CoA,3-磷酸甘油,脂肪酸胆固醇,脂肪,2、糖与氨基酸之间的转变,糖,-酮酸,（非必需）氨基酸,二、三大营养物质与核苷酸代谢间的联系,糖,R-5-P,氨基酸,嘧啶碱、嘌呤碱,核酸,物质代谢调节的方式,细胞水平的调节激素水平的调节整体水平的调节,第二节细胞水平的代谢调节,酶分布区域化在代谢调节中的作用酶活性的调节,酶结构调节酶数量的调节,一、多酶体系的区域化分布：使物质代谢互不干扰,二、酶活性的调节,ABCD,E1E2E3,催化反应速度最慢的酶：关键酶或限速酶,酶结构调节酶数量调节,（快速调节）（迟缓调节）,（一）酶结构的调节,1、变构调节：,allostericregulation,2、酶促化学修饰调节,chemicalmodification,1、变构调节,非共价键,代谢物,活性中心,别位,E,E,酶结构发生改变,酶活性酶活性,变构激活剂变构抑制剂,变构效应剂,变构酶,allostericeffector,allostericenzyme,变构调节的机制,变构酶：高活性构象低（无）活性构象变构酶由多亚基构成，亚基聚合解聚使构象互变有催化亚基和调节亚基（催化部位、调节部位）变构剂与调节亚基间通过非共价键结合作用快,变构调节的生理意义,防止代谢终产物积累,乙酰CoA丙二酰CoA脂酰CoA,羧化酶,变构抑制（-）,浓度高时,负反馈调节,变构抑制剂,2、酶促化学修饰调节,E,某种化学基团,可逆,共价键结合,常见的修饰：磷酸化需蛋白激酶催化去磷酸化需磷蛋白磷酸酶催化,修饰酶,（共价修饰）,酶活性改变,磷酸化与脱磷酸化,E,E,蛋白激酶,磷蛋白磷酸酶,ATP,Pi,Pi,ADP,H2O,酶蛋白通过磷酸化与脱磷酸化修饰而改变活性,蛋白激酶,糖原合成酶D（Pi）糖原合成酶I,磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶(Pi)2,糖原磷酸酶b糖原磷酸酶a(Pi)4,糖原分解增强,糖原合成抑制,酶促化学修饰调节的特点及生理意义,需另外酶的参与共价修饰具有级联放大效应耗能少，作用快,（二）酶数量的调节,酶蛋白合成的诱导与阻遏诱导剂：开放酶蛋白基因的转录阻遏剂：关闭酶蛋白基因的转录酶降解的调节,改变关键酶的合成与降解速度,酶数量的调节：耗能多，效应慢但持久,几种酶活性调节方式的比较,第三节激素水平的代谢调节,细胞分泌信息物质（生长因子、细胞因子、神经递质、激素）,与靶细胞上特异受体结合,细胞内信号转换,表现效应,信息传递,根据激素受体的定位：,作用于膜受体的激素（蛋白质、多肽、儿茶酚胺）作用于细胞内受体的激素（类固醇激素、甲状腺素）,激素,亲水疏水,一、细胞膜受体激素的调节作用,cAMP-蛋白激酶途径Ca2+-依赖性蛋白激酶途径cGMP-蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶途径,（一）cAMP-蛋白激酶途径,主要环节：激素膜受体G蛋白ACcAMPPKA生物效应关键酶或功能蛋白质磷酸化,激素受体G-蛋白ACcAMP,（第二信使）,（第一信使）,腺苷酸环化酶,ATPcAMPPKA,激活,第二信使,第二信使：信息分子与质膜上的受体结合，经化学转换，激活细胞质膜上的效应器，产生细胞内信号物质，即第二信使。常见的第二信使：cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+不同的第二信使产生不同的生物效应,肾上腺素+受体,G蛋白G蛋白,腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶,ATPcAMP2,蛋白激酶蛋白激酶,糖原合成酶D（Pi）糖原合成酶I,磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶(Pi)4,糖原磷酸酶b糖原磷酸酶a6,糖原分解增强,糖原合成抑制,（二）Ca2+-依赖性蛋白激酶途径,激素受体GpPIP2DAGPKC酶（蛋白）磷酸化生物效应,IP3钙库释放Ca2+Ca2+-CaM,（二）酪氨酸蛋白激酶途径,（tyrosine-proteinkinase）,三、细胞内受体激素的调节作用,激素穿过靶细胞质膜激素受体复合物与DNA特定区域结合调节基因表达,激素,激素受体复合物,mRNA,蛋白质合成,代谢应答,胞浆,细胞核,+,质膜,激素通过胞内受体对代谢的调节作用,第四节整体调节,通过神经-体液途径控制内分泌腺调节机体代谢过程,下丘脑,腺垂体,靶内分泌腺,长反馈（-）,（-）,（+）,（+）,短反馈（-）,超短反馈（-）,第十六章基因表达的调控,原核生物基因转录调控,乳糖操纵子调节机制色氨酸操纵子调节机制,一、乳糖操纵子(lacoperon)调节机制,5/,3/,3/,5/,启动子操纵序列3个结构基因,调控区信息区,乳糖操纵子,调节基因,阻遏蛋白,P,O,I,ZYA,CAP结合点,（一）阻遏蛋白的负性调节,缺乏乳糖时：I基因阻遏蛋白与O序列结合阻止RNA聚合酶的结合阻止结构基因转录,阻遏蛋白,存在乳糖时：乳糖（诱导剂）阻遏蛋白+乳糖复合物阻止阻遏蛋白与O的结合结构基因开放表达合成利用乳糖的酶,诱导剂,CAP-cAMP的正性调节,存在葡萄糖时：腺苷酸环化酶葡萄糖代谢产物磷酸二酯酶cAMPcAMP-CAP复合物不能激活RNA聚合酶活性结构基因不能表达,没有葡萄糖时：cAMPcAMP-CAP复合物与操纵子的CAP位点结合激活RNA聚合酶活性结构基因转录表达,CAP与cAMP结合后，可结合到乳糖操纵子的CAP位点，促进转录,（-）,（+）,cAMP-CAP的正性调控,正性调控与负性调控互相协调、制约,乳糖刺激阻遏蛋白封闭转录时，CAP不能发挥作用没有CAP时，即使阻遏蛋白没有封闭转录，基因也难以表达只有CAP蛋白结合到CAP位点，RNA聚合酶才有活性,二、色氨酸操纵子调节机制,5/,3/,3/,5/,启动子操纵序列衰减子5个结构基因,R,调节基因,P,O,EDCBA,阻遏蛋白,编码3种酶,合成色氨酸,（Trpoperon）,无色氨酸时：阻遏蛋白不能结合O序列操纵基因开放合成色氨酸,有色氨酸时：色氨酸（辅阻遏剂）阻遏蛋白+色氨酸复合物与O序列结合阻断基因开放色氨酸不能合成,阻遏机制只决定转录是否启动，转录