17---物质代谢的相互联系及代谢的调节控制-04 1

第十二章代谢间的联系与调控,下一页,一、物质代谢间的相互联系,二、细胞水平的代谢调节,三、激素水平的代谢调节,四、神经水平的代谢调节五、代谢调控在工业上的实践意义,一物质代谢的相互联系,（一）糖代谢与脂肪代谢的相互关系,糖可以在生物体内变成脂肪。,脂肪不能大量转变为糖，除了油料作物种子。,第十二章代谢间的联系与调控,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,节首,（二）糖代谢与蛋白质代谢的关系,糖可以转变为非必需氨基酸。,蛋白质可以转变为糖。,糖蛋白质,糖代谢与蛋白质代谢的相互联系,糖代谢为蛋白质的合成提供碳源和能源：如糖分解过程中可产生丙酮酸，丙酮酸经TCA循环产生酮戊二酸和草酰乙酸，它们均可经加氨基或氨基移换作用形成相应的氨基酸。另外，糖分解过程中产生的能量可供氨基酸和蛋白质的合成之用。,蛋白质分解产生的氨基酸，在体内可以转变为糖。如：多数氨基酸在脱氨后转变为丙酮酸，经糖原异生作用可生成糖，这类氨基酸称为生糖氨基酸。,节首,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）,节首,（三）脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系,(四)三大基础物质代谢的相互关系：相互转变、相互制约、殊途同归。,相互转变：指糖类、脂肪、蛋白质代谢通过共同的代谢中间产物丙酮酸、乙酰辅酶A、-酮戊二酸等相互联系起来，可以相互转变。相互制约：指生物体内脂类、蛋白质代谢的强度主要由糖类的代谢强度决定。当糖类供应充足时，糖类在体内大量氧化分解供能，这时脂肪、蛋白质的分解就受到一定的制约。糖类供应短缺时，脂类可大量分解供能，蛋白质也有供能作用。,正常情况下，蛋白质的代谢主要用于蛋白质的不断自我更新，只有当机体能源物质糖类、脂类严重消耗时，蛋白质才表现为大量分解供能。殊途同归：三大物质代谢分解途径虽不相同，但彻底氧化为水和二氧化碳最终汇合到TCA循环中，所以TCA循环是糖类、脂肪、蛋白质彻底分解氧化的一条共同途径。,TCA循环是糖类、脂肪、蛋白质三大物质的共同通路：,(1)、三羧酸循环是乙酰辅酶A最终氧化生成CO2和H2O的途径。(2)、糖代谢产生的碳骨架最终进入三羧酸循环氧化。,(3)、脂肪分解产生的甘油可通过糖有氧氧化进入三羧酸循氧化，脂肪酸经氧化产生乙酰辅酶A可进入三羧酸环氧化。(4)、蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后碳骨架可进入三羧循环，同时，三羧酸循环的中间产物可作为氨基酸的碳骨架接受NH3后合成非必需氨基酸。所以，三羧酸循环是三大物质代谢共同通路,(五)核酸糖、脂和蛋白质,代谢网络,二、细胞水平的调节,代谢途径的区域化酶活性的调节酶量的调节,（一）代谢途径的区域化,概念：代谢途径的有关酶类，常常组成酶系，分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中，使不同代谢途径在不同细胞内进行区域化的意义：区域化的存在显著影响真核细胞的代谢情况，有利于代谢的调节。例如：脂肪酸的分解与合成,节首,活细胞是一个微小的化学工业园,在极其微小的空间内发生着数千种生物化学反应细胞不是一个装满了各种酶和底物的口袋细胞复杂的结构特别是膜的结构固定了各代谢反应的空间和时间，使它们高度有序并可以被控制和调节。,（二）酶活性的调节,酶原激活酶的非共价修饰调节酶的共价修饰调节,节首,酶原的活化,酶的非共价修饰调节,别构调节：小分子效应物非共价结合于酶的调节部位，从而改变酶的活性的现象。别构效应有别构激活（正协同效应）和别构抑制（负协同效应）别构激活剂与别构抑制剂：代谢底物往往是别构激活剂，代谢产物往往是别构抑制剂某些重要代谢过程中的调节酶及其效应物,节首,酶活力的共价修饰调节,定义：酶蛋白在另一种酶的催化下，在其分子上以共价结合的方式接上或脱去某种特殊的化学基团，从而引起酶活力改变的过程类型：磷酸化/去磷酸化，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：糖原磷酸化酶意义：代谢作用中关键酶的共价修饰是级联放大的最终阶段。（特别是激素调节）,节首,磷酸化酶的共价修饰调节,节首,共价修饰与级联放大,节首,（三）酶量的调节,1、酶生物合成的诱导和阻遏（原核生物）酶生物合成的诱导:某些物质(诱导物)能促进细胞内酶的生物合成.酶生物合成的阻遏:某些代谢产物能阻止细胞内某种酶的生物合成.操纵子学说：2、酶的降解酶降解速度的增加也使酶的含量减少.：,节首,操纵子概念,在DNA分子的不同区域分布着一个调节基因和一个操纵子，一个操纵子包括一个操纵基因，一群功能相关的结构基因，以及在调节基因和操纵基因之间专管转录起始的启动基因。,操纵子类型,1、诱导型操纵子乳糖操纵子2、阻遏型操纵子色氨酸操纵子,节首,乳糖操纵子的认识,1.包括三个结构基因z、y、a，呈多顺反子结构2.操纵基因o是阻遏蛋白的结合位点，当阻遏蛋白与操纵基因结合时，lacmRNA的转录受阻3.调节基因i编码阻遏蛋白与o基因结合4.启动基因P位于I与o之间，其上游还有一个CAP(降解物基因活化蛋白,由CAP基因编码)结合位点，由p、o和CAP结合位点共同调节lac操纵子的调控区,a,y,z,o,p,i,结构基因,控制位点,调节基因,乳糖操纵子模型,CAP与cAMP形成复合物，结合在lacoperon的启动基因上，促进转录的进行。,cAMP-CAP是正调控因子，阻遏蛋白是负调控因子。,启操,乳糖操纵子的负调控,调节基因,操纵基因,乳糖结构基因,P,LacZ,LacY,Laca,mRNA,阻遏蛋白（有活性）,启动子,O,R,基因表达,A、乳糖操纵子的结构,B、乳糖酶的诱导,阻遏蛋白（有活性）,节首,乳糖操纵子的正调控,R,LacZ,LacY,LacA,mRNA,CAP基因,结构基因,T,CAP,O,CAP结合部位,RNA聚合酶,T,cAMP-CAP,P,CAP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）,使CAP呈失活状态,节首,cAMP对转录的调控,无葡萄糖：cAMP(促进转录）,有葡萄糖：cAMP(不促进转录）,cAMP,cAMP,CAP蛋白,cAMPC