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文档简介

1、 近几年的网络化进步都带来了哪些便利? 联系密切、资源共享 音乐网、文学网、化学网、环保网、人际关系网 集团优势的充分体现 几亿年前生物小小的细胞内就已经进化出了网络化行为代谢网络第一节、物质代谢的相互关系第1页/共37页(一). 糖代谢与脂肪代谢的相互关系1、糖可以在生物体内变成脂肪。2、脂肪不能大量转变为糖,除了油料作物种子。脂肪-甘油磷酸磷酸二羟丙酮糖脂肪酸乙酰辅酶A琥珀酸草酰乙酸丙酮酸-氧化乙醛酸循环TCA循环CO2+H2O磷酸二羟丙酮丙酮酸甘油乙酰辅酶A脂肪酸脂肪糖一、代谢途径交叉形成网络一、代谢途径交叉形成网络第2页/共37页(二). 糖代谢与蛋白质代谢的关系n TCA循环-酮酸

2、Aan 各种AaOAA PEP 糖异生羧激酶氨基化糖蛋白质蛋白质糖糖代谢 碳源 蛋白质的合成;糖分解 能量 Aa和蛋白质的合成;蛋白质 Aa 糖异生作用 糖。第3页/共37页TCA第4页/共37页(三). 脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系1、由脂肪合成蛋白质的可能性是有限的,实际上仅限于Glu。2、蛋白质间接地转变为脂肪。草酰乙酸酮戊二酸氨基酸 丙酮酸 甘油脂肪酸乙酰辅酶A-氧化TCA循环草酰乙酸酮戊二酸 苹果酸琥珀酸乙醛酸循环氨基酸脂肪蛋白质甘油生酮氨基酸生糖氨基酸乙酰乙酸脂肪酸丙酮酸乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶A第5页/共37页(四)核酸代谢与糖、蛋白质、脂肪代谢的关系ATP:能量和磷酸基团的供

3、应UTP:单糖的转变和多糖的合成CTP:参与卵磷脂的合成GTP:给蛋白质合成提供能量核酸核苷酸AMP:辅酶A, NAD(P+), FAD核苷酸的合成: Gly、Asp、Gln、甲酸和氨;酶和蛋白因子核酸的合成: 酶和多种蛋白因子第6页/共37页第7页/共37页二、分解代谢与合成代谢的单向性 相对立的单向反应(opposing unidirectional reaction):指在一条代谢途径中,某些关键部位的正向反应和逆向反应是由两种不同酶所催化。 举例:1)糖代谢 G + ATP G-6-P + ADP 己糖激酶 G-6-P + ADP G + Pi 6-磷酸葡萄糖酶 2)脂肪酸代谢 乙酸

4、+ ATP + CoA 乙酰CoA + AMP + PPi 硫激酶 乙酰CoA + H2O 乙酸 + CoA 硫酯酶 第8页/共37页三、ATP是通用的能量载体 绿色植物和光合细菌通过光合作用获得太阳能; 其他生物利用有机物的分解代谢获得能量:有机物氧化分解 释放能量 ATP 需能反应四、NADPH以还原力形式携带能量nNADPH是生物合成过程中的良好还原剂;nPPP途径、线粒体乙酰CoA的输出 NADPH第9页/共37页 代谢的要略在于形成代谢的要略在于形成ATP、还原力和构造单元以还原力和构造单元以用于生物合成;用于生物合成; 大分子大分子构造单元(构造单元(G、Aa、甘油、脂肪酸)甘油、

5、脂肪酸); 各种构造单元各种构造单元乙酰乙酰CoA + NADPH + ATP; 乙酰乙酰CoA TCA循环循环CO2 + H2O + ATP第10页/共37页提问:代谢形成网络有什么益处? 资源共享 在满足需要的前提下,互通有无,最大限度的减少酶、代谢途径及中间产物的数量第11页/共37页酶 水 平 调节细胞水平调节激素水平调节神经水平调节复杂程度单细胞生物植物动物第二节、代谢调节多细胞整体水平调节第12页/共37页一、细胞水平的调节一、细胞水平的调节以酶区域化分布为基础的调节以酶区域化分布为基础的调节细胞内膜系统的区隔化作用第13页/共37页酶定位的区域化线粒体:丙酮酸氧化;TCA;脂肪酸

6、-氧化;脂肪酸碳链的延长;呼吸链;氧化磷酸化细胞质:酵解;磷酸戊糖途径;脂肪酸从头合成;糖原分解与合成细胞核:核酸合成内质网核糖体:蛋白质合成;此外,植物细胞中:乙醛酸体乙醛酸循环第14页/共37页细胞的区域化有三个方面的作用细胞的区域化有三个方面的作用使不同的代谢途径分别在不同的区域内进行,不至于相互干扰。将酶、辅酶和底物在细胞器内高度浓缩,使代谢反应以正常的速度进行。细胞的区域化为酶水平调节创造了有利的条件第15页/共37页二、酶 水 平 调 节酶活性的调节酶含量的调节酶的定位调节第16页/共37页(一)、酶活性的调节(微调或细调)1. 酶原激活4. 辅因子的调节当细胞已合成一定量的某种酶

7、时,可以以其活性进行调节,这是一种比较灵敏的调节,有时候称为“微调”第17页/共37页酶原:酶的无活性前体。酶原激活:某些酶先以无活性的酶原形式合成或分泌,然后在到达作用部位时由其它酶作用,使其失去部分肽段从而形成或暴露活性中心、形成有活性酶分子的过程。酶原激活的生理意义:保证某些酶只在需要时发挥作用,而不会对机体产生不利影响。 1、酶原激活第18页/共37页胰蛋白酶原的激活与功能胰蛋白酶:水解Arg Lys羧基形成的肽键第19页/共37页2、酶的变构调节(非共价调节)变构酶:活性中心 (结合部位和催化部位)和变构中心(调节部位)。变构调节:变构酶的调节部位能与某些效应物进行特异的非共价结合,

8、使酶分子构象发生改变,影响酶的催化活性,从而控制代谢反应,这种调节方式称变构调节。效应物激素、底物、产物有关辅酶及核苷酸第20页/共37页 别构酶通常是寡聚酶; 活性中心 + 别构中心; 别构中心与效应物的结合将导致酶活性中心构象发生轻微变化而影响酶的功能; 别构效应有别构激活和别构抑制两种; 代谢底物经常是别构酶的别构激活剂,而代谢产物经常是别构抑制剂;别构酶的特点:第21页/共37页酶促反应的前馈和反馈 :最常见的变构调节:第22页/共37页前馈作用(feedforward):代谢途径中前面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。 丙二酸单酰CoA+ADP+ Pi 乙酰CoA羧化酶 前馈抑

9、制乙酰CoA+CO2 + H2O + ATP丙酮酸 丙酮酸激酶前馈激活G G-6-P F-6-P FDP PEP前馈激活底物对后面的酶起激活作用。前馈抑制底物对后面的酶起抑制作用第23页/共37页反馈调节(feedback)某一代谢途径的产物或终产物积累时,反过来对反应序列前头的发生的调节作用G 6-P-GATP ADP己糖激酶负反馈正反馈(反馈激活)产物能使反应速度加快负反馈(反馈抑制)产物能使反应速度减慢第24页/共37页第25页/共37页n单价反馈抑制:无分支代谢途径的系列反应中,终产物对反应序列前头的限速酶的抑制天冬氨酸氨甲酰磷酸天冬氨酸氨甲酰磷酸转移酶氨甲酰天冬氨酸UMPUDPUTP

10、CTP+n多价反馈抑制:分支代谢途径中,限速酶的活性可受到两种或多种终产物的抑制。第26页/共37页3、酶促共价修饰和联级系统、酶促共价修饰和联级系统共价修饰(化学修饰):酶蛋白在修饰酶催化下,可与某些,从而导致酶的活化或抑制,以控制代谢的速度和方向。共价修饰调节酶:通过共价修饰调节活性的酶。 第27页/共37页如糖原合成酶、糖原磷酸化酶活性的调节 激酶ATPADP糖原磷酸化酶b(无活性)糖原磷酸化酶aP(有活性)磷酸酶-OHH2OP糖原的分解激酶ATPADP糖原合成酶a(有活性)糖原合成酶bP(无活性)磷酸酶-OHH2OP糖原的合成常见的共价修饰类型:磷酸化/脱磷酸化第28页/共37页第29

11、页/共37页特点: 在修饰过程中,酶在无活性和有活性的两种状态之间转变; 共价修饰的互变是由不同的酶催化的; 属于酶活性的快速调节; 由激素信号引起的共价修饰会产生级联放大效果。第30页/共37页级联放大系统连锁代谢反应中一种酶被化学修饰激活后,连续地发生其他酶依次被化学修饰激活,导致原信号的放大。这样的连锁反应系统,称为级联放大系统。第31页/共37页激素激素受体ATPcAMP +PPi酶A(无活性)酶A(有活性)酶B(无活性)酶B(有活性)酶C(无活性)酶C(有活性)酶D(无活性)酶D(有活性)代谢反应激素激活了一个连锁信号放大,酶D浓度很高,使得整个反应速度大幅度提高环化酶激活101001000104极大1 (浓度)第一信使第32页/共37页如胰岛素对糖原降解的激活;生长素抑制糖原分解等等。第33页/共37页4、辅因子的调节能荷的调节能荷:在腺苷酸总池中(即ATP、ADP、AMP之和)ATP的份数。 ATP + AMP2 ADPAMP激酶 能荷=ATP+0.5ADPATP + ADP+AMP高能荷时,抑制分解代谢过程,降低ATP的合成速度。低能荷时,促进分解代谢过程,提高ATP的合成速度。TCA:柠檬酸合成酶AMPATP

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