物质代谢的调节控制PPT学习教案

1、会计学1物质代谢的调节控制物质代谢的调节控制第1页/共51页第2页/共51页一、代谢途径交叉形成网络一、代谢途径交叉形成网络二、代谢的基本要略二、代谢的基本要略第3页/共51页1 1、糖代谢与脂类代谢的相互关系、糖代谢与脂类代谢的相互关系2 2、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系3 3、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系4 4、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系第4页/共51页糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪脂肪酸酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘磷酸甘油油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解从头合成从头合成脂脂

2、肪肪甘油甘油磷酸二羟丙磷酸二羟丙酮酮糖代谢糖代谢脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖 (植物植物)乙醛酸循环乙醛酸循环 -氧化氧化糖异生糖异生TCA第5页/共51页糖糖 -酮酸酮酸 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 NH3蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸 糖糖（生糖氨基酸）（生糖氨基酸）第6页/共51页脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸碳架氨基氨基酸酸蛋白质蛋白质蛋白蛋白质质氨基酸氨基酸酮酸或乙酰酮酸或乙酰CoA脂肪脂肪酸酸脂肪脂肪（生酮氨基酸）（生酮氨基酸）第7页/共51页 核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如核苷酸的一些衍生物具重要生理

3、功能（如CoACoA、NAD+NAD+，NADP+NADP+，cAMPcAMP，cGMPcGMP）。）。 核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型成，影响细胞的成分和代谢类型 核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子。，而且需要酶和多种蛋白质因子。 各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如，如ATPATP是能量的是能量的“通货通货”，此外，此外UTPUTP参与多糖的合成参与多糖的合成，CT

4、PCTP参与磷脂合成，参与磷脂合成，GTPGTP参与蛋白质合成与糖异生作参与蛋白质合成与糖异生作用。用。第8页/共51页 代谢的基本要略在于形成代谢的基本要略在于形成ATPATP、还原力和构造、还原力和构造单元单元以用于生物合成。以用于生物合成。 由由ATPATP、还原力和构造单元可合成各类生物分、还原力和构造单元可合成各类生物分子，并进而装配成生物不同层次的结构。子，并进而装配成生物不同层次的结构。 生物合成和生物形态建成是一个耗能和增加有生物合成和生物形态建成是一个耗能和增加有序结构的过程，需要由序结构的过程，需要由物质流、能量流和信息物质流、能量流和信息流流来支持来支持第9页/共51页脂

5、肪脂肪葡萄糖、葡萄糖、其它单糖其它单糖三羧酸三羧酸循环循环电子传递（氧化）电子传递（氧化）蛋白质蛋白质脂肪酸、甘油脂肪酸、甘油多糖多糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoAe-磷酸化磷酸化+Pi 小分子化合物分解成共同的中间产物（如小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰丙酮酸、乙酰CoA等）等） 共同中间物进入三羧酸循环共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。中。大分子降解成基本结构单位大分子降解成基本结构单位NADPH第10页/共51页第11

6、页/共51页一、代谢调节的概述一、代谢调节的概述二、分子水平的调节二、分子水平的调节三、细胞水平的调节三、细胞水平的调节四、多细胞整体水平的调节四、多细胞整体水平的调节第12页/共51页代谢调节的四级水平：代谢调节的四级水平： 酶水平调节（分子水平的调节）酶水平调节（分子水平的调节） 细胞水平调节细胞水平调节 激素水平调节激素水平调节 神经水平调节神经水平调节多细胞整体水平调多细胞整体水平调节节第13页/共51页第14页/共51页动物机体单细胞植 物动 物细胞细胞细胞细胞细胞细胞组织、器官组织、器官组织、器官 整体水平（神经）调节 器官水平（激素）调节 细胞水平（酶）调节-第15页/共51页第

7、16页/共51页 前前馈调节是底物馈调节是底物对代谢过程的调节作用对代谢过程的调节作用 反馈反馈调节是代谢产物对代谢过程的调节作用调节是代谢产物对代谢过程的调节作用 调节可能是正调控，也可能是负调控调节可能是正调控，也可能是负调控 调节机理是通过调节机理是通过酶的变构效应酶的变构效应来实现的来实现的S0SnS2S1E0E1En-1或或+或或+反馈反馈前馈前馈第17页/共51页代谢代谢物物别别构构中中心心活性活性中心中心第18页/共51页GUDPG6-P-G+1-P-G糖原糖原糖原糖原 合成合成酶酶ATP ADP UTP UDPG 第19页/共51页葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸羧羧化化酶酶乙酰乙酰C

8、oA磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸拧檬拧檬酸酸天冬氨酸天冬氨酸氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核酸核酸 氨甲酰氨甲酰天冬氨天冬氨酸酸+第20页/共51页酶的共价修饰酶的共价修饰（Covalent moldification Covalent moldification ）：酶分子中的）：酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下，可以共价结合或脱去，引起某些基团，在其它酶的催化下，可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变，使其活性得到调节。酶分子构象的改变，使其活性得到调节。六种修饰方式：磷酸化六种修饰方式：磷酸化/ /去

9、磷酸化，乙酰化去磷酸化，乙酰化/ /去乙酰化，腺苷去乙酰化，腺苷酰化酰化/ /去腺苷酰化，尿苷酰化去腺苷酰化，尿苷酰化/ /去尿苷酰化，甲基化去尿苷酰化，甲基化/ /去甲基化去甲基化，氧化（，氧化（S-SS-S）/ /还原还原(2SH)(2SH)。激酶激酶ATPADP磷酸化酶磷酸化酶 b（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶a P（有活性）（有活性）磷酸酯酶磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共价修例：糖原磷酸化酶的共价修饰饰第21页/共51页由于由于酶的共价酶的共价修饰反应是酶修饰反应是酶促反应，只要促反应，只要有少量信号分有少量信号分子（如激素）子（如激素）存在，即可通存在，即可通过加速

10、这种酶过加速这种酶促反应，而使促反应，而使大量的另一种大量的另一种酶发生化学修酶发生化学修饰，从而获得饰，从而获得放大效应。这放大效应。这种调节方式快种调节方式快速、效率极高速、效率极高。肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸环化腺苷酸环化酶（无活性）酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激蛋白激酶（无活性酶（无活性）蛋白激酶（活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶、磷酸化酶激酶（无活性）（无活性）磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶、磷酸化酶 b（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶 a（活性）（活性）6、糖、糖原

11、原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADP456第22页/共51页3. 基因表达的调控基因表达的调控 P418 原核生物基因水平表达调节（三种方式原核生物基因水平表达调节（三种方式） 酶合成的诱导作用酶合成的诱导作用 降解物的阻遏作用降解物的阻遏作用 基因表达的阻遏作用和衰减作用基因表达的阻遏作用和衰减作用 真核生物基因水平表达调节（自学）真核生物基因水平表达调节（自学）第23页/共51页操纵子操纵子原核基因表达的协同单位原核基因表达的协同单位操纵操

12、纵子子结构基因（编码蛋白质，结构基因（编码蛋白质，S）控制部位控制部位操纵基因（操纵基因（operator, O）启动子（启动子（premotor, P）第24页/共51页 乳糖操纵子的结构乳糖操纵子的结构AYZOPI结构基因透酶 半乳糖苷酶调控区操纵序列启动序列CAP结合位点调节基因乙酰转移酶第25页/共51页调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性（有活性）基基 因因 关关 闭闭启启动动子子OIPLacZLacYLaca调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因启启动动子子OImRNAZmRNAYmR

13、NAa 阻遏蛋白阻遏蛋白（无活性（无活性） 基基 因因 表表达达mRNAA、乳糖操纵子的结构、乳糖操纵子的结构B、乳糖酶的诱导、乳糖酶的诱导 乳糖乳糖 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性）（有活性）第26页/共51页RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表达达CAP基基因因结构基因结构基因TCAPOCAP结结合部位合部位 RNA聚合聚合酶酶TcAMP -CAPPcAMP CAP：代谢产物活化蛋白：代谢产物活化蛋白（catabolic gene activation protein） 又称又称cAMP（环腺苷酸）受体蛋白环腺苷酸）受体蛋白（cycilic AMP r

14、eceptor protein）降低降低cAMP浓度浓度使使CAP呈失活状态呈失活状态第27页/共51页色氨酸操纵子（色氨酸操纵子（trptrp operon operon） 结构基因（A.B.C.D.E）编码从分支酸开始到色氨酸合成的五种酶。trp L编码一个前导肽。在trp L中有一段顺序称为attenuatorattenuator（弱化基因或衰减子）（弱化基因或衰减子）。此外，同样存在操纵基因和启动基因。第28页/共51页RNA聚合酶辅阻遏蛋白OPR基因EDCBA+色氨酸第29页/共51页DNA转录初产物转录初产物RNAmRNA蛋白质前体蛋白质前体mRNA降解物降解物活性蛋白质活性蛋白质

15、DNA水平调节水平调节转录水平调节转录水平调节转录后加工转录后加工的调节的调节翻译调节翻译调节mRNA降解降解调节调节翻译后加工翻译后加工的调节的调节核核细胞质细胞质 真核基因表达调控的五个水平真核基因表达调控的五个水平 DNA水平调节水平调节 转录水平调节转录水平调节 转录后加工的调节转录后加工的调节 翻译水平调节翻译水平调节 翻译后加工的调节翻译后加工的调节第30页/共51页第31页/共51页线粒体线粒体:丙酮酸氧化丙酮酸氧化;三羧酸循环三羧酸循环; -氧化氧化;呼吸链电子传递呼吸链电子传递;氧化磷酸化氧化磷酸化细胞质细胞质:酵解酵解;磷戊糖途径磷戊糖途径;糖原合成糖原合成;脂肪酸合成脂肪

16、酸合成;细胞核细胞核:核酸合成核酸合成内质网内质网:蛋白质合成蛋白质合成;磷脂合成磷脂合成第32页/共51页第33页/共51页第34页/共51页第35页/共51页 （一）神经系统调节机制（一）神经系统调节机制 1. 1. 直接调节直接调节第36页/共51页 2. 间接调节间接调节第37页/共51页 神经系统通过脑下垂体控制下的内分泌调神经系统通过脑下垂体控制下的内分泌调节系统节系统 这种间接调节一般按照这样一个模式进行这种间接调节一般按照这样一个模式进行：中枢神经系统中枢神经系统丘脑下部丘脑下部脑下垂体脑下垂体内分内分泌腺泌腺靶细胞靶细胞。这是一种。这是一种多元控制、多级调节多元控制、多级调节

17、的机制的机制，如，如甲状腺素（甲状腺素（thyroxine）、性激素性激素（sex hormone）、肾上腺皮质激素（肾上腺皮质激素（adrenal cortical hormone）、胰高血糖素（胰高血糖素（glucagon）等）等的分泌都是这种调节方式。的分泌都是这种调节方式。第38页/共51页（二）饥饿与进食时的代谢变化（二）饥饿与进食时的代谢变化1.1.饥饿时的代谢变化饥饿时的代谢变化第39页/共51页饥饿状态时的主要代谢变化饥饿状态时的主要代谢变化第40页/共51页2. 2. 进食时的代谢变化进食时的代谢变化第41页/共51页 运动项目运动项目 运动员血糖浓度的变化（运动员血糖浓度的

18、变化（mg%）训前训前训后训后赛前赛前赛后赛后 100m跑跑105.1102.7112.4130.9 800m跑跑122.3142.3148.2172.9 30005000m跑跑117.4138.0120.7189.2 马拉松跑马拉松跑111.2 63.8103.2105.4 篮球篮球 92.6100.3 92.6118.7 100m自由泳自由泳133.3146.0153.0170.2 （三）（三） 运动时的代谢变化运动时的代谢变化第42页/共51页第43页/共51页第44页/共51页 （四）（四） 应激时的代谢变化应激时的代谢变化第45页/共51页 1. 血糖升高血糖升高第46页/共51页 2. 脂肪动员增强脂肪动员增强第47页/共51页 3. 蛋白质分解加强蛋白质分解加强第48页/共51页 内分泌腺或组织内分泌腺或组织 应激时动物机体的代谢变化应激时动物机体的代谢变化代谢变化代谢变化血中激素或代谢物含量血中激素或代谢物含量 垂体前叶垂体前叶促肾上腺皮质激素分泌增加促肾上腺皮质激素分泌增加肾上腺皮质激素含量上肾上腺皮质激素含量上升升生长激素分泌增加生长激素分泌增加生长激素含量上升生长激素含量上升 胰腺胰腺细胞细胞胰高血糖素分泌增加胰高血糖素分泌增加胰高血糖素含量上升胰高血糖素含量上升 细胞细胞胰岛素分泌受到抑制胰岛素分泌受到抑制胰岛素含量下降胰岛素含量下降 肾上腺髓质肾上腺髓