物质代谢相互联系与调节控制

1、物质代谢相互联系与调节控制后都生成了酮酸并进入三羧酸循环，最后被氧后都生成了酮酸并进入三羧酸循环，最后被氧化成化成CO2和和H2O。TCA环则是糖、脂肪和蛋白质三大物质环则是糖、脂肪和蛋白质三大物质互相转化的枢纽。互相转化的枢纽。物质代谢一览物质代谢网络为生糖氨基酸。为生糖氨基酸。 相对立的单向反应（相对立的单向反应（opposing unidirectional reaction）（正反应和逆反应由两种不同的酶（正反应和逆反应由两种不同的酶所催化）所催化） 1. 糖代谢的例子：糖代谢的例子： G + ATP 6 G + ADP（变构抑制）变构抑制） 6 G +H2O G + Pi 2. 脂代

2、谢的例子：脂代谢的例子：乙酰乙酰 CoA O2 ATP 丙二酸单酰丙二酸单酰 CoAADPPi 丙二酸单酰丙二酸单酰 CoA 乙酰乙酰 Co A O2 PP 己糖激酶磷酸葡萄糖酶乙酰CoA羧化酶丙二酸单酰CoA脱羧酶ATPADP+Pi太阳能化学能生物合成细胞运动膜运输能荷=ATP+0.5ADPATP+ADP+AMP 有机体从环境中获得能量的方式各有不同，有的利用太阳的辐射能，有的利用氧化还原反应释放的化学能。不管那种形式，细胞都能将它转化成高能分子ATP。l酶在细胞内有一定的布局和定位。催化酶在细胞内有一定的布局和定位。催化不同代谢途径的酶类，往往分别组成各不同代谢途径的酶类，往往分别组成各种

3、多酶体系。多酶体系存在于一定的亚种多酶体系。多酶体系存在于一定的亚细胞结构区域中，或存在于胞质中，这细胞结构区域中，或存在于胞质中，这种现象称为酶的区域化。种现象称为酶的区域化。l功能：浓缩效应，防止干扰，便于调节。功能：浓缩效应，防止干扰，便于调节。胞质：糖酵解，糖原合成，磷酸成糖途胞质：糖酵解，糖原合成，磷酸成糖途径，脂肪酸合成，部分蛋白质合成。径，脂肪酸合成，部分蛋白质合成。线粒体：脂肪酸线粒体：脂肪酸氧化，三羧酸循环，呼氧化，三羧酸循环，呼吸链，氧化磷酸化。吸链，氧化磷酸化。细胞核：核酸的合成、修饰。细胞核：核酸的合成、修饰。内质网：蛋白质合成，磷脂合成。内质网：蛋白质合成，磷脂合成。

4、胞质和线粒体：糖异生，胆固醇合成胞质和线粒体：糖异生，胆固醇合成溶酶体：多种水解酶溶酶体：多种水解酶赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝甘异缬组丝胰蛋白酶原胰蛋白酶弹性蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原羧肽酶原羧肽酶肠激酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶胰蛋白酶对胰分泌的各种蛋白酶原的激活作用六肽A.共价修饰（共价修饰（covalent modification）：）：指在专一指在专一性酶的催化下，某些小分子基团共价性酶的催化下，某些小分子基团共价地结合到被修饰的酶分子上，使被修地结合到被修饰的酶分子上，使被修饰酶的活性发生改变，从而调节酶活饰酶的活性发生改变，从而调节酶活性。性。 （1）共价修饰调节酶：即通过共价修

5、饰调节）共价修饰调节酶：即通过共价修饰调节活性的酶叫共价修饰调节酶。活性的酶叫共价修饰调节酶。 （2）共价修饰的类型：）共价修饰的类型： 磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化（主要存在于高等动、植物细胞（主要存在于高等动、植物细胞中）中） 腺苷酰化腺苷酰化/去腺苷酰化；去腺苷酰化；（主要存在细菌中）（主要存在细菌中） 乙酰化乙酰化/去乙酰化；尿苷酰化去乙酰化；尿苷酰化/去尿苷酰化；去尿苷酰化； 甲基化甲基化/去甲基化；去甲基化；S-S/SH(PhK) B.级联系统（级联系统（cascade system）：）：连锁代连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激

6、活，导致原始信号的放大。其它酶被激活，导致原始信号的放大。这样的连锁代谢反应系统叫级联系统。这样的连锁代谢反应系统叫级联系统。 实例：实例：肾上腺素主要是调节糖代谢肾上腺素主要是调节糖代谢, 它能够促它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量（和胰岛素的作用不同）。乳酸含量（和胰岛素的作用不同）。 依赖于依赖于cAMP的蛋白激酶称为蛋白激酶的蛋白激酶称为蛋白激酶A（protein kinase A, PKA）肾上腺素的级联放大作用肾上腺素的级联放大作用（1） 使信号（激素信号）放大使信号（激素信号）放大:（肾上（肾上腺素浓度腺素浓度10-8

7、10-10 mol/L，可引起强烈的胞可引起强烈的胞内效应内效应产生葡萄糖产生葡萄糖5mmol/L） 。（2）提供了更多的调控位点，使代谢过程能提供了更多的调控位点，使代谢过程能对细胞内外多种因素的变动作出调整。对细胞内外多种因素的变动作出调整。（3）使关键的调节酶能够更灵敏和更灵活地）使关键的调节酶能够更灵敏和更灵活地控制代谢反应，在不同情况下对各种代谢物控制代谢反应，在不同情况下对各种代谢物和终产物有不同的应答反应。和终产物有不同的应答反应。肾上腺素-cAMP的信号转导途径受体G蛋白（一类GTP结合蛋白） 反馈与前馈作用反馈与前馈作用 S0 S1 SnE0E1En-1前馈+或-反馈+或-正

8、作用：凡反应物能使代谢过程速度加快者称为正作用。负作用：凡反应物能使代谢过程速度变慢者称为负作用。(feedforward)：在代谢途径中前面的在代谢途径中前面的 底物对底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。其后某一催化反应的调节酶有作用。 （1）前馈激活（）前馈激活（feedforward activation）二二 -F PEP 丙酮酸丙酮酸 （2）前馈抑制（）前馈抑制（feedforward inhibition） 乙酰乙酰CoA + CO2 +H2O + ATP 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA + ADP+Pi PP丙酮酸激酶P前馈激活乙酰CoA羧化酶前馈抑制（feedback） 代谢产物

9、对前面的某一酶有作用代谢产物对前面的某一酶有作用（1）反馈激活）反馈激活（feedback activation）（2） 反馈抑制反馈抑制（feedback inhibition） A+B C D PE1E2E3E4反馈抑制l酶合成调节，是通过酶量的变化来调控酶合成调节，是通过酶量的变化来调控代谢速率。代谢速率。1. 控制跨膜离子浓度梯度和电位梯度控制跨膜离子浓度梯度和电位梯度2. 控制跨膜物质运输控制跨膜物质运输3. 区隔化：浓缩作用，防止干扰，便于调节区隔化：浓缩作用，防止干扰，便于调节4. 膜与酶可逆结合：膜与酶可逆结合：双关酶：能与膜可逆结合，通过膜结合型和可溶双关酶：能与膜可逆结合，通过膜结合型和可溶型的互变来调节酶的活性。双关酶大多是代谢型的互变来调节酶的活性。双关酶大多是代谢途径的关键酶和调节酶，如糖酵解中的己糖激途径的关键酶和调节酶，如糖酵解中的己糖激酶，磷酸果糖激酶，醛缩酶，酶，磷酸果糖激酶，醛缩酶，3-磷酸甘油醛脱磷酸甘油醛脱氢酶，氨基酸代谢的氢酶，氨基酸代谢的Glu脱氢酶，脱氢酶，Tyr氧化酶：氧化酶：参与共价修饰的蛋白激酶，蛋白磷酸脂酶等。参与共价修饰的蛋白激酶，蛋白磷酸脂酶等。此。此。调节基因启动子和操纵基因多个结构基因大肠杆菌乳糖酶诱导合成-调节基因产物对转录的调控阻遏蛋白乳糖酶基因操纵基因结构基因半乳糖苷酶半乳