第十一章物质代谢的联系及其调节ppt课件

1、第十一第十一 章物质代谢的联络及其调理章物质代谢的联络及其调理第一节第一节 物质代谢的相互联络物质代谢的相互联络第二节第二节 代谢调理代谢调理思索思索 第三节第三节 基因表达调控基因表达调控一、糖代谢与脂类代谢的相互关系一、糖代谢与脂类代谢的相互关系二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联络二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联络三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联络三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联络四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联络四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联络糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪酸脂肪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氧氧化有氧氧化酵解酵解从头合成从头合成脂肪甘油甘油磷

2、酸二羟丙酮磷酸二羟丙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)乙醛酸循环乙醛酸循环 -氧化氧化糖异生糖异生TCA糖代谢与蛋白质代谢的相互联络糖代谢与蛋白质代谢的相互联络糖糖 -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脂类代谢与蛋白质代谢的相互联络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酸氨基酸蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸酮酸或乙酰酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪生酮氨基酸生酮氨基酸 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

3、理功能如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP。 核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白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质的合成，影响细胞的成分和代谢类型 核酸生物合成需求糖和蛋白质的代谢中间产核酸生物合成需求糖和蛋白质的代谢中间产物参与，而且需求酶和多种蛋白质因子。物参与，而且需求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各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如种核苷酸，如ATP是能量的是能量的“通货，此外通货，此外UTP参与多糖的合成，参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成，参与磷脂合成，GTP参参与蛋白质合成与糖异

4、生作用。与蛋白质合成与糖异生作用。脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸3-磷酸甘油磷酸甘油三羧酸三羧酸循环循环乙醛酸乙醛酸循环循环甘油甘油乙酰乙酰 CoA三酰甘油三酰甘油脂肪酸脂肪酸 氧氧化化 糖原或淀粉糖原或淀粉1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸丙酮酸合合成成植物或微植物或微生物生物胞液胞液线粒体线粒体PEP丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸转氨基作用转氨基作用糖的分解代谢和糖的分解代谢和糖异生的关系糖异生的关系糖糖类类脂脂类类氨氨基基酸酸和和核核苷苷酸酸之之间间的的代代谢谢联联络络PEP丙酮

5、酸丙酮酸生酮氨基酸生酮氨基酸 -酮戊二酸酮戊二酸核糖核糖-5-磷酸磷酸 甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰氨谷氨酰氨丙氨酸丙氨酸 甘氨酸甘氨酸丝氨酰丝氨酰苏氨酸苏氨酸半胱氨酸半胱氨酸 氨基酸氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙酰乙酰CoA甘油甘油脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸酪酰氨酪酰氨色氨酸色氨酸笨丙氨酸笨丙氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA脂肪脂肪核苷酸核苷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨天冬氨酸天冬氨酸苯丙酰氨苯丙酰氨酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫酰氨甲硫酰氨苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸琥珀酰琥珀酰CoA苹果酸苹果酸草

6、酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸乙醛酸乙醛酸蛋白质蛋白质淀粉、糖原淀粉、糖原核酸核酸生糖氨基酸生糖氨基酸谷氨酰氨谷氨酰氨组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨酸谷氨酸延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸丙二单酰丙二单酰CoA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖一、代谢调理的概念二、细胞区域化调理四、激素调理三、酶程度的调理代谢调理代谢调理 生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必需有乖巧而严密的调时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必需有乖巧而严密的调理机制，才干使代谢顺应外界环境的变化与生物本身生长发理机制，才干使

7、代谢顺应外界环境的变化与生物本身生长发育的需求。调理失灵活会导致代谢妨碍，出现病态甚至危及育的需求。调理失灵活会导致代谢妨碍，出现病态甚至危及生命。在漫长的生物进化历程中，机体的构造、代谢和生理生命。在漫长的生物进化历程中，机体的构造、代谢和生理功能越来越复杂，代谢调理机制也随之更为复杂。功能越来越复杂，代谢调理机制也随之更为复杂。代谢调理的四级程度：代谢调理的四级程度： 酶程度调理酶程度调理 细胞程度调理细胞程度调理 激素程度调理激素程度调理 神经程度调理神经程度调理多细胞整体程度调理多细胞整体程度调理酶酶定定位位的的区区域域化化线粒体线粒体:丙酮酸氧化丙酮酸氧化;三羧三羧酸循环酸循环;-氧

8、化氧化;呼吸链呼吸链电子传送电子传送;氧化磷酸化氧化磷酸化细胞质细胞质:酵解酵解;磷磷戊糖途径戊糖途径;糖原糖原合成合成;脂肪酸合脂肪酸合成成;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2 2前馈和反响激活前馈和反响激活4 4前馈和反响调理中酶活性调理的机制前馈和反响调理中酶活性调理的机制酶活性的前馈和反响调理1 1限速步骤和标兵酶限速步骤和标兵酶3 3反响抑制反响抑制 前馈feedforward 和反响feedback 是来自电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响，后者的意思是“输出对输入的影响，这里分别借用来阐明底物和代谢产物对代谢过程的调

9、理作用。这种调理作用是经过酶的变构效应来实现的。反响调理中酶活性调理的机制反响调理中酶活性调理的机制代谢物代谢物别别构构中中心心活性活性中心中心激酶激酶ATPADP磷酸化酶磷酸化酶无活性无活性磷酸化酶磷酸化酶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饰例：糖原磷酸化酶的共价修饰共价修饰共价修饰酶级联络统酶级联络统调控表示图调控表示图意义：由于意义：由于酶的共价修酶的共价修饰反响是酶饰反响是酶促反响，只促反响，只需有少量信需有少量信号分子如号分子如激素存在，激素存在，即可经过加即可经过加速这种酶促速这种酶促反响，而使反响，而使大量的另一大量的另一种酶发生化种酶发生化学修

10、饰，从学修饰，从而获得放大而获得放大效应。这种效应。这种调理方式快调理方式快速、效率极速、效率极高。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、磷酸化酶激酶无活性酶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

11、108葡萄糖葡萄糖ATP ADPATP ADP456 由代谢终产物作为变构剂来抑制在此产物合成过程中某一酶通常为限速酶活性的作用，称为反响抑制。这是一种负反响机制，多数情况下控制合成代谢。类型：顺序反响抑制类型：顺序反响抑制 协同反响抑制协同反响抑制 累积反响抑制累积反响抑制 同工酶反响抑制同工酶反响抑制顺序反响抑制表示图顺序反响抑制表示图ABGFJDCH-E1E3E2芳香族氨基酸合成的顺序反响调理芳香族氨基酸合成的顺序反响调理协同调理表示图协同调理表示图ABGFJDCH-E1E3E2-赖氨酸和苏氨酸的协同反响调理赖氨酸和苏氨酸的协同反响调理同工酶反响抑制表示图同工酶反响抑制表示图ABGFJD

12、CH-E1E2E3E4几种氨基酸的同工酶反响调理几种氨基酸的同工酶反响调理累积反响抑制表示图累积反响抑制表示图反响激活和前馈激活表示图反响激活和前馈激活表示图AB C D FAB GCDEE+例例1:1:糖代谢途径中丙酮酸积累激活丙酮酸羧化酶，糖代谢途径中丙酮酸积累激活丙酮酸羧化酶，例例2 2：乙酰：乙酰CoACoA的积累激活的积累激活PEPPEP羧化酶羧化酶酶酶的的反反馈馈激激活活葡萄糖葡萄糖草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶乙酰乙酰CoA活化活化磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸拧檬酸拧檬酸 -酮戊二酸酮戊二酸1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖谷氨酰氨合成酶的累积反响抑制谷氨酰氨合成酶的累积

13、反响抑制一、原核和真核基因组一、原核和真核基因组二、原核生物酶合成调理的遗传机制二、原核生物酶合成调理的遗传机制 支配子学说支配子学说三、真核生物基因表达的调控三、真核生物基因表达的调控a a、支配子、支配子基因表达的协同单位基因表达的协同单位支配子支配子构造基因编码蛋白质，构造基因编码蛋白质，S控制部位控制部位支配基因支配基因operator, O启动子启动子premotor, Pb、酶合成的诱导和阻遏、酶合成的诱导和阻遏实例：诱导型支配子实例：诱导型支配子乳糖支配子乳糖支配子 阻遏型支配子阻遏型支配子 色氨酸支配子自学色氨酸支配子自学酶酶的的诱诱导导和和阻阻遏遏支支配配子子模模型型B.有活

14、性阻遏蛋白加诱导剂有活性阻遏蛋白加诱导剂A.有活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白C.无活性阻遏蛋白无活性阻遏蛋白D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂支配基因支配基因启动基因启动基因调理基因调理基因构造基因构造基因 阻遏蛋白阻遏蛋白(有活性有活性)阻遏蛋白阻挠支配基因阻遏蛋白阻挠支配基因构造基因不表达构造基因不表达诱导物诱导物诱导物与阻遏蛋白结合诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起使阻遏蛋白不能起到阻挠支配基因的作用到阻挠支配基因的作用,构造基因可以表达构造基因可以表达酶蛋白酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟支配基因结合阻遏蛋白不能跟支配基因结合, 构造基因可以表达构造基因可以表达阻遏蛋白阻

15、遏蛋白(无活性无活性)酶蛋白酶蛋白mRNA代谢产物与阻遏蛋白结合代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋从而使阻遏蛋白可以阻挠支配基因白可以阻挠支配基因,构造基因不表达构造基因不表达代谢产物代谢产物乳乳糖糖操操纵纵子子的的负负调调控控调理调理基因基因支配支配基因基因乳糖构造基因乳糖构造基因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ORPLacZLacYLaca调理调理基因基因支配支配基因基因乳糖构造基因乳糖构造基因启启动动子子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白阻遏蛋白无活性无活性 基基 因因 表表达达mRNAA、乳糖支配子的构造、乳

16、糖支配子的构造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乳糖支配子的正调控乳糖支配子的正调控RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表达达CAP基因基因构造基因构造基因TCAPOCAP结结合部位合部位 RNA聚合酶聚合酶TcAMP -CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代谢产物谢产物腺苷酸腺苷酸环化酶环化酶磷酸二磷酸二酯酶酯酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物与葡萄糖降解物与cAMP的关系的关系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白：降解物基因活化蛋白catabolic gene activation protein降低

17、降低cAMP浓度浓度使使CAP呈失活形状呈失活形状真核生物基因表达调控真核生物基因表达调控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DNA程度调理程度调理转录程度调理转录程度调理转录后加工转录后加工的调理的调理翻译调理翻译调理mRNA降解调理降解调理翻译后加工翻译后加工的调理的调理核核细胞质细胞质 真核基因表达调控的五个程度真核基因表达调控的五个程度 DNA程度调理程度调理 转录程度调理转录程度调理 转录后加工的调理转录后加工的调理 翻译程度调理翻译程度调理 翻译后加工的调理翻译后加工的调理 真核基因调控主要是正调控真核基因调控主要是正

18、调控 顺式作用元件和反式作用因子顺式作用元件和反式作用因子 转录因子的相互作用控制转录转录因子的相互作用控制转录1 1、含氮激素作用方式、含氮激素作用方式2 2、甾醇类激素作用方式、甾醇类激素作用方式甾甾醇醇类类激激素素作作用用原原理理表表示示图图肽类激素经过肽类激素经过cAMP-蛋白激酶调理代谢表示图蛋白激酶调理代谢表示图 ATP cAMP+PPi内在蛋白质的磷酸化作用内在蛋白质的磷酸化作用改动细胞的生理过程改动细胞的生理过程细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜cR蛋白激酶无活性蛋白激酶无活性c+RcATP蛋白激酶有活性蛋白激酶有活性受体受体环化酶环化酶激素激素G蛋白蛋白问答题问答题1、为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的、为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的共同通路？共同通路？2、举例阐明核苷酸类化合物在代谢中起的作用。、举例阐明核苷酸类化合物在代谢中起的作用。3、试比较变构调理与化学修饰调理作用的异同？、试比较变构调理与化学修饰调理作用的异同？4、试以大肠杆菌乳糖支配子阐明酶合成的诱导和阻遏。、试以大肠杆菌乳糖支配子阐明酶合成的诱导和阻遏。5、写出天冬氨酸在体内氧化生成、写出天冬氨酸在体内氧化生成CO2和和H2O的主要历程，的主要历程，注明其中脱氢反响的酶，并计算所产生的注明其中脱氢反响的酶，并计算所产生的ATP数目。数目。6、简述能