物质代谢的生物调节ppt课件

1、第十二章第十二章物质代谢的调节物质代谢的调节 本章的重点和难点本章的重点和难点重点：掌握三大物质代谢的相互关系；掌握重点：掌握三大物质代谢的相互关系；掌握 酶活性及酶合成的调节，明确两种调节在代酶活性及酶合成的调节，明确两种调节在代谢上的重要性及调节机制；重点了解原核生谢上的重要性及调节机制；重点了解原核生物的基因表达的调节。物的基因表达的调节。难点：理解和掌握第二信使和激素水平的调难点：理解和掌握第二信使和激素水平的调节机制。节机制。 主要内容主要内容 第一节第一节 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第二节第二节 代谢调节代谢调节第三节第三节 基因表达调控基因表达调控一、糖代谢与脂类代谢的

2、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系二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系糖糖乙酰乙酰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总 结n糖酵解过程中产生的磷酸二羟丙酮可转变为n 磷酸甘油，可作为脂肪合成过

3、程中甘油的n 原料；n糖有氧氧化产生的乙酰COA是脂肪酸和酮 体的合成原料；n脂肪酸分解产生的乙酰COA最终进入TCA；n酮体氧化产生的乙酰COA和丙酮酸可进入 TCA或糖异生；n甘油经磷酸甘油激酶作用后转变为磷酸二羟 丙酮或进入糖酵解或糖异生。n糖有氧代谢产生的NADPH可供脂肪酸合成需要。 二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖糖 -酮酸酮酸 非必需氨基酸非必需氨基酸 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）1、丙酮酸是糖代谢的重要中间产物，它可转变成、丙酮酸是糖代谢的重要中间产物，它可转变成Ala、Glu、

4、Asp、-酮戊二酸、草酰乙酸；酮戊二酸、草酰乙酸；2、糖可转化成某些非必需氨基酸生糖氨基酸）；、糖可转化成某些非必需氨基酸生糖氨基酸）；3、蛋白质可转变为糖、蛋白质可转变为糖水解为氨基酸水解为氨基酸脱氨基脱氨基-酮酮酸酸-酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸糖糖或糖原，变为酮酸可有以下途径形成糖原：或糖原，变为酮酸可有以下途径形成糖原：（1形成草酰乙酸形成草酰乙酸丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路异生糖原异生糖原（2形成丙酮酸形成丙酮酸异生作用异生作用（3有些氨基酸可形成有些氨基酸可形成-酮戊二酸、延胡索酸、琥珀酰酮戊二酸、延胡索酸、琥珀酰COA等，沿等，沿TCA形成草酰

5、乙酸后再走形成草酰乙酸后再走1等等。等等。总总 结结三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系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）总 结 氧化产生的乙酰氧化产生的乙酰COA与草酰乙酸缩合进入与草酰乙酸缩合进入 TCA，产生的，产生的 -酮戊二酸经联合脱氨基酮戊二酸经联合脱氨基作用产生作用产生glu,可以用于合成蛋白质；可以用于合成蛋白质；2. 生酮生糖氨基酸可产生乙酰生酮生糖氨基酸可产生乙酰COA，

6、用于，用于合成脂肪酸；合成脂肪酸；3. 生酮生糖氨基酸可产生丙酮酸可合成甘生酮生糖氨基酸可产生丙酮酸可合成甘油或乙酰油或乙酰COA，用于合成脂肪酸。，用于合成脂肪酸。 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，控制着蛋白质的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。合成，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，而且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。需要酶和多种蛋白质因子。 各类物

7、质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP是能量的是能量的“通货通货”，此外，此外UTP参与多糖的合成，参与多糖的合成，CTP参参与磷脂合成，与磷脂合成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。参与蛋白质合成与糖异生作用。脂肪分解增强脂肪分解增强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑被抑制制（糖分解代谢限速酶之一）（糖分解代谢限速酶之一）举例举例 1举例举例 2：饥饿时：饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解，肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生，蛋白质分解，蛋白质分解 以脂

8、酸、酮体分解供能为主以脂酸、酮体分解供能为主蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周 摄入的糖量超过能量消耗时，糖可以摄入的糖量超过能量消耗时，糖可以转变成转变成 脂肪。脂肪。葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存肝、肌肉）合成糖原储存肝、肌肉）磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮a磷酸甘油磷酸甘油举例举例 3脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化受阻氧化受阻举例举例 4：饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时：饥饿、糖供应不

9、足或糖代谢障碍时第二节第二节 代谢调节的种类与机制代谢调节的种类与机制高等生物高等生物 三级水平代谢调节三级水平代谢调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。挥代谢调节作用。整体水平代谢调节整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来递质对靶细胞直接发生影响，或通过

10、某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。调而对机体代谢进行综合调节。 一、细胞水平的代谢调节一、细胞水平的代谢调节 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 细胞内酶呈隔离分布。细胞内酶呈隔离分布。 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key enzyme)(key enzyme)的活性决定。的活性决定。 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。而实现的。（一细胞内酶的隔离分布（一细胞

11、内酶的隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 。多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布多酶体系多酶体系分分 布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖异生糖异生糖原合成糖原合成三羧酸循环三羧酸循环线粒体线粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体胞液胞液胞液胞液胞液胞液 酶的隔离分布的意义酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰。避免了各种代谢途径互相干扰。多酶体系多酶体系分分 布布蛋白质合成蛋白质合成多种水解酶多种水解酶溶酶体溶酶体线粒体、胞液线粒体、胞液尿素合成尿素合成血红素血红素合成合成内质网、胞

12、液内质网、胞液线粒体、胞液线粒体、胞液 速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶故又称其为限速酶(limiting velocity enzymes)(limiting velocity enzymes)。 催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。整个代谢途径的方向。 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。效应剂的调节。关键酶催化的反应具有以下特点：关键酶催化的反应具有以下特点： 快速代谢快速代谢 迟缓代

13、谢迟缓代谢数秒、数分钟数秒、数分钟通过改变酶的活性通过改变酶的活性数小时、几天数小时、几天通过改变酶的含量通过改变酶的含量 变构调节变构调节(allosteric regulation)(allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节(chemical modification (chemical modification regulation)regulation) 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的（二酶的化学修饰调节（二酶的化学修饰调节1. 1. 化学修饰调节化学修饰调节酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发酶蛋白肽

14、链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰生可逆的共价修饰(covalent modification)(covalent modification)，从，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。修饰。2. 化学修饰调节的主要方式化学修饰调节的主要方式磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 - - - - - - 脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - - - - 脱腺苷脱腺苷 SH 与与 S S 互变互变酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋

15、白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白3. 3. 化学修饰调节的特点化学修饰调节的特点酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。节因素如激素的调控。具有放大效应，效率较变构调节高。具有放大效应，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。 同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。

16、同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。二二 、 激激 素素 水水 平平 的的 代代 谢谢 调调 节节（一）、（一）、 概概 述述（二（二 ）、）、 质膜受体介导的信息传递途径质膜受体介导的信息传递途径 （一）、（一）、 概概 述述1. 受体及其特征受体及其特征受体受体 细胞组成成分中具有特异结构的大分子物质，它可与细胞组成成分中具有特异结构的大分子物质，它可与激素神经递质或其他化学物质专一性结合而相互作用，并激素神经递质或其他化学物质专一性结合而相互作用，并触发生物学效应，其本质为蛋白质。触发生物学效应，其本质为蛋白质。 配体配体 能与受体特异性结合并触发生物学效应的化学物质。能与受体特异

17、性结合并触发生物学效应的化学物质。受体的特征：受体的特征： 1. 受体与配体结合具有严格的选择性、特异性结合受体与配体结合具有严格的选择性、特异性结合; 2. 受体与配体的亲合性受体与配体的亲合性:与其配体的生理浓度相适应与其配体的生理浓度相适应; 3. 受体结合配体具有饱和性受体结合配体具有饱和性; 4. 具有明显触发生物学效应的功能。具有明显触发生物学效应的功能。2. 激素按作用机制分为两类激素按作用机制分为两类n质膜受体激素含氮激素）质膜受体激素含氮激素）n 亲水性的，不易通过质膜的脂双层，亲水性的，不易通过质膜的脂双层，只能与靶细胞表面受体结合后通过胞内的第只能与靶细胞表面受体结合后通

18、过胞内的第二信使起作用的。二信使起作用的。n胞内受体激素胞内受体激素n 亲脂性的，易透过质膜的脂双层进入亲脂性的，易透过质膜的脂双层进入靶细胞内起作用的。靶细胞内起作用的。质膜受体激素的作用方式质膜受体激素的作用方式 胞胞内内受受体体激激素素的的作作用用方方式式（二）、质膜激素受体的信息传递（二）、质膜激素受体的信息传递 n第一信使第一信使n 指激素、神经递质等体内的化学信号分子。指激素、神经递质等体内的化学信号分子。n第二信使第二信使n 激素作为第一信使，通过与受体的相互作激素作为第一信使，通过与受体的相互作用，将信号传至效应器后所产生的一种具有传递用，将信号传至效应器后所产生的一种具有传递

19、和放大信息作用的生物小分子，如和放大信息作用的生物小分子，如cAMP、cGMP、 Ca离子、三磷酸肌醇酚离子、三磷酸肌醇酚(IP3)、甘油二、甘油二酯酯(DAG)和和 NO等。等。（1 1基本概念基本概念（以（以cAMPcAMP为第二信使的传递为例）为第二信使的传递为例）n定义定义 n 与与 GTP结合的异三聚体蛋白，是存在于质膜上结合的异三聚体蛋白，是存在于质膜上的一组信息传递蛋白，的一组信息传递蛋白， 由由、三个亚基组成，三个亚基组成， 激素与受体结合后，激素与受体结合后， 经经G蛋白将信号传递给效应器，蛋白将信号传递给效应器，产生第二信使分子，引发生理效应。产生第二信使分子，引发生理效应

20、。n种类种类n Gs(激动性激动性G蛋白蛋白) 激活激活AC 刺激刺激cAMP产产生生n Gi(抑制性抑制性G蛋白蛋白) 抑制抑制AC 抑制抑制cAMP产产生生G G蛋白的概念、种类及特征蛋白的概念、种类及特征两种两种G蛋白的活性型和非活性型的互变蛋白的活性型和非活性型的互变n特征特征n 由由 、三亚基组成，其中三亚基组成，其中 上有上有GTP 、GDP和受体的结合位点，同时还具有和受体的结合位点，同时还具有GTpase活性，活性， 亚基决定亚基决定其多样性和专一性，其多样性和专一性， 和和较保守，不易分开。较保守，不易分开。 nG蛋白的存在形式：蛋白的存在形式：n 活性形式活性形式 亚基与亚

21、基与GTP结合，并与结合，并与 和和 分开分开n 非活性形式非活性形式 亚基与亚基与GDP结合结合 并与并与 和和结合结合 n第一步是激素与受体结合。当激素到达靶细胞后，第一步是激素与受体结合。当激素到达靶细胞后，首先与质膜上的特异性受体相互识别并结合，引起首先与质膜上的特异性受体相互识别并结合，引起受体结构的变化，与受体结构的变化，与G蛋白结合触发信息传递过程；蛋白结合触发信息传递过程；n第二步是腺苷酸环化酶第二步是腺苷酸环化酶AC的激活和的激活和cAMP的产的产生；生；n第三步第三步 cAMP作为第二信使产生介导的生理效应。作为第二信使产生介导的生理效应。（2信息传递过程信息传递过程 此类

22、受体的信息传递可归纳为：此类受体的信息传递可归纳为： 激素激素 受体受体蛋白蛋白ACAC酶酶 第二信使第二信使cAMP)cAMP)蛋白激酶蛋白激酶PKA)PKA)某个酶或功能蛋白某个酶或功能蛋白 生物学效应生物学效应第一步和第二步的情况：第一步和第二步的情况：n当兴奋信息产生时当兴奋信息产生时 Rs受体被激活受体被激活 Rs-激素激素复合物移向复合物移向Gs蛋白蛋白 与与Gs的的亚基结合亚基结合 Gs的的 亚基释放出亚基释放出GDP，与，与GTP结合，发生结合，发生GDP与与GTP的交换的交换 与与分别，成为活性分别，成为活性状态状态 活化后的活化后的Gs -GTP复合物移向复合物移向AC，与

23、其结合并激活与其结合并激活AC AC水解水解ATP产生产生cAMP，产生生理效应。产生生理效应。n当抑制信号产生时当抑制信号产生时 Ri受体被激活受体被激活 Ri-激激素复合物结合素复合物结合Gi蛋白蛋白 余下过程与上面相同，余下过程与上面相同，所不同的是所不同的是Gs和和Gi的作用不同。的作用不同。NOCH2OOHONNNNH2POOHcAMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHATPACPPiNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHAMPPDEH2O磷酸二酯酶磷酸二酯酶(phosphodiesterase, PDE)腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(adenylat

24、e cyclase,AC)第三步第三步 cAMP作为第二信使介导的生理效应作为第二信使介导的生理效应ncAMP产生后，与蛋白激酶产生后，与蛋白激酶A的调节亚基的调节亚基(R)结结合后，蛋白酶合后，蛋白酶A的的R亚基与亚基与C亚基分离，蛋白酶亚基分离，蛋白酶A产生活性形式，催化靶细胞磷酸化，而产生产生活性形式，催化靶细胞磷酸化，而产生生理效应。生理效应。PKA的激活的激活R 调节亚基调节亚基 C 催化亚基催化亚基肽类激素通过肽类激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图蛋白激酶调节代谢示意图 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变细胞的生理过程改变细胞的生理过程细

25、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+RcAMP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蛋白蛋白糖原的代谢调节问题！糖原的代谢调节问题！见书中图见书中图三、整体水平的调节一、饥饿的调节二、应激的调节（一饥饿（一饥饿糖原消耗糖原消耗血糖趋于降低血糖趋于降低胰岛素分泌减少胰岛素分泌减少胰高血糖素分泌增加胰高血糖素分泌增加 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化1. 短期饥饿短期饥饿13天）天） （1蛋白质代谢变化蛋白质代谢变化分解加强，氨基酸异生成糖分解加强，氨基酸异生成糖（2糖代谢变化糖代谢变化 糖异生加强，糖异生加强，组织对葡萄糖利用降低组织对葡

26、萄糖利用降低（3脂代谢变化脂代谢变化 脂肪动员加强，酮体生成增多脂肪动员加强，酮体生成增多2. 长期饥饿长期饥饿（1蛋白质代谢变化蛋白质代谢变化 蛋白质分解减少蛋白质分解减少（2糖代谢变化糖代谢变化肝肾糖异生增强肝肾糖异生增强肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸（3脂代谢变化脂代谢变化脂肪动员进一步加强脂肪动员进一步加强脑组织利用酮体增加脑组织利用酮体增加（二应（二应 激激1. 1. 概念概念应激应激(stress)(stress)指人体受到一些异乎寻常的指人体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪

27、波动等所作出一系列反、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的应的“ “ 紧张状态紧张状态 ” ”。2. 机体整体反应机体整体反应交感神经兴奋交感神经兴奋肾上腺髓质及皮质激素分泌增多肾上腺髓质及皮质激素分泌增多胰高血糖素、生长激素增加，胰岛素分泌减少胰高血糖素、生长激素增加，胰岛素分泌减少 引起一系列的代谢变化引起一系列的代谢变化3. 代谢改变代谢改变（1） 血糖升高血糖升高（2） 脂肪动员增强脂肪动员增强（3蛋白质分解加强蛋白质分解加强糖原合成与分解的调节移至第糖原合成与分解的调节移至第1212章讲）章讲） 关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成酶糖原合成：糖原合成酶 糖原分解：糖原磷酸化酶糖原分解

28、：糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：* * 它们的快速调节有共价修饰和变构调节二它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。种方式。* * 它们都以活性、无低活性二种形式存它们都以活性、无低活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。化而相互转变。调节有级联放大作用，效率高；调节有级联放大作用，效率高； 两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反； 此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快； 受激素调节。受激素调节。 1. 1. 共价修饰调节共价修饰调节 腺苷环

29、化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶有活性）腺苷环化酶有活性） 激素胰高血糖素、肾上腺素等）激素胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性) 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性) 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA有活性）有活性） 2. 别构调节别构调节磷酸化酶二种

30、构像磷酸化酶二种构像紧密型紧密型(T)和疏松和疏松型型(R) ，其中，其中T型的型的14位位Ser暴露，便于接受前暴露，便于接受前述的共价修饰调节。述的共价修饰调节。* 葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。 磷酸化酶磷酸化酶 a (R) 疏松型疏松型磷酸化酶磷酸化酶 a (T) 紧密型紧密型葡萄糖葡萄糖 肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同 * 在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。节，而肌肉主要受肾上腺素调节。 * 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应

31、物主肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为要为AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。 糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖调节小结调节小结 双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。调节，如加强合成则减弱分解，或反之。 双重调节：别构调节和共价修饰调节。双重调节：别构调节和共价修饰调节。 肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点： 如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素，如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素， 分解肌糖原的激素主要为肾

32、上腺素。分解肌糖原的激素主要为肾上腺素。 关键酶调节上存在级联效应。关键酶调节上存在级联效应。 关键酶都以活性、无低活性二种形式存关键酶都以活性、无低活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。而相互转变。 肾糖阈肾糖阈尿中出现糖时的血糖最低界限尿中出现糖时的血糖最低界限。 人血糖的正常值范围人血糖的正常值范围8080120mg/100ml120mg/100ml 血糖的来源和去路见血糖的来源和去路见p215 p215 图图7-167-16） 调节方式：调节方式： a.a.葡萄糖载体转运的速度快慢是肌肉细胞葡萄糖载体转运的速度快慢是肌肉细

33、胞内葡萄糖内葡萄糖 利用的限速步骤；利用的限速步骤； b.b.糖原合成与分解的调节两个酶）糖原合成与分解的调节两个酶） c.c.激素调节：胰岛素、胰高血糖素、肾上激素调节：胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素腺素 糖原分解与合成的调节受糖原分解与合成的调节受2 2个酶个酶限速酶的调限速酶的调节，它们分别具有活性与非活性形成，两者之间的节，它们分别具有活性与非活性形成，两者之间的转化就可以调节葡萄糖的合成与糖原分解转化就可以调节葡萄糖的合成与糖原分解血糖浓度的调节血糖浓度的调节原核生物酶合成调节的遗传机制原核生物酶合成调节的遗传机制 操纵子学说操纵子学说一、什么是操纵子？一、什么是操纵子？ n是原核基因

34、表达的调控单位，一些相关的基因被串联是原核基因表达的调控单位，一些相关的基因被串联排列在染色体上一起转录，这种基因串列、启动子以排列在染色体上一起转录，这种基因串列、启动子以及其它在基因表达调节中起作用的附属顺序组成的结及其它在基因表达调节中起作用的附属顺序组成的结构称为操纵子，操纵子一般含有构称为操纵子，操纵子一般含有2626个基因，它们个基因，它们一起被转录，构成一个转录单位。一起被转录，构成一个转录单位。 a a、操纵子、操纵子基因表达的协同单位基因表达的协同单位操纵子操纵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p

35、romotor, P）b、酶合成的诱导和阻遏、酶合成的诱导和阻遏实例：诱导型操纵子实例：诱导型操纵子乳糖操纵子乳糖操纵子 阻遏型操纵子阻遏型操纵子 色氨酸操纵子自学）色氨酸操纵子自学）利用操纵子模型解释酶合成的诱导和阻遏，但要注意操纵子仅利用操纵子模型解释酶合成的诱导和阻遏，但要注意操纵子仅仅存在于原核细胞，操纵子的调控是原核细胞转录水平的调控。仅存在于原核细胞，操纵子的调控是原核细胞转录水平的调控。真核细胞中没有操纵子，即真核细胞中功能上彼此有关的基因真核细胞中没有操纵子，即真核细胞中功能上彼此有关的基因往往分布在不同染色体上，它们并不组成一个操纵子。往往分布在不同染色体上，它们并不组成一个

36、操纵子。 二、乳糖操纵子调节机制二、乳糖操纵子调节机制1、乳糖操纵子、乳糖操纵子(lac operon)的结构与组成的结构与组成 调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列 结构基因结构基因Z： -半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y： 透酶透酶A：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶ZYAOPDNAn以原核生物乳糖操纵子(Lac operon)为例，其控制区包括调节基因阻遏基因），启动基因其CRP结合位点位于RNA聚合酶结合位点上游和操纵基因；其信息区由-半乳糖苷酶基因lacZ），通透酶基因lacY和乙酰化酶基因lacA串联在一起构成。 控制区控制区信息区信息区乳糖操纵子的结构基因及其表达产

37、物乳糖操纵子的结构基因及其表达产物mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时2 2、阻遏蛋白的负性调节、阻遏蛋白的负性调节阻遏基因阻遏基因mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存在时有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录启动转录mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶+ + + + + + + + 转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMP浓度高时浓度高时有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低时浓度低时3、CAP的正性调节的正性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP 当当培培养养基基中中乳乳糖糖浓浓度度升升高高而而葡葡萄萄糖糖浓浓度度降降低低时时 细细胞胞中中 cAMP浓浓度度升升高高 乳乳糖糖作作为为诱诱导导剂剂与与阻阻抑抑蛋蛋白白结结合合 cAMP与与 CRP结结合合并并使使之之激激合合 促促使使阻阻抑抑蛋蛋白白与与操操纵纵基基因因分分离离 CRP与与启启动动基基因因结结合合并并促促使使 RNA聚聚合合酶酶与与启启动动基基因因结结合合 基基因因转转录录激激活活 当