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生物化学第十四章代谢间的联系与调控华东理工大学生物化学精品课程组华东理工大学精品课程系列1编辑ppt生物化学第十四章代谢间的联系与调控华东理工大学生物化学精第十四章代谢间的联系与调控下一页一、物质代谢间的相互联系二、细胞水平的代谢调节三、激素水平的代谢调节四、神经水平的代谢调节2编辑ppt第十四章代谢间的联系与调控下一页一、物质代谢间的相互联系二一、物质代谢间的相互关系(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关系(三)脂类代谢与蛋白质代谢的相互关系上一页章首(四)核酸与糖类、脂类、蛋白质代谢的相互关系3编辑ppt一、物质代谢间的相互关系(一）糖代谢与脂类代谢的相互糖代谢与脂类代谢的相互联系脂肪甘油磷酸二羟丙酮糖代谢脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖

(植物)乙醛酸循环

-氧化糖异生TCA糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羟丙酮α-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解从头合成节首4编辑ppt糖代谢与脂类代谢的相互联系脂肪甘油磷酸二羟丙酮糖代谢脂肪酸乙脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循环乙醛酸循环甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸

氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物节首5编辑ppt脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸3-磷酸甘糖代谢与蛋白质代谢的相互联系

糖代谢为蛋白质的合成提供碳源和能源：如糖分解过程中可产生丙酮酸，丙酮酸经TCA循环产生α—酮戊二酸和草酰乙酸，它们均可经加氨基或氨基移换作用形成相应的氨基酸。另外，糖分解过程中产生的能量可供氨基酸和蛋白质的合成之用。

蛋白质分解产生的氨基酸，在体内可以转变为糖。如：多数氨基酸在脱氨后转变为丙酮酸，经糖原异生作用可生成糖，这类氨基酸称为生糖氨基酸。节首6编辑ppt糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖代谢为蛋白质的合成提供碳糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖→→α-酮酸氨基酸蛋白质

NH3蛋白质氨基酸α-酮酸糖（生糖氨基酸）节首7编辑ppt糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖→→α-酮酸脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系脂肪甘油磷酸二羟丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白质蛋白质氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）节首8编辑ppt脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系脂肪甘油磷酸二羟丙酮脂肪酸乙酰核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系

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，如ATP是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。节首9编辑ppt核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系

核苷酸的一些衍生物具重要（胞液）（线粒体）（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（转氨基作用）糖的分解代谢与糖糖异生的关系节首10编辑ppt（胞液）（线粒体）（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（转氨基作用糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的联系节首11编辑ppt糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的联系节首11编辑ppt二、细胞水平的调节代谢途径的区域化酶活性的调节酶量的调节12编辑ppt二、细胞水平的调节代谢途径的区域化12编辑ppt（一）代谢途径的区域化概念：代谢途径的有关酶类，常常组成酶系，分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中，使不同代谢途径在不同细胞内进行区域化的意义：区域化的存在显著影响真核细胞的代谢情况，有利于代谢的调节。例如：脂肪酸的分解与合成节首13编辑ppt（一）代谢途径的区域化概念：代谢途径的有关酶类，常常组成酶系酶或酶系所在区域酶或酶系所在区域糖酵解酶系TCA酶系磷酸戊糖途径酶系脂肪酸β氧化酶系脂肪酸合成酶系尿素合成酶系胞浆线粒体胞浆线粒体胞浆线粒体和胞浆蛋白质合成酶系DNA聚合酶RNA聚合酶水解酶类粗面内质网细胞核细胞核溶酶体真核细胞内某些酶的区域化分布节首14编辑ppt酶或酶系所在区域酶或酶系所在区域糖酵解酶系胞浆蛋白质合成酶系（二）酶活性的调节酶的非共价修饰调节酶的共价修饰调节节首15编辑ppt（二）酶活性的调节酶的非共价修饰调节节首15编辑ppt酶的非共价修饰调节别构调节：小分子效应物非共价结合于酶的调节部位，从而改变酶的活性的现象。别构效应有别构激活（正协同效应）和别构抑制（负协同效应）别构激活剂与别构抑制剂：代谢底物往往是别构激活剂，代谢产物往往是别构抑制剂某些重要代谢过程中的调节酶及其效应物节首16编辑ppt酶的非共价修饰调节别构调节：小分子效应物非共价结合于酶的调节酶活力的共价修饰调节定义：酶蛋白在另一种酶的催化下，在其分子上以共价结合的方式接上或脱去某种特殊的化学基团，从而引起酶活力改变的过程类型：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)举例：糖原磷酸化酶意义：代谢作用中关键酶的共价修饰是级联放大的最终阶段。（特别是激素调节）节首17编辑ppt酶活力的共价修饰调节定义：酶蛋白在另一种酶的催化下，在其分子磷酸化酶的共价修饰调节节首18编辑ppt磷酸化酶的共价修饰调节节首18编辑ppt共价修饰与级联放大节首19编辑ppt共价修饰与级联放大节首19编辑ppt（三）酶量的调节1、酶生物合成的诱导和阻遏（原核生物）操纵子学说：2、酶的降解操纵子概念：在DNA分子的不同区域分布着一个调节基因和一个操纵子，一个操纵子包括一个操纵基因，一群功能相关的结构基因，以及在调节基因和操纵基因之间专管转录起始的启动基因。节首20编辑ppt（三）酶量的调节1、酶生物合成的诱导和阻遏（原核生物）节首2操纵子类型1、诱导型操纵子乳糖操纵子2、阻遏型操纵子色氨酸操纵子节首21编辑ppt操纵子类型1、诱导型操纵子节首21编辑ppt操纵子的类型节首22编辑ppt操纵子的类型节首22编辑ppt操纵子的负调控

分解代谢酶系的诱导表达阻遏蛋白结合于操纵基因抑制结构基因转录当有信号分子（诱导物）时阻遏蛋白从DNA上脱离信号分子（诱导物）阻遏蛋白当无诱导物（信号分子存在时）乳糖操纵子：乳糖可作为诱导物诱导分解利用乳糖的酶的基因转录节首23编辑ppt操纵子的负调控

分解代谢酶系的诱导表达阻遏蛋白结合于操纵基因操纵子的负调控

合成代谢酶系的阻遏表达当合成产物积累时，阻遏蛋白被合成产物激活而与操纵基因结合辅阻遏物（合成产物）阻遏蛋白当合成产物减少时，合成产物脱离阻遏蛋白而使阻遏蛋白失活。转录酶使结构基因转录，蛋白质酶合成使合成代谢开始色氨酸操纵子：色氨酸积累时色氨酸合成减弱色氨酸缺乏时色氨酸合成加强色氨酸＝合成产物＝辅阻遏物节首24编辑ppt操纵子的负调控

合成代谢酶系的阻遏表达当合成产物积累时，阻遏操纵子的正调控

辅阻遏物的阻遏作用转录因子结合于启动子上游促进转录酶结合于启动子上从而促进结构基因的转录辅阻遏物使转录因子失活而从DNA上脱离也使RNA聚合酶不能结合于DNA上活性转录因子抑制信号（辅阻遏物）无活性转录因子节首25编辑ppt操纵子的正调控

辅阻遏物的阻遏作用转录因子结合于启动子上游辅操纵子的正调控

诱导物的诱导作用诱导物存在时无活性转录因子被激活而结合于DNA上，促进RNA聚合酶结合于DNA促进结构基因转录无诱导物存在：转录因子无活性而从DNA脱离RNA聚合酶不能结合于DNA结构基因不能转录节首26编辑ppt操纵子的正调控

诱导物的诱导作用诱导物存在时无活性转录因无诱乳糖操纵子调节基因阻遏蛋白启动基因节首27编辑ppt乳糖操纵子调节基因阻遏蛋白启动基因节首27编辑ppt节首28编辑ppt节首28编辑ppt乳

糖

操

纵

子

的

负

调

控调节基因操纵基因乳糖结构基因PLacZLacYLacamRNA阻遏蛋白（有活性）基因关闭启动子ORPLacZLacYLacA调节基因操纵基因乳糖结构基因启动子ORmRNAZmRNAYmRNAA阻遏蛋白（无活性）基因表达mRNAA、乳糖操纵子的结构

B、乳糖酶的诱导

乳糖阻遏蛋白（有活性）节首29编辑ppt乳

糖

操

纵

子

的

负

调

控调节基因操纵基因乳糖结构基乳糖操纵子的正调控RLacZLacYLacAmRNAmRNAZmRNAYmRNAA基因表达CAP基因结构基因TCAPOCAP结合部位RNA聚合酶TcAMP-CAPP葡萄糖分解代谢产物腺苷酸环化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物与cAMP的关系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）降低cAMP浓度使CAP呈失活状态节首30编辑ppt乳糖操纵子的正调控RLacZLacYLacAmRNAmRNA三、激素水平的代谢调节激素的分类1、氨基酸及其衍生物类激素：酪氨酸的代谢产物，如甲状腺素、肾上腺素2、肽及蛋白质激素：胰岛素、降钙素等3、固醇类激素：肾上腺皮质激素、性激素4、脂肪酸衍生物类激素：前列腺素31编辑ppt三、激素水平的代谢调节激素的分类31编辑ppt激素受体分类：1、细胞膜受体：水溶性激素，激素－受体复合物，第二信使：cAMP2、细胞浆受体脂溶性激素，易进入细胞，激素－受体复合物，进入细胞核，开启基因活力，使相应基因表达，表现生物效应。节首32编辑ppt激素受体分类：节首32编辑ppt激素对代谢的调节（一）激素通过细胞膜受体而起作用1、激素与膜上的受体结合2、cAMP的生成（1）cAMP激活多种蛋白酶级联放大作用（2）cAMP作用于基因系统，调节转录和翻译，影响酶的合成。节首33编辑ppt激素对代谢的调节（一）激素通过细胞膜受体而起作用节首33编