物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系和代謝調(diào)節(jié)PPT課件

.,第一節(jié)物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系第二節(jié)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié),本章講授提綱,.,第一節(jié)物質(zhì)代謝間的相互聯(lián)系,一、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系,二、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系,三、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系,四、核酸與糖類、脂類、蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系,.,1.各物質(zhì)的代謝是相互影響、相互制約的糖代謝2.糖、脂肪、蛋白質(zhì)的代謝是相互關(guān)聯(lián)的（殊途同歸TCA）3.三者之間的相互轉(zhuǎn)化,脂代謝,蛋白質(zhì)代謝（AA.的合成Pro）,.,一、糖代謝與脂肪代謝的相互聯(lián)系（轉(zhuǎn)化）,1、糖轉(zhuǎn)化為脂肪,糖分解提供能量ATP，用于脂肪的合成。,.,2、脂肪轉(zhuǎn)化為糖,ATP（供能）,糖異生（次要）,主要,.,二、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系,1、糖轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)碳源：糖經(jīng)EMP和TCA循環(huán)產(chǎn)生3-PGA、PEP、丙酮酸、-酮戊二酸和草酰乙酸等，它們均可形成相應(yīng)的AA。能源：ATP。提供還原力:NADH、NADPH,.,2、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖,Gly、Ala、Ser、Thr、Cys,丙酮酸,Asp、Asn,OAA,Phe、Tyr,延胡索酸,Ile、Met、Val,琥珀酰輔酶A,Arg、His、Pro、Glu、Gln,-酮戊二酸,.,三、脂代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系,脂肪,甘油,磷酸二羥丙酮,脂肪酸,乙酰CoA,氨基酸碳架,氨基酸,蛋白質(zhì),1、脂肪轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì),有限,.,2、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪,.,1、糖、脂肪、蛋白質(zhì)為核酸的合成提供原料和能量,PRPP,GlnGlyAsp甲酸鹽,CO2,IMP,NTP,CO2+Gln,乳清酸,UMP,dNTP,嘧啶核苷酸合成,嘌呤核苷酸合成,糖、脂,蛋白質(zhì),糖,PRPP,ATP,ATP、GTP,Asp,ATP,核酸,四、核酸代謝與其他物質(zhì)代謝的相互關(guān)系,.,2、核酸控制其它物質(zhì)代謝,.,3、核苷酸在各個(gè)物質(zhì)代謝中起重要作用ATP：提供能量（能量通貨）、磷酸基轉(zhuǎn)移；UTP：蔗糖和糖原合成；GTP：蛋白質(zhì)合成、糖異生；CTP：磷脂合成；輔酶及第二信使：CoA、NAD+、NADP+、FAD、cAMP、cGMP。,.,第二節(jié)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié),意義：適應(yīng)環(huán)境；維持生物正常的生長(zhǎng)和發(fā)育。,代謝調(diào)節(jié)：是指細(xì)胞在某些條件下能夠引起或加速一個(gè)代謝途徑的進(jìn)行，而在另一條件下又能使之終止或減慢，這稱之為。即生物體或細(xì)胞對(duì)代謝變化（化學(xué)反應(yīng)）的起止和快慢的控制能力。,.,調(diào)節(jié)能力越來(lái)越高級(jí),.,（1）酶水平和細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)是最基本的調(diào)節(jié)方式，為單細(xì)胞生物和動(dòng)、植物所共有的。（2）調(diào)節(jié)和控制是分子間的相互制約和相互協(xié)調(diào)的過(guò)程。（3）調(diào)節(jié)是受內(nèi)、外環(huán)境條件影響和控制的。,代謝調(diào)節(jié)的特點(diǎn),.,一、酶水平的調(diào)節(jié),酶除了具有催化功能外，還具有調(diào)節(jié)和控制各類生物化學(xué)反應(yīng)速度、方向和途徑的功能。酶水平的調(diào)節(jié)作用主要有兩種方式：酶活性調(diào)節(jié)通過(guò)激活或抑制酶的活性。酶含量調(diào)節(jié)通過(guò)影響酶的合成或降解速度改變細(xì)胞內(nèi)酶的含量。酶水平的調(diào)節(jié)是生物調(diào)控最重要的形式。,.,（一）酶活性的調(diào)節(jié),以酶分子的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，凡是導(dǎo)致酶結(jié)構(gòu)改變的因素都可影響酶的活性。,.,1、酶的變構(gòu)調(diào)節(jié),、定義：,某些物質(zhì)與酶分子的調(diào)節(jié)部位結(jié)合，引起酶蛋白的分子構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變酶的活性，這種現(xiàn)象稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。別構(gòu)酶活性部位+調(diào)節(jié)部位,變構(gòu)酶：受別構(gòu)調(diào)節(jié)的酶。效應(yīng)物：使酶發(fā)生別構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)（激素、底物、產(chǎn)物、輔酶及核苷酸等）。,.,、酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)特點(diǎn)：,（1）快速調(diào)節(jié)（時(shí)間在毫秒范圍）；（2）非酶促、非共價(jià)鍵、可逆結(jié)合作用；（3）變構(gòu)酶大多為寡聚酶（多亞基）；（4）有些酶的變構(gòu)作用是發(fā)生在亞基的解離或聚合上；（5）其動(dòng)力學(xué)曲線：主要是S形曲線。,.,、別構(gòu)調(diào)節(jié)的一種重要方式前饋和反饋調(diào)節(jié),前饋：意思是“輸入對(duì)輸出的影響”。底物對(duì)代謝過(guò)程的調(diào)節(jié)作用。反饋：意思是“輸出對(duì)輸入的影響”。代謝產(chǎn)物對(duì)代謝過(guò)程的調(diào)節(jié)作用。正調(diào)控(+)：使代謝過(guò)程加快。負(fù)調(diào)控(-)：使代謝過(guò)程減慢。,其調(diào)節(jié)機(jī)理是通過(guò)酶的變構(gòu)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,前饋和反饋,.,.,2、酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),、定義：某些酶分子上的基團(tuán)可以在另一種酶催化下發(fā)生共價(jià)修飾作用，從而引起酶活性的激活或抑制，這種作用稱為酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。這類酶則稱為共價(jià)調(diào)節(jié)酶。、類型：磷酸化/去磷酸化；(最重要,最普遍,最顯著）乙?；?去乙酰化；腺苷?；?去腺苷酰化，尿苷?；?去尿苷酰化；甲基化/去甲基化；氧化（S-S）/還原(2SH)。,.,、舉例：糖原磷酸化酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),.,、特點(diǎn)：快速調(diào)節(jié)(比別構(gòu)調(diào)節(jié)慢）；酶促、共價(jià)修飾；被修飾的酶有兩種形式，一種為活性形式，另一種為非活性形式。對(duì)調(diào)節(jié)信號(hào)有放大效應(yīng)，調(diào)節(jié)效率比別構(gòu)調(diào)節(jié)高；,酶級(jí)聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控示意圖,意義：酶的共價(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號(hào)分子（如激素）存在，即可通過(guò)加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。,腎上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸環(huán)化酶（無(wú)活性）,腺苷酸環(huán)化酶（活性）,2、ATP,cAMP,3、蛋白激酶（無(wú)活性）,蛋白激酶（活性）,4、磷酸化酶激酶（無(wú)活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶b（無(wú)活性）,磷酸化酶a（活性）,6、糖原,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,葡萄糖,血液,腎上腺素或胰高血糖素,1,ATPADP,ATPADP,4,5,6,.,小結(jié)：,酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)均屬于結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)；限速酶（關(guān)鍵酶）：起著限制或調(diào)節(jié)整個(gè)代謝速度作用，故稱為限速酶。通常是代謝途徑中第一步反應(yīng)；代謝途徑中最慢的一步反應(yīng)。,.,（二）酶含量的調(diào)節(jié),基因表達(dá)調(diào)節(jié)：轉(zhuǎn)錄水平：控制mRNA合成轉(zhuǎn)譯水平：控制pr合成基因表達(dá)的調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行。,(1)酶合成的誘導(dǎo)和阻遏(2)酶的降解,酶在細(xì)胞內(nèi)的含量取決于酶的合成速度和分解速度。酶濃度調(diào)節(jié)的化學(xué)本質(zhì)是基因表達(dá)的調(diào)節(jié)。在細(xì)胞內(nèi)，所合成的酶的種類及數(shù)量是由基因決定的，需通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯而合成酶蛋白。,.,1、酶合成的誘導(dǎo)和阻遏（原核生物）,、酶合成的誘導(dǎo)：指某些物質(zhì)能（誘導(dǎo)物）促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)酶的合成，這種作用稱為。,酶的誘導(dǎo)物：底物、激素、藥物等。,誘導(dǎo)酶,定義：受外來(lái)物質(zhì)影響，體內(nèi)重新合成的酶稱為。,.,1）培養(yǎng)基中如果有Glc，E.coli細(xì)胞中就不含利用乳糖的酶。2）如果培養(yǎng)基中僅有乳糖時(shí)，E.coli能在幾min內(nèi)合成出利用乳糖的有關(guān)酶。3）乳糖起著誘導(dǎo)物作用。由其誘導(dǎo)產(chǎn)生的利用乳糖相關(guān)的三種酶：-半乳糖苷酶-半乳糖苷透性酶-半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶,例如：,.,例如：E.coli若以NH4為唯一氮源時(shí)，可以合成所有含氮物質(zhì)，包括20種氨基酸，但若在培養(yǎng)基中加入Trp后，則利用NH4合成Trp的酶系很快全部消失。說(shuō)明：Trp阻止利用NH4合成Trp的酶系產(chǎn)生。,、酶合成的阻遏作用：指某些物質(zhì)（阻遏物）能阻止細(xì)胞內(nèi)某種酶的合成，這種作用稱為。,酶合成的阻遏物：產(chǎn)物（終產(chǎn)物、中間產(chǎn)物）,.,1960-1961年，J.Monod和F.Jacob提出乳糖操縱子模型（lacoperonmodel）。,、操縱子模型,解釋酶合成的誘導(dǎo)和阻遏的模型。,操縱子模型的基因組成：,操縱子：是由功能相關(guān)的一組結(jié)構(gòu)基因加上其上游的啟動(dòng)子和操縱基因等組成的轉(zhuǎn)錄單位。,調(diào)節(jié)基因：產(chǎn)生阻遏蛋白控制操縱基因的“開”與“關(guān)”。,DNA片段,.,操縱子的概念：是在轉(zhuǎn)錄水平上控制基因表達(dá)的協(xié)調(diào)單位，由啟動(dòng)子（P）、操縱基因（O）和在功能上相關(guān)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因組成。,.,操縱基因控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄與否；調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的阻遏蛋白控制操縱基因的開與關(guān)；誘導(dǎo)物或抑制物控制阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合與否。,.,操縱子模型解釋酶生成的誘導(dǎo)和阻遏,