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1、关于代谢调节第一页，本课件共有61页代谢调节是生物在长期进化过程中，为适应外界条件而形成代谢调节是生物在长期进化过程中，为适应外界条件而形成的的一种复杂的生理机能。通过调节作用细胞内的各种物一种复杂的生理机能。通过调节作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一，使生物体能更好地利用质及能量代谢得到协调和统一，使生物体能更好地利用环境条件来完成复杂的生命活动。环境条件来完成复杂的生命活动。代谢调节作用可在不同水平上进行：代谢调节作用可在不同水平上进行：低等的单细胞生物是低等的单细胞生物是通过细胞内酶的调节而起作用的；多细胞生物则有更复杂的通过细胞内酶的调节而起作用的；多细胞生物则有更复杂的激素
2、调节和神经调节。激素调节和神经调节。细胞内酶的调节是最基本的调节方式。细胞内酶的调节是最基本的调节方式。酶的调节酶的调节是从酶的是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方面对代谢进行调节区域化、酶的数量和酶的活性三个方面对代谢进行调节的。的。第二页，本课件共有61页操纵子操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由启动是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由启动子（子（P）、）、操纵基因（操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基和在功能上相关的几个结构基因组成因组成。转录后的调节转录后的调节包括，真核生物包括，真核生物mRNA转录后的加工，转转录后的加工，转录产物的运输和在细胞中的定位等录产物
3、的运输和在细胞中的定位等。翻译水平上的调节翻译水平上的调节包括，包括，mRNA本身核苷酸组成和排列本身核苷酸组成和排列（如（如SD序列），反义序列），反义RNA的调节，的调节，mRNA的稳定性等方的稳定性等方面面。酶活性的调节酶活性的调节是直接针对酶分子本身的催化活性所进行是直接针对酶分子本身的催化活性所进行的调节，在代谢调节中是最灵敏、最迅速的调节方式。的调节，在代谢调节中是最灵敏、最迅速的调节方式。主要包括酶原激活、酶的共价修饰、反馈调节、能荷主要包括酶原激活、酶的共价修饰、反馈调节、能荷调节及辅因子调节等。调节及辅因子调节等。第三页，本课件共有61页生物代谢生物代谢是指生物活体与外界环境
4、不断进行的物质（包括是指生物活体与外界环境不断进行的物质（包括气体、液体和固体）、能量、气体、液体和固体）、能量、信息信息交换过程。交换过程。细胞代谢细胞代谢是一切生命活动的基础。是一切生命活动的基础。合成代谢合成代谢一般是指将简单的小分子物质转变成复杂的大分子一般是指将简单的小分子物质转变成复杂的大分子物质的过程。分解代谢则是将复杂的大分子物质转变成小分子物质的过程。分解代谢则是将复杂的大分子物质转变成小分子物质的过程。物质的过程。糖、脂、核酸和蛋白质的合成代谢途径各不相同，但是它们糖、脂、核酸和蛋白质的合成代谢途径各不相同，但是它们的的分解代谢途径则有共同之处分解代谢途径则有共同之处，即糖
5、、脂、核酸和蛋白质，即糖、脂、核酸和蛋白质经过一系列分解反应后都生成了酮酸并进入三羧酸循环，最后经过一系列分解反应后都生成了酮酸并进入三羧酸循环，最后被氧化成被氧化成CO2和和H2O。第四页，本课件共有61页一、代谢网络一、代谢网络物质代谢物质代谢-联系联系-转化转化TCA环则是糖、脂肪和蛋白质三大物质互相转化的枢环则是糖、脂肪和蛋白质三大物质互相转化的枢纽纽第一节 代谢途径的相互联系第五页，本课件共有61页物质代谢一览物质代谢一览第六页，本课件共有61页物物质质代代谢谢网网络络第七页，本课件共有61页 糖代谢为蛋白质的合成提供糖代谢为蛋白质的合成提供碳源和能源：碳源和能源：如糖分解如糖分解过
6、程中可产生过程中可产生丙酮酸丙酮酸，丙酮酸经，丙酮酸经TCA循环产生循环产生 酮戊二酮戊二酸和草酰乙酸酸和草酰乙酸，它们均可经加氨基或氨基移换作用形成，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。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：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，经多数氨基酸在脱氨后转变为丙酮酸，经糖原异生糖原异生作用可作用可生成糖，这类氨基酸称为生成糖，这类氨基酸称为生糖氨基酸。生糖氨基酸。1、糖代谢
7、与蛋白质代谢的关系、糖代谢与蛋白质代谢的关系第八页，本课件共有61页脂类分解过程中产生较多的能量，可作为体内贮藏能量脂类分解过程中产生较多的能量，可作为体内贮藏能量的物质。的物质。脂类与蛋白质之间可以相互转化：脂类与蛋白质之间可以相互转化：脂类分子中的甘油脂类分子中的甘油 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 酮戊二酸酮戊二酸氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质2、脂类代谢与蛋白质代谢的关系、脂类代谢与蛋白质代谢的关系乙酰辅酶乙酰辅酶A 氧化氧化TCA循环循环草酰乙酸草酰乙酸 酮戊二酸酮戊二酸 苹果酸苹果酸 氨基酸氨基酸琥珀酸琥珀酸乙醛酸循环乙醛酸循环甘油生酮氨基酸生糖氨基酸乙酰乙酸脂肪酸丙酮酸乙酰辅酶A丙二酸
8、单酰辅酶A脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸第九页，本课件共有61页 糖与脂类物质也能相互转变：糖与脂类物质也能相互转变：糖糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮丙酮酸丙酮酸甘油甘油乙酰辅酶乙酰辅酶A A脂肪酸脂肪酸脂类脂类甘油甘油 甘油磷酸甘油磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮糖糖脂肪酸脂肪酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A琥珀酸琥珀酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸 氧化氧化乙醛酸循环乙醛酸循环TCATCACOCO2 2+H+H2 2O O糖尿病：糖尿病：脂肪脂肪酮体（乙酰乙酸、酮体（乙酰乙酸、丙酮、丙酮、-羟丁酸）羟丁酸）在血液中产生酸中毒在血液中产生酸中毒或到达肌肉中提供能源或到达肌肉中提供能源在饥饿时也产生与糖尿病类似的情况在饥
9、饿时也产生与糖尿病类似的情况3、糖代谢与脂类代谢的关系、糖代谢与脂类代谢的关系第十页，本课件共有61页核酸核酸核苷酸核苷酸ATPATPUTPUTPCTPCTPGTPGTP能量和磷酸基团的供应能量和磷酸基团的供应单糖的转变和多糖的合成单糖的转变和多糖的合成参与卵磷脂的合成参与卵磷脂的合成给蛋白质合成提供能量给蛋白质合成提供能量AMP辅酶、组氨酸等Gly、Asp、Gln嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶蛋白酶蛋白酶核苷酸、核酸的合成核苷酸、核酸的合成蛋白因子蛋白因子核苷酸、核酸的合成核苷酸、核酸的合成4、核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的关系、核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的关系第十一页，本课件共有61页1.1.
10、相对立的单向反应相对立的单向反应（opposing unidirectional reaction）：）：p3122.2.糖代谢的例子：糖代谢的例子：G+ATP 6 G+ADPG+ATP 6 G+ADP（变构抑制）变构抑制）6 6 G+HG+H2 2O O G+Pi G+Pi.脂代谢的例子：脂代谢的例子：乙酸乙酸oA oA 乙酰乙酰 CoACoAi i 乙酰乙酰 CoA+HCoA+H2 2O O 乙酸乙酸+oA oA PP 己糖激酶己糖激酶磷酸葡萄糖酶磷酸葡萄糖酶硫激酶硫激酶硫酯酶硫酯酶二、代谢的单向性二、代谢的单向性 和多酶系统和多酶系统第十二页，本课件共有61页细胞中的酶常常为了催化一系列
11、连锁反应而联系成细胞中的酶常常为了催化一系列连锁反应而联系成多多酶系统酶系统，根据多酶系统结构的复杂程度，可分三种，根据多酶系统结构的复杂程度，可分三种类型：类型：一、酶分子呈溶解状态一、酶分子呈溶解状态二、酶分子结构比较紧密二、酶分子结构比较紧密三、酶连接在膜上或核蛋白体上三、酶连接在膜上或核蛋白体上第十三页，本课件共有61页ATPADP+Pi太阳能太阳能化学能化学能生物合成生物合成细胞运动细胞运动膜运输膜运输能荷能荷=ATP+0.5ADPATP+ADP+AMP三、代谢与能量三、代谢与能量有机体从环境中获得能量的方式各有不同，有的利用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
12、，有利用氧化还原反应释放的化学能不太阳的辐射能，有利用氧化还原反应释放的化学能不管哪种形式，细胞都能将它转化成高能分子管哪种形式，细胞都能将它转化成高能分子ATP。第十四页，本课件共有61页NADPHNADPH以还原力形式携带能量以还原力形式携带能量还原性有机物还原性有机物 分解代谢分解代谢 氧化产物氧化产物还原性生物合成产物还原性生物合成产物 还原性生物合成反应还原性生物合成反应 氧化前体氧化前体NADPH+H+NADP+代谢的基本要略在于形成代谢的基本要略在于形成ATPATP、还原力和构造单元用于生还原力和构造单元用于生物合成物合成第十五页，本课件共有61页第二节第二节 酶含量的调节酶含量
13、的调节一、酶合成的调节二、酶降解的调节第十六页，本课件共有61页酶含量的调节（基因表达的调节）酶含量的调节（基因表达的调节）A BEX底物水平底物水平的调节的调节酶水平酶水平的调节的调节酶活性的调节酶活性的调节酶含量的调节酶含量的调节酶的定位调节酶的定位调节辅助因子辅助因子的调节的调节产物调节酶是生物反应的催化剂，酶的相对数量决定代谢反应酶是生物反应的催化剂，酶的相对数量决定代谢反应的进程和方向。通过酶的合成和降解，细胞内的酶含的进程和方向。通过酶的合成和降解，细胞内的酶含量和组分便发生变化，因而对代谢过程起调节作用。量和组分便发生变化，因而对代谢过程起调节作用。生物细胞的这种通过改变酶的合成
14、和降解而调节酶的生物细胞的这种通过改变酶的合成和降解而调节酶的数量，被称为数量，被称为“粗调粗调”。通过粗调，细胞可以开动或。通过粗调，细胞可以开动或完全关闭某种酶的合成，或适当调整某种酶的合成和完全关闭某种酶的合成，或适当调整某种酶的合成和降解速度，以适应对这种酶的需要。降解速度，以适应对这种酶的需要。第十七页，本课件共有61页（一）转录水平调节（一）转录水平调节一、一、酶的合成调节酶的合成调节第十八页，本课件共有61页背景介绍：背景介绍：大肠杆菌通常利用大肠杆菌通常利用葡萄糖葡萄糖作为碳源，通常情况下环境中乳糖极作为碳源，通常情况下环境中乳糖极少，降解少，降解乳糖乳糖的酶不被合成，的酶不被
15、合成，其实质是乳糖降解酶基因不表达。其实质是乳糖降解酶基因不表达。第十九页，本课件共有61页1、操纵子模型、操纵子模型操纵子模型（操纵子模型（operon model)：是原核生物基是原核生物基因表达的调节机制。大肠杆菌乳糖操纵子是第一个被子因表达的调节机制。大肠杆菌乳糖操纵子是第一个被子发现的操纵子（发现的操纵子（Monod和和Jacob，1961）操纵子及调节基因示意图操纵子及调节基因示意图第二十页，本课件共有61页乳糖操纵子模型乳糖操纵子模型操纵子操纵子Operon:基因表达的协调单位基因表达的协调单位,它们有共同的控制它们有共同的控制区和调节系统。包括在功能上彼此有关的结构基因和控制区
16、和调节系统。包括在功能上彼此有关的结构基因和控制部位部位.第二十一页，本课件共有61页负调控负调控正调控正调控操纵子的调控模型诱导物诱导物诱导物诱导物辅阻遏物辅阻遏物辅阻遏物辅阻遏物 第二十二页，本课件共有61页大肠杆菌乳糖酶诱导合成大肠杆菌乳糖酶诱导合成-调节基因产物对转录的调控调节基因产物对转录的调控阻遏蛋白阻遏蛋白乳糖酶基因乳糖酶基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷转乙酰酶半乳糖苷转乙酰酶半乳糖苷透性酶半乳糖苷透性酶操纵基因操纵基因基因合成的开关基因合成的开关调节基因调节基因关关阻遏蛋白阻遏蛋白阻挡阻挡操纵基因操纵基因，结构基因不表达，结构基因不表达诱导物（乳
17、糖）诱导物（乳糖）开开诱导物诱导物阻止阻止阻遏蛋白阻遏蛋白功能发挥。功能发挥。mRNA酶蛋白酶蛋白第二十三页，本课件共有61页lac 操纵子的正调控操纵子的正调控分解代谢物阻遏分解代谢物阻遏CAP-降解物基因活化蛋白降解物基因活化蛋白分解代谢物激活蛋白，分解代谢物激活蛋白，cAMP受体蛋白受体蛋白(CRP)第二十四页，本课件共有61页阻遏蛋白阻遏蛋白操纵基因操纵基因结构基因结构基因调节基因调节基因mRNA酶蛋白酶蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白不能与操纵基因结合，所以结构基因表达。不能与操纵基因结合，所以结构基因表达。酶代谢产物一旦大量积累酶代谢产物一旦大量积累阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白阻遏蛋白被产物激活，
18、结构基因不表达。被产物激活，结构基因不表达。被产物激活，结构基因不表达。被产物激活，结构基因不表达。原核生物基因主要是转录控制。原核生物基因主要是转录控制。Trp 操纵子-产物阻遏常规酶的合成第二十五页，本课件共有61页第二十六页，本课件共有61页另一种在转录水平调节基因表达的机制。另一种在转录水平调节基因表达的机制。衰减子衰减子(Attenuator):是一种位于结构基因上游是一种位于结构基因上游前导区的终止子。前导区的终止子。4、衰减作用、衰减作用(attenuation)第二十七页，本课件共有61页前导前导RNA序列序列-两个发夹环两个发夹环-第二个发夹环和随后的第二个发夹环和随后的8个
19、尿苷酸个尿苷酸-终止子信号终止子信号第二十八页，本课件共有61页第二十九页，本课件共有61页第三十页，本课件共有61页第三十一页，本课件共有61页第三十二页，本课件共有61页（二）（二）转录后的调节转录后的调节转录后的调节：转录后的调节：对对mRNA转录后的加工（也称转录后的加工（也称为成熟）、输出核外、胞浆内定位和降解等过为成熟）、输出核外、胞浆内定位和降解等过程的调控称为转录后的调节程的调控称为转录后的调节包括几个方面：包括几个方面：1、真核生物、真核生物mRNA转录后的加工转录后的加工2、转录产物由细胞核向胞质运输、转录产物由细胞核向胞质运输3、mRNA在胞质中的定位在胞质中的定位第三十
20、三页，本课件共有61页（三）翻译水平的调节（三）翻译水平的调节 翻译水平的调节的类型：翻译水平的调节的类型：不同不同mRNA翻译能力的差异、翻译能力的差异、翻译阻遏作用、反义翻译阻遏作用、反义RNA的作用的作用 1.翻译阻遏翻译阻遏（trans-lational repression）当有过量核糖体蛋白质存在时，可引起它自身以及有关蛋白当有过量核糖体蛋白质存在时，可引起它自身以及有关蛋白质合成的阻遏。这种在翻译水平上的阻遏质合成的阻遏。这种在翻译水平上的阻遏 作用叫翻译阻遏。作用叫翻译阻遏。2.反义反义RNA（意义）意义）反义反义RNA指具有互补序列的指具有互补序列的RNA。亦称为干扰亦称为干
21、扰m RNA的互补的互补RNA。（。（调节基因表达；抑制有害基因的表达）调节基因表达；抑制有害基因的表达）第三十四页，本课件共有61页原核生物和真核生物的调节方式是有所不同的。原核生物和真核生物的调节方式是有所不同的。原核生物原核生物mRNA翻译水平的调节：翻译水平的调节：受控于受控于5末端与核糖末端与核糖体的结合部位，该部位通常位于起始密码子体的结合部位，该部位通常位于起始密码子AUG上游约上游约10个核苷酸的地方，往往由一段富含嘌呤的序列组成，称个核苷酸的地方，往往由一段富含嘌呤的序列组成，称为为SD序列序列（Shine-Dilgavno)。凡有明显凡有明显SD序列特征性部序列特征性部位，
22、翻译起始频率就高，反之则低。位，翻译起始频率就高，反之则低。真核生物在翻译水平上的调节：真核生物在翻译水平上的调节：主要是控制主要是控制mRNA的的稳定性和有选择的进行翻译。稳定性和有选择的进行翻译。mRNA的加帽和加尾修饰有的加帽和加尾修饰有利于利于mRNA的稳定的稳定第三十五页，本课件共有61页二、酶降解的调节酶合成的诱导和阻遏作用可以调节酶的数量，酶合成的诱导和阻遏作用可以调节酶的数量，相反酶的降解速度也能调节细胞内酶的含量。相反酶的降解速度也能调节细胞内酶的含量。酶的降解是由特异的蛋白质水解酶催化的。在细酶的降解是由特异的蛋白质水解酶催化的。在细胞内常含有各种水解酶，其水解蛋白质的种类
23、和胞内常含有各种水解酶，其水解蛋白质的种类和速度随细胞的生长状态和环境条件而不断变化。速度随细胞的生长状态和环境条件而不断变化。如大肠杆菌在指数生长期，蛋白酶的总活性较低，如大肠杆菌在指数生长期，蛋白酶的总活性较低，但当大肠杆菌由于营养缺乏而处于静止期时，便但当大肠杆菌由于营养缺乏而处于静止期时，便诱导合成蛋白水解酶，分解细胞内不需要的蛋白诱导合成蛋白水解酶，分解细胞内不需要的蛋白质质第三十六页，本课件共有61页植物种子在萌发时蛋白酶的合成速度也明显增加，用植物种子在萌发时蛋白酶的合成速度也明显增加，用于分解种子中的贮藏蛋白质供幼苗生长之用。于分解种子中的贮藏蛋白质供幼苗生长之用。细胞内酶的数
24、量决定于其合成速度与降解速度细胞内酶的数量决定于其合成速度与降解速度的比值，是多种因素综合作用的结果。的比值，是多种因素综合作用的结果。第三十七页，本课件共有61页第三节第三节 酶活性的调节酶活性的调节一、酶原激活二、酶的共价修饰和级联系统三、前馈和反馈作用第三十八页，本课件共有61页酶分子的活性调节酶分子的活性调节酶的变构调节酶的变构调节酶原激活酶原激活酶的共价修饰和级联系统酶的共价修饰和级联系统反馈与前馈作用反馈与前馈作用底物水平底物水平的调节的调节酶水平酶水平的调节的调节辅助因子辅助因子的调节的调节酶活性的调节酶活性的调节酶含量的调节酶含量的调节酶的定位调节酶的定位调节产物调节产物调节A
25、 BEX第三十九页，本课件共有61页 1.1.酶原：酶原：酶的无活性前体。酶的无活性前体。2.2.酶原激活酶原激活（不可逆的共价修饰）：（不可逆的共价修饰）：某些酶先某些酶先以无活性的酶原形式合成或分泌，然后在到达以无活性的酶原形式合成或分泌，然后在到达作用部位时由其它酶作用，使其作用部位时由其它酶作用，使其失去部分肽段失去部分肽段从而形成或暴露活性中心、形成有活性酶分子从而形成或暴露活性中心、形成有活性酶分子的过程的过程。3.3.酶原激活的实例酶原激活的实例一、酶原激活一、酶原激活第四十页，本课件共有61页胰凝乳蛋白酶原的激活胰凝乳蛋白酶原的激活 胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶
26、（245245AAAA残基）残基）A A 链链 +B B 链链（1-151-15）（16-24516-245）C C 链链 +D D 链链 +E E 链链 （1-13）（16-146）（149-245）胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶Ser14-Arg15Ser14-Arg15Thr147-Asn148Thr147-Asn148水解芳香族水解芳香族AAAA羧基形成的肽键羧基形成的肽键第四十一页，本课件共有61页Chymotrypsinogen 5对二硫键Chymotrypsin 5对二硫键第四十二页，本课件共有61页胰蛋白酶原的激活及其功能胰蛋白酶原的激活及其功能 胰蛋白酶原
27、胰蛋白酶原六肽六肽肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶原羧肽酶羧肽酶水解水解Arg LysArg Lys羧基形成的肽键羧基形成的肽键第四十三页，本课件共有61页trypsinogentrypsin第四十四页，本课件共有61页二、酶的共价修饰和级联系统酶的共价修饰和级联系统1.1.共价修饰共价修饰（covalent modificationcovalent modification）：）：指在专一性指在专一性酶的催化下，某些小分子基团共价地结合到被酶的催化下，某些小分子基团共价地结合到被修饰的酶
28、分子上，使被修饰酶的活性发生改变，修饰的酶分子上，使被修饰酶的活性发生改变，从而调节酶活性。从而调节酶活性。（1 1）共价修饰调节酶：）共价修饰调节酶：即通过共价修饰调节活性的即通过共价修饰调节活性的 酶叫共价修饰调节酶。酶叫共价修饰调节酶。（2 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、植物细胞中）（主要存在于高等动、植物细胞中）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/SHS-S/SH第四十五
29、页，本课件共有61页蛋白质的化学修饰：蛋白质的化学修饰：是指在较温和的条件下，以可控是指在较温和的条件下，以可控制的方式使蛋白质与某种试剂（称化学修饰剂）起制的方式使蛋白质与某种试剂（称化学修饰剂）起特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功能特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功能团发生共价化学改变。团发生共价化学改变。第四十六页，本课件共有61页糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性的调节糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性的调节 糖原的合成糖原的合成 糖原合成酶糖原合成酶a a (脱磷酸化，有活性脱磷酸化，有活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b b (脱磷酸化，无活性脱磷酸化，无活性)ATP ADPPi
30、H2O糖原合成酶糖原合成酶b b（磷酸化，无活性（磷酸化，无活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶a a（磷酸化，有活性）（磷酸化，有活性）ATP ADPPi H2O糖原的分解糖原的分解第四十七页，本课件共有61页 2.2.级联系统（级联系统（cascade systemcascade system）：）：连锁代谢反应中一个连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，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。信号的放大。这样的连锁代谢反应系统叫级联系统。实例：实例：肾上腺素肾上腺素作用于膜受体，引起效应器活化，进作用于膜受体，引起效应器
31、活化，进而引发一系列的胞内连锁反应。而引发一系列的胞内连锁反应。依赖于依赖于cAMPcAMP的蛋白激酶叫蛋白激酶的蛋白激酶叫蛋白激酶Aprotein kinase AAprotein kinase A（PKAPKA）第四十八页，本课件共有61页v蛋白质的合成是一个高耗能过程蛋白质的合成是一个高耗能过程 AAAA活化活化 2 2个高能磷酸键（个高能磷酸键（ATPATP）肽链起始肽链起始 1 1个（个（7070S S复合物形成，复合物形成，GTPGTP）进位进位 1 1个（个（GTPGTP）移位移位 1 1个（个（GTPGTP）第一个氨基酸掺入需消耗第一个氨基酸掺入需消耗3 3个个高能磷酸键（活化
32、高能磷酸键（活化2+2+起始起始1 1），以后每掺入一个），以后每掺入一个AAAA需要消耗需要消耗4 4个个（活化（活化2+2+进位进位 1 1个个 +移位移位1 1个）高能磷酸键。个）高能磷酸键。肽链合成的方向从肽链合成的方向从N NC C。第一个肽键的形成需要消耗第一个肽键的形成需要消耗5 5个个ATPATP（GTPGTP），），或或7 7个高能磷酸键，而其它肽键的形成需要个高能磷酸键，而其它肽键的形成需要消耗消耗3 3个个ATPATP或或4 4个高能磷酸键。个高能磷酸键。第四十九页，本课件共有61页肾上腺素的级联放大作用肾上腺素的级联放大作用（介绍级联反应的意义）（介绍级联反应的意义）（
33、1 1）使信号使信号（激素信号）（激素信号）放大放大:（肾上腺素浓度（肾上腺素浓度1010-8 8-10-10-10-10 mol/Lmol/L，可引起强烈的胞内效应可引起强烈的胞内效应产生葡萄产生葡萄糖糖5 5mmol/Lmmol/L）（2 2）提供了更多的调控位点，使代谢过程能对细胞内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外多种因素的变动作出调整（3 3）使关键的调节酶能够更灵敏和更灵活地控制代谢）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和终产物有不同的反应，在不同情况下对各种代谢物和终产物有不同的应答反应。应答反应。肾上腺素肾上
34、腺素-cAMPcAMP的信号转导途径的信号转导途径受体受体G蛋白（一类蛋白（一类GTP结合蛋白）结合蛋白）第五十页，本课件共有61页 肾上腺素肾上腺素主要是调节糖代谢主要是调节糖代谢,它能够促进它能够促进 肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中 的乳酸含量。的乳酸含量。（和胰岛素的作用不同）（和胰岛素的作用不同）依赖于依赖于cAMPcAMP的蛋白激酶称为的蛋白激酶称为蛋白激酶蛋白激酶A A（protein protein kinase A,PKAkinase A,PKA）第五十一页，本课件共有61页反馈与前馈作用反馈与前馈作用 S0 S1 SnE0E1En-1
35、前馈前馈+或或-反馈反馈+或或-正作用：凡反应物能使代谢过程速度加快者称为正作用。正作用：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。负作用：凡反应物能使代谢过程速度变慢者称为负作用。三、反馈与前馈作用反馈与前馈作用第五十二页，本课件共有61页1.1.前馈作用前馈作用(feedforward)feedforward)：在代谢途径中前面的底物对其后某在代谢途径中前面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。一催化反应的调节酶有作用。(1)(1)前馈激活（前馈激活（feedforward activationfeedforward activation
36、）G 6-G 6-F 1.6-G 6-G 6-F 1.6-二二 -F PEP F PEP 丙酮酸丙酮酸 (2)(2)前馈抑制前馈抑制(feedforward inhibition)feedforward inhibition)乙酰乙酰CoA+COCoA+CO2 2+H+H2 2O+ATP O+ATP 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA+ADP+Pi CoA+ADP+Pi PP丙酮酸激酶丙酮酸激酶P前馈激活前馈激活乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶前馈抑制前馈抑制第五十三页，本课件共有61页2.2.反馈作用反馈作用（feedbackfeedback）代谢产物对前面的某一酶有作用代谢产物对前面的某一酶有作用
37、 (1(1）反馈激活）反馈激活（feedback activationfeedback activation）(2)(2)反馈抑制反馈抑制（feedback inhibitionfeedback inhibition）A A 一价或单价反馈抑制一价或单价反馈抑制（monovalent feedback inhibition monovalent feedback inhibition）A B C D PA B C D PE1E2E3E4反馈抑制反馈抑制第五十四页，本课件共有61页B B 二价或多价反馈抑制二价或多价反馈抑制（divalent or multivalent feedback di
38、valent or multivalent feedback inhibitioninhibition）B1 B1 同工酶调节同工酶调节 A B C DA B C DE1E1E1E1E2E2E3E3XY在在Lys Met IleLys Met Ile合成时的反馈合成时的反馈抑制抑制第五十五页，本课件共有61页B2 B2 顺序反馈抑制顺序反馈抑制A B C DA B C DE1E4E5XY存在芳香族氨基酸合成的过程中存在芳香族氨基酸合成的过程中第五十六页，本课件共有61页B3 B3 协同反馈抑制协同反馈抑制 A B C DA B C D E4E5E1XY存在于存在于Lys ThrLys Thr的
39、合成中的合成中第五十七页，本课件共有61页B4 B4 累积反馈抑制累积反馈抑制 A BA BEDEF谷氨酰胺合成酶受到各种终产物的累积反馈抑制谷氨酰胺合成酶受到各种终产物的累积反馈抑制第五十八页，本课件共有61页第四节第四节 代谢的区域化代谢的区域化一、细胞结构与酶的空间分布一、细胞结构与酶的空间分布二、细胞膜结构对代谢的调节和控制二、细胞膜结构对代谢的调节和控制第五十九页，本课件共有61页由膜包围的多种细胞器分布在细胞质内，如细胞核、由膜包围的多种细胞器分布在细胞质内，如细胞核、叶绿体、线粒体、溶酶体、高尔基体等。叶绿体、线粒体、溶酶体、高尔基体等。各细胞器均包含有一整套酶系统，执行着特定的代谢各细胞器均包含有一整套酶系统，执行着特定的代谢功能。例如糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶功能。例如糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶系存在于细胞质中；三羧酸循环、脂肪酸系存在于细胞质中；三羧酸循环、脂肪酸-氧化和氧化和氧化磷酸化的酶系存在于线粒体中；核酸合成的酶系氧化磷酸化的酶系存在于线粒体中；核酸合成的酶系大部分在细胞核中；蛋白质合成酶系在微粒体中，水大部分在细胞核中；蛋白质合成酶系在微粒体中，水解酶系在溶酶体中。解酶系在溶酶体中。一、细胞结构与酶的空间分布一、细胞结构与酶的空间分布第六十页，本课件共有61页感感谢谢大大家家观观看看第六十一页，本课件共有61页