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1、一一 糖代糖代谢与脂与脂类代代谢的相互关系的相互关系糖糖乙酰乙酰CoACoA，NADPHNADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘油磷酸甘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CoACoA 琥珀酸琥珀酸糖糖(植物植物)乙醛酸循环乙醛酸循环-氧化氧化糖异生糖异生TCA第1页/共34页脂肪代谢和糖代谢的关脂肪代谢和糖代谢的关系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 氧氧化化 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合成成植物
2、或微生物第2页/共34页（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 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 NHNH3 3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）第3页/共34页（三）脂类代谢与蛋白质代谢的相互联（三）脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系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）第4页/共34页（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 核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cG
3、MP）。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;第5页/共34页（一）、代谢调节的概念（二）、细胞区域化调节（四）、激素调节二、代二、代二、代二、代 谢谢谢谢 调调调调 节节节节（三）、酶水平的调节第6页/共34页（一）代谢调节 代谢调节的四级水平：代谢调节的四级水平：v 酶水平调节酶水平调节 细胞水平调节细胞水平调节 激素水平调节激素
4、水平调节 神经水平调节神经水平调节多细胞整体水平调节多细胞整体水平调节第7页/共34页（二）酶定位的区域化线粒体线粒体:丙酮酸氧化丙酮酸氧化;三羧酸循三羧酸循环环;-氧化氧化;呼吸链电子传递呼吸链电子传递;氧化磷酸化氧化磷酸化细胞质细胞质:酵解酵解;磷酸戊糖途磷酸戊糖途径径;糖原合成糖原合成;脂肪酸合成脂肪酸合成;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;磷脂合成磷脂合成第8页/共34页（三）酶水平的调节（三）酶水平的调节（三）酶水平的调节（三）酶水平的调节（酶活性调节）（酶活性调节）第9页/共34页1 1、酶原激活（前面酶章）酶原激活（前面酶章）2 2、酶活性的前馈和
5、反馈调节、酶活性的前馈和反馈调节-反馈抑制 由代谢终产物作为变构剂来抑制在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，称为反馈抑制。酶）活性的作用，称为反馈抑制。第10页/共34页 是负反馈机制，多数情况下控制合成代谢。是负反馈机制，多数情况下控制合成代谢。类型：顺序反馈抑制类型：顺序反馈抑制 协同反馈抑制协同反馈抑制 累积反馈抑制累积反馈抑制 同工酶反馈抑制同工酶反馈抑制（1 1）反馈抑制反馈抑制第11页/共34页（2 2）反馈调节中酶活性调节的机）反馈调节中酶活性调节的机制制代谢物别构中心活性中心第12页/共34页 酶分
6、子中的某些基团，在其它酶的催化下，可以共酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下，可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变，使其活性得到价结合或脱去，引起酶分子构象的改变，使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰（调节，这种方式称为酶的共价修饰（Covalent Covalent moldificationmoldification）。磷酸化磷酸化/去磷酸化，去磷酸化，乙酰化乙酰化/去乙酰化，去乙酰化，腺苷酰化腺苷酰化/去腺苷酰化，去腺苷酰化，尿苷酰化尿苷酰化/去尿苷酰化，去尿苷酰化，甲基化甲基化/去甲基化，去甲基化，氧化（氧化（S-SS-S）/还原还原(2SH)(2SH)。3 3、共价修饰、共
7、价修饰第13页/共34页酶酶共价修饰方式共价修饰方式酶活力的变化酶活力的变化糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b b激酶激酶果糖磷酸化酶果糖磷酸化酶酪氨酸羟化酶酪氨酸羟化酶RNARNA聚合酶聚合酶糖原合成酶糖原合成酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶乙酰辅酶乙酰辅酶A A羧化酶羧化酶谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化腺苷酸化腺苷酸化/脱腺苷酸化脱腺苷酸化激活激
8、活/抑制抑制激活激活/抑制抑制激活激活/抑制抑制激活激活/抑制抑制激活激活/抑制抑制抑制抑制/激活激活抑制抑制/激活激活抑制抑制/激活激活抑制抑制/激活激活第14页/共34页激酶ATPADP磷酸化酶（无活性）磷酸化酶P（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共价修饰第15页/共34页12ATP12 PPi12ADP12 Pi腺苷酰基转移酶 调节蛋白PA腺苷酰基转移酶 调节蛋白PD谷氨酰胺合成酶脱腺苷酰化 高活性谷氨酰胺合成酶 腺苷酰化 低活性谷氨酰胺合成酶腺苷酰化与脱腺苷酰化调节过程谷氨酰胺合成酶腺苷酰化与脱腺苷酰化调节过程第16页/共34页意义：由于意义：由于酶的共价修饰反应是酶促
9、反应，只要酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。这种调节方式快速、效率极高。级联系统级联系统(cascade system)定义：在一个连锁反映中，当起始的激酶受到激活后，其他的酶被依次激活，能引起原始信号放大的酶链反应体系。第17页/共34页酶级联系统调控示意图肾上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋
10、白激酶（无活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（无活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶 b（无活性）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肾上腺素或胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖ATP ADPATP ADP456第18页/共34页（四）基因表达的调控（四）基因表达的调控 (酶含量的调节酶含量的调节)第19页/共34页一、原核生物酶合成调节的遗传机制一、原核生物酶合成调节的遗传机制-操纵子学说操纵子学说 操纵子学说：一个操纵子就是一个操纵子就是DNADNA分子中在结分子中在结构上紧密连锁、在信息传递中起作用而协调表达的遗构上紧密连锁、在信息
11、传递中起作用而协调表达的遗传结构，也就是能够决定一个独立生化功能的相关基传结构，也就是能够决定一个独立生化功能的相关基因表达的调节单位。因表达的调节单位。1.19601961年，J.Monod 和 F.Jacob 提出操纵子学说第20页/共34页操纵子（操纵子（operonoperon）在转录水平上控制基因表达基因表达 的协同单位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，structural,S structural,S）控制部位控制部位操纵基因（操纵基因（operator,Ooperator,O）启动子（启动子（promotor,Ppromotor,P）第21页/共3
12、4页POS操纵子操纵子启动基因启动基因操纵基因操纵基因 结构基因结构基因调节基因RNARNA聚合酶结合聚合酶结合区域区域编码阻遏蛋白编码阻遏蛋白结合阻遏蛋白结合阻遏蛋白区域区域编码蛋白质编码蛋白质第22页/共34页调节基因阻遏蛋白诱导物阻遏蛋白不能阻挡操纵基因基因表达（无活性）（有活性）2.2.酶合成的诱导机理酶合成的诱导机理 参与分解代谢反应的的参与分解代谢反应的的酶酶第23页/共34页酶的诱导操纵子模型B.有诱导物A.无诱导物操纵基因启动基因调节基因结构基因 阻遏蛋白(有活性)阻遏蛋白阻挡操纵基因结构基因不表达诱导物诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表
13、达酶蛋白mRNA第24页/共34页情况1：无乳糖存在可诱导的乳糖操纵子（lac）模型情况2：有乳糖存在半乳糖苷酶半乳糖苷透性酶半乳糖苷乙酰转移酶第25页/共34页调节基因调节基因 阻遏蛋白阻遏蛋白 阻遏物阻遏物阻遏蛋白阻遏蛋白阻挡操阻挡操纵基因纵基因基因不表达基因不表达（无活性）（无活性）（有活性）（有活性）3.3.酶合成的阻遏机理酶合成的阻遏机理 参与合成代谢的酶参与合成代谢的酶参与合成代谢的酶参与合成代谢的酶第26页/共34页酶的阻遏操纵子模型A.A.无代谢产物无代谢产物B.B.有代谢产物（）有代谢产物（）阻遏蛋白不能跟操纵基因结合,结构基因可以表达阻遏蛋白(无活性)酶蛋白mRNA代谢产物
14、与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达代谢产物第27页/共34页ABCDEopLatrpRtrpPtrpO trpE trpD trpC trpB trpA如：E.coli 色氨酸操纵子模型TrpTrp合成途径还存在色氨酸操纵子中合成途径还存在色氨酸操纵子中衰减子衰减子所引起的衰减调节。所引起的衰减调节。第28页/共34页可阻遏的色氨酸操纵子(Trp)模型情况1：缺乏色氨酸时情况2：色氨酸充足时无活性的阻遏蛋白第29页/共34页4.4.分解代谢产物的阻遏分解代谢产物的阻遏 葡萄糖效应葡萄糖效应何谓葡萄糖效应？何谓葡萄糖效应？有些酶，特别是参与分解代谢的酶，当细胞有些酶，
15、特别是参与分解代谢的酶，当细胞在容易利用的碳源（如葡萄糖）上生长时，其合在容易利用的碳源（如葡萄糖）上生长时，其合成受到阻遏，这种现象叫（成受到阻遏，这种现象叫（glucose effect）第30页/共34页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）第31页/共34页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（catabolic gene activation protein）降低cAMP浓度使CAP呈失活状态第32页/共34页愿生物化学为你插上翅膀愿生物化学为你插上翅膀在生命科学世界里展翅翱翔在生命科学世界里展翅翱翔第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页