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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,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,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,糖代谢与脂类代谢的相互联系,节首,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,甘油,乙酰 CoA,三酰甘油,脂肪酸,植物或微生物,节首,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,糖代谢与蛋白质代谢的相互联系,糖-酮酸 氨基酸 蛋白质,NH3,蛋白质 氨基酸-酮酸 糖,（生糖氨基酸）,节首,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,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,（胞液）,（线粒体）,（PEP）,糖的分解代谢与糖糖异生的关系,节首,糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的联系,节首,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,（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,真核细胞内某些酶的区域化分布,节首,（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,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,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,磷酸化酶的共价修饰调节,节首,共价修饰与级联放大,节首,（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,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,操纵子的类型,节首,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,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,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,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,乳糖操纵子,调节基因,阻遏蛋白,启动基因,节首,节首,乳糖操纵子的负调控,调节基因,操纵基因,乳糖结构基因,P,LacZ,LacY,Laca,mRNA,阻遏蛋白（有活性）,启动子,O,R,基 因 表达,