代谢的调节与控制解读

脂肪酸
5-磷酸核糖
6-磷酸葡萄糖
丙酮酸
生酮氨基酸
亮氨酸 赖酰胺 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸
乙酰乙酰辅酶A
乙酰辅酶A
酪氨酸 苯丙氨酸 天冬酰氨
草酰乙酸
柠檬酸
丙二酸 单酰辅酶A
胆固醇
延胡索酸
琥珀酰辅酶A
-酮戊二酸
生物体内的代谢既是错综复杂的，也是有序的； 单细胞和多细胞生物都能对各类代谢过程及其相互间的
变构酶通常为代谢途径的 起始关键酶，而变构剂则 为代谢途径的终产物。
变 构 剂 一 般 以 反 馈 (feedback)方式对代谢途径 的起始关键酶进行调节， 最常见的负反馈调节。
（一）变构调节（别构调节）：
3. 别构酶举例：天冬氨酸转氨甲酰酶，简称ATCase
（一）变构调节（别构调节）： 4．变构调节的特点
（二）共价修饰调节： 2．共价修饰调节的方式：
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺苷酸环化酶 （无活性）
腺苷酸环化酶（有活性）
ATP
cAMP↑
PKA
(无活性)
PKA
(有活性)
磷酸化酶b激酶 磷酸化酶b激酶-P
糖原合酶
糖原合酶-P
磷酸化酶b 磷酸化酶a-P
共价修饰酶的级联反应
（二）共价修饰调节： 2．共价修饰调节的方式：
分子中除活性中心外（一般有一个或多个），还含有别 构中心；
当调节亚基或调节部位与变构剂结合后，就可导致酶的 空间构象发生改变，从而导致酶的催化活性中心的构象 改变而致酶活性的改变。
（一）变构调节（别构调节）： 1．变构调节的机制
蛋白激酶A的变构调节
（一）变构调节（别构调节）： 2. 变构调节的方式
当信息分子与受体结合后，酶1（受体偶联酶） 被激活，酶1激活各酶2，各酶2再分别激活各酶3，
依次类推，于是引起级联放大的瀑布效应。
共价修饰酶的级联反应
（二）共价修饰调节： 3．共价修饰调节的特点：
⑴ 酶以两种不同修饰和不同活性的形式存在； ⑵ 有共价键的变化； ⑶ 受其他调节因素（如激素）的影响； ⑷ 一般为耗能过程； ⑸ 存在放大效应。
一、酶结构的调节 （一）变构调节 （二）共价修饰调节 （三）酶原的激活
二、酶含量的调节 （一）操纵子的概念、类型和特点 （二）操纵子的实例 乳糖操纵子和色氨酸操纵子
一、酶结构的调节
酶结构的调节是通过对现有酶分子结构的 影响来改变酶的催化活性的调节方式。
酶结构的调节是一种快速调节方式。
一、酶结构的调节 （一）变构调节（别构调节）：
一、酶结构的调节 （二）共价修饰调节：
共价修饰调节： 在其他酶的催化下，酶蛋白肽链上的一些基团可
与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶 的活性，此过程称为共价修饰。
➢ 共价修饰调节也是体内快速调节代谢活动的一种重 要的方式。
➢ 最常见的共价修饰方式有：磷酸化-脱磷酸化，-SH -S-S-，乙酰化-脱乙酰化，腺苷化-脱腺苷化等。
第九章 代谢的调节与控制
蛋白质
核酸
淀粉、糖原
脂肪
氨基酸
生糖氨基酸 甘氨酸
天冬氨酸 谷氨酸 丙氨酸 甘氨酸
半胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸
天冬氨酸 天冬酰胺
酪氨酸 苯丙氨酸 天冬酰氨 异亮氨酸 甲硫氨酸
苏氨酸 缬氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 脯氨酸 精氨酸
核苷酸 1-磷酸葡萄糖
葡萄糖
甘油
磷酸二羟丙酮
⑴ 酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现； ⑵ 酶的变构仅涉及非共价键的变化； ⑶ 调节酶活性的因素为代谢物； ⑷ 为一非耗能过程； ⑸ 无放Baidu Nhomakorabea效应。
一、酶结构的调节 （一）变构调节 （二）共价修饰调节 （三）酶原的激活
二、酶含量的调节 （一）操纵子的概念、类型和特点 （二）操纵子的实例 乳糖操纵子和色氨酸操纵子
关系进行全面而精确的调节，保持机体处于正常状态。
微生物：细胞调节 高等动物和人类：细胞调节、
激素调节、 神经调节
第一节 酶 水 平 的 调 控
酶调节的意义 ➢ 生物体内各种生理活动均以一定的物质代谢为基础； ➢ 通过对酶的催化活性的调节，可以调节代谢活动。
可以通过改变其催化活性而使整个代谢反应的速度或 方向发生改变的酶就称为限速酶(limiting velocity enzyme)或关键酶(key enzyme)。
▪ 酶原激活：酶原在一定的条件下经过适当的物质作用 而转变为有活性的酶的过程，称为酶原的激活；
▪ 实质上是酶活性部位形成或暴露的过程。
一、酶结构的调节 （三）酶原的激活 ：
▪ 酶原的激活过程通常伴有酶蛋白一级结构的改变。
胰蛋白酶/肠激酶
胰蛋白酶原
胰蛋白酶 + N端6肽片段
一、酶结构的调节 （三）酶原的激活 ：
变构酶(allosteric enzyme)： 具有变构调节作用的酶。
变构剂(allosteric effector)： 能使酶分子变构并使酶的催化活性发生改
变的代谢物。
➢ 别构激活剂 ➢ 别构抑制剂
（一）变构调节（别构调节）： 1．变构调节的机制
变构酶一般是多亚基构成的聚合体，一些亚基为催化亚 基，另一些亚基为调节亚基。
一、酶结构的调节 （三）酶原的激活 ：
一、酶结构的调节 （一）变构调节 （二）共价修饰调节 （三）酶原的激活
二、酶含量的调节 （一）操纵子的概念、类型和特点 （二）操纵子的实例 乳糖操纵子和色氨酸操纵子
一、酶结构的调节 （三）酶原的激活 ：
▪ 酶原：有些酶，特别是一些与消化作用有关的酶，在 最初合成和分泌时，没有催化活性，这种没有催化活 性的酶的前体称为酶原；
一、酶结构的调节 （一）变构调节（别构调节）：
变构调节(allosteric regulation)： 当底物或调节物与酶分子中的别构中心结合后，能 诱导出或稳定住酶分子的某种构象，使酶活性中心 与底物的结合与催化作用受到影响，从而调节酶的 反应速度及代谢过程。
酶的别构效应
一、酶结构的调节 （一）变构调节（别构调节）：
（二）共价修饰调节： 1．共价修饰的机制：
ATP
ADP
Ser
酶蛋白 Thr
Tyr
蛋白激酶
OH
蛋白磷酸酶
Ser
酶蛋白 Thr
Tyr
OP
Pi
H2O
酶的磷酸化与脱磷酸化
（二）共价修饰调节： 1．共价修饰的机制：
▪ 共价修饰酶通常在两种不同的酶的催化下发生共价修 饰（covalent modification）或去修饰，从而引起酶分 子在有活性形式与无活性形式之间进行相互转变。