关于物质代谢的相互关系和调节控制课件

3）核苷酸类化合物对代谢途径的影响 ATP、ADP、AMP等可影响EMP、TCA和
氧化磷酸化等产能途径，从而调节细胞能量代谢。
• ATP系统的质量作用比： [ATP] / [ADP] [ Pi]
大：三者皆减慢 小：三者皆加快
2. 酶的共价化学修饰调节
某种酶可由于其它酶对其结构进行共价化学修饰， 从而使其在活性形式与非活性形式之间相互转变。
关于物质代谢的相 互关系和调节控制
第一节 物质代谢的相互关系
一、糖、脂代谢的相互关系
1. 糖 脂
G 磷酸二羟丙酮 3-P-甘油 丙酮酸 乙酰CoA 脂酰CoA
脂肪
2. 脂 糖
糖异生
脂肪
甘油 脂肪酸
糖
乙醛酸循环
糖异生
植物
乙酰CoA
草酰乙酸
糖 微生物
TCA 草酰乙酸
糖 （动物）
少
二、糖、蛋白质代谢的相互关系
蛋白激酶A (四聚体)
催化亚基
调节亚基 （无活力）
催化亚基 单体 （有活力）
Cyclic AMP-dependent protein kinase(PKA) is a R2C2 tetramer in mammalian cells. The two R (regulatory) subunits bind cAMP; cAMP binding releases the R subunits from the C(catalytic)subunits. C subunits are enzymatically active as monomers.
细胞水平 生物 激素水平
植物 动物
神经水平
一、酶水平调节
酶活力调节 通过激活和抑制酶活性进行调节 （时间短，速度快，细调）
酶量调节
通过影响酶合成及分解速度进行调节 （时间长，速度慢，粗调）
（一）酶活力调节 别构调节
两种方式 共价化学修饰调节
1. 别构调节 通Байду номын сангаас改变酶分子构象而改变酶活力的调节。
别构酶（大多数为寡聚酶）
1）酶活力的前馈和反馈调节 前馈：输入对输出的影响。 反馈：输出对输入的影响。
前馈或反馈调节： 代谢底物或代谢产物对代谢过程的影响。 使代谢过程速度加快，称正作用，反之，为负作用。
前馈 正前馈 负前馈
反馈 正反馈 负反馈（反馈抑制）
前馈 + 或 -
S0
E1
S1 E2 S2 E3 Sn
反馈 + 或 -
E. coli 乳糖操纵子模型
阻遏蛋白
-半乳糖苷酶 半乳糖苷透性酶 -半乳糖苷转乙酰酶
Model of the E. coli lac operon.
• 负反馈 G + ATP
己糖激酶
-
G-6-P + ADP
直接产物抑制
Thr E1(Thr脱氨酶)
-
Ile
终产物抑制
2）酶分子的解离和聚合
磷酸果糖激酶
G G-6-P F-6-P
F-1,6-2P
PEP
-
丙酮酸
脂肪酸
TCA 柠檬酸
乙酰CoA羧化酶
乙酰CoA
丙二酸单酰
+
CoA
柠檬酸促进乙酰CoA羧化酶亚基间的聚合，使之表现为催化 活力。
A. 酶的诱导
调节基因
启动子 操纵基因
P
O
结构基因
阻遏蛋白
阻遏蛋白结合在操纵基因上， 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 能结合在操纵基因上，结构基因表达。
B. 酶的阻遏
辅阻遏物 （产物）
启动子 操纵基因 结构基 因
PO
阻遏蛋白不能 与操纵基因结 合，结构基因 可表达。
代谢产物与阻遏蛋白结 合，使阻遏蛋白能够结 合在操纵基因上，结构 基因不表达。
Gly, Gln, Asp, 一碳单位，NH3
CO2
核糖-5-P
PRPP
碱基
核酸 核苷酸
• 核酸通过控制蛋白质的合成，影响细胞组分及代谢类型
• 某些核苷酸参与物质代谢 ATP: 通用的能量载体 UTP, CTP, GTP： 分别参与糖原、磷脂、蛋白质的合成 cAMP：“第二信使”
五、四大物质代谢的关系
腺苷酸 环化酶
( 肾上腺素10-8~10-10 mol/L) 102
蛋白激酶A
104
磷酸化酶激酶
106
The hormone-activated enzymatic cascade that leads to activation of glycogen phosphorylase.
糖原磷酸化酶 glucogen
(510-3 mol/L) G
108
G-1-P
（二）酶量调节
1. 酶合成的诱导和阻遏 • 酶诱导生成作用
某些物质能促进细胞内某些酶的生成。
例：乳糖可诱导-半乳糖苷酶的生成。
• 酶阻遏生成作用
某些物质能阻止细胞内某些酶的生成。
例：产物Trp的存在可阻止与Trp合成有关酶的生成。
• 酶合成的诱导和阻遏与操纵子学说
1）不可逆转变
胰蛋白酶原 肠激酶
6肽
胰蛋白酶
2）可逆转变
磷酸化和去磷酸化
例：糖原磷酸化酶
ATP
ADP
磷酸化酶激酶
磷酸化酶b
（无活性）
磷酸化酶磷酸酶
磷酸化酶a
（有活性）
Pi
H2O
特点： 级联放大 （效应高， 作用快）
连续代谢反应中的一个酶被激活后，连续地发 生其它酶被激活，导致原始信号的放大，这种放大 效应称级联放大。具有这种放大效应的连续代谢反 应系统，称为级联系统（cascade system）。
1961年， Monod 和 Jacob E. coli 乳糖操纵子模型
操纵子（operon）：
基因表达的协调单位。包括一个控制区和一群 功能相关的结构基因。控制区由启动子（promoter） 和操纵基因（operator）组成。操纵基因可与调节基 因产物阻遏蛋白（repressor）结合，其“开放”或 “关闭”直接控制结构基因的表达。
• 细胞代谢的原则及方略 将各类物质分别纳入各自的代谢途径，以少
数种类的反应转化种类繁多的分子。不同代谢途 径可通过交叉点上的关键中间物得以沟通，形成 经济有效的代谢网络。
• TCA环是共同的代谢途径
• 关键的中间物：G-6-P, 丙酮酸，乙酰CoA
第二节 代谢的调节
• 四个水平的调节
酶水平
单细胞
还原氨基化
糖
糖代谢中间物
转氨基作用
非必需aa
（-酮酸）
蛋白质
蛋白质 生糖aa
-酮酸等
草酰乙酸 糖
三、脂、蛋白质代谢的相互关系
脂肪
甘油 脂肪酸
丙酮酸
乙醛酸循环
乙酰CoA
-
酮酸
aa
（植物、微生物）
生糖aa
丙酮酸
甘油
蛋白质
生酮生糖aa 生酮aa
脂
乙酰CoA 脂肪酸
肪
四、核酸代谢与其它物质代谢的关系
蛋白质代谢 脂代谢 糖代谢