關于物質代謝的聯系及其調節生物大分子中間產物6-磷酸葡萄糖丙酮酸乙酰CoA中間產物NADPHATP生物構件小分子生物構件小分子合成代謝降解代謝物質的新陳代謝第2頁,共43頁，2024年2月25日，星期天葡萄糖異生葡萄糖脂肪酸合成檸檬酸-丙酮酸循環PEP丙酮酸乙醇酒精發酵乳酸乳酸發酵TCA乙酰CoA轉氨基作用芳香族氨基酸丙氨酸Leu、Ser丙酮酸在物質代謝中的作用第3頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第一節物質代謝的相互聯系

一、糖代謝與脂類代謝的相互關系二、糖代謝與蛋白質代謝的相互聯系三、脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯系四、核酸與糖、脂類、蛋白質代謝的聯系第4頁,共43頁，2024年2月25日，星期天糖代謝與脂類代謝的相互聯系糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解從頭合成脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖代謝脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖

(植物)乙醛酸循環

-氧化糖異生TCA第5頁,共43頁，2024年2月25日，星期天糖代謝與蛋白質代謝的相互聯系葡萄糖5-磷酸核糖6-磷酸葡萄糖組氨酸4-磷酸赤蘚糖乙酰CoA3-磷酸甘油酸PEP絲氨酸GlyCys丙酮酸LeuAlaValTyrPheTrp檸檬酸草酰乙酸天冬氨酸a-酮戊二酸谷氨酸GlnProArgMetIleThrLysAsnPPPTCA第6頁,共43頁，2024年2月25日，星期天氨基酸碳骨架進入三羧酸循環的途徑草酰乙酸磷酸烯醇式酸

-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸谷氨酰胺精氨酸組氨酸脯氨酸異亮氨酸亮氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸異亮氨酸甲硫氨酸蘇氨酸纈氨酸葡萄糖檸檬酸谷氨酸第7頁,共43頁，2024年2月25日，星期天脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯系

脂肪甘油磷酸二羥丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白質蛋白質氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）乙醛酸循環第8頁,共43頁，2024年2月25日，星期天核酸與糖、脂類、蛋白質代謝的聯系

核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。

核酸是細胞內重要的遺傳物質，控制著蛋白質的合成，影響細胞的成分和代謝類型

核酸生物合成需要糖和蛋白質的代謝中間產物參加，而且需要酶和多種蛋白質因子。

各類物質代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如ATP是能量的“通貨”，此外UTP參與多糖的合成，CTP參與磷脂合成，GTP參與蛋白質合成與糖異生作用。第9頁,共43頁，2024年2月25日，星期天脂肪代謝和糖代謝的關系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環乙醛酸循環甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸

氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物第10頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（胞液）（線粒體）（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（轉氨基作用）糖的分解代謝和糖異生的關系第11頁,共43頁，2024年2月25日，星期天糖類脂類氨基酸和核苷酸之間的代謝聯系PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸

甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸

氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質淀粉、糖原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖第12頁,共43頁，2024年2月25日，星期天一、代謝調節的概念二、細胞區域化調節四、激素調節第二節代謝調節三、酶水平的調節第13頁,共43頁，2024年2月25日，星期天代謝調節

生命是靠代謝的正常運轉維持的。生命有限的空間內同時有那麼多復雜的代謝途徑在運轉，必須有靈巧而嚴密的調節機制，才能使代謝適應外界環境的變化與生物自身生長發育的需要。調節失靈便會導致代謝障礙，出現病態甚至危及生命。在漫長的生物進化歷程中，機體的結構、代謝和生理功能越來越復雜，代謝調節機制也隨之更為復雜。代謝調節的四級水平：

酶水平調節細胞水平調節激素水平調節神經水平調節多細胞整體水平調節第14頁,共43頁，2024年2月25日，星期天1、酶原激活2、酶的別構效應

酶活性的前饋和反饋調節3、酶的共價修飾與級聯放大機制酶水平的調節

——已有酶活性的調節4、輔因子對已有酶活性的調節第15頁,共43頁，2024年2月25日，星期天酶定位的區域化線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環;

-氧化;呼吸鏈電子傳遞;氧化磷酸化細胞質:酵解;磷戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;細胞核:核酸合成內質網:蛋白質合成;磷脂合成第16頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（3）前饋激活——代謝底物的調節作用酶活性的前饋和反饋調節（1）關鍵酶與限速步驟（2）反饋抑制——終產物的調節作用

前饋（feedforward）和反饋（feedback）是來自電子工程學的術語，前者的意思是“輸入對輸出的影響”，后者的意思是“輸出對輸入的影響”，這里分別借用來說明底物和代謝產物對代謝過程的調節作用。這種調節作用是通過酶的變構效應來實現的。第17頁,共43頁，2024年2月25日，星期天反饋調節中酶活性調節的機制代謝物別構中心活性中心第18頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（1）關鍵酶與限速步驟代謝調控主要通過途徑中少數起關鍵作用的酶進行控制，這種可被控制并對代謝途徑產生重要影響的酶稱為關鍵酶。因為關鍵酶所催化的反應通常是最慢的，成為整個過程的限速步驟，關鍵酶又稱限速酶。關鍵酶的特點：催化的反應速度最慢，因此覺得那個整個代謝途徑的總速度一般催化單向反應，或非平衡反應，它的活性決定代謝途徑的方向為寡聚酶，其活性受多種代謝物或效應劑的調節一個代謝途徑的第一個酶以及分支代謝中分支后的第一個酶，通常就是關鍵酶第19頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

由代謝終產物作為變構劑來抑制在此產物合成過程中某一酶（通常為限速酶）活性的作用，稱為反饋抑制(feedbackinhibiton)。這是一種負反饋機制，多數情況下控制合成代謝。類型：順序反饋抑制協同反饋抑制累積反饋抑制同工酶反饋抑制反饋抑制第20頁,共43頁，2024年2月25日，星期天順序反饋抑制示意圖ABYFJDCX---E1E5E4E2E3第21頁,共43頁，2024年2月25日，星期天芳香族氨基酸合成的順序反饋調節第22頁,共43頁，2024年2月25日，星期天協同調節示意圖ABGFXDCY-E1E5E4---E2E3第23頁,共43頁，2024年2月25日，星期天賴氨酸和蘇氨酸的協同反饋調節第24頁,共43頁，2024年2月25日，星期天同工酶反饋抑制示意圖ABGFJDCH----E1E2E5E4E2E3第25頁,共43頁，2024年2月25日，星期天幾種氨基酸的同工酶反饋調節第26頁,共43頁，2024年2月25日，星期天累積反饋抑制示意圖第27頁,共43頁，2024年2月25日，星期天谷氨酰氨合成酶的累積反饋抑制第28頁,共43頁，2024年2月25日，星期天前饋激活

在一系列反應序列中，前面反應產生的中間代謝物對后面反應的酶起激活作用，促進反應進行，這叫前饋激活(feelforwardactivation)。前饋激活作用能使代謝速度加快，所以是一種正調控。葡萄糖6-磷酸葡萄糖UDPG糖原糖原合成酶+ATPADPUTPPPi6-磷酸葡萄糖的前饋激活作用第29頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

酶分子中的某些基團，在其它酶的催化下，可以共價結合或脫去，引起酶分子構象的改變，使其活性得到調節，這種方式稱為酶的共價修飾（Covalentmoldification

）。目前已知有六種修飾方式：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）/還原(2SH)。激酶ATPADP磷酸化酶（無活性）磷酸化酶P（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共價修飾共價修飾

第30頁,共43頁，2024年2月25日，星期天酶級聯系統調控示意圖意義：由于酶的共價修飾反應是酶促反應，只要有少量信號分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應，而使大量的另一種酶發生化學修飾，從而獲得放大效應。這種調節方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環化酶（無活性）腺苷酸環化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（無活性）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腎上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖ATPADPATPADP456第31頁,共43頁，2024年2月25日，星期天輔因子對已有酶活性的調節

能荷對代謝的調節

[NADH]/[NAD+]對代謝的調節

金屬離子濃度對代謝的調節第32頁,共43頁，2024年2月25日，星期天一、原核生物酶合成調節的遺傳機制

——操縱子學說二、真核生物基因表達的調控第三節基因表達的調控

——酶量的調節第33頁,共43頁，2024年2月25日，星期天1.操縱子——原核轉錄調控的主要形式在細菌基因組中，編碼一組在功能上相關的蛋白質的幾個結構基因，與共同的控制位點組成一個基因表達的協同單位，稱為操縱子(operon)。RPOS1S2Sn調節基因啟動子操縱基因結構基因…………..結構基因轉錄翻譯阻遏蛋白激活蛋白操縱子及其調節基因示意圖調控基因的轉錄原核生物酶合成調節的遺傳機制

操縱子學說第34頁,共43頁，2024年2月25日，星期天2、酶合成的誘導和阻遏

調節蛋白是否具有活性有時取決于一個小分子物質結合，能夠結合于蛋白質并改變其性質的小分子物質稱作效應物(effectors)。

根據操縱子對調節基因表達的小分子所作出反應的特點，分為可誘導(inducible)和可阻遏(repressible)兩類。原核生物酶合成調節的遺傳機制

操縱子學說實例：誘導型操縱子

乳糖操縱子阻遏型操縱子色氨酸操縱子第35頁,共43頁，2024年2月25日，星期天酶的誘導和阻遏操縱子模型B.有活性阻遏蛋白加誘導劑A.有活性阻遏蛋白C.無活性阻遏蛋白D.無活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因啟動基因調節基因結構基因

阻遏蛋白(有活性)阻遏蛋白阻擋操縱基因結構基因不表達誘導物誘導物與阻遏蛋白結合,使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用,結構基因可以表達酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結合,結構基因可以表達阻遏蛋白(無活性)酶蛋白mRNA代謝產物與阻遏蛋白結合,從而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因,結構基因不表達代謝產物第36頁,共43頁，2024年2月25日，星期天乳

糖

操

縱

子

的

負

調

控調節基因操縱基因乳糖結構基因PLacZLacYLacamRNA

阻遏蛋白（有活性）基因關閉啟動子ORPLacZLacYLaca調節基因操縱基因乳糖結構基因啟動子ORmRNAZmRNAYmRNAa

阻遏蛋白（無活性）基因表達mRNAA、乳糖操縱子的結構

B、乳糖酶的誘導

乳糖

阻遏蛋白（有活性）第37頁,共43頁，2024年2月25日，星期天乳糖操縱子的正調控RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基因表達CAP基因結構基因TCAPOCAP結合部位RNA聚合酶TcAMP-CAPP葡萄糖分解代謝產物腺苷酸環化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物與cAMP的關系cAMPCAP：降