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1、第10章、代谢调节,近几年的网络化进步都带来了哪些便利？ 联系密切、资源共享 音乐网、文学网、化学网、环保网、人际关系网 集团优势的充分体现 几亿年前生物小小的细胞内就已经进化出了网络化行为代谢网络,第一节、物质代谢的相互关系,(一). 糖代谢与脂肪代谢的相互关系,1、糖可以在生物体内变成脂肪。,2、脂肪不能大量转变为糖，除了油料作物种子。,一、代谢途径交叉形成网络,(二). 糖代谢与蛋白质代谢的关系,糖代谢 碳源 蛋白质的合成； 糖分解 能量 Aa和蛋白质的合成; 蛋白质 Aa 糖异生作用 糖。,TCA,(三). 脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系,1、由脂肪合成蛋白质的可能性是有限的，实际上仅
2、限于Glu。 2、蛋白质间接地转变为脂肪。,（四）核酸代谢与糖、蛋白质、脂肪代谢的关系,ATP：能量和磷酸基团的供应 UTP：单糖的转变和多糖的合成 CTP：参与卵磷脂的合成 GTP：给蛋白质合成提供能量,核酸,核苷酸,AMP：辅酶A, NAD(P+), FAD 核苷酸的合成: Gly、Asp、Gln、甲酸和氨；酶和蛋白因子 核酸的合成: 酶和多种蛋白因子,二、分解代谢与合成代谢的单向性,相对立的单向反应（opposing unidirectional reaction）：指在一条代谢途径中，某些关键部位的正向反应和逆向反应是由两种不同酶所催化。 举例： 1）糖代谢 G + ATP G-6-P
3、 + ADP 己糖激酶 G-6-P + ADP G + Pi 6-磷酸葡萄糖酶 2）脂肪酸代谢 乙酸 + ATP + CoA 乙酰CoA + AMP + PPi 硫激酶 乙酰CoA + H2O 乙酸 + CoA 硫酯酶,三、ATP是通用的能量载体,绿色植物和光合细菌通过光合作用获得太阳能； 其他生物利用有机物的分解代谢获得能量：有机物氧化分解 释放能量 ATP 需能反应,四、NADPH以还原力形式携带能量,NADPH是生物合成过程中的良好还原剂； PPP途径、线粒体乙酰CoA的输出 NADPH,代谢的要略在于形成ATP、还原力和构造单元以用于生物合成； 大分子构造单元（G、Aa、甘油、脂肪酸）
4、; 各种构造单元乙酰CoA + NADPH + ATP; 乙酰CoA TCA循环CO2 + H2O + ATP,提问：代谢形成网络有什么益处？,资源共享 在满足需要的前提下，互通有无，最大限度的减少酶、代谢途径及中间产物的数量,酶 水 平 调节 细胞水平调节 激素水平调节 神经水平调节,复杂程度,单细胞 生物,植物,动物,第二节、代谢调节,多细胞整体水平调节,一、细胞水平的调节 以酶区域化分布为基础的调节,细胞内膜系统的区隔化作用,酶定位的区域化,线粒体:丙酮酸氧化;TCA;脂肪酸-氧化;脂肪酸碳链的延长；呼吸链;氧化磷酸化,细胞质:酵解;磷酸戊糖途径;脂肪酸从头合成；糖原分解与合成,细胞核:
5、 核酸合成,内质网核糖体:蛋白质合成;,此外，植物细胞中:乙醛酸体乙醛酸循环,细胞的区域化有三个方面的作用,使不同的代谢途径分别在不同的区域内进行，不至于相互干扰。 将酶、辅酶和底物在细胞器内高度浓缩，使代谢反应以正常的速度进行。 细胞的区域化为酶水平调节创造了有利的条件,二、酶 水 平 调 节,酶活性的调节 酶含量的调节 酶的定位调节,（一）、酶活性的调节(微调或细调),酶原激活 酶的变构调节反馈与前馈作用 酶的共价修饰和级联放大系统 辅因子的调节,当细胞已合成一定量的某种酶时，可以以其活性进行调节，这是一种比较灵敏的调节，有时候称为“微调”,酶原：酶的无活性前体。 酶原激活：某些酶先以无活
6、性的酶原形式合成或分泌，然后在到达作用部位时由其它酶作用，使其失去部分肽段从而形成或暴露活性中心、形成有活性酶分子的过程。 酶原激活的生理意义：保证某些酶只在需要时发挥作用，而不会对机体产生不利影响。,1、酶原激活,胰蛋白酶原的激活与功能,胰蛋白酶：水解Arg Lys羧基形成的肽键,2、酶的变构调节（非共价调节）,变构酶：活性中心 (结合部位和催化部位)和变构中心（调节部位）。 变构调节：变构酶的调节部位能与某些效应物进行特异的非共价结合，使酶分子构象发生改变，影响酶的催化活性，从而控制代谢反应，这种调节方式称变构调节。,别构酶通常是寡聚酶； 活性中心 + 别构中心； 别构中心与效应物的结合将
7、导致酶活性中心构象发生轻微变化而影响酶的功能； 别构效应有别构激活和别构抑制两种； 代谢底物经常是别构酶的别构激活剂，而代谢产物经常是别构抑制剂；,别构酶的特点：,酶促反应的前馈和反馈 ：,最常见的变构调节：,前馈作用（feedforward）：代谢途径中前面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。,反馈调节（feedback）某一代谢途径的产物或终产物积累时，反过来对反应序列前头的限速酶发生的调节作用,负反馈,单价反馈抑制：无分支代谢途径的系列反应中，终产物对反应序列前头的限速酶的抑制,多价反馈抑制：分支代谢途径中，限速酶的活性可受到两种或多种终产物的抑制。,3、酶促共价修饰和联级系统,共价
8、修饰（化学修饰）：酶蛋白在修饰酶催化下，可与某些小分子基团发生共价键的结合或解离，从而导致酶的活化或抑制，以控制代谢的速度和方向。 共价修饰调节酶：通过共价修饰调节活性的酶。,如糖原合成酶、糖原磷酸化酶活性的调节,糖原的分解,常见的共价修饰类型：磷酸化/脱磷酸化,特点： 在修饰过程中，酶在无活性和有活性的两种状态之间转变； 共价修饰的互变是由不同的酶催化的； 属于酶活性的快速调节； 由激素信号引起的共价修饰会产生级联放大效果。,级联放大系统 连锁代谢反应中一种酶被化学修饰激活后，连续地发生其他酶依次被化学修饰激活，导致原信号的放大。这样的连锁反应系统，称为级联放大系统。,激素,激素受体,ATP,cAMP +PPi,代谢反应,10,100,1000,104,极大,1 （浓度）,第一信使,如胰岛素对糖原降解的激活；生长素抑制糖原分解等等。,4、辅因子的调节,能荷的调节,能荷：在腺苷酸总池中（即ATP、ADP、AMP之和）ATP的份数。,高能荷时，抑制分解代谢过程，降低ATP的合成速度。 低能荷时，促进分解代谢过程，提高ATP的合成速度。,NADH的调节,EMP、TCA都产生了NADH，细胞中NADH与NAD+通常有比例关系，NADH对磷酸果糖激酶有抑制作用。,金属离子的调节作用,（二）：酶含量的调节,酶合成速度的调节 (基因表达的调节粗调) 酶降解速度的调节,