生物化学第十四章代谢调控.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,第十四章,物质代谢的相互关系和调节控制,生命科学学院,生化教研室,第十四章 物质代谢的相互,关系和调节控,*,调控,适应,有序,1,2,物质代谢的相互关系,代谢的调节,第十四章 物质代谢的相互关系和调节控制,（一）,（二）,脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系,（三）,核酸和其它物质代谢的相互关系,（四）,糖代谢与蛋白质代谢的相互关系,糖代谢与脂肪代谢的相互联系,1,物质代谢的相互关系,物质代谢的联系：,物质的代谢是相互联系，互通有无的、是整体、统一、协调的。,联系：通过重要的,共同的中间产物或共同的代谢途径,联系起来。,（一）糖代谢与脂肪代谢的相互联系,物质的代谢途径是四通八达相互联系的,糖,乙酰,CoA,，,NADPH,脂肪酸,磷酸二羟丙酮,-,磷酸甘油,脂肪,有,氧氧化,酵解,从头合成,脂肪,甘油,磷酸二羟丙酮,糖代谢,脂肪酸,乙酰,CoA,琥珀酸,糖,(,植物,),乙醛酸循环,-,氧化,糖异生,TCA,（一）糖代谢与脂肪代谢的相互联系,（四）核酸和其它物质代谢的相互关系,（,1,）核酸控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢 类型。,（,2,）核酸合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物支援，需要酶和多种蛋白质因子。,（,3,）各类物质代谢中需高能磷酸化合物,*,ATP,、,UTP,、,CTP,的参与。,（,4,）核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如,CoA,、,NAD+,，,NADP+,，,cAMP,，,cGMP,）。,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 甘氨酸丝氨酰苏氨酸,半胱氨酸,氨基酸,6-,磷酸葡萄糖,磷酸二羟丙酮,乙酰,CoA,甘油,脂肪酸,胆固醇,亮氨酸赖氨酸酪酰氨色氨酸,笨丙氨酸,异亮氨酸,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,异亮氨酸甲硫酰氨,苏氨酸缬氨酸,琥珀酰,CoA,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,乙醛酸,蛋白质,淀粉、糖原,核酸,生糖氨基酸,谷氨酰氨,组氨酸脯氨酸精氨酸,谷氨酸,延胡索酸,琥珀酸,丙二单酰,CoA,1-,磷酸葡萄糖,糖、脂、氨基酸及核酸代谢相互联系,调节原因：,途径复杂，纵横交错，要适应各种变化,保证生命活动（如生长、发育、分化、繁殖、代谢和运动等）能够有条不紊地进行,。,体内存在调节机制（系统），对代谢及时调节。,调控机制是在长期进化中逐步形成的。进化程度愈高，机制愈完善、愈复杂。,2,代谢的调节,新陈代谢必需调节！,有调节才能,适应,，,才能,有序,。,激素水平调节,神经水平调节,细胞水平调节,酶水平调节,动物,植 物,单细胞生物,代谢调节的四级水平,(,一,),酶水平的调节,1.,酶活性的调节,1,）别构调节作用,2,）共价修饰调节作用,2.,基因表达的调节,1,）原核生物基因表达调节,2,）真核生物基因表达调节,(,二,),酶在细胞内的集中存在与隔离分布,(,三,),激素,对代谢的调节,（四）神经,对代谢的调节,2,代谢的调节,酶活性的调节*,酶水平的调节,酶含量的调节,（一）酶水平的调节,酶水平的调节,是代谢调控的基础,此调节是主要是,以酶分子的结构为基础,的调节有,多种调节因素,直接调节：,底物浓度，辅助因子，温度，离子强度等,间接调节,：,代谢产物或小分子核苷酸类等。,1.,酶活性的调节*,最重要 最灵敏 最有效,1),别构调节作用,通过,别构酶的,别构,效应,实现。,别构效应物主要有,底物产物或代谢途,径的最终产物以及,小分子核苷酸类物,质。,1),别构调节作用,2),共价修饰调节作用,共价调节酶,分子上的基团可以在另一种酶催化下发生共价修饰（例如磷酸化或去磷酸化作用），从而引起酶活性的激活或抑制。,（,1,）酶有活性和非活性两种形式,（,2,）此调节可产生酶的连续激活现象，具有,信号放大效应,。如肾上腺素引起糖原分解中的一系列磷酸化激活的结果将激素的信号被逐级放大了约,300,万倍。,通过,蛋白激酶和磷酸酯酶催化酶的磷酸化和脱磷酸化,从而调节代谢反应，这是细胞代谢调节的一种重要机制。,2),共价修饰调节作用,3),酶原的激活,D,B,C,A,胰蛋白酶,胃蛋白酶,凝血酶,如消化系统,酶原激活,胰凝乳蛋白酶,2.,基因表达的调节,蛋白质的合成的基因表达调节,至少在,两个水平,上进行调节的：,转录水平,和,翻译水平,原核生物酶合成调节的遗传机制,操纵子学说,操纵子,原核基因表达的协同单位,操纵子,结构基因（编码蛋白质，,S,）,控制部位,操纵基因（,operator,O,）,启动子（,premotor,P,）,酶诱导和阻遏的操纵子模型,大肠杆菌乳糖操纵子模型,1),原核生物基因表达调节,酶的诱导和阻遏操纵子模型,B.,有活性阻遏蛋白加诱导剂,A.,有活性阻遏蛋白,C.,无活性阻遏蛋白,D.,无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂,操纵基因,启动基因,调节基因,结构基因,阻遏蛋白,(,有活性,),阻遏蛋白阻挡操纵基因结构基因不表达,诱导物,诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达,酶蛋白,mRNA,阻遏蛋白不能跟操纵基因结合,结构基因可以表达,阻遏蛋白,(,无活性,),酶蛋白,mRNA,代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达,代谢产物,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）,基 因 关 闭,启动子,O,R,P,LacZ,LacY,Laca,调节基因,操纵基因,乳糖结构基因,启动子,O,R,mRNAZ,mRNAY,mRNAa,阻遏蛋白（无活性）,基 因 表达,mRNA,A,、乳糖操纵子的结构,B,、乳糖酶的诱导,乳糖,阻遏蛋白（有活性）,大肠杆菌乳糖操纵子模型,DNA,转录初产物,RNA,mRNA,蛋白质前体,mRNA,降解物,活性蛋白质,DNA,水平调节,转录水平调节,转录后加工的调节,翻译调节,mRNA,降解,调节,翻译后加工的调节,核,细胞质,真核基因表达调控的五个水平,DNA,水平调节,转录水平调节,转录后加工的调节,翻译水平调节,翻译后加工的调节,真核基因调控主要是正调控,顺式作用元件和反式作用因子,转录因子的相互作用控制转录,1),真核生物基因表达调节,线粒体,:,丙酮酸氧化,;,三羧酸循环,;,-,氧化,;,呼吸链电子传递,;,氧化磷酸化,细胞质,:,酵解,;,磷戊糖途径,;,糖原合成,;,脂肪酸合成,细胞核,:,核酸合成,内质网,:,蛋白质合成,;,磷脂合成,(,二,),酶在细胞内的集中存在与隔离分布,激素,(hormone),一词于,1904,年首先由,Bayliss,及,Starling,提出。,它由,腺体分泌,，,体液,（动物血液、淋巴液、脑脊液、肠液）,运送,到特定部位，引起激动效应,调控各种物质代谢,或生理功能）的一群微量的有机化合物,(,化学讯息,),。,激素局部性调控，并接受神经系统的控制。,植物激素主要为,植物生长调节剂,。,（三）激素对代谢的调节,根据激素的化学本质和调控功能一般分为三类：,（,1,）含氮激素：,包括蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。,（,2,）类固醇激素：,性腺和肾上腺皮质分泌的激素大多数是类固醇激素。,（,3,）脂肪酸衍生物激素：,主要由生殖系统及其它组织分泌产生。,（三）激素对代谢的调节,人 体 主 要 内 分 泌 腺,垂体,甲状腺,肾上腺,睾丸,卵巢,胰腺,胸腺,松果体,内分泌腺,激 素,化学本质,生理效应,垂,体,前,叶,生长激素,蛋白质（人，,191,个氨基酸）,促进生长、促进代谢（蛋白质合成、脂肪分解）,促甲状腺激素,蛋白质（含糖，约,220,个氨基酸）,促进甲状腺发育及分泌,促肾上腺皮质,激素,39,个氨基酸,促进肾上腺皮质分泌激素,催乳素,蛋白质（,198,个氨基酸）,刺激乳腺分泌,促黄体生成激,(,促间质细胞激素,),蛋白质（含糖）,刺激性腺分泌激素，促进黄体生成,促卵泡激素,蛋白质（含糖）,促进产生精子及卵，促进卵巢发育,脂肪酸释放激素,蛋白质（,：,93,个氨基酸）（,r,：,60,个氨基酸）,水解酯类,人体调节代谢的重要激素,内分泌腺,激素,化学本质,生理效应,垂,体,后,叶,催产素,9,个氨基酸,促使妊娠子宫收缩,加压素（抗利尿）,9,个氨基酸,升高血压并抗利尿,中,叶,促黑素细胞激素,aMSH13,个氨基酸,MSH18,个氨基酸,刺激黑色素的扩散和生物合成,下,丘,脑,促肾上腺皮质激素释放因子,41,个氨基酸,促进或抑制激素的分泌,促黄体生成激素释放因子,10,个氨基酸,促卵泡激素释放因子,40-44,个氨基酸,生长激素释放因子,多肽,催乳激素释放因子,14,个氨基酸,人体调节代谢的重要激素,内分泌腺,激 素,化学本质,生理效应,下,丘,脑,促黑色细胞激素释放因子,多肽,促进或抑制激素的分泌,促黑色细胞激素释放抑制因子,多肽,促甲状腺激素释放因子,3,个氨基酸,胸 腺,胸腺素,、,蛋白质（,：49,个氨基酸）,增进免疫力等,甲状腺,甲状腺激素,含碘氨基酸,对动物代谢起较大的促进作用。增加基础代谢；促进智力与体制的发育,三碘甲状腺原氨酸,含碘氨基酸,降钙素,31,个氨基酸,调节钙磷的正常代谢，降低血钙,降钙素基因相关肽,37,个氨基酸,血管舒张剂,人体调节代谢的重要激素,中枢神经系统控制各种活动和代谢调节机制。,神经系统的调节具有,整体性,特点：,既直接影响各种酶的合成，又影响激素分泌。,1.,神经系统的控制多是通过激素而发挥其作用的,2.,神经对其所支配的器官组织的代谢也有直接影响，,可能是直接或间接影响了分子和细胞水平的调节机制。,(,四,),神经系统对代谢的调节,人、高等动物有着高度发达的神经系统,刺激副交感中枢,糖原合成酶活力,血糖含量,人精神紧张、意外刺激 大脑控制肝糖原迅速分解血糖,小狗切除大脑牛球 肌肉脂肪含量,，,肝胆固醇,损伤动物下丘脑 动物肥胖。,(,四,),神经系统对代谢的调节,延脑四脑室底神经核,肝细胞,血糖,冲动经交感神经,电刺激,下丘脑交感中枢,磷酸化酶活力、血糖,肝糖原,精神紧张,Thank You!,