第13章物质代谢的联系及其调控.ppt
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1、第十三章 物质代谢的联系及其调节,第一节 细胞代谢的调节网络,第二节 代谢调节,思考,第三节 基因表达调控,返回,第一节 细胞代谢的调节网络,一、代谢途径交叉形成网络 二、分解代谢和合成代谢的单向性 三、ATP是通用的能量载体 四、NADPH 以还原力形式携带能量 五、代谢的基本要略,一、 代谢途径交叉形成网络,1、糖代谢与脂类代谢的相互关系 2、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 3、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 4、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系,糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系,糖代谢与脂类代谢的相互联系,糖代谢与蛋白质代谢的相互联系,糖 -酮酸 氨基酸 蛋白质,NH3,蛋白质 氨基酸
2、 -酮酸 糖,(生糖氨基酸),脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系,脂肪,甘油,磷酸二羟丙酮,脂肪酸,乙酰CoA,氨基酸碳架,氨基酸,蛋白质,蛋白质,氨基酸,酮酸或乙酰CoA,脂肪酸,脂肪,(生酮氨基酸),核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系,核苷酸的一些衍生物具重要生理功能(如CoA、NAD+,NADP+,cAMP,cGMP)。, 核酸是细胞内重要的遗传物质,控制着蛋白质的合成,影响细胞的成分和代谢类型, 核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加,而且需要酶和多种蛋白质因子。, 各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸,如ATP是能量的“通货”,此外UTP参与多糖的合成,CTP参与磷脂合成,
3、GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。,脂肪代谢和糖代谢的关系,延胡索酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,3-磷酸甘油,甘油,乙酰 CoA,三酰甘油,脂肪酸,植物或微生物,糖分解和糖异生途径中相对独立的单向反应,ATP携带能量由能源传递给细胞的需能过程,ATP,ADP+Pi,太阳能,化学能,生物合成,细胞运动,膜运输,通过NADPH循环将还原力由分解代谢转移给生物合成反应,NADPH+H+,NADP+,分解代谢,还原性有机物,还原性生物合成反应,氧化物,还原性生物合成产物,氧化前体,代谢的基本要略,代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造单元以用于生物合成。 由ATP、还原力和构造单元可合成各类生物分
4、子,并进而装配成生物不同层次的结构。生物合成和生物形态建成是一个耗能和增加有序结构的过程,需要由物质流、能量流和信息流来支持。,脂肪,葡萄糖、其它单糖,三羧酸循环,电子传递(氧化),蛋白质,脂肪酸、甘油,多糖,氨基酸,乙酰CoA,e-,磷酸化,+Pi,小分子化合物分解成共同的中间产物(如丙酮酸、乙酰CoA等),共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O,释放出大量能量,其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。,大分子降解成基本结构单位,生物氧化的三个阶段,NADPH,生物系统中的能流,(胞液),(线粒体),(PEP),糖的分解代谢和糖异生的关系,一、代谢调节的概念 二、酶水平
5、的调节 三、细胞结构对代谢途径的分隔控制调节 四、激素调节和跨膜信号转导,第二节 代 谢 调 节,代谢调节,生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同时有那麽多复杂的代谢途径在运转,必须有灵巧而严密的调节机制,才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要。调节失灵便会导致代谢障碍,出现病态甚至危及生命。在漫长的生物进化历程中,机体的结构、代谢和生理功能越来越复杂,代谢调节机制也随之更为复杂。,1、酶的别构效应 酶活性的前馈和反馈调节 2、产能反应与需能反应的调节 3、酶的共价修饰与级联放大机制,二、酶水平的调节,酶活性的前馈和反馈调节,前馈(feedforward )和反馈(fe
6、edback )是来自电子工程学的术语,前者的意思是“输入对输出的影响”,后者的意思是“输出对输入的影响”,这里分别借用来说明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。这种调节可能是正调控,也可能是负调控,其调节机理是通过酶的变构效应来实现的。,反馈调节中酶活性调节的机制,6-磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用,G,UDPG,6-P-G,1-P-G,糖原,糖原 合成酶,葡萄糖,丙酮酸,羧化酶,乙酰CoA,磷酸烯醇式丙酮酸,1,6-二磷酸果糖,天冬氨酸,氨基酸,蛋白质,嘧啶核苷酸,核酸,氨甲酰天冬氨酸,磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应的调节控制,氨基酸合成的反馈调控,反硝化作用,氧化亚氮,氨甲酰磷酸,分支酸,
7、脱氧庚酮糖酸-7-磷酸,天冬氨酸,天冬氨酰磷酸,赤藓糖-4-磷酸,脱氢奎尼酸,莽草酸,谷氨酸,磷酸烯醇式丙酮酸,+,预苯酸,Try,Phe,Trp,Ile,Trp,His,CTP,AMP,Gln,Lys,Met,Thr,酮丁酸,Gly,Ala,谷氨酰胺合酶,天冬氨酰半醛,高丝氨酸,氨基苯甲酸,细胞能量状态指标,糖酵解与三羧酸循环途径的调节,丙酮酸,G,细胞液,柠檬酸,乙酰CoA,柠檬酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,乙酰CoA,丙酮酸,线粒体,G-6-P,F-6-P,F-1.6-2P,磷酸果糖激酶,PEP,ADP+Pi ATP,ADP+Pi ATP,NADH,O2,ATP ADP+Pi,AMP + A
8、TP 2ADP,Pi,Pi,PEP 羧激酶,己糖激酶,丙酮酸脱氢酶,柠檬酸合成酶,-酮戊二酸 脱氢酶,酶分子中的某些基团,在其它酶的催化下,可以共价结合或脱去,引起酶分子构象的改变,使其活性得到调节,这种方式称为酶的共价修饰(Covalent moldification )。目前已知有六种修饰方式: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)/还原(2SH)。,例:糖原磷酸化酶的共价修饰,共价修饰,酶级联系统调控示意图,意义:由于酶的共价修饰反应是酶促反应,只要有少量信号分子(如激素)存在,即可通过加速这种酶促反应,而使大量的
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- 13 物质 代谢 联系 及其 调控
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