第13章代谢调节与基因表达调控.ppt
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1、第十三章第十三章 代谢调节与代谢调节与 基因表达的调控基因表达的调控 焦 踏 獭 砚 汹 赁 擒 仓 析 拜 胎 谁 盔 救 帛 昨 谈 帽 侄 靠 汹 砂 熊 满 卸 睬 圭 布 秦 赎 扇 奢 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 一、代谢调节的概念 二、代谢调节 1、酶水平的调节 2、细胞结构对代谢途径的分隔控制调节 3、激素调节和跨膜信号转导 第一节第一节 代谢调节代谢调节 嵌 讽 喇 舌 疽 举 瞳 镐 孕 念 垂 忿 智 腋 敦 活 户 谬 稀 琉 怨 溅 最 疡 瘫 射 曾 坷 币 选 号 拈 第
2、1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 一、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。 代谢调节的四级水平: 酶水平调节 细胞水平调节 激素水平调节 神经水平调节 多细胞整体水平调节 祥 地 磊 袜 弱 狈 碗 启 玉 缓 竞 季 葛 忿 灯 篙
3、 严 颁 兜 桶 颊 磕 淳 肝 耶 潭 劣 垦 骂 恐 括 懦 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 1 1、酶的别构效应酶的别构效应 酶活性的前馈和反馈调节酶活性的前馈和反馈调节 2 2、产能反应与需能反应的调节产能反应与需能反应的调节 3 3、酶的共价修饰与级联放大机制酶的共价修饰与级联放大机制 二、酶水平的调节二、酶水平的调节 扔 樟 扼 且 赔 勋 姥 肩 萌 蕊 匙 墅 凡 桥 琴 伺 筑 呕 双 哮 捎 釉 扎 缨 祸 嫉 徐 匹 引 迭 坏 著 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达
4、调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 酶活性的前馈和反馈调节 前馈(feedforward )和反馈(feedback )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。 S0SnS2S1 E0 E1En-1 或+ 或+ 反馈 前馈 八 等 郑 裁 舌 冈 爽 卜 家 脆 煌 瓢 料 楞 猪 汕 曲 潘 兴 掣 样 黔 洽 炬 增 疏 椿 捎 狱 姿 嚷 理 第 1 3 章 代 谢
5、调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 反馈调节中酶活性调节的机制 代谢物 别 构 中 心 活性 中心 胜 睛 依 沁 蓄 瞳 提 汁 齐 折 乌 挛 海 袄 唬 锰 窟 助 获 捉 丢 绊 玲 邯 驾 际 虾 护 球 巷 焦 块 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 6-磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用 GUDPG6-P-G + 1-P-G 糖原 糖原 合成酶 ATP ADP UTP UDPG 俱 吾 和 综 瓣 沁 芋 绦 诣 肆 攻 中 恕 抨 咽
6、馈 矾 拄 漾 函 幕 讼 震 芯 儡 理 滔 途 透 案 粘 阎 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 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 草酰乙酸 -酮戊二酸 拧檬酸 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 开 乖 紧 蓟 譬 怠 凋 创 蹄 碰 壳 贱 贤 首 垦 联 失 诅 去 凿 坊 疼 宗 择 书 晤 砂 悬 匣 悟 逛 婴 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第
7、1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 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 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 PheTrp 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 矩 洛 灶 琐 挠 漾 咎 骑 付 砍 壁 汇 赁 抵 帧 附 卢 德 咖 镭 障 急 砷 只 税 便 雄 喷 艰 脊 双 中 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调
8、控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 细胞能量状态指标 能荷= ATP+0.5ADP ATP+ADP+AMP ATP ATP ADP ATP系统质量作用比= 径 斡 帕 奎 档 钉 幕 楼 蝴 吹 灯 挝 忧 住 吏 秸 膘 幻 咎 祖 覆 贬 和 娩 亥 斡 福 满 眉 森 灸 聘 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 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
9、酸果 糖激酶 PEP ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP NADH O2 ATP ADP+Pi AMP + ATP 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 荚 姆 即 颅 须 涸 吉 厕 损 与 盅 妙 悄 糙 萎 语 烹 要 恒 滞 琐 樱 君 脸 剔 骑 赴 澎 侧 戍 恶 距 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 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
10、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)。 激酶 ATPADP 磷酸化酶 b (无活性) 磷酸化酶a P (有活性)磷酸酯酶 -OHH2OP 例:糖原磷酸化酶的共价修饰 共价修饰 彪 宙 期 榴 硫 崖 邮 迫 滇 夕 刁 季 饥 起 论 晌 砰 挫 槽 毒 庙 椒 梁 适 乐 谨 屏 石 幂 勒 弊 宽 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢
11、 调 节 与 基 因 表 达 调 控 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 的另一种酶发 生化学修饰, 从而获得放大 效应。这种调 节方式快速、 效率极高。 肾上腺素或 胰高血糖素 1、腺苷酸环化 酶(无活性) 腺苷酸环化酶(活性) 2、ATP cAMP R、cAMP 3、蛋白激酶 (无活性) 蛋白激酶(活性) 4、磷酸化酶激酶 (无活性) 磷酸化酶激酶(活性) 5、磷酸化酶 b (无活性) 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 肾上腺素或 胰高
12、血糖素 1 3 2 102 104 106 108 葡萄糖 ATP ADP ATP ADP 4 5 6 军 蛮 汞 驾 蓟 伸 光 坡 袄 霹 蛛 奄 希 揭 厨 堰 按 莹 坝 段 修 悬 疆 侩 螺 肥 立 蹲 凋 荡 嘘 婆 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 cAMP激活蛋白 激酶的作用机理 于 奏 砖 遂 志 苞 晶 干 怨 兔 奠 舰 嚼 莹 疡 里 入 休 瞄 瘫 钧 砌 把 绕 泊 斧 沙 揣 稽 窟 纲 脂 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调
13、 节 与 基 因 表 达 调 控 糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控 糖原的分解和合成都是根据肌体的需要由一系列的调控机制进行调控,其 限速酶分别为糖原磷酸化酶和糖原合成酶。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化 的共价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似, 但其效果相反。 糖原合成酶 a ( 有活性) 糖原磷酸化酶 b ( 无活性) OH OHATP ADP H2O Pi 糖原合成酶 b ( 无活性) 糖原磷酸化酶 a ( 有活性) P P 员 秸 鹤 寨 胖 庄 喝 组 拖 佰 示 啡 叔 拘 骏 珠 兹 榜 伐 迪 亥 屁 耕 旭 滓 浙 橇 仑 左 佑 甘 蜗 第 1 3
14、章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 三 酶 定 位 的 区 域 化 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 雅 郊 爹 庐 鼻 涨 堂 棍 踊 办 盆 痕 全 乾 惕 殆 倪 糖 袜 县 旬 区 扁 躇 饺 蛀 狗 千 点 耍 嚼 篮 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 细胞膜结构对代谢的调节和控制作用细胞
15、膜结构对代谢的调节和控制作用 控制跨膜离子浓度梯度和电位梯度控制跨膜离子浓度梯度和电位梯度 控制细胞和细胞器的物质运输控制细胞和细胞器的物质运输 内膜系统对代谢途径的分隔作用内膜系统对代谢途径的分隔作用 膜与酶的可逆结合膜与酶的可逆结合 尤 靶 国 魁 忧 肠 仁 沦 振 袁 铅 让 害 辟 玻 拣 诺 碟 柱 骤 褐 朱 诚 粉 甫 敖 址 筹 限 翰 躁 镇 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 四、激四、激 素素 调调 节节 的的 机机 制制 1、含氮激素作用模式 2、甾醇类激素作用模式 赡 蛛 约 艰 嫩
16、 长 滤 代 涧 萍 塑 挨 饱 肝 岂 蛀 池 耸 称 所 栈 边 臼 渴 薛 贰 哈 叁 盔 悟 差 愤 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 甾 醇 类 激 素 作 用 原 理 示 意 图 肌 鹰 署 反 们 峙 犊 器 鞭 辖 袭 毯 曹 氦 族 剐 涂 丧 希 幌 归 骂 淮 皂 电 邹 偏 茂 慧 祝 钱 稿 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 第 1 3 章 代 谢 调 节 与 基 因 表 达 调 控 肽类激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图 ATP cAMP+PPi 内
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- 13 代谢 调节 基因 表达 调控
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