12章 核苷酸代谢与代谢调节PPT.ppt

16.4 代 谢 调 节 The Regulation of Metabolism 代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征 主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为原始调节，包括分子及细胞水平代谢调节。 单细胞生物 高等生物 —— 三级水平代谢调节 细胞水平代谢调节 分子水平代谢调节 整体水平代谢调节 １、酶活性的调节 (１) 反馈 调节 酶水平的调节，包括酶活性的调节和酶浓度的调节。酶活性的调节包括别构效应和共价修饰两种方式，属于快调节，而酶浓度的调节属于基因表达调控，属于慢调节。 (一)分子水平代谢调节 小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的别构调节（或变构调节）。 （２）关键酶的别构调节 被调节的酶称为变构酶或别构酶(allosteric enzyme) 使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂(allosteric effector) ? 变构激活剂?allosteric activator? ——引起酶活性增加的变构效应剂。 ? 变构抑制剂?allosteric inhibitor? ——引起酶活性降低的变构效应剂。 某些重要代谢途径的关键酶 代谢途径 关键酶 糖原合成 糖原合成酶 糖原分解 糖原磷酸化酶 糖酵解 已糖激酶、磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 糖有氧氧化 丙酮酸脱氢酶系、 TCA 柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、 α-酮戊二酸脱氢酶系 某些重要代谢途径的关键酶 代谢途径 关键酶 糖异生 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激 酶、果糖二磷酸酶-1、葡萄糖-6-磷酸酶 脂肪动员 甘油三酯脂肪酶 脂酸合成 乙酰CoA羧化酶 胆固醇合成 HMG CoA还原酶 嘌呤合成 谷氨酰胺PRPP酰胺转移酶 变构调节的机制 变构酶 催化亚基：催化 调节亚基：结合变构效应剂 变构效应剂： 底物、终产物 其他小分子代谢物 变构效应剂 + 酶的调节亚基 酶的构象改变 酶的活性改变 （激活或抑制 ） 疏松 亚基聚合 紧密 亚基解聚 酶分子多聚化 (3) 化学修饰调节 磷酸化 - - - 去磷酸化 乙酰化 - - - 脱乙酰化 甲基化 - - - 去甲基化 腺苷化 - - - 脱腺苷化 SH 与 -S –S- 互变 酶的磷酸化与脱磷酸化 -OH Thr Ser Tyr 酶蛋白 H2O Pi 蛋白磷酸脂酶 ATP ADP 蛋白激酶 Thr Ser Tyr -O-PO32- 磷酸化的酶蛋白 （6）乙酰化 蛋白质氨基酸残基的乙酰化在乙酰转移酶的催化作用下进行，例如组蛋白的乙酰化修饰发生在核心组蛋白N 端的Lys残基，由组蛋白乙酰转移酶(Histone acetyl transferase, HAT )催化, 去乙酰化则由组蛋白去乙酰酶 (Histone deacetylase, HDAC) 催化。 核心组蛋白N 端的Lys在生理条件下带正电，可与带负电的DNA 或相邻的核小体发生作用，导致核小体构象紧凑及染色质高度折叠，乙酰化使组蛋白与DNA 间的作用减弱, 导致染色质构象松散，有利于转录调节因子的接近和结合, 促进基因的转录表达，去乙酰化促进染色质包装，抑制基因转录。 ⑻腺苷酸化 在腺苷酰转移酶的催化作用下，将ATP中的腺苷酸基团（AMP）转移到蛋白质的氨基酸残基侧链上，称为腺苷酸化，蛋白质的腺苷酸化可用于调节蛋白质的生物活性. 例如在氨基酸的合成代谢中，谷酰氨合成酶的活性被腺苷酸化作用调控，当该酶的一个Tyr残基被腺苷酸化修饰后，酶即失去活性，去腺苷酸化可使酶获得活性。 此外，有些蛋白质的Glu羧基可以被酰胺化，如有些寡肽激素C-端的Gly残基被酰胺化，从而使其半寿期得以延长。 16.1.4 各种代谢物具有各自共同的代谢池 例如 各种组织 消化吸收的糖 肝糖原分解 糖异生 血 糖 体液 16.1.5 ATP是机体能量利用的共同形式 营养物分解 释放能量 ADP+Pi ATP 直接供能 16.1.6 NADPH是合成代谢所需的还原当量 例如 乙酰CoA NADPH + H+ 脂酸、胆固醇 磷酸戊糖途径 代谢途径交叉形成网络 总之，代谢的本质在于形成ATP、还原力（NADPH）及构造单元，用于生物合成 ATP偶联系数对脂肪酸分解和