第11章、代谢调控.ppt

第11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 TCA （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 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 + 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 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）; 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 这些代谢之间是否会存在互相干扰的问题呢？ 是 如何尽量降低其程度呢？ 各种代谢调控的方法 一、细胞水平的调节－－以酶区域化分布为基础的调节 酶定位的区域化 细胞的区域化有三个方面的作用 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； 最常见的变构调节： 3、酶促共价修饰和联级系统 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。 3）、操纵子的结构与功能 操纵子可分为： 2、真核生物基因表达调控 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 酶A(无活性） 酶A(有活性） 酶B(无活性） 酶B(有活性） 酶C(无活性） 酶C(有活性） 酶D(无活性） 酶D(有活性） 代谢反应 激素激活了一个连锁信号放大，酶D浓度很高，使得整个反应速度大幅度提高 环化酶 激活 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 ①能荷的调节 能荷：在腺苷酸总池中（即ATP、ADP、AMP之和）ATP的份数。 ATP + AMP 2 ADP AMP激酶 能荷= ATP+0.5ADP ATP + ADP+AMP 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。 TCA:柠檬酸合成酶 ＋ AMP － ATP EMP:磷酸果糖激酶; ＋ AMP、ADP － ATP ＋ AMP － ATP 丙酮酸激酶： ②NADH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。 ③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 1、原核生物基因表达的调节（转录水平） 转录水平的调节是借助于DNA中调控成分的结合作用，以便在适当的时候使之转录或停止转录，从而控制基因的表达 1）酶合成诱导的现象 实验1 葡萄糖培养基 三种酶不合成 实验2 乳糖为唯一碳源 三种酶均合成 换成葡萄糖培养基 三种酶基本消失 表明细菌生物合成的经济原则：需要时才合成。 某些代谢物可诱导某些酶的合成，是通过促进为该酶编码的基因的表达而进行的，这种现象叫做酶合成的诱导。能诱导酶合成的物质叫诱导物。被诱导合成的酶叫诱导酶。 一些代谢终产物常可降低酶体系中关键酶的合成。 大肠杆菌用NH4为唯一氮源 2）酶合成阻遏的现象 能合成20种氨基酸 合成色氨酸的酶迅速消失 在培养基中加入色氨酸和NH4 体现了细菌生长的经