第十章代谢的相互联系及调控.ppt

第十五章 物质代谢的联系与调节 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 ? 细胞内酶呈隔离分布。 ? 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶的活性决定。 ? 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。 原核和真核生物基因组 基因包括： 编码蛋白质的基因 只转录没有翻译功能的基因，有tRNA基因和rRNA基因 不转录的基因，它对基因表达起调节控制作用，包括启动基因和操纵基因（控制基因） 基因组(genome)是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。 原核生物基因组的特点 染色体基因组为一条环状双链DNA分子 基因组小，不编码的DNA部份所占比例很小 结构基因一般是单拷贝，但是编码rRNA的基因往往是多拷贝的 功能相关的基因构成操纵元，或高度集中，并常转录成为多顺反子的mRNA 有重叠基因、重叠操纵元现象 真核生物基因组的特点 基因组远大于原核生物的基因组 如人的单倍体基因组有3×109 bp，大约含有3万个基因； 而E. coli基因组约4×106bp，约有4000个基因。 DNA与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内，核外还存在遗传成分(如线粒体DNA等)。体细胞一般是二倍体（diploid），即有两份同源的基因组 单顺反子(monocistron)，基本上没有操纵元的结构 大量重复序列 断裂基因 原核生物酶合成调节的遗传机制－操纵子学说 操纵元结构 操纵子的调控模型 （2）乳糖操纵子的正调控 大肠杆菌二阶段生长现象 大肠杆菌色氨酸操纵子 大肠杆菌色氨酸操纵子--衰减子模型 真核生物基因表达调控的可能环节 ①有Trp存在时 ②无Trp存在时 前导序列 UUUUU 酮体 乳酸 游离脂酸 葡萄糖 以葡萄糖有氧氧化供能为主。 心脏 耗能大，耗氧多。 葡萄糖为主要能源。 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。 脑 合成、储存糖原； 通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运动时，以糖酵解为主。 肌 肉 能量主要来自糖酵解。 红细胞 合成及储存脂肪的重要组织； 将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。 脂肪组织 也可进行糖异生和生成酮体； 肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。 肾脏 第四节 代谢调节 高等生物 —— 三级水平代谢调节 细胞水平代谢调节 激素水平代谢调节 高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。 整体水平代谢调节 在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。 一、细胞水平的代谢调节 （一）细胞内酶的隔离分布 代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域 。 不同酶在细胞内的分布 不同酶在细胞内的分布 酶的隔离分布的意义 —— 避免了各种代谢途径互相干扰。 不同酶在细胞内的分布 ① 速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶(limiting velocity enzymes)。 ② 催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。 ③ 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。 关键酶催化的反应具有以下特点： 代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定 。 例：糖代谢的关键酶 1. 别构调节 小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位(别构中心)特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。 （二）关键酶的活性调节 别构调节的生理意义 ① 代谢终产物反馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。 乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶 丙二酰CoA 长链脂酰CoA ②变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。 G-6-P – + 糖原磷酸化酶 抑制糖的氧化 糖原合酶 促进糖的储存 ③变构调节使不同的代谢途径相互协调。 柠檬酸 – + 6-磷酸果糖激酶-1 抑制糖的氧化 乙酰辅酶A 羧化酶 促进脂酸的合成 2. 酶的共价修饰 酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰(covalent modification)，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。 （二）关键酶的活性调节 化学修饰的主要方式 磷酸化 - - - 去磷酸 乙酰化 - - - 脱乙酰 甲基化 - - - 去甲基 腺苷化 - - - 脱腺苷 SH 与 – S — S – 互变 （三）酶量的调节 酶蛋白合成的诱导与阻遏 加速酶合成的化合物称为诱导剂(i