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1、第十三章 代谢调节,regulation of metabolism,第一课件网在线网站 ,本章主要内容,物质代谢的相互联系 细胞水平的代谢调节 激素水平的代谢调节 整体调节,第一节 物质代谢的相互联系,一、糖、脂类、蛋白质代谢间的联系,能量代谢的相互协作关系 物质代谢的相互转变关系 糖与脂类之间的转变 糖与氨基酸之间的转变 氨基酸与脂类之间的转变,（一）能量代谢的相互协作关系,机体的供能特点 糖：60%以上 脂肪：25%左右 蛋白质：少量 不同组织器官的能量来源不同 心脏：酮体、乳酸、游离脂肪酸等 肾髓质、红细胞：糖酵解 脑组织：葡萄糖为唯一供能物质,（二）物质代谢的相互转变关系,糖与脂类之
2、间的转变：以糖变脂肪为主,糖,磷酸二羟丙酮,乙酰CoA,3-磷酸甘油,脂肪酸 胆固醇,脂肪,2、糖与氨基酸之间的转变,糖,-酮酸,（非必需）氨基酸,二、三大营养物质与核苷酸代谢间的联系,糖,R-5-P,氨基酸,嘧啶碱、嘌呤碱,核酸,物质代谢调节的方式,细胞水平的调节 激素水平的调节 整体水平的调节,第二节 细胞水平的代谢调节,酶分布区域化在代谢调节中的作用 酶活性的调节,酶结构调节 酶数量的调节,一、多酶体系的区域化分布：使物质代谢互不干扰,二、酶活性的调节,A B C D,E1 E2 E3,催化反应速度最慢的酶：关键酶或限速酶,酶结构调节 酶数量调节,（快速调节） （迟缓调节）,（一）酶结构
3、的调节,1、变构调节：,allosteric regulation,2、酶促化学修饰调节,chemical modification,1、变构调节,非共价键,代谢物,活性中心,别位,E,E,酶结构发生改变,酶活性 酶活性,变构激活剂 变构抑制剂,变构效应剂,变构酶,allosteric effector,allosteric enzyme,变构调节的机制,变构酶：高活性构象低（无）活性构象 变构酶由多亚基构成，亚基聚合解聚使构象互变 有催化亚基和调节亚基（催化部位、调节部位） 变构剂与调节亚基间通过非共价键结合 作用快,第一课件网在线网站 ,变构调节的生理意义,防止代谢终产物积累,乙酰CoA
4、丙二酰CoA 脂酰CoA,羧化酶,变构抑制 （-）,浓度高时,负反馈调节,变构抑制剂,2、酶促化学修饰调节,E,某种化学基团,可逆,共价键结合,常见的修饰：磷酸化 需蛋白激酶催化 去磷酸化需磷蛋白磷酸酶催化,修饰酶,（共价修饰）,酶活性改变,磷酸化与脱磷酸化,E,E,蛋白激酶,磷蛋白磷酸酶,ATP,Pi,Pi,ADP,H2O,酶蛋白通过磷酸化与脱磷酸化修饰而改变活性,蛋白激酶,糖原合成酶D（Pi） 糖原合成酶I,磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶(Pi) 2,糖原磷酸酶b糖原磷酸酶a (Pi) 4,糖原分解增强,糖原合成抑制,酶促化学修饰调节的特点及生理意义,需另外酶的参与 共价修饰 具有级联放大效
5、应 耗能少，作用快,（二）酶数量的调节,酶蛋白合成的诱导与阻遏 诱导剂：开放酶蛋白基因的转录 阻遏剂：关闭酶蛋白基因的转录 酶降解的调节,改变关键酶的合成与降解速度,酶数量的调节：耗能多，效应慢但持久,几种酶活性调节方式的比较,第三节 激素水平的代谢调节,细胞分泌信息物质 （生长因子、细胞因子、神经递质、激素）,与靶细胞上特异受体结合,细胞内信号转换,表现效应,信息传递,根据激素受体的定位：,作用于膜受体的激素 （蛋白质、多肽、儿茶酚胺） 作用于细胞内受体的激素 （类固醇激素、甲状腺素）,激素,亲水 疏水,一、细胞膜受体激素的调节作用,cAMP-蛋白激酶途径 Ca2+-依赖性蛋白激酶途径 cG
6、MP-蛋白激酶途径 酪氨酸蛋白激酶途径,（一）cAMP-蛋白激酶途径,主要环节： 激素 膜受体 G蛋白 AC cAMP PKA 生物效应 关键酶或功能蛋白质磷酸化,激素 受体 G-蛋白 AC cAMP,（第二信使）,（第一信使）,腺苷酸环化酶,ATP cAMP PKA,激活,第二信使,第二信使： 信息分子与质膜上的受体结合，经化学转换，激活细胞质膜上的效应器，产生细胞内信号物质，即第二信使。 常见的第二信使： cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+ 不同的第二信使产生不同的生物效应,肾上腺素+受体,G蛋白G蛋白,腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶,ATPcAMP 2,蛋白激酶蛋白激酶,糖原合成酶D（
7、Pi） 糖原合成酶I,磷酸化酶b激酶磷酸化酶b激酶(Pi) 4,糖原磷酸酶b糖原磷酸酶a 6,糖原分解增强,糖原合成抑制,（二）Ca2+-依赖性蛋白激酶途径,激素受体GpPIP2DAGPKC 酶（蛋白）磷酸化生物效应,IP3钙库释放Ca2+Ca2+-CaM,（二）酪氨酸蛋白激酶途径,（tyrosine-protein kinase）,三、细胞内受体激素的调节作用,激素 穿过靶细胞质膜 激素受体复合物 与DNA特定区域结合 调节基因表达,激素,激素受体复合物,mRNA,蛋白质合成,代谢应答,胞浆,细胞核,+,质膜,激素通过胞内受体对代谢的调节作用,第四节 整体调节,通过神经-体液途径控制内分泌腺
8、调节机体代谢过程,下丘脑,腺垂体,靶内 分泌腺,长反馈（-）,（-）,（+）,（+）,短反馈（-）,超短反馈（-）,第十六章 基因表达的调控,原核生物基因转录调控,乳糖操纵子调节机制 色氨酸操纵子调节机制,一、乳糖操纵子(lac operon)调节机制,5/,3/,3/,5/,启动子 操纵序列 3个结构基因,调控区 信息区,乳糖操纵子,调节基因,阻遏蛋白,P,O,I,Z Y A,CAP 结合点,第一课件网在线网站 ,（一）阻遏蛋白的负性调节,缺乏乳糖时： I基因 阻遏蛋白 与O序列结合 阻止RNA聚合酶的结合 阻止结构基因转录,阻遏蛋白,存在乳糖时： 乳糖（诱导剂） 阻遏蛋白+乳糖复合物 阻止
9、阻遏蛋白与O的结合 结构基因开放表达 合成利用乳糖的酶,诱导剂,CAP-cAMP的正性调节,存在葡萄糖时： 腺苷酸环化酶 葡萄糖代谢产物 磷酸二酯酶 cAMP cAMP-CAP复合物 不能激活RNA聚合酶活性 结构基因不能表达,没有葡萄糖时： cAMP cAMP-CAP复合物 与操纵子的CAP位点结合 激活RNA聚合酶活性 结构基因转录表达,CAP与cAMP结合后，可结合到乳糖操纵子的CAP位点，促进转录,（-）,（+）,cAMP-CAP的正性调控,正性调控与负性调控互相协调、制约,乳糖刺激阻遏蛋白封闭转录时，CAP不能发挥作用 没有CAP时，即使阻遏蛋白没有封闭转录，基因也 难以表达 只有C
10、AP蛋白结合到CAP位点，RNA聚合酶才有活性,二、色氨酸操纵子调节机制,5/,3/,3/,5/,启动子 操纵序列 衰减子 5个结构基因,R,调节基因,P,O,E D C B A,阻遏蛋白,编码3种酶,合成色氨酸,（Trp operon）,无色氨酸时： 阻遏蛋白不能结合O序列 操纵基因开放 合成色氨酸,有色氨酸时： 色氨酸（辅阻遏剂） 阻遏蛋白+色氨酸复合物 与O序列结合 阻断基因开放 色氨酸不能合成,阻遏机制只决定转录是否启动，转录速率受衰减子调节,衰减子对色氨酸操纵子转录的影响,Trp操纵子E基因前面有一前导序列： 1、2、3、4四个区段 2、3或3、4可形成碱基配对 3与4碱基配对形成转录终止结构： 衰减子,3 4,色氨酸缺乏时： 核糖体翻译停止在序列1色 氨酸密码子前 序列2和3形成发夹 序列3和4不能形成衰减子 基因转录继续,第一课件网在线网站 ,
