第十一第十一章物质代谢的联系及其调节章物质代谢的联系及其调节第一节第一节物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系第二节第二节代谢调节代谢调节思考思考第三节第三节基因表达调控基因表达调控第一节 物质代谢的相互联系一、糖代谢与脂类代谢的相互关系一、糖代谢与脂类代谢的相互关系二、二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖代谢与蛋白质代谢的相互联系三、三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系四、四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系糖代谢与脂类代谢的相互联系糖代谢与脂类代谢的相互联系糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘磷酸甘油油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解从头合成从头合成脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮糖代谢糖代谢脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖 (植物植物)乙醛酸循环乙醛酸循环 -氧化氧化糖异生糖异生TCA糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖糖 -酮酸酮酸氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质 NH3蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸-酮酸酮酸糖糖（生糖氨基酸）（生糖氨基酸）脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸碳架氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸酮酸或乙酰酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪（生酮氨基酸）（生酮氨基酸）核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系 核核苷苷酸酸的的一一些些衍衍生生物物具具重重要要生生理理功功能能（如如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。
核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞的成分和代谢类型胞的成分和代谢类型 核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要酶和多种蛋白质因子酶和多种蛋白质因子 各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP是是能量的能量的“通货通货”，此外，此外UTP参与多糖的合成，参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成，参与磷脂合成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用参与蛋白质合成与糖异生作用脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸3-磷酸甘油磷酸甘油三羧酸三羧酸循环循环乙醛酸乙醛酸循环循环甘油甘油乙酰乙酰CoA三酰三酰甘油甘油脂肪酸脂肪酸 氧氧化化糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸丙酮酸合合成成植物或微植物或微生物生物（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）（PEP）丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸（转氨基作用）（转氨基作用）糖的分解代谢和糖的分解代谢和糖异生的关系糖异生的关系糖糖类类脂脂类类氨氨基基酸酸和和核核苷苷酸酸之之间间的的代代谢谢联联系系PEP丙酮酸丙酮酸生酮氨基酸生酮氨基酸 -酮戊二酸酮戊二酸核糖核糖-5-磷酸磷酸甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰氨谷氨酰氨丙氨酸丙氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酰丝氨酰苏氨酸苏氨酸半胱氨酸半胱氨酸氨基酸氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙酰乙酰CoA甘油甘油脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸酪酰氨酪酰氨色氨酸色氨酸笨丙氨酸笨丙氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA脂肪脂肪核苷酸核苷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨天冬氨酸天冬氨酸苯丙酰氨苯丙酰氨酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫酰氨甲硫酰氨苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸琥珀酰琥珀酰CoA苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸乙醛酸乙醛酸蛋白质蛋白质淀粉、糖原淀粉、糖原核酸核酸生糖氨基酸生糖氨基酸谷氨酰氨谷氨酰氨组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨酸谷氨酸延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸丙二单酰丙二单酰CoA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖一、代谢调节的概念二、细胞区域化调节四、激素调节第二节 代 谢 调 节三、酶水平的调节代谢调节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：代谢调节的四级水平： 酶水平调节酶水平调节 细胞水平调节细胞水平调节 激素水平调节激素水平调节 神经水平调节神经水平调节多细胞整体水平调节多细胞整体水平调节1 1、酶原激活、酶原激活2 2、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酶水平的调节4 4、辅因子对已有酶活性的调节辅因子对已有酶活性的调节酶酶定定位位的的区区域域化化线粒体线粒体:丙酮酸氧化丙酮酸氧化;三三羧酸循环羧酸循环; -氧化氧化;呼吸呼吸链电子传递链电子传递;氧化磷酸化氧化磷酸化细胞质细胞质:酵解酵解;磷磷戊糖途径戊糖途径;糖原糖原合成合成;脂肪酸合脂肪酸合成成;细胞核细胞核:核酸合成核酸合成内质网内质网:蛋白质合成蛋白质合成;磷脂合成磷脂合成（2 2）前馈和反馈激活）前馈和反馈激活（4 4）前馈和反馈调节中酶活性调节的机制前馈和反馈调节中酶活性调节的机制酶活性的前馈和反馈调节（1 1）限速步骤和标兵酶）限速步骤和标兵酶（3 3）反馈抑制反馈抑制 前馈（前馈（feedforward）和反馈（）和反馈（feedback）是来自）是来自电子工程学的术语，前者的意思是电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响输入对输出的影响”，后者的意思是，后者的意思是“输出对输入的影响输出对输入的影响”，这里分别借用来，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。
这种调节作说明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用这种调节作用是通过酶的用是通过酶的变构效应变构效应来实现的来实现的反馈调节中酶活性调节的机制反馈调节中酶活性调节的机制代谢物代谢物别别构构中中心心活性活性中心中心 酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下，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，可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变，使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰（Covalent moldificationCovalent moldification）目前已知有六种修饰方）目前已知有六种修饰方式：式：磷酸化磷酸化/去磷酸化，乙酰化去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷去乙酰化，腺苷酰化酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基去尿苷酰化，甲基化化/去甲基化，氧化去甲基化，氧化（S-S）/还原还原(2SH)激酶激酶ATPADP磷酸化酶磷酸化酶（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶P（有活性）（有活性）磷酸酯酶磷酸酯酶-OHH2OP例：糖原磷酸化酶的共价修饰例：糖原磷酸化酶的共价修饰共价修饰共价修饰酶酶级联系统级联系统调控示意图调控示意图意义意义：由于由于酶的共价修饰酶的共价修饰反应是酶促反反应是酶促反应，只要有少应，只要有少量信号分子量信号分子（如激素）存（如激素）存在，即可通过在，即可通过加速这种酶促加速这种酶促反应，而使大反应，而使大量的另一种酶量的另一种酶发生化学修饰，发生化学修饰，从而获得放大从而获得放大效应。
这种调效应这种调节方式快速、节方式快速、效率极高效率极高肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸环化酶、腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（活性）腺苷酸环化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶、蛋白激酶（无活性）（无活性）蛋白激酶（活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶、磷酸化酶激酶（无活性）（无活性）磷酸化酶激酶（活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶、磷酸化酶b（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶a（活性）（活性）6、糖原、糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素132 102 104 106 108葡萄糖葡萄糖ATPADPATPADP456 由代谢终产物作为由代谢终产物作为变构剂变构剂来抑制在此产来抑制在此产物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活性的作用，称为反馈抑制这是一种负反性的作用，称为反馈抑制这是一种负反馈机制，多数情况下控制合成代谢馈机制，多数情况下控制合成代谢类型：类型：顺序反馈抑制顺序反馈抑制 协同反馈抑制协同反馈抑制 累积反馈抑制累积反馈抑制 同工酶反馈抑制同工酶反馈抑制反馈抑制顺序反馈抑制示意图顺序反馈抑制示意图ABGFJDCH-E1E3E2芳香族氨基酸合成的顺序反馈调节芳香族氨基酸合成的顺序反馈调节协同调节示意图协同调节示意图ABGFJDCH-E1E3E2-赖氨酸和苏氨酸的协同反馈调节赖氨酸和苏氨酸的协同反馈调节同工酶反馈抑制示意图同工酶反馈抑制示意图ABGFJDCH-E1E2E3E4几种氨基酸的同工酶反馈调节几种氨基酸的同工酶反馈调节累积反馈抑制示意图累积反馈抑制示意图反馈激活和前馈激活示意图反馈激活和前馈激活示意图ABCDFABGCDEE+例例1:1:糖代谢途径中丙酮酸积累激活丙酮酸羧化酶，糖代谢途径中丙酮酸积累激活丙酮酸羧化酶，例例2 2：乙酰乙酰CoACoA的积累激活的积累激活PEPPEP羧化酶羧化酶酶酶的的反反馈馈激激活活葡萄糖葡萄糖草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶乙酰乙酰CoA活化活化磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸拧檬酸拧檬酸 -酮戊二酸酮戊二酸1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖谷氨酰氨合成酶的累积反馈抑制谷氨酰氨合成酶的累积反馈抑制辅因子对已有酶活性的调节辅因子对已有酶活性的调节 能荷对代谢的调节能荷对代谢的调节 NADH/NADNADH/NAD+ + 对代谢的调节对代谢的调节 金属离子浓度金属离子浓度对代谢的调节对代谢的调节一、原核和真核基因组一、原核和真核基因组二、原核生物酶合成调节的遗传机制二、原核生物酶合成调节的遗传机制 操纵子学说操纵子学说三、三、真核生物基因表达的调控真核生物基因表达的调控第三节 基因表达的调控a a、操纵子、操纵子基因表达的协同单位基因表达的协同单位操纵子操纵子结构基因（编码蛋白质，结构基因（编码蛋白质，S）控制部位控制部位操纵基因（操纵基因（operator,O）启动子（启动子（premotor,P）b、酶合成的、酶合成的诱导和阻遏诱导和阻遏原核生物酶合成调节的遗传机制原核生物酶合成调节的遗传机制原核生物酶合成调节的遗传机制原核生物酶合成调节的遗传机制操纵子学说实例：诱导型操纵子实例：诱导型操纵子乳糖操纵子乳糖操纵子阻遏型操纵子阻遏型操纵子色氨酸操纵子（自学）色氨酸操纵子（自学）酶酶的的诱诱导导和和阻阻遏遏操操纵纵子子模模型型B.有活性阻遏蛋白加诱导剂有活性阻遏蛋白加诱导剂A.有活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白C.无活性阻遏蛋白无活性阻遏蛋白D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂操纵基因操纵基因启动基因启动基因调节基因调节基因结构基因结构基因阻遏蛋白阻遏蛋白(有活性有活性)阻遏蛋白阻挡操纵基因阻遏蛋白阻挡操纵基因结构基因不表达结构基因不表达诱导物诱导物诱导物与阻遏蛋白结合诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋。