大学生物化学考研考研物质代谢联系及调节

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1、大学生物化学考研考研物质代谢联系及调节细胞代谢及其相互联系与调节细胞代谢及其相互联系与调节第一部分第一部分 细胞代谢网络细胞代谢网络第二部分第二部分 代谢调节代谢调节第三部分第三部分 基因表达调控基因表达调控练习题练习题 细胞是生物体的结构和功能单位，细胞是生物体的结构和功能单位，细胞代谢细胞代谢是一切生命活是一切生命活动的基础。细胞代谢包括物质代谢、能量代谢和信息代谢三个动的基础。细胞代谢包括物质代谢、能量代谢和信息代谢三个方面，生物机体的新陈代谢是一个完整统一的过程，并且存在方面，生物机体的新陈代谢是一个完整统一的过程，并且存在复杂的调控机制。复杂的调控机制。第一部分第一部分 细胞代谢网络

2、及特点细胞代谢网络及特点第一节第一节 细胞代谢的细胞代谢的概念和内涵概念和内涵第二节第二节 细胞代谢细胞代谢主要途径主要途径第三节第三节 代谢途径交叉代谢途径交叉形成网络形成网络第四节第四节 细胞代谢的一些特点细胞代谢的一些特点新陈代谢的概念及内涵新陈代谢的概念及内涵 小分子小分子 大分子大分子合成代谢（同化作用）合成代谢（同化作用） 需要能量需要能量 释放能量释放能量分解代谢（异化作用）分解代谢（异化作用） 大分子大分子 小分子小分子物物质质代代谢谢能能量量代代谢谢新新陈陈代代谢谢信信息息交交换换体外体外环境环境环境环境机体机体脂肪脂肪葡萄糖、葡萄糖、其它单糖其它单糖三羧酸三羧酸循环循环电子

3、传递电子传递（氧化）（氧化）蛋白质蛋白质脂肪酸、甘油脂肪酸、甘油多糖多糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoACoAe-磷酸化磷酸化+Pi 小分子化合物小分子化合物分解成共同的分解成共同的中间产物（如中间产物（如乙酰乙酰CoA等）等） 共同中间物进入共同中间物进入三羧酸循环三羧酸循环,氧化氧化脱下的氢由电子脱下的氢由电子传递链传递生成传递链传递生成H2O，释放出大量，释放出大量能量，其中一部能量，其中一部分通过磷酸化储分通过磷酸化储存在存在ATP中。中。大分子降解成大分子降解成基本结构单位基本结构单位 生物氧化的三个阶段生物氧化的三个阶段NADPH生生物物界界能能量量传传递递及及转转化化总总过过程程太太

4、阳阳电子传递电子传递合成合成分解分解电子传递电子传递光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用生生命命现现象象自自养养细细胞胞异异养养细细胞胞ATPADP(CH2O)+O2(CO2)+H2OATPADP（光（光 能）能）（电（电 能）能）（化（化 学学 能）能）（化（化 学学 能）能）（电（电 能）能）（化（化 学学 能）能）生物合成生物合成机机 械械 功功主动运输主动运输生物发光生物发光生物发电生物发电生物发热生物发热二、细胞代谢主要途径二、细胞代谢主要途径1 1、糖代谢糖代谢主要途径主要途径2 2、脂类代谢脂类代谢主要途径主要途径3 3、蛋白质和核酸酶促降解蛋白质和核酸酶促降解4 4、氨基酸及核苷酸

5、代谢主要途径氨基酸及核苷酸代谢主要途径5 5、生物氧化及电子传递和氧化磷酸化生物氧化及电子传递和氧化磷酸化 三、 代谢途径交叉形成网络1 1、糖代谢与脂类代谢的相互关系糖代谢与脂类代谢的相互关系2 2、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3 3、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4 4、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

6、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CoACoA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丙

7、二单酰丙二单酰CoA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸草酰乙酸草酰乙酸磷脂磷脂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) -氧化氧化糖异生糖异生TCA乙醛酸乙醛酸循环循环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

8、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）（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）葡萄糖葡萄糖6-P- -葡萄糖葡萄糖1-P-葡萄糖葡萄糖糖原糖原6-P- -果糖果糖ATPADP1,6-二二P-果糖果糖PEP(磷

9、酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸)丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸 -酮戊二酮戊二酸酸琥珀酸琥珀酸CO2苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸ADPATPHCO3 -苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸GTPGDPCO2H2OPiPi谷氨酸谷氨酸（转氨基作用）（转氨基作用）天冬氨酸天冬氨酸丙氨酸丙氨酸H2OPi葡萄糖分解和糖葡萄糖分解和糖异生以及氨基酸异生以及氨基酸代谢的关系代谢的关系乙酰乙酰CoACO2（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）PEP( (磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸) )丙酮酸丙酮酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸 -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸CO2苹果酸苹果酸GTP苹

10、果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸GTP GDPCO2谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸NADH三种三种AAAA氧化氧化分解途径分解途径葡萄糖葡萄糖乙酰乙酰CoACoACO2草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸NADHFADH2NADHATPNADH+CO2NADH糖异生作用糖异生作用天冬氨酸天冬氨酸Ala/Asp/Glu氧化分解生成ATP计算氨基酸氨基酸 产生产生NADH 产生产生FANH2 产生产生A(G)TP *兑换兑换ATP总数总数Ala * 4 1 1 12.5 Asp * 4 1 1 12.5 *( (或或7) ) (或或)*兑换率以一分子兑换率以一分子NADHNADH氧化生成，一分子氧化生成，一分子FAD

11、HFADH2 2氧化生成计算；氧化生成计算；* Ala/Asp/Glu在转氨酶催化下脱氨基；在转氨酶催化下脱氨基；*Glu在谷氨酸脱氢酶催化下氧化脱氨基。在谷氨酸脱氢酶催化下氧化脱氨基。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）氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯磷酸烯醇式酸醇式酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸

12、延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸葡萄糖葡萄糖柠檬酸柠檬酸谷氨酸谷氨酸生酮氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸生生生生糖糖糖糖氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸核酸与糖、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

13、如CoACoA、NAD+NAD+，NADP+NADP+，cAMPcAMP，cGMPcGMP）。 核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响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细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。要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ATPATP是能量的是能量的“通货通货”，此外，此外UTPUTP参与多糖的合成，参与多糖的合成，CTPCTP

14、参与磷脂合成，参与磷脂合成，GTPGTP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。四、四、 细胞代谢的一些特点细胞代谢的一些特点1 1、分解代谢和合成代谢的、分解代谢和合成代谢的单向性单向性2 2、ATPATP是通用的能量载体是通用的能量载体3 3、NADPHNADPH 以还原力形式携带能量以还原力形式携带能量通过通过NADPHNADPH循环将还原力由分解代谢循环将还原力由分解代谢转移给生物合成反应转移给生物合成反应NADPH+HNADPH+H+ +NADPNADP+ +分解代谢分解代谢还原性有机物还原性有机物还原性生物合成反应还原性生物合成反应氧化物氧化物还原性生物还原性生物合

15、成产物合成产物氧化前体氧化前体磷酸戊糖途径的两个阶段磷酸戊糖途径的两个阶段 2 2、非氧化分子重排阶段非氧化分子重排阶段 6 核酮糖核酮糖-5-P 5 果糖果糖-6-P 5 葡萄糖葡萄糖-6-P1 1、氧化脱羧阶段氧化脱羧阶段 6 G-6-P 6 葡萄糖酸葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖核酮糖-P 6NADP+ 6NADPH+6H+ 6NADP+ 6ADPH+6H+6CO26H2O脂肪酸生物合成的反应历程-烯丁酰烯丁酰ACPACPCH3COCH2C0-SACP 丁酰丁酰ACPACPCH3CH(OH) CH2C0-SACP CH3CH= CH2C0-SACP CH3CH2CH2C0-SACP -酮丁

16、酰酮丁酰ACPACP-羟丁酰羟丁酰ACPACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2 + ACPC2C2C2C2C2C2NADPH+H+NAD P+NADP+NADPH+H+H H2 2O O CH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP还原酶还原酶脱水酶糖分解和糖异生途径中糖分解和糖异生途径中相对独立的单向反应相对独立的单向反应二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酯酶磷酸酯酶 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙

17、酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸PEP羧激酶羧激酶ATPATP携带能量由能源传递给细胞的携带能量由能源传递给细胞的需能过程需能过程ATPATPADP+PiADP+Pi太阳能太阳能化学能化学能生物合成生物合成细胞运动细胞运动膜运输膜运输ATP供能的方式:1、水解释放自由能2、转移磷酸基团ATP产生的方式:1、底物水平磷酸化2、电子传递水平磷酸化第一节第一节 细胞结构对代谢途径的分隔控制调节细胞结构对代谢途径的分隔控制调节第二

18、节第二节 酶水平的调节酶水平的调节第三节第三节 激素调节和跨膜信号转导激素调节和跨膜信号转导第二部分第二部分 代代 谢谢 调调 节节 生物机体的新陈代谢是一个完整统一的过程，并且存在生物机体的新陈代谢是一个完整统一的过程，并且存在复杂的调节机制。生物机体的代谢调节在三个不同的水平上复杂的调节机制。生物机体的代谢调节在三个不同的水平上进行，即酶水平调节，细胞水平调节，多细胞整体水平调节进行，即酶水平调节，细胞水平调节，多细胞整体水平调节（激素水平、神经水平调节），其中酶水平是最基本的调节（激素水平、神经水平调节），其中酶水平是最基本的调节方式。所有这些调节机制都是在基因产物蛋白质（可能还有方式。

19、所有这些调节机制都是在基因产物蛋白质（可能还有RNARNA）的作用下进行的，也就是说与基因表达有关。）的作用下进行的，也就是说与基因表达有关。一、一、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) )二、二、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三、三、产能反应与需能反应的调节产能反应与需能反应的调节第二节 酶水平的调节细细胞胞结结构构和和酶酶的的空空间间分分布布线粒体线粒体丙酮酸氧化丙酮酸氧化三羧酸循环三羧酸循环 - -氧化氧化呼吸链电子传递呼吸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 磷戊糖途径磷戊糖途径 糖原合成糖原合成 脂肪酸合成

20、脂肪酸合成细胞核细胞核DNA复制复制RNA合成和加工合成和加工内质网内质网蛋白质合成蛋白质合成磷脂合成磷脂合成细胞膜结构对代谢途细胞膜结构对代谢途径的分隔控制调节径的分隔控制调节 控制跨膜离子浓度梯控制跨膜离子浓度梯 度梯度和电化梯度度梯度和电化梯度 控制细胞和细胞器物控制细胞和细胞器物 质运输质运输 内膜系统对代谢途径内膜系统对代谢途径 的分隔作用的分隔作用 膜与酶的可逆结合膜与酶的可逆结合酶活性的前馈和反馈调节酶活性的前馈和反馈调节 前馈（前馈（feedforward ）和反馈（）和反馈（feedback ）是来）是来自电子工程学的术语，前者的意思是自电子工程学的术语，前者的意思是“输入对

21、输出的影输入对输出的影响响”，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，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。这种调节可能是正调控，也可能是负调控，其调节机理是种调节可能是正调控，也可能是负调控，其调节机理是通过酶的通过酶的变构效应变构效应来实现的。来实现的。S0SnS2S1E0E1En-1或或+或或+反馈反馈前馈前馈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6-6-磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用GUDPG6

22、-P-G+1-P-G糖原糖原糖原糖原 合成酶合成酶ATP ADP UTP UDPG 脂脂肪肪酸酸合合成成的的调调节节乙酰乙酰-CoA-CoA丙二酸单酰丙二酸单酰-CoA-CoA软脂酸软脂酸-CoA-CoA丙酮酸丙酮酸柠檬酸柠檬酸胰高血糖素、肾上腺素胰高血糖素、肾上腺素（引发磷酸化（引发磷酸化/ /活化）活化）柠檬酸裂柠檬酸裂解酶解酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶复合体复合体胰岛素（引发磷酸化胰岛素（引发磷酸化/ /活化）活化）乙酰乙酰-CoA-CoA羧化酶羧化酶氨基酸合成的反馈调控氨基酸合成的反馈调控反硝化作用反硝化作用氧化亚氮氧化亚氮氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸分支酸分支酸脱氧庚酮糖酸脱氧庚酮糖酸-7-磷

23、酸磷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸赤藓糖赤藓糖-4-磷酸磷酸脱氢奎尼酸脱氢奎尼酸莽草酸莽草酸谷氨酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 +预苯酸预苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛天冬氨酰半醛高丝氨酸高丝氨酸氨基苯甲酸氨基苯甲酸酶的共价修饰酶的共价修饰 某某些些酶酶可可以以通通过过其其它它酶酶对对其其多多肽肽链链上上某某些些基基团团进进行行可可逆逆的的共共价价修修饰饰，使使其其处处于于活活性性与与非非活活性性的的互互变变状状态态，从从而而调调节节酶酶活活性性。这这类类酶酶称称为为

24、共共价价修修饰饰酶酶。目目前前发发现现有有数数百百种种酶酶被被翻翻译译后后都都要要进进行行共共价价修修饰饰，其其中中一一部部分分处处于于分分支支代代谢谢途途径径，成成为对代谢流量起调节作用的关键酶或限速酶。为对代谢流量起调节作用的关键酶或限速酶。 由由于于这这种种调调节节的的生生理理意意义义广广泛泛，反反应应灵灵敏敏，节节约约能能量量，机机制制多多样样，在在体体内内显显得得十十分分灵灵活活，加加之之它它们们常常受受激激素素甚甚至至神神经经的的指指令令，导导致致级级联联放放大大反应，所以日益引人注目。反应，所以日益引人注目。 AP1GEDCBHEa-bEc-dEc-g关键酶（限速酶）关键酶（限速

25、酶）P2 目前已知有六种修饰方式：磷酸化目前已知有六种修饰方式：磷酸化/去磷酸化，乙酰去磷酸化，乙酰化化/去乙酰化，腺苷酰化去乙酰化，腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰去尿苷酰化，甲基化化，甲基化/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 b（无活性）（无活性）磷酸化酶磷酸化酶a P（有活性）（有活性）磷酸酯酶磷酸酯酶-OHH2OP例：蛋白质磷酸化和脱磷酸化例：蛋白质磷酸化和脱磷酸化共价修饰方式共价修饰方式酶的共价修饰酶的共价修饰及级联系统调及级联系统调控示意图控示意图意义：由于意义：由于酶的酶的共价修饰反应是共

26、价修饰反应是酶促反应，只要酶促反应，只要有少量信号分子有少量信号分子（如激素）存在，（如激素）存在，即可通过加速这即可通过加速这种酶促反应，而种酶促反应，而使大量的另一种使大量的另一种酶发生化学修饰，酶发生化学修饰，从而获得放大效从而获得放大效应。这种调节方应。这种调节方式快速、效率极式快速、效率极高。高。肾上腺素或肾上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1 1、腺苷酸环化、腺苷酸环化酶酶( (无活性无活性) )腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(活性活性)2、ATPcAMPR、cAMP3 3、蛋白激酶、蛋白激酶( (无活性无活性) )蛋白激酶蛋白激酶(活性活性)4 4、磷酸化酶、磷酸化酶激酶激酶( (无活性无活

27、性) )磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶(活性活性)5 5、磷酸化酶、磷酸化酶b b ( (无活性无活性) )磷酸化酶磷酸化酶 a(活性活性)6 6、糖原、糖原6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血液血液ATP ADPATP ADP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456糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控 糖原的分解和合成都是根据肌体的需要由一系列的调控机制进行调控，其糖原的分解和合成都是根据肌体的需要由一系列的调控机制进行调控，其限速酶分别为糖原磷酸化酶和糖原合成酶。它们的活性是受磷酸化

28、或去磷酸化限速酶分别为糖原磷酸化酶和糖原合成酶。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化的共价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，的共价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似，但其效果相反。但其效果相反。糖原合成酶糖原合成酶 a ( 有活性有活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 b ( 无活性无活性)OHOHATPADPH2OPi糖原合成酶糖原合成酶 b ( 无活性无活性)糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 a ( 有活性有活性)PP磷酸激酶磷酸激酶磷酸酯酶磷酸酯酶糖异生作用与糖糖异生作用与糖酵解的协同调节酵解的协同调节 糖原糖原( (或淀粉或淀粉) )葡萄糖葡萄糖-1-

29、1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸6-6-磷酸果糖磷酸果糖果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸3-3-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 2 1 1，3-3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 2 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶I I丙酮酸激酶丙酮酸激酶己己糖激酶糖激酶F-2,6-BP+ +丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶2 2 草酰乙酸草酰乙酸PEP羧激酶羧激酶果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸酶酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸酶酶 糖异生作用与糖糖异生作用与糖酵解是

30、两条相反的酵解是两条相反的途径，为了避免能途径，为了避免能量的浪费和途径之量的浪费和途径之间的相互干扰间的相互干扰, ,总是总是一条途径开放而另一条途径开放而另外一条途径关闭。外一条途径关闭。两条途径的协同调两条途径的协同调控是通过糖酵解反控是通过糖酵解反应历程中三个部位应历程中三个部位的调控来实现的。的调控来实现的。2 2，6-6-二磷酸果糖合成和降解的调控二磷酸果糖合成和降解的调控磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶II （去磷酸化后的酶）（去磷酸化后的酶）F-6-P低血糖低血糖果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶II(磷酸化后的酶磷酸化后的酶)P+F-2,6-BPATPADPH2OPiATP ADPPi H2O

31、激酶激酶磷酸酯酶磷酸酯酶乙酰乙酰-CoA-CoA羧化酶活性的磷酸化调节羧化酶活性的磷酸化调节 PiPi乙酰乙酰-CoA-CoA羧化酶单羧化酶单体体乙酰乙酰-CoA-CoA羧化酶羧化酶 多聚体多聚体（无活性）（无活性）（有活性）（有活性）蛋白质磷酸酶蛋白质磷酸酶cAMPcAMP依赖依赖蛋白质激酶蛋白质激酶 ATPATP ADPADPP P细胞能量状态指标细胞能量状态指标能荷能荷= ATP+0.5ADPATP+ADP+AMPATPATP ADPATP系统质量作用比系统质量作用比=NAD(P)HNAD(P)+氧化型和还原型脱氧化型和还原型脱氢酶辅酶浓度比：氢酶辅酶浓度比：柠檬酸循环柠檬酸循环的调节的

32、调节CoASH柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸1 1、底物的可用性调节、底物的可用性调节 乙酰乙酰CoACoA 草酰乙酸草酰乙酸 、关键酶活性调节、关键酶活性调节 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶ADP+ +NADHATP- -琥珀酰琥珀酰CoANADH- -柠檬酸柠檬酸NADH ATP- -异柠异柠檬酸檬酸糖酵解与三羧酸循环途径的调节糖酵解与三羧酸循环途径的调节丙酮酸丙酮酸 G细胞液细胞液柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮

33、戊二酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸 线粒体线粒体 G-6-P F-6-P 磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶 PEPADP+Pi ATPADP+Pi ATPADP+Pi ATPADP+Pi ATP NADH O2ATP ADP+PiATP ADP+PiAMP + ATP 2ADP AMP + ATP 2ADP PiPiPiPi PEP 羧激酶羧激酶+-+- 己糖激酶己糖激酶 丙酮酸丙酮酸脱氢酶脱氢酶 柠檬酸柠檬酸合成酶合成酶 -酮戊二酸酮戊二酸 脱氢酶脱氢酶第三节第三节 激素调节和跨膜信号转导激素调节和跨膜信号转导一、一、可溶性可溶性激素激素作用模式作用模式二、二、脂溶性脂溶性激素作用模式激素作用模式甾甾

34、醇醇类类激激素素作作用用原原理理示示意意图图肽类激素通过肽类激素通过cAMP-cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图蛋白激酶调节代谢示意图 ATP cAMP+PPi内在蛋白质的磷酸化作用内在蛋白质的磷酸化作用改变细胞的生理过程改变细胞的生理过程细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜cR蛋白激酶蛋白激酶（无活性）（无活性）c+RcAMP蛋白激酶（有活性）蛋白激酶（有活性）受体受体环化酶环化酶激素激素G G蛋白蛋白第二信使第二信使cAMP激活蛋白激活蛋白激酶的作用机理激酶的作用机理激激素素对对脂脂代代谢谢的的调调节节甘油三脂甘油三脂脂肪动员激素脂肪动员激素（肾上腺素、生长激素等）（肾上腺素、生长激素等）受体受体修饰受

35、体修饰受体腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶（有活性）（有活性）ATP cAMP蛋白质激酶蛋白质激酶（无活性）（无活性）蛋白质激酶蛋白质激酶（有活性）（有活性）激素敏感性脂酶激素敏感性脂酶（无活性）（无活性）激素敏感性脂酶激素敏感性脂酶 （有活性）（有活性）脂肪酸脂肪酸+ +甘油甘油（第一信使）（第一信使）（第二信使）（第二信使）一、一、基因表达转录调节的原理基因表达转录调节的原理二、二、原核基因表达调控的操纵子模型原核基因表达调控的操纵子模型第三节 基因表达的调控 蛋白质参与并控制细胞的一切代谢活动，而决定蛋白质结蛋白质参与并控制细胞的一切代谢活动，而决定蛋

36、白质结构和时序的信息编码在核酸分子中表现为特定的核苷酸序列，构和时序的信息编码在核酸分子中表现为特定的核苷酸序列，基因表达即是遗传信息的转录核翻译过程。基因表达即是遗传信息的转录核翻译过程。 生物在生长发育的过程中，遗传信息的展现可能按一定时生物在生长发育的过程中，遗传信息的展现可能按一定时间程序发生改变（时序调节间程序发生改变（时序调节),),而且随着内外环境的条件的变换而且随着内外环境的条件的变换加以调节（适应调节）；也可以在不同水平上进行调节（加以调节（适应调节）；也可以在不同水平上进行调节（多水多水平调节平调节）。）。基因表达多水平调控基因表达多水平调控DNA转录初产物转录初产物RNA

37、mRNA蛋白质前体蛋白质前体mRNA降解物降解物活性蛋白质活性蛋白质转录水平调节转录水平调节转录后加转录后加工的调节工的调节翻译调节翻译调节mRNA降解降解调节调节翻译后加工翻译后加工的调节的调节核核细胞质细胞质基因表达调控的七个水平基因表达调控的七个水平 转录水平调节转录水平调节 转录后加工的调节转录后加工的调节 翻译水平调节翻译水平调节 mRNAmRNA降解降解调节调节 翻译后加工的调节翻译后加工的调节 蛋白质降解蛋白质降解调节调节 蛋白质投递和降解蛋白质投递和降解调节调节蛋白质降蛋白质降解解调节调节蛋白质投递蛋白质投递和降解和降解调节调节最有效的调节环节 原核基因表达的协同单位原核基因表

38、达的协同单位操纵子操纵子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） 乳糖乳糖(Lac)操纵子模型操纵子模型 阿拉伯糖阿拉伯糖操纵子模型操纵子模型 色氨酸操纵子模型色氨酸操纵子模型原核生物基因表达的遗传机制原核生物基因表达的遗传机制操纵子学说操纵子激活子结合位点激活子结合位点阻遏子结合位点阻遏子结合位点几个基因以一个转录几个基因以一个转录单位转录单位转录结构基因结构基因启动子启动子ABC操纵基因操纵基因调节顺序调节顺序 细菌相关功能的结构基因常连在一起，形成一个细菌相关功能的结构

39、基因常连在一起，形成一个基因簇，它们编码同一个代谢途径中的不同的酶，也基因簇，它们编码同一个代谢途径中的不同的酶，也包括与该代谢途径相关功能的基因，例如编码透过酶包括与该代谢途径相关功能的基因，例如编码透过酶的基因的基因 。一个基因簇受到同一的调控，一开俱开，一。一个基因簇受到同一的调控，一开俱开，一闭俱闭，这样形成的一个包括启动子、操纵基因和结闭俱闭，这样形成的一个包括启动子、操纵基因和结构基因的被调控的单位，被称为操纵子。构基因的被调控的单位，被称为操纵子。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D.无

40、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,使阻遏蛋白不能起使阻遏蛋白不能起到阻挡操纵基因的作用到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达结构基因可以表达酶蛋白酶蛋白mRNAC.无活性阻遏蛋白无活性阻遏蛋白阻遏蛋白不能跟操纵基因结合阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达结构基因可以表达阻遏蛋白阻遏蛋白(无活性无活性)酶蛋白酶蛋白mRNA代谢产物与阻遏蛋白结合代谢产物与阻遏

41、蛋白结合,从而使阻遏蛋从而使阻遏蛋白能够阻挡操纵基因白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达结构基因不表达代谢产物代谢产物大大肠肠杆杆菌菌中中的的乳乳糖糖代代谢谢乳糖乳糖异构乳糖异构乳糖乳糖乳糖半乳糖半乳糖葡萄糖糖葡萄糖糖半乳糖苷透过酶半乳糖苷透过酶乳糖乳糖 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶大大肠肠杆杆菌菌乳乳糖糖操操纵纵子子负负调调节节系系统统 阻遏蛋白阻遏蛋白（无活性）（无活性） A、乳糖操纵子的结构和、乳糖操纵子的结构和阻遏阻遏B、乳糖酶的诱导、乳糖酶的诱导 乳糖乳糖 阻遏蛋白（有活性）阻遏蛋白（有活性）调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因PmRNA 阻遏蛋白

42、阻遏蛋白（有活性）（有活性）基基 因因 不不 表表 达达启启动动子子OR半乳糖苷透过酶半乳糖苷透过酶 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶P调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因OR半乳糖苷透过酶半乳糖苷透过酶 半乳糖苷酶半乳糖苷酶启启动动子子mRNA基基 因因 表表达达酶蛋白酶蛋白mRNAmRNA大肠杆大肠杆Lac阻遏蛋白阻遏蛋白的结构与功能的结构与功能操纵基因顺序操纵基因顺序Lac阻遏子结合于阻遏子结合于DNA的不连续片段的不连续片段Lac阻遏子结合诱导物异丙基巯基阻遏子结合诱导物异丙基巯基半乳糖苷半乳糖苷(IPGT)后引起构象改变后引起构象改变操纵基因结合阻遏子后操纵基因结合阻遏子后

43、形成形成DNA环环RmRNA基基 因因 表表达达CAPCAP基因基因结构基因结构基因TCAPOCAPCAP结合结合部位部位 RNARNA聚合酶聚合酶cAMP CAP复合物复合物P CAP：降解物基因活化蛋白降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein）乳糖操纵子的正调节系统乳糖操纵子的正调节系统酶蛋白酶蛋白mRNAmRNA半乳糖苷透过酶半乳糖苷透过酶 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶葡萄糖葡萄糖分解代分解代谢产物谢产物腺苷酸腺苷酸环化酶环化酶磷酸二磷酸二酯酶酯酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物与葡萄糖降解物与cAMP的关系的关系cAMP(葡萄

44、糖饥葡萄糖饥饿信号饿信号) )降低降低cAMPcAMP浓度使浓度使CAPCAP呈失活状态呈失活状态问答题问答题1、为为什什么么说说三三羧羧酸酸循循环环是是糖糖、脂脂、蛋蛋白白质质三三大大物物质质代代谢谢的的共同通路？共同通路？2、举例说明核苷酸类化合物在代谢中起的作用。、举例说明核苷酸类化合物在代谢中起的作用。3、试比较变构调节与化学修饰调节作用的异同？、试比较变构调节与化学修饰调节作用的异同？4、试以大肠杆菌乳糖操纵子说明酶合成的诱导和阻遏。、试以大肠杆菌乳糖操纵子说明酶合成的诱导和阻遏。5、写写出出天天冬冬氨氨酸酸在在体体内内氧氧化化生生成成CO2和和H2O的的主主要要历历程程，注明其中脱氢反应的酶，并计算所产生的注明其中脱氢反应的酶，并计算所产生的ATP数目。数目。6、简述能荷调节对代谢的影响及其生物系意义。、简述能荷调节对代谢的影响及其生物系意义。 名词解释名词解释反馈抑制共价修饰第二信使操纵子反馈抑制共价修饰第二信使操纵子