1、會計學1物質代謝的調節控制物質代謝的調節控制第1頁/共51頁第2頁/共51頁一、代謝途徑交叉形成網絡一、代謝途徑交叉形成網絡二、代謝的基本要略二、代謝的基本要略第3頁/共51頁1 1、糖代謝與脂類代謝的相互關系、糖代謝與脂類代謝的相互關系2 2、糖代謝與蛋白質代謝的相互聯系、糖代謝與蛋白質代謝的相互聯系3 3、脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯系、脂類代謝與蛋白質代謝的相互聯系4 4、核酸與糖、脂類、蛋白質代謝的聯系、核酸與糖、脂類、蛋白質代謝的聯系第4頁/共51頁糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪脂肪酸酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮-磷酸甘磷酸甘油油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解從頭合成從頭合成脂脂

2、肪肪甘油甘油磷酸二羥丙磷酸二羥丙酮酮糖代謝糖代謝脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖 (植物植物)乙醛酸循環乙醛酸循環 -氧化氧化糖異生糖異生TCA第5頁/共51頁糖糖 -酮酸酮酸 氨基酸氨基酸 蛋白質蛋白質 NH3蛋白質蛋白質 氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸 糖糖（生糖氨基酸）（生糖氨基酸）第6頁/共51頁脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥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氨基酸酸蛋白質蛋白質蛋白蛋白質質氨基酸氨基酸酮酸或乙酰酮酸或乙酰CoA脂肪脂肪酸酸脂肪脂肪（生酮氨基酸）（生酮氨基酸）第7頁/共51頁 核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如核苷酸的一些衍生物具重要生理

3、功能（如CoACoA、NAD+NAD+，NADP+NADP+，cAMPcAMP，cGMPcGMP）。）。 核酸是細胞內重要的遺傳物質，控制著蛋白質的合核酸是細胞內重要的遺傳物質，控制著蛋白質的合成，影響細胞的成分和代謝類型成，影響細胞的成分和代謝類型 核酸生物合成需要糖和蛋白質的代謝中間產物參加核酸生物合成需要糖和蛋白質的代謝中間產物參加，而且需要酶和多種蛋白質因子。，而且需要酶和多種蛋白質因子。 各類物質代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸各類物質代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如，如ATPATP是能量的是能量的“通貨通貨”，此外，此外UTPUTP參與多糖的合成參與多糖的合成，CT

4、PCTP參與磷脂合成，參與磷脂合成，GTPGTP參與蛋白質合成與糖異生作參與蛋白質合成與糖異生作用。用。第8頁/共51頁 代謝的基本要略在于形成代謝的基本要略在于形成ATPATP、還原力和構造、還原力和構造單元單元以用于生物合成。以用于生物合成。 由由ATPATP、還原力和構造單元可合成各類生物分、還原力和構造單元可合成各類生物分子，并進而裝配成生物不同層次的結構。子，并進而裝配成生物不同層次的結構。 生物合成和生物形態建成是一個耗能和增加有生物合成和生物形態建成是一個耗能和增加有序結構的過程，需要由序結構的過程，需要由物質流、能量流和信息物質流、能量流和信息流流來支持來支持第9頁/共51頁脂

5、肪脂肪葡萄糖、葡萄糖、其它單糖其它單糖三羧酸三羧酸循環循環電子傳遞（氧化）電子傳遞（氧化）蛋白質蛋白質脂肪酸、甘油脂肪酸、甘油多糖多糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoAe-磷酸化磷酸化+Pi 小分子化合物分解成共同的中間產物（如小分子化合物分解成共同的中間產物（如丙酮酸、乙酰丙酮酸、乙酰CoA等）等） 共同中間物進入三羧酸循環共同中間物進入三羧酸循環,氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。中。大分子降解成基本結構單位大分子降解成基本結構單位NADPH第10頁/共51頁第11

6、頁/共51頁一、代謝調節的概述一、代謝調節的概述二、分子水平的調節二、分子水平的調節三、細胞水平的調節三、細胞水平的調節四、多細胞整體水平的調節四、多細胞整體水平的調節第12頁/共51頁代謝調節的四級水平：代謝調節的四級水平： 酶水平調節（分子水平的調節）酶水平調節（分子水平的調節） 細胞水平調節細胞水平調節 激素水平調節激素水平調節 神經水平調節神經水平調節多細胞整體水平調多細胞整體水平調節節第13頁/共51頁第14頁/共51頁動物機體單細胞植 物動 物細胞細胞細胞細胞細胞細胞組織、器官組織、器官組織、器官 整體水平（神經）調節 器官水平（激素）調節 細胞水平（酶）調節-第15頁/共51頁第

7、16頁/共51頁 前前饋調節是底物饋調節是底物對代謝過程的調節作用對代謝過程的調節作用 反饋反饋調節是代謝產物對代謝過程的調節作用調節是代謝產物對代謝過程的調節作用 調節可能是正調控，也可能是負調控調節可能是正調控，也可能是負調控 調節機理是通過調節機理是通過酶的變構效應酶的變構效應來實現的來實現的S0SnS2S1E0E1En-1或或+或或+反饋反饋前饋前饋第17頁/共51頁代謝代謝物物別別構構中中心心活性活性中心中心第18頁/共51頁GUDPG6-P-G+1-P-G糖原糖原糖原糖原 合成合成酶酶ATP ADP UTP UDPG 第19頁/共51頁葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸羧羧化化酶酶乙酰乙酰C

8、oA磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸擰檬擰檬酸酸天冬氨酸天冬氨酸氨基酸氨基酸蛋白質蛋白質嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核酸核酸 氨甲酰氨甲酰天冬氨天冬氨酸酸+第20頁/共51頁酶的共價修飾酶的共價修飾（Covalent moldification Covalent moldification ）：酶分子中的）：酶分子中的某些基團，在其它酶的催化下，可以共價結合或脫去，引起某些基團，在其它酶的催化下，可以共價結合或脫去，引起酶分子構象的改變，使其活性得到調節。酶分子構象的改變，使其活性得到調節。六種修飾方式：磷酸化六種修飾方式：磷酸化/ /去

9、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，甲基化去尿苷酰化，甲基化/ /去甲基化去甲基化，氧化（，氧化（S-SS-S）/ /還原還原(2SH)(2SH)。激酶激酶ATPADP磷酸化酶磷酸化酶 b（無活性）（無活性）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：糖原磷酸化酶的共價修例：糖原磷酸化酶的共價修飾飾第21頁/共51頁由于由于酶的共價酶的共價修飾反應是酶修飾反應是酶促反應，只要促反應，只要有少量信號分有少量信號分子（如激素）子（如激素）存在，即可通存在，即可通過加速

10、這種酶過加速這種酶促反應，而使促反應，而使大量的另一種大量的另一種酶發生化學修酶發生化學修飾，從而獲得飾，從而獲得放大效應。這放大效應。這種調節方式快種調節方式快速、效率極高速、效率極高。腎上腺素或腎上腺素或胰高血糖素胰高血糖素1、腺苷酸環化腺苷酸環化酶（無活性）酶（無活性）腺苷酸環化酶（活性）腺苷酸環化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激蛋白激酶（無活性酶（無活性）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（無活性）（無活性）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（無活性）（無活性）磷酸化酶磷酸化酶 a（活性）（活性）6、糖、糖原

11、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腎上腺素或腎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ATP ADPATP ADP456第22頁/共51頁3. 基因表達的調控基因表達的調控 P418 原核生物基因水平表達調節（三種方式原核生物基因水平表達調節（三種方式） 酶合成的誘導作用酶合成的誘導作用 降解物的阻遏作用降解物的阻遏作用 基因表達的阻遏作用和衰減作用基因表達的阻遏作用和衰減作用 真核生物基因水平表達調節（自學）真核生物基因水平表達調節（自學）第23頁/共51頁操縱子操縱子原核基因表達的協同單位原核基因表達的協同單位操縱操

12、縱子子結構基因（編碼蛋白質，結構基因（編碼蛋白質，S）控制部位控制部位操縱基因（操縱基因（operator, O）啟動子（啟動子（premotor, P）第24頁/共51頁 乳糖操縱子的結構乳糖操縱子的結構AYZOPI結構基因透酶 半乳糖苷酶調控區操縱序列啟動序列CAP結合位點調節基因乙酰轉移酶第25頁/共51頁調節調節基因基因操縱操縱基因基因乳糖結構基因乳糖結構基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性（有活性）基基 因因 關關 閉閉啟啟動動子子OIPLacZLacYLaca調節調節基因基因操縱操縱基因基因乳糖結構基因乳糖結構基因啟啟動動子子OImRNAZmRNAYmR

13、NAa 阻遏蛋白阻遏蛋白（無活性（無活性） 基基 因因 表表達達mRNAA、乳糖操縱子的結構、乳糖操縱子的結構B、乳糖酶的誘導、乳糖酶的誘導 乳糖乳糖 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性）（有活性）第26頁/共51頁RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表達達CAP基基因因結構基因結構基因TCAPOCAP結結合部位合部位 RNA聚合聚合酶酶TcAMP -CAPPcAMP CAP：代謝產物活化蛋白：代謝產物活化蛋白（catabolic gene activation protein） 又稱又稱cAMP（環腺苷酸）受體蛋白環腺苷酸）受體蛋白（cycilic AMP r

14、eceptor protein）降低降低cAMP濃度濃度使使CAP呈失活狀態呈失活狀態第27頁/共51頁色氨酸操縱子（色氨酸操縱子（trptrp operon operon） 結構基因（A.B.C.D.E）編碼從分支酸開始到色氨酸合成的五種酶。trp L編碼一個前導肽。在trp L中有一段順序稱為attenuatorattenuator（弱化基因或衰減子）（弱化基因或衰減子）。此外，同樣存在操縱基因和啟動基因。第28頁/共51頁RNA聚合酶輔阻遏蛋白OPR基因EDCBA+色氨酸第29頁/共51頁DNA轉錄初產物轉錄初產物RNAmRNA蛋白質前體蛋白質前體mRNA降解物降解物活性蛋白質活性蛋白質

15、DNA水平調節水平調節轉錄水平調節轉錄水平調節轉錄后加工轉錄后加工的調節的調節翻譯調節翻譯調節mRNA降解降解調節調節翻譯后加工翻譯后加工的調節的調節核核細胞質細胞質 真核基因表達調控的五個水平真核基因表達調控的五個水平 DNA水平調節水平調節 轉錄水平調節轉錄水平調節 轉錄后加工的調節轉錄后加工的調節 翻譯水平調節翻譯水平調節 翻譯后加工的調節翻譯后加工的調節第30頁/共51頁第31頁/共51頁線粒體線粒體:丙酮酸氧化丙酮酸氧化;三羧酸循環三羧酸循環; -氧化氧化;呼吸鏈電子傳遞呼吸鏈電子傳遞;氧化磷酸化氧化磷酸化細胞質細胞質:酵解酵解;磷戊糖途徑磷戊糖途徑;糖原合成糖原合成;脂肪酸合成脂肪

16、酸合成;細胞核細胞核:核酸合成核酸合成內質網內質網:蛋白質合成蛋白質合成;磷脂合成磷脂合成第32頁/共51頁第33頁/共51頁第34頁/共51頁第35頁/共51頁 （一）神經系統調節機制（一）神經系統調節機制 1. 1. 直接調節直接調節第36頁/共51頁 2. 間接調節間接調節第37頁/共51頁 神經系統通過腦下垂體控制下的內分泌調神經系統通過腦下垂體控制下的內分泌調節系統節系統 這種間接調節一般按照這樣一個模式進行這種間接調節一般按照這樣一個模式進行：中樞神經系統中樞神經系統丘腦下部丘腦下部腦下垂體腦下垂體內分內分泌腺泌腺靶細胞靶細胞。這是一種。這是一種多元控制、多級調節多元控制、多級調節

17、的機制的機制，如，如甲狀腺素（甲狀腺素（thyroxine）、性激素性激素（sex hormone）、腎上腺皮質激素（腎上腺皮質激素（adrenal cortical hormone）、胰高血糖素（胰高血糖素（glucagon）等）等的分泌都是這種調節方式。的分泌都是這種調節方式。第38頁/共51頁（二）饑餓與進食時的代謝變化（二）饑餓與進食時的代謝變化1.1.饑餓時的代謝變化饑餓時的代謝變化第39頁/共51頁饑餓狀態時的主要代謝變化饑餓狀態時的主要代謝變化第40頁/共51頁2. 2. 進食時的代謝變化進食時的代謝變化第41頁/共51頁 運動項目運動項目 運動員血糖濃度的變化（運動員血糖濃度的

18、變化（mg%）訓前訓前訓后訓后賽前賽前賽后賽后 100m跑跑105.1102.7112.4130.9 800m跑跑122.3142.3148.2172.9 30005000m跑跑117.4138.0120.7189.2 馬拉松跑馬拉松跑111.2 63.8103.2105.4 籃球籃球 92.6100.3 92.6118.7 100m自由泳自由泳133.3146.0153.0170.2 （三）（三） 運動時的代謝變化運動時的代謝變化第42頁/共51頁第43頁/共51頁第44頁/共51頁 （四）（四） 應激時的代謝變化應激時的代謝變化第45頁/共51頁 1. 血糖升高血糖升高第46頁/共51頁 2. 脂肪動員增強脂肪動員增強第47頁/共51頁 3. 蛋白質分解加強蛋白質分解加強第48頁/共51頁 內分泌腺或組織內分泌腺或組織 應激時動物機體的代謝變化應激時動物機體的代謝變化代謝變化代謝變化血中激素或代謝物含量血中激素或代謝物含量 垂體前葉垂體前葉促腎上腺皮質激素分泌增加促腎上腺皮質激素分泌增加腎上腺皮質激素含量上腎上腺皮質激素含量上升升生長激素分泌增加生長激素分泌增加生長激素含量上升生長激素含量上升 胰腺胰腺細胞細胞胰高血糖素分泌增加胰高血糖素分泌增加胰高血糖素含量上升胰高血糖素含量上升 細胞細胞胰島素分泌受到抑制胰島素分泌受到抑制胰島素含量下降胰島素含量下降 腎上腺髓質腎上腺髓