物质代谢的联系与调节.pptx

物质代谢的联系与调节; 一、概述 二、细胞水平调节 三、组织器官水平调节 四、整体水平调节; 一、概 述; 细胞内有数百种小分子在代谢中起着关键作用，由它们构成了成千上万种生物大分子。 生物体将细胞中各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数种类的反应（例如氧化还原、分解合成、基团转移及异构反应等）转化种类繁多的分子。不同的代谢途径可通过代谢途径交叉点上关键的中间代谢物而相互影响和相互转化。这些共同的中间代谢物使各代谢途径得以沟通，形成经济有效、运转良好的代谢网络通路。; 原核细胞 无细胞器，各种代谢所需的酶，如呼吸链、氧化磷酸化、磷脂及脂肪酸生物合成等各种酶类，都存在于质膜上。 真核细胞 具有由膜包围的各种细胞器，如细胞核、内质网、线粒体、高尔基体、溶酶体等，各种酶类的分布是区域化的。; 酶; 代谢过程中有些可逆反应的正反应和逆反应分别由两种不同的酶所催化，这些反应被称为相对立的单向反应（opposing unidirectional reaction）。 这种分开机制可使某一代谢途径的 正向反应和逆向反应分别处于热力学的 有利状态。; 正反应; 机体代谢调节是多层次全方位的，在细胞水平，对细胞内部各代谢途径中酶进行调节；在组织、器官水平，可通过激素进行调节；在机体整体水平，可通过神经系统进行调节。无论是哪一层次的调节，最终都是通过对酶含量的诱导与阻遏、对酶活性的激活与抑制、对酶存在部位的分隔定位、对反应过程的前馈与反馈等多种形式进行着精确细微的代谢调节，从而使千变万化、错综复杂的代谢有条不紊、协调有序。;; 生物体内的各种物质，既有各自特殊的代谢途径，又通过一些共同的中间代谢物或代谢环节广泛地形成网络，彼此影响、相互转化，其中糖酵解（EMP）途径和三羧酸（TCA）循环便是沟通各代谢之间联系的重要渠道，所以EMP途径和TCA循又被称为中心代谢途径（central metabolic pathway）或无定向代谢途径（amphibolic pathway）。;;二、细胞水平调节; 酶含量调节主要指酶合成的调节。 酶合成??调节方式有两种类型： 酶合成的诱导 酶合成的阻遏 从对代谢速率调节的效果来看，酶含量 调节间接而缓慢。 ;; 编码组成酶的基因称为组成型基因（constitutive gene）或 管家基因（housekeeping gene），能恒定地表达，使细胞内保持一定数量的酶，如糖酵解和三羧酸循环的酶系，其酶蛋白合成量十分稳定，通常不受代谢状态的影响，一般来说，保持机体基本能源供给的酶常常是组成酶。; 它们的合成量受环境、营养条件及细胞内有关因子的影响。如β–半乳糖苷酶，在以乳糖为唯一碳源时，大肠杆菌受乳糖诱导，β–半乳糖苷酶可大量合成，其含量成千倍增长，这类酶都是诱导酶。又如色氨酸合成酶，当产物色氨酸达到一定量时，便会作为辅阻遏物与无活性的阻遏蛋白结合为复合物，阻遏色氨酸合成酶的合成，色氨酸合成酶是阻遏酶。又如HMG-CoA还原酶可被胆固醇阻遏。; 大肠杆菌在葡萄糖和山梨糖醇作为碳源的合成培养基中，其两次生长的量和两种碳源的浓度成比例，即第一次生长的量与葡萄糖浓度成比例，第二次生长的量与山梨糖醇的浓度成比例，这种现象称为二度生长（diauxie）。用酶的诱导合成可以合理地解释这种生长现象，所以二度生长现象是酶诱导合成存在的证据。 ; 在上述两种碳源中，大肠杆菌生长之所以出现二度生长现象，是因为大肠杆菌细胞中分解葡萄糖的酶是组成酶，所以首先利用葡萄糖，当葡萄糖消耗完后再利用山梨糖醇。但是分解山梨糖醇的酶是诱导酶，经山诱导物山梨糖醇的诱导才产生。诱导涉及到基因表达程序，所以有一段停顿生长时间。诱导酶的存在对生物体是有利的，细胞不需要在任何时候合成所有的酶，对于不经常存在的底物，就不必在任何时候都准备着这种酶，这有利于节约原料和能量。; 在酶的诱导合成中，能起诱导作用的物质称为诱导物（inducer）。 一般情况下底物是最好的诱导物，有时与底物结构类似的物质也可以作为诱导物，但它不被诱导产生的酶所作用；相反，有些虽然是酶的底物，但并不能作为该酶的诱导物。此外，不同的诱导物具有不同的诱导能力。; 酶的诱导合成，有多种不同的方式： 有的诱导作用，当加入诱导物后，仅仅产生一 种酶，称为单一