第十四章 物质代谢的相互联系 和调节控制
第十四章 物质代谢的相互联系 和调节控制
第一节代谢间的网络联系 ■提问:近几年的网络化进步都带来了哪 些便利? 联系密切(世界范围) 资源共享(世界范围) 音乐网、文学网、化学网、环保网、人 际关系网 ■■■■■■■■■■■■ 集团优势的充分体现 ■几亿年前生物小小的细胞内就已经进化 出了网络化行为一一代谢网络
第一节 代谢间的网络联系 ◼ 提问：近几年的网络化进步都带来了哪 些便利？ ◼ 联系密切（世界范围） ◼ 资源共享（世界范围） ◼ 音乐网、文学网、化学网、环保网、人 际关系网 …………集团优势的充分体现 ◼ 几亿年前生物小小的细胞内就已经进化 出了网络化行为——代谢网络
没有孤立的代谢生化反应,所有都是生化反应网络中的节点。 F区 EXOKINASE ADPH UCOSE-6PHOSPHATE HEXOKINASE 平M eNes. EHUST KINASE 能 “e「 SPHA FRUCTOSE-LS-DPHOSPHATE FRUCTOSE BISPHOSPHATE ALDOLASE 3osp+ IHYOROKYACETONE PHOSP吕!%能 3-BSPHOSPHOGLYCERATE 3-PHOSPHOGLYCERATE KINASE 卖开始资管理器回,whs,生物件」mh 毁个国2:31
没有孤立的代谢生化反应，所有都是生化反应网络中的节点
糖原 乳酸 发酵 食 酵解 物、葡糖-6-磷酸一亠中间物 磷酸烯醇 式丙酮酸 丙酮 食物脂肪 糖 CO2糖异生CO 辅酶H 乙酰COA=亠脂肪酸甘油 磷酸戊糖途径 辅酶H 三羧酸循环 a-酮戊二酸 甘油 乙醛酸循环 磷脂[储存脂肪 磷酸戊糖 辅酶H 丝 氨基酸 CO2 甲硫 TP AT 甲酸ADE R呼 生糖氦基酸 1吸aP人N CO 食物蛋白 NH 3 组织蛋白质质 核酸Hz 链 尿素 O 酶 基因 ATP 甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺
糖原 食 物 糖 葡糖-6-磷酸 酵解 中间物 磷酸烯醇 式丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA CO2 乳酸 CO2 脂肪酸 食物脂肪 甘油 储存脂肪 辅酶H2 甘油 氨基酸 NH 3 CO2 ATP 尿素 组织蛋白质 食 物 蛋 白 质 三羧酸循环 乙醛酸循环 磷酸戊糖途径 辅酶H2 呼 吸 链 磷酸戊糖 ATP ADP ATP 甲酸 CO2 NH3 核酸 H2 O α-酮戊二酸 生糖 甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 辅酶H2 磷脂 丝 甲硫 氨基酸 酶 基因 糖异生 发酵
提问:有什么益处? 资源共享一途径 在满足需要的前提下,互通有无,最大限度的减 少酶、代谢途径及中间产物的数量 这些代谢之间是否会存在互相干扰的问题 呢? 是 ■如何尽量降低其程度呢? ■各种代谢调控的方法
提问：有什么益处？ ◼ 资源共享—途径 ◼ 在满足需要的前提下，互通有无，最大限度的减 少酶、代谢途径及中间产物的数量 ◼ 这些代谢之间是否会存在互相干扰的问题 呢？ ◼ 是 ◼ 如何尽量降低其程度呢？ ◼ 各种代谢调控的方法
DNA、RNA 合成 糖降解 脂肪酸降解 硬脂酸等的合成 呼吸链 糖合成 脂肪合成 生物膜控制 蛋白质合成 底物浓度 核酸降解
◼ 器官层次—— ◼ 器官功能分化，如肝脏是主要的氧化、合成部位 ◼ 细胞层次—— ◼ 细胞器功能分化 第二节 代谢的调控 糖降解 脂肪酸降解 硬脂酸等的合成 呼吸链 DNA、RNA 合成 糖合成 脂肪合成 蛋白质合成 核酸降解 生物膜控制 底物浓度
2.1分子水平 提问:如何调控呢? ■酶一一代谢调控的开关 提问:影响酶活力的因素有哪些? 底物浓度、酶浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂、 辅酶或辅基、别构激活抑制 pH、温度基本控制在定值 例如温度高太耗能、低了酶活性低 .底物激活、产物抑制一一前馈反馈
2.1分子水平 ◼ 提问：如何调控呢？ ◼ 酶——代谢调控的开关 ◼ 提问：影响酶活力的因素有哪些？ ◼ 底物浓度、酶浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂、 辅酶或辅基、别构激活抑制 ◼ pH、温度基本控制在定值 ◼ 例如 温度高太耗能、低了酶活性低 ◼ 1.底物激活、产物抑制——前馈反馈
发酵工业如何克服产物抑制尽可能提高产物收率? Enzyme 与分离手段偶联、加大生物膜 透性 底物的前馈激活 B First committed step End product 2E 开F Negative feedback 产物的反馈抑制
底物的前馈激活 产物的反馈抑制 发酵工业如何克服产物抑制尽可能提高产物收率？ 与分离手段偶联、加大生物膜 透性
2能量物质一一ADP/ATP调节 ■提问:如何调控? ADP-Pi↑一分解反应t ATP↑一合成反应↑ 3,醇数量调控 ■合成调控、降解调控 A.合成调控 诱导合成与阻遏合成 当需要的时候,合成相应的酶一底物是诱导物 节省能源和物质
2.能量物质——ADP/ATP调节 ◼ 提问：如何调控？ ◼ ADP-Pi↑—分解反应↑ ◼ ATP ↑—合成反应↑ 3.酶数量调控 ◼ 合成调控、降解调控 ◼ A.合成调控 ◼ 诱导合成与阻遏合成 ◼ 当需要的时候，合成相应的酶—底物是诱导物 ◼ 节省能源和物质
半乳糖苷转乙酰酶 例肠杆菌乳糖酶诱导合成半乳糖苷酶半乳糖苷透性酶 ■景势留 操纵基因乳糖酶碁因 菌通常利用仁 环境中乳糖极少 的酶不被合成,其实 质早平糖 x人 mrNA 阻遏蛋白 酶蛋白 诱导物(乳糖) 操纵基因一一基因合成的开关 关一一阻遏蛋白阻挡操纵基因,结构基因不表达 开一一诱导物阻止阻遏蛋白功能发挥。动画演示
◼ 背景介绍 ◼ 大肠杆菌通常利用葡萄糖作为碳源，通常情况下 环境中乳糖极少，降解乳糖的酶不被合成，其实 质是乳糖降解酶基因不表达。 例1大肠杆菌乳糖酶诱导合成 阻遏蛋白 操纵基因 乳糖酶基因 结构基因 半乳糖苷酶 半乳糖苷转乙酰酶 半乳糖苷透性酶 操纵基因——基因合成的开关 调节基因 关——阻遏蛋白阻挡操纵基因，结构基因不表达 诱导物（乳糖） 开——诱导物阻止阻遏蛋白功能发挥。 mRNA 酶蛋白 动画演示
