第十五章 物质代谢的相互联系和调节控制
物质代谢的相互联系和调节

细胞质:酵解; 细胞质:酵解;磷酸 戊糖途径; 戊糖途径;糖原合成 脂肪酸合成; ;脂肪酸合成;
线粒体:丙酮酸氧化; 线粒体:丙酮酸氧化;三 羧酸循环; 氧化; 羧酸循环;β-氧化;呼吸 链电子传递; 链电子传递;氧化磷酸 化
(二)酶定位 的区域化
细胞核: 细胞核:核酸 合成
内质网: 内质网:蛋白质 合成; 合成;磷脂合成
酮酸或乙酰 CoA
脂肪酸
脂肪
(四)核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
核酸是细胞内重要的遗传物质, • 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 合成,影响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,需要酶和多种蛋白质因子; 需要酶和多种蛋白质因子
如:E. coli 色氨酸操纵子模型
p o L a E D C B A
trpR
trpP
trpO trpE trpD trpC trpB trpA
情况1: 情况 :缺 乏色氨酸时
无活性的 阻遏蛋白
情况2:色 情况 : 氨酸充足时
可阻遏的色氨酸操纵子(Trp )模型
Trp合成途径还存在色氨酸操纵子中 合成途径还存在色氨酸操纵子中 衰减子所引起的衰减调节。 衰减子所引起的衰减调节。 衰减子是DNA中可导致转录过早终 中可导致转录过早终 衰减子是 止的一段核苷酸序列。 止的一段核苷酸序列。
2. 酶合成的诱导机理---
参与分解代谢反应的的酶
诱导物 调节基因 阻遏蛋白 (有活性) 有活性) 阻遏蛋白 (无活性) 无活性) 不能阻挡 操纵基因
基因表达
酶 调节基因 的 阻遏蛋白 (有活性 有活性) 有活性 诱 导 操 B.有诱导物 有诱导物 纵 子 诱导物 模 型
代谢的相互联系及调控-精选

操纵元结构
操 纵 子 的 调 控 模 型
乳糖操纵子模型
①乳糖诱导的负调控
②CAP-cAMP对转录的正调控
cAMP的作用
大肠杆菌二阶段生长现象
大肠杆菌色氨酸操纵子
①有Trp存在时 ②无Trp存在时
大肠杆菌色氨酸操纵子--衰减子模型
前导序列
UUUUU
真核生物基因表达调控
基因
不转录的基因,它对基因表达起调节控制作用,包
括启动基因和操纵基因(控制基因)
基因组(genome)是指含有一个生物体生存、发 育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套 核酸。
原核生物基因组的特点
染色体基因组为一条环状双链DNA分子 基因组小,不编码的DNA部份所占比例很小 结构基因一般是单拷贝,但是编码rRNA的基
● 一般情况下,供能以糖、脂为主,并尽量节约 蛋白质的消耗。
● 任一供能物质的代谢占优势,常能抑制和节约 其他物质的降解。
例如
脂肪分解增强
ATP 增多 ATP/ADP 比值增高
糖分解被抑制
6-磷酸果糖激酶-1被抑制 (糖分解代谢限速酶之一)
一、糖 脂
1. 摄入的糖量超过能量消耗时
合成糖原储存(肝、肌肉)
脂肪
甘油
某些非必需氨基酸
α-磷酸甘油
糖酵解途径
丙酮酸
其他α-酮酸
—— 但不能说,脂类可转变为氨基酸。
四、核酸与糖、脂和蛋白质
1.核酸是细胞的遗传物质,控制蛋白质的合成,影响细胞的成分 和代谢类型; 2.核酸本身受其它物质(如蛋白质)的作用和控制;
嘌呤环的合成需要Gly,Asp,Gln等 核酸的合成需要酶及多种蛋白因子
ATP
糖、脂类、蛋白质三大物质代谢的关系

正常情况下,糖的来源和去路相对平衡,保持血糖相对稳定,含 量为80~120 mg/dL。
血糖含量
疾病症状
治疗(预防)措施
<60 mg/dL
低血糖早期症状
口服糖
<45 mg/dL
低血糖晚期症状
静脉注射糖
>130 mg/dL
高血糖
口服降糖药物
>160 mg/dL
糖尿病、糖尿
注射胰岛素
23
而脂肪酸几乎不能转变为糖。
20
三大营养物质之间的转化关系
(2) 糖类和蛋白质之间的转化关系 ② 所有氨基酸可转化为糖类 ① 糖类只能转化为12种非必需氨基酸
21
三大营养物质之间的转化关系
(2) 蛋白质和脂质之间的转化关系 ① 氨基酸可大量转化为脂肪 ② 脂肪不能直接转变为氨基酸
22
三大物质代谢与人体健康
第十五章 糖、脂类、蛋白质 三大物质代谢的关系
1
一、营养物质的消化吸收
水分 无机盐 维生素
蛋白质 糖类 脂肪
有机或无机小分子可以被人体直接吸收
有机大分子,必须经过消化形成有机小分子才能 被人体吸收
吸收
食物的消化产物,水和无机盐等,通过消化管粘 膜上皮细胞进入血液和淋巴的过程。
2
2.消化系统—消化道、消化腺与消化酶
2.脂质代谢与疾病
疾病名称
原因
预防治疗措施
肥胖症
供能物质摄入多,消耗少, 遗传或内分泌失调
控制饮食 加强锻炼 就医治疗
高血脂
血浆中脂质含量过高
合理控制膳食 脂质物质摄入
脂肪肝
肝功能不好,磷脂等合成减 少,脂蛋白合成受阻,使脂 肪在肝脏中堆积
合理膳食 控制能量摄入
物质代谢的相互联系和调节

(有活性)
阻挡操 纵基因 基因不表达
A.无代谢产物
酶 的 阻 遏 操 纵 子 模 型
mRNA 阻遏蛋白(无活性)
酶蛋白
阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结 构基因可以表达
B.有代谢产物()
代谢产 物
代谢产物与阻遏蛋白结合, 从而使阻遏蛋白能够阻挡操 纵基因,结构基因不表达
如:E. coli 色氨酸操纵子模型
核苷酸的一些衍生物具重要生理功能(如 CoA 、 NAD+ ,NADP+,cAMP,cGMP)。
二、代 谢 调 节
(一)、代谢调节的概念
(二)、细胞区域化调节
(三)、酶水平的调节 (四)、激素调节
(一)代谢调节
代谢调节的四级水平:
酶水平调节 细胞水平调节
激素水平调节
神经水平调节
多细胞整体水平调节
α-磷酸甘油 糖代谢
糖异生
甘油 脂肪 脂肪酸
磷酸二羟丙酮
-氧化 乙醛酸循环
乙酰CoA TCA
(植物)
琥珀酸
糖
脂肪代谢和糖代谢的关系
3-磷酸甘油 三酰甘油 脂肪酸
糖原(或淀粉) 1,6-二磷酸果糖
甘油
磷酸二羟丙酮
氧 化
合 成
丙酮 酸
磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
苹果酸
酶蛋白
诱导物
诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏 蛋白不能起到阻挡操纵基因的 作用,结构基因可以表达
情况1:无乳糖存在
可诱导的乳糖 操纵子(lac)模型
情况2:有乳糖存在 β-半乳糖苷酶
β-半乳糖苷透性酶
β-半乳糖苷乙酰转移酶
第十五章物质代谢的相互联系和调节控制

第十五章物质代谢的相互联系和调节控制第十五章物质代谢的相互联系和调节控制一:填空题1.生物体内的代谢调节在三种不同的水平上进行,即________________、________________和________________。
2.代谢途径的终产物浓度可以控制自身形成的速度,这种现象被称为________________。
3.连锁代谢反应中的一个酶被激活后,连续地发生其它酶被激活,导致原始信使的放大。
这样的连锁代谢反应系统,称为________________系统。
4.酶对细胞代谢的调节是最基本的代谢调节,主要有二种方式:________________和________________。
5.高等生物体内,除了酶对代谢的调节外,还有________________和________________对代谢的调节。
6.生物合成所需的基本要素是________________、________________和小分子前体。
7.不同生物大分子的分解代谢均可大致分为三个阶段:将大分子降解为较小分子的________________;将不同的小分子转化为共同的降解产物________________;经________________完全氧化。
8.构通糖、脂代谢的关键化合物是________________。
9.不同代谢途径可以通过交叉点代谢中间物进行转化,在糖、脂、蛋白质及核酸的相互转化过程中三个最关键的代谢中间物是________________、________________和________________。
10.真核生物DNA的复制受到三个水平的调控:________________、________________和________________的调控。
11.遗传信息的表达受到严格的调控,包括________________即按一定的时间顺序发生变化,和________________即随细胞内外环境的变化而改变。
物质代谢的相互联系与调控PPT课件

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2.蛋白质转变为脂肪 ⑴实验:用只含蛋白质的膳食饲养动物,动物
能在体内存积脂肪——证明蛋白质可在动物体 内转变成脂肪,不过这种转变可能是间接的。 ⑵生酮氨基酸和生糖兼生酮氨基酸(如酪氨酸、 苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、赖氨 酸)在代谢过程中生成乙酰辅酶A;乙酰辅酶A 循脂肪酸合成途径,即可合成脂肪酸。 生糖氨基酸可以直接或间接生成丙酮酸,丙酮 酸可以变成甘油,也可以在氧化脱羧变成乙酰 辅酶A后生成脂肪酸。
其他如精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜 氨酸均可通过谷氨酸转变成α-酮戊二酸,再转 变成糖原。
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苯丙氨酸、酪氨酸可以先转变成延胡索酸、 沿三羧酸循环变成草酰乙酸,再转变成糖 原。
丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、色氨酸、胱氨 酸、缬氨酸、半胱氨酸等均可先转变成丙 酮酸,再变成糖原。
另外,异亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸可转 变成琥珀酰辅酶A,也可以转变成糖原。
6-磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
丙酮酸
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②3-磷酸甘油醛
脂肪
甘油
葡萄糖
5-磷酸核酮糖
6-Pi-葡萄糖 磷酸戊糖 途径
6-磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
生糖氨基酸
丙酮酸
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3-磷酸甘油醛是糖酵解,磷酸戊糖途径 及糖异生的共同中间代谢产物,脂肪分 解产生的甘油通过甘油激酶催化也可形 成 3-磷酸甘油醛,另外,生糖氨基酸脱 氨以后可转变为3-磷酸甘油醛。所以, 3-磷酸甘油醛可以联系糖、脂质及氨基 酸代谢。
糖 丙酮酸 乙酰辅酶A 脂肪酸
代谢调控ppt课件

糖 →→ α-酮酸 NH3 氨基酸
蛋白质
蛋白质 氨基酸 α-酮酸 糖
(生糖氨基酸)
脂肪代谢和糖代谢的关系
三酰甘油
3-磷酸甘油
脂肪酸
甘油
氧
合
化
成
丙酮酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
乙醛酸 循环
糖原(或淀粉) 1,6-二磷酸果糖
磷酸二羟丙酮 磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸
Thr
酮丁酸
Ile
谷氨酸
谷氨酰胺合酶
Gly Ala
反硝化作用 氧化亚氮
Gln
Trp
氨甲酰磷酸
His
CTP AMP
细胞能量状态指标
能荷=
[ATP]+0.5[ADP] —————————
[ATP]+[ADP]+[AMP]
[ATP]
ATP系统质量作用比=
[ATP] [ADP]
糖酵解与三羧酸循环途径的调节
• 合成途径操纵子的衰减作用
酶 的 诱 导 和 阻 遏 操 纵 子 模 型
A.有活性阻遏蛋白
调节基因
启动基因 操纵基因
结构基因
阻遏蛋白 (有活性)
B.有活性阻遏蛋白加诱导剂
诱导物
C.无活性阻遏蛋白
阻遏蛋白(无活性)
D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂
阻遏蛋白阻挡操纵基因 结构基因不表达
mRNA 酶蛋白 诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起 到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达
6
108
6、糖原
节方式快速、
1-磷酸葡萄糖
效率极高。
血液
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
物质代谢的相互联系和调节控制医学知识

物质代谢与基因表达的联系
物质代谢与基因表达相互影响
基因表达是生物体在特定时间和空间内表达基因的过程,而物质代谢则是对这些表达进行 调节的过程。
基因表达对物质代谢的影响
基因表达可以调节物质代谢的过程。例如,当机体需要大量能量时,某些与能量代谢相关 的基因会被诱导表达,从而增加机体能量的供应。
物质代谢对基因表达的影响
物质代谢的相互联系和调 节控制医学知识
xx年xx月xx日
目录
• 物质代谢的概述 • 物质代谢的相互联系 • 物质代谢的调节控制 • 物质代谢在医学中的应用
01
物质代谢的概述
物质代谢的定义
物质代谢
是生物体内伴随物质合成、分解、运输、分泌等过程所进行 的化学变化和能量转化的过程。
物质代谢的特点
具有复杂性和多样性,涉及多个器官、系统和细胞,同时受 到神经、内分泌等多种调节因素的影响。
物质代谢的相互联系
物质代谢与能量代谢的联系
物质代谢和能量代谢密切相关
物质代谢是生物体内化学物质的合成和分解过程,能量代谢是生物体内能量的获取和利用 过程。物质代谢往往伴随着能量代谢的进行,能量代谢也影响着物质代谢的过程。
物质代谢对能量代谢的影响
物质代谢过程中产生的能量和物质,可以影响能量代谢的过程。例如,葡萄糖的氧化分解 过程可以提供能量,同时也可以产生二氧化碳和水。
THANKS
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药物副作用
药物治疗过程中,药物可能会影响机体其他部位的物质代谢,从而产生副作用, 如肝肾功能损害、胃肠道反应等。
物质代谢与营养保健
营养摄入与健康
合理的营养摄入是维持机体正常代谢的关键,不同的营养素 对物质代谢的影响不同。
营养保健品的作用
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第十五章物质代谢的相互联系和调节控制
一:填空题
1.生物体内的代谢调节在三种不同的水平上进行,即________________、________________和________________。
2.代谢途径的终产物浓度可以控制自身形成的速度,这种现象被称为________________。
3.连锁代谢反应中的一个酶被激活后,连续地发生其它酶被激活,导致原始信使的放大。
这样的连锁代谢反应系统,称为________________系统。
4.酶对细胞代谢的调节是最基本的代谢调节,主要有二种方式:________________和________________。
5.高等生物体内,除了酶对代谢的调节外,还有________________和________________对代谢的调节。
6.生物合成所需的基本要素是________________、________________和小分子前体。
7.不同生物大分子的分解代谢均可大致分为三个阶段:将大分子降解为较小分子的________________;将不同的小分子转化为共同的降解产物________________;经________________完全氧化。
8.构通糖、脂代谢的关键化合物是________________。
9.不同代谢途径可以通过交叉点代谢中间物进行转化,在糖、脂、蛋白质及核酸的相互转化过程中三个最关键的代谢中间物是________________、________________和________________。
10.真核生物DNA的复制受到三个水平的调控:________________、________________和________________的调控。
11.遗传信息的表达受到严格的调控,包括________________即按一定的时间顺序发生变化,和________________即随细胞内外环境的变化而改变。
12.1961年,法国生物学家Monod和Jacob提出了关于原核生物基因结构及表达调控的________________学说。
13.对一个特定基因而言,其内含子在基因表达过程中需要被切除,除了RNA剪接(拼接)方式外,近年来还发现有________________。
14.谷氨酰胺合成酶的活性可被________________和________________共价修饰调节,这是存在于细菌中的一种共价修饰调节酶活性的方式。
15.真核生物产生的分泌蛋白N端有一段________________氨基酸构成的信号肽,可以引导蛋白质穿过内质网膜,信号肽插入膜并随后被切除是与翻译过程同时进行的,称为________________插入;真核细胞内的大部分线粒体蛋白质、叶绿体蛋白质等,是在合成并释放后再进行跨膜运送的,称为________________插入。
16.在哺乳动物细胞中,一种特殊的蛋白质________________与特定蛋白质的结合可以使后者带上选择性降解的标记。
二:是非题
1.[ ]在动物体内蛋白质可以转变为脂肪,但不能转变为糖。
2.[ ]多数肿瘤细胞糖代谢失调表现为糖酵解升高。
3.[ ]代谢中代谢物浓度对代谢的调节强于酶活性对代谢的调节。
4.[ ]真核生物DNA复制起点的序列专一性要低于细菌和病毒。
5.[ ]基因表达的调控关键在于转录水平的调控。
6.[ ]乳糖可以诱导乳糖操纵子的表达,所以乳糖对乳糖操纵子的调控属于正调控系统。
7.[ ]蛋白质的磷酸化和去磷酸化是可逆反应,该可逆反应是由同一种酶催化完成的。
8.[ ]细胞内许多代谢反应受到能量状态的调节。
9.[ ]真核生物基因表达的调控单位是操纵子。
10.[ ]酶的磷酸化和脱磷酸化作用主要在高等动物细胞中进行;酶的腺苷酰化和脱腺苷酰化作用则是细菌中共价修饰酶活性的一种重要方式。
11.[ ]研究表明,蛋白质的寿命与成熟蛋白质的C末端氨基酸有关。
12.[ ]蛋白质的选择性降解需要A TP提供能量。
三:单选题
1.[ ]人最能耐受下列哪种营养物的缺乏?
A.蛋白质
B.糖类
C.脂类
D.碘
E.钙
2.[ ]下图表示一个假设的生物合成途径,该途径中某一种酶缺陷的微生物在含X的介质中生长时,发现有大量的M和L,但没有Z。
问哪个酶发生了突变?
<br>
A.酶a
B.酶b
C.酶c
D.酶d
E.酶e
3.[ ]利用磷酸化来修饰酶的活性,其修饰位点通常在下列哪个氨基酸残基上?
A.半胱氨酸
B.苯丙氨酸
C.赖氨酸
D.丝氨酸
E.组氨酸
4.[ ]下列与能量代谢有关的过程除哪个外都发生在线粒体中?
A.糖酵解
B.三羧酸循环
C.脂肪酸的β-氧化
D.氧化磷酸化
E.呼吸链电子传递
5.[ ]ppGpp在哪种情况下被合成:
A.细菌缺乏氮源时
B.细菌缺乏碳源时
C.细菌在环境温度太高时
D.细菌在环境温度太低时
E.细菌在环境中氨基酸含量过高时
6.[ ]Dna A蛋白在复制的调控中的作用是:
A.功能上类似于酵母起点识别复合物(ORC),与DNA结合,导致DNA双螺旋的局部解链
B.增加DNA pol Ⅲ的进行性
C.起始后随链上冈崎片段的合成
D.与复制起始区一系列13bp的富含A-T的重复序列结合,在复制叉前进时防止DNA的弯折
E.在复制叉处解除解螺旋酶活性带来的扭曲张力
7.[ ]Dna A蛋白是一种
A.正调节系统的反式作用因子
B.正调节系统的顺式作用元件
C.负调节系统的反式作用因子
D.负调节系统的顺式作用元件
E.无法确定
8.[ ]转录因子是
A.调节DNA结合活性的小分子代谢效应物
B.调节转录延伸速度的蛋白质
C.调节转录起始速度的蛋白质
D.保护DNA免受核酸内切酶降解的DNA结合蛋白
E.将信号传递给基因启动子的环境刺激
9.[ ]有关转录调控的机制,下列叙述中哪一个是错误的?
A.效应物分子(effector)可以促进转录因子与DNA结合
B.效应物分子(effector)可以抑制转录因子与DNA结合
C.去诱导作用(deinduction)使转录速度降低
D.去阻遏作用(derepression)使转录速度增加
E.转录因子只能起阻遏因子(repressor)的作用
10.[ ]IPTG可以诱导乳糖操纵子(lacOperon)的表达,这是因为:
A.IPTG与乳糖操作子(lacoperator)结合,诱导转录
B.IPTG与基因产物结合,并抑制其活性
C.抑制β-半乳糖苷酶的活性
D.促进Lac阻遏物的活性
E.IPTG与基因产物结合,并激活其活性
11.[ ]在什么情况下,乳糖操纵子的转录活性最高?
A.高乳糖,低葡萄糖
B.高乳糖,高葡萄糖
C.低乳糖,低葡萄糖
D.低乳糖,高葡萄糖
E.不一定
12.[ ]阿拉伯糖(Ara)对阿拉伯糖操纵子中ara B、A、D基因转录的影响是:
A.通过抑制Ara C与DNA的结合而减少转录
B.通过DNA弯折(bending)而促进转录
C.与Ara C结合,改变其与DNA结合的性质,导致去阻遏作用
D.促进CAP与DNA的结合
E.在高浓度葡萄糖存在时促进转录
13.[ ]色氨酸操纵子中的衰减作用导致
A.DNA复制的提前终止
B.在RNA中形成一个抗终止的发夹环
C.在RNA中形成一个翻译终止的发夹环
D.RNA pol从色氨酸操纵子的DNA序列上解离
E.合成分解色氨酸所需的酶
14.[ ]真核生物中组装RNA polⅡ起始复合物需要的蛋白质数比原核生物中转录起始复合物所需的蛋白质数多
得多,最主要的原因是:
A.真核生物中细胞专一性的调节要求转录受到严格调控,多亚基的蛋白质复合物有利于这一需求的满足
B.真核生物中的DNA结合蛋白比原核生物多
C.真核生物中的基因数比原核生物多
D.C-值矛盾
E.真核生物启动子含有TATA框,原核生物启动子含有-35序列和-10序列
四:问答题
1.请解释增强子(enhancer)、沉默子(silencer)及绝缘子(insulator)。
2.有人分离到三株细菌突变型,它们都属于单一突变(即只有一个基因受到损坏)。
突变型1和2的生长均需A、B和C三种氨基酸,突变型3仅需A和B二种氨基酸就能生长。
在缺乏A、B、C三种氨基酸的情况下发现:<br>(1)有一种代谢物X能维持1和2的生长,但不能维持3的生长。
<br>(2)由突变型1积累并释放到培养基中的第二种代谢物Y能维持2的生长,但不能维持3的生长。
<br>(3)从绿豆抽提液中分离得到的第三种代谢物Z能维持3的生长,但不能维持1和2的生长。
试画出有关A、B、C、X、Y和Z的生物合成途径的简图,并注明各突变型受阻部位和A、B、C的反馈控制部位。
3.有三株细菌的突变型不能合成氨基酸A。
在缺乏A的情况下,三株突变型中的一株累积中间物B,B能维持其它两株突变型的生长。
第二株突变型累积中间物C,C不能维持三株突变型中的任何一株的生长。
第三株突变型累积另一个中间物D,D能维持第二株突变型的生长。
下列哪个是正常氨基酸A生物合成中正确的中间物顺序?(1)C→D →B→A(2)D→C→B→A(3)B→D→C→A(4)B→C→D→A(5)D→B→C→A。