王镜岩生物化学笔记(已排版)考研专用(17)

本站小编 免费考研网/2015-07-22


植物体内有乙醛酸循环途径,所以,脂肪转变成糖惟量大。
2. 糖代谢与蛋白质代谢的关系
糖不能转变成蛋白质,而蛋白质可转变成糖。糖代谢产生的α-酮酸(丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸)氨基化和转氨生成相应的非必需氨基酸。蛋白质分解的20种氨基酸(亮氨酸、赖氨酸除外),均可生成α-酮酸转变为糖。
3. 脂肪代谢和蛋白质代谢的关系
脂不能转变为蛋白质,而蛋白质可转变为脂类。因为脂肪酸转变成氨基酸仅限于谷氨酸,且需草酰乙酸存在(来源糖)。
氨基酸代谢可生成乙酰CoA及合成磷脂的原料。
4. 核酸和其他物质代谢的关系
核酸和其他物质代谢的关系密切。核酸通过控制蛋白质的合成影响细胞的组成成分和代谢类型,核酸代谢离不开酶及调节蛋白。
许多核苷酸在物质代谢中起重要作用,UTP参与糖的合成,CTP参与磷脂的合成,CTP为蛋白质合成所必需。许多辅酶为核苷酸衍生物。氨基酸及其代谢产生的一碳单位,糖代谢磷酸戊糖途径产生的磷酸核糖是合成核苷酸的原料。

第二节    物质代谢的调节
一、代谢调节的方式和水平
1. 细胞水平的调节
通过改变关键酶的结构或含量以影响酶的活性,进而对代谢进行调节。是生物最基本的调节方式。关键酶催化的反应特点:在整条代谢通路中催化的反应速度最慢,又称限速酶;催化单向反应或非平衡反应;受多种效应物的调节。
2. 激素水平的调节
是通过与靶细胞受体特异结合,将激素信号转化为细胞内一系列化学反应,最终表现出激素的生物效应。
3. 神经水平的调节
是神经系统通过激素、酶或直接对组织、器官施加影响,进行整体调节。
二、细胞水平的调节
(一)酶活性的调节
通过改变酶结构快速调节酶活性,有2种调节方式。
1. 变构调节
变构剂与酶的调节亚基或调节部位非共价结合,引起酶分子构象改变,从而改变酶活性。受调节的酶称为变构酶或别构酶。变构剂有底物、产物、代谢途径终产物及小分子核苷酸类物质。变构效应有变构激活和变构抑制。变构调节主要以反馈方式控制酶的活性,反馈抑制(负反馈)普遍存在。
2. 共价修饰调节
酶分子的某些基团在另一种酶催化下发生化学共价修饰(如磷酸化/脱磷酸,乙酰化/脱乙酰,甲基化/脱甲基等),使酶的构象改变,从而改变酶活性。具有放大效应。
以上两种调节相辅相成。对某一具体的酶而言,可同时受到它们的调节。
(二)酶量的调节
通过改变酶的合成或降解以调节细胞内酶的含量,从而调节代谢的速度和强度。属迟缓调节。酶合成是受基因表达调节的,可在转录和翻译水平进行。
1. 原核生物基因表达的调节
1960~1961年Jacob和Monod对大肠杆菌乳糖发酵过程酶的诱导合成及各种突变型研究后,提出了操纵子模型。操纵子是原核生物基因表达的协调单位,一般含2~6个基因。操纵子模型的核心是对原核生物基因的划分,以后为基因结构分析证实并丰富该模型,还发现色氨酸操纵子、半乳糖操纵子等。转录的起始是基因表达的基本控制点。
(1)酶合成的诱导作用
乳糖操纵子(Lactose operon)由一组功能相关的结构基因(z、y、a),操纵基因(o),启动基因(p),调节基因(i)组成。三个结构基因“开放”可转录同一条mRNA,再翻译出3种利用乳糖的酶(β-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷透性酶、β-半乳糖苷 转乙酰酶)。
乳糖操纵子“开”与“关”是在独立的正、负调节因子作用下完成的。阻遏蛋白是负调节因子,cAMP-CAP是正调节因子。CAP是代谢产物活化蛋白,也称cAMP受体蛋白(CRP)。cAMP-CAP结合在启动基因上可促进转录。
葡萄糖的降解物能抑制cAMP酶的活性,并活化磷酸二酯酶,使cAMP的浓度下降,CAP不能活化形成复合物,导致一些酶基因不能转录。大肠杆菌培养基有葡萄糖时,先利用葡萄糖,乳糖是诱导物。
(2)酶合成的阻遏作用
色氨酸操纵子是阻遏操纵子,可说明某些代谢产物阻止细胞内酶的合成。
trpE、D、C、B、A是结构基因。是开放的,转录并翻译合成trp的5种酶。PO是启动基因和操纵基因;L是前导序,a是衰减子。调节基因(trpR)表达的产物阻遏蛋白原无活性,培养基有trp或trp合成过量,可作为辅阻遏物与阻遏蛋白原结合,使其有活性,结合O,阻止P的启动,结构基因关闭。
阻遏作用只控制转录的起始,是粗调节;衰减子形成的衰减调节可控制转录的进行,使细调节。
2. 真核生物基因表达的调节
真核生物基因表达的调节比原核生物复杂。是多层次,受多种因子协同调控的,以正性调节占主导。在转录激活上主要表现在顺式作用元件和反式作用因子的相互作用。
顺式作用元件指影响自身基因表达活性的DNA序列,有启动子、增强子、沉默子等。增强子是增强基因转录活性的调控序列,远离转录起始点,决定基因的时间、空间特异性表达。沉默子是某些基因含有的负调节元件,当其结合特异蛋白因子时,对基因转录起阻遏作用。
反式作用因子是与顺式元件结合实现转录调节的蛋白质,有基本转录因子和特异转录因子,一般都有多个结构域。
(三)酶的区域化
同一个细胞内催化各种代谢的酶有2千多种,催化各种代谢途径的酶往往组成各种多酶体系,存在胞液和一定的亚细胞结构区域,酶在细胞内有一定的分布和定位现象称酶的区域化。
真核细胞主要代谢酶系的区域化分布:糖酵解、戊糖磷酸途径、糖原合成、脂肪酸合成在胞液;三羧酸循环、氧化磷酸化、呼吸链、脂肪酸β氧化、酮体生成在线粒体;核酸合成在细胞核;蛋白质合成、磷脂合成在内质网;糖异生、尿素合成在胞液和线粒体;胆固醇合成、类固醇激素合成在胞液和内质网;多种水解酶在溶酶体;ATP酶、腺苷酸环化酶在细胞质膜。
三、激素对代谢的调节
激素是多细胞生物特殊细胞或腺体产生,经体液输送到特定部位引起特定生物学效应的一些微量化学物质。
激素是靶细胞外的信号分子,对代谢的调节是通过细胞信息传递,需受体介导的,和受体的作用有专一性、可逆性、放大性。
受体是与激素、递质或其它化学物质专一性结合并相互作用,最终触发细胞生物学效应的生物大分子,多数是蛋白质。
1. 膜受体激素
此类激素是蛋白质肽类激素及氨基酸衍生类激素,多为水溶性。
激素(第一信使)与膜受体结合,激活膜上腺苷酸环化酶,使ATP转为cAMP(第二信使),再激活蛋白激酶,进而发挥对靶细胞的调节作用。
2. 胞内受体激素
为类固醇激素,多为脂溶性。激素到达靶细胞,与胞内一种特殊的受体蛋白结合,形成复合物,在一定条件下进入细胞核,作为转录因子,调控相应基因的表达,产生代谢效应。
四、神经系统对代谢的调节
神经系统对代谢的调节是整体调节,以保持内环境的相对稳定。
短期饥饿,胰岛素分泌减少,胰高血糖素分泌增多,引起体内肌肉蛋白质分解,糖异生增强,脂肪分解及酮体生成增多。而长期饥饿,则蛋白质降解减少,脂肪分解及酮体生成进一步增多,肾的糖异生增强。
应激时,肾上腺髓质与皮质分泌增多,胰岛素分泌减少,引起脂肪动员增强,蛋白质分解加强,血糖升高。
 


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