细胞代谢和基因表达调控调控

第一节新陈代谢新陈代谢概念、意义、本质1、是生物最基本特征，包含消化、吸收、中间代谢、排泄。2、包含同化作用和异化作用两个生理过程3、实质:物质、能量代谢4、新陈代谢是生物体内自我更新过程生物体与外界环境之间物质和能量交换，以及生物体内物质和能量转变过程8/29/20231细胞代谢和基因表达调控调控第1页同化作用和异化作用：外界物质机体本身物质同化作用异化作用ATP8/29/20232细胞代谢和基因表达调控调控第2页同化作用，以合成代谢为主，也包含分解代谢多糖分解成单糖，再分解成乙酰CoA，合成甘油三脂。大分子物质小分子物质合成代谢分解代谢合成代谢与分解代谢异化作用，以分解代谢为主，也包含合成代谢氨基酸分解生成氨，再合成尿素排出体外。8/29/20233细胞代谢和基因表达调控调控第3页中间代谢同化作用和异化作用，合成代谢和分解代谢都是由多个酶催化系列反应，这些反应就是中间代谢。多数分解和合成路径在细胞不一样部位发生。8/29/20234细胞代谢和基因表达调控调控第4页能量代谢物质和能量守恒外界物质化学能ΔH机体组织分解产物分解代谢合成代谢自由能ΔF（机械能、电能）热能q8/29/20235细胞代谢和基因表达调控调控第5页能量代谢在新陈代谢中地位吸能反应必须由外界供给能量ATP是能量代谢“货币”在能量贮存和传递中，起着主要作用物质1）辅酶I和辅酶II递能作用（VPP）2）FMN和FAD递能作用（VB2）3）CoA在能量代谢中作用（VB3，泛酸）8/29/20236细胞代谢和基因表达调控调控第6页食物卡价与呼吸商食物卡价：食物在体内被氧化分解至最终产物所释放总能量。每克糖、脂肪和蛋白质卡价分别为4、9、4千卡/17、38、17kJ。呼吸商：机体与外界环境在呼吸过程中所交换CO2和O2摩尔数比值。糖、脂肪和蛋白质呼吸商为1.0、0.7、0.8。8/29/20237细胞代谢和基因表达调控调控第7页基础代谢人体在清醒平静，平卧，无食物消化吸收，适宜温度，所消耗能量为基础代谢。甲状腺功效亢进，基础代谢升高。8/29/20238细胞代谢和基因表达调控调控第8页新陈代谢

合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）生物小分子合成为生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢中间代谢8/29/20239细胞代谢和基因表达调控调控第9页物质代谢研究方法利用正常机体方法使用病变动物法切除器官法器官灌注法组织切片法或匀浆法纯酶法及酶抑制法同位素示踪法使用亚细胞成份方法致突变法转基因法和基因敲除法8/29/202310细胞代谢和基因表达调控调控第10页生物大分子：糖、脂类、蛋白质蛋白质和脂类代谢取决于糖代谢程度第二节物质代谢相互关系TCA：糖、脂肪和蛋白质三大物质相互转化枢纽物质代谢---联络---转化关键代谢物：如G-6-P，丙酮酸、乙酰辅酶A8/29/202311细胞代谢和基因表达调控调控第11页一、糖代谢与蛋白质代谢相互关系1）蛋白质→AA，生糖AA→α-酮酸→糖（多数）AA脱氨→丙酮酸→糖异生→糖8/29/202312细胞代谢和基因表达调控调控第12页2）糖→非必需AA，但不能合成必需AA糖代谢：为Pr合成提供碳源和能源8/29/202313细胞代谢和基因表达调控调控第13页2、糖代谢与脂类代谢关系饥饿：与糖尿病类似情况8/29/202314细胞代谢和基因表达调控调控第14页3、脂类代谢与蛋白质代谢关系脂类分解产生较多能量→体内贮藏能量物质脂类与蛋白质之间能够相互转化8/29/202315细胞代谢和基因表达调控调控第15页4、核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢关系Gly、Asp、Gln嘌呤、嘧啶AMP辅酶、组氨酸等蛋白酶核苷酸、核酸合成一碳基团核苷酸、核酸合成8/29/202316细胞代谢和基因表达调控调控第16页酮体CO2尿素8/29/202317细胞代谢和基因表达调控调控第17页大分子降解成基本结构单位（结构单元）结构单元形成共同中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等），产生NADPH、ATP中间物进入TCA,彻底氧化H2O、CO2，产生大量ATP8/29/202318细胞代谢和基因表达调控调控第18页第三节、代谢调控总论代谢调整三级水平：

细胞/酶水平调整激素水平调整神经水平调整多细胞整体水平调整代谢物经过影响细胞内酶活力和酶合成量改变，改变合成或分解代谢过程速度内分泌腺所分泌激素经过体液输送到一定组织，作用于靶细胞，改变酶活性而调整代谢反应方向和速度。CNS控制下，经过神经递质对效应器发生直接影响，或者改变激素分泌。8/29/202319细胞代谢和基因表达调控调控第19页一、酶水平调整酶水平调整酶活性调整（酶结构调整）变（别）构调整快速调整（微调）酶合成诱导与阻遏长久调整（粗调整）酶含量调整

（基因表示水平调整）化学修饰调整酶降解（一）酶活力调整8/29/202320细胞代谢和基因表达调控调控第20页别构效应物别构激活剂——别构激活（正反馈）——增加活性别构抑制剂——别构抑制（负反馈）——降低活性底物、产物或ATP、ADP、AMP等1反馈抑制：限速酶受其代谢体系终产物抑制。8/29/202321细胞代谢和基因表达调控调控第21页8/29/202322细胞代谢和基因表达调控调控第22页代谢物别构中心活性中心反馈调整中酶活性调整机制8/29/202323细胞代谢和基因表达调控调控第23页氨基酸合成反馈调控反硝化作用氧化亚氮氨甲酰磷酸分支酸脱氧庚酮糖酸-7-磷酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸赤藓糖-4-磷酸脱氢奎尼酸莽草酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸+预苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛高丝氨酸氨基苯甲酸协同反馈抑制次序反馈抑制8/29/202324细胞代谢和基因表达调控调控第24页2、产能反应与需能反应调整细胞能量状态指标0.85～0.95能荷<0.85，产能（分解）代谢加强能荷＞0.95，贮能（合成）代谢加强糖原葡萄糖CO2＋H2O＋ATP321ATP、ADP、AMP也是一个变构剂8/29/202325细胞代谢和基因表达调控调控第25页丙酮酸

G细胞液柠檬酸乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸-酮戊二酸乙酰CoA丙酮酸线粒体

G-6-PF-6-PF-1.6-2P

磷酸果糖激酶PEPADP+PiATPADP+PiATP

NADH

O2ATP

ADP+PiAMP+ATP2ADP

PiPi

PEP羧激酶+++---++----

己糖激酶

丙酮酸脱氢酶

柠檬酸合成酶-酮戊二酸

脱氢酶糖酵解与TCA路径调整8/29/202326细胞代谢和基因表达调控调控第26页3、酶共价修饰和级联络统（1）共价修饰（covalentmodification）：酶蛋白肽链上基团在另一些酶催化下可与某种化学基团发生可逆共价结合，从而改变酶活性，这种改变酶活性调整方式～（2）共价修饰类型：磷酸化/去磷酸化（最常见），乙酰化/去乙酰化腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)8/29/202327细胞代谢和基因表达调控调控第27页8/29/202328细胞代谢和基因表达调控调控第28页（3）特点修饰过程，酶活性在无活性（低活性）与有活性（高活性）两种状态中互变共价修饰互变由不一样酶催化

快速调整激素信号开启共价修饰会引发级联放大效应8/29/202329细胞代谢和基因表达调控调控第29页糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性调整8/29/202330细胞代谢和基因表达调控调控第30页受共价修饰调整酶酶起源改变反应对酶活力影响糖原磷酸化酶真核细胞磷酸化/脱磷酸化+/-磷酸化酶b激酶哺乳类磷酸化/脱磷酸化+/-糖原合成酶真核细胞磷酸化/脱磷酸化-/+丙酮酸脱氢酶真核细胞磷酸化/脱磷酸化-/+谷氨酰胺合成酶原核细胞(大肠杆菌)腺苷酰化/脱腺苷酰化-/+8/29/202331细胞代谢和基因表达调控调控第31页（4）级联络统（cascadesystem）：连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，造成原始信号放大——级联络统。肾上腺素→膜受体，效应器活化，引发一系列胞内连锁反应8/29/202332细胞代谢和基因表达调控调控第32页意义：因为酶共价修饰反应是酶促反应，只要有少许信号分子（如激素）存在，即可经过加速这种酶促反应，而使大量另一个酶发生化学修饰，从而取得放大效应。这种调整方式快速、效率极高。8/29/202333细胞代谢和基因表达调控调控第33页4、酶原与酶原激活酶原：一些酶无活性前体蛋白酶原激活：无活性酶原形成活性酶过程实质：活性中心形成或暴露过程常见形式：切下一段多出肽段8/29/202334细胞代谢和基因表达调控调控第34页胃蛋白酶原激活8/29/202335细胞代谢和基因表达调控调控第35页胰蛋白酶原激活及其功效胰蛋白酶原六肽肠激酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶水解ArgLys羧基形成肽键8/29/202336细胞代谢和基因表达调控调控第36页（二）酶量调整酶蛋白合成，降解调整增加酶量：增加合成，降低降解降低酶量：抑制合成，促进降解以基因水平为基础调整8/29/202337细胞代谢和基因表达调控调控第37页1.酶蛋白合成：底物诱导产物阻遏激素诱导药品诱导——乳糖操纵子——色氨酸操纵子8/29/202338细胞代谢和基因表达调控调控第38页2.酶蛋白降解蛋白水解酶存在于溶酶体酶蛋白降解远不如酶诱导和阻遏主要泛素：与待降解蛋白结合，由蛋白酶体进行降解8/29/202339细胞代谢和基因表达调控调控第39页二、激素与神经系统调整

激素水平调整：高等生物内分泌腺分泌激素经过体液转运到靶细胞而对代谢进行调整。在中枢神经系统直接控制下或间接经过激素对机体进行综合调整，为神经-体液性调整。8/29/202340细胞代谢和基因表达调控调控第40页下丘脑大脑垂体前叶肾上腺皮质激素释放激素肾上腺皮质促肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素靶细胞8/29/202341细胞代谢和基因表达调控调控第41页第四节代谢抑制剂和抗代谢药代谢抑制剂指能抑制代谢某一反应或某一过程物质；通常是酶抑制剂。1.β-内酰胺类抗生素，干扰细菌细胞壁合成2.核酸代谢和蛋白质生物合成抑制剂3.蛋白质水解和氨基酸代谢抑制剂4.糖代谢抑制剂5.脂类代谢抑制剂6.电子传递体和氧化磷酸化抑制剂8/29/202342细胞代谢和基因表达调控调控第42页抗代谢物化学结构与底物相同，进入体内与正常代谢物相拮抗，影响正常代谢进行。竞争性抑制1.维生素类似物，甲氨蝶呤→叶酸2.氨基酸类似物，β-羟天冬氨酸→天冬氨酸3.嘌呤和嘧啶类似物，5-氟尿嘧啶，阿糖胞苷4.糖代谢类似物，氟柠檬酸→TCA抑制剂。8/29/202343细胞代谢和基因表达调控调控第43页以下叙述中,正确是()A.糖能够转变为脂肪,所以食物不含脂类物质不会影响健康B.三羧酸循环是三大能源物质互变枢纽,所以,偏食哪种物质都能够C.糖供不足时,机体主要依靠蛋白质供能D.蛋白质食物完全可代替糖和脂类食物E.脂类物质也是营养必需物质8/29/202344细胞代谢和基因表达调控调控第44页变构激活剂与酶结合部位是()A.活性中心结合基团B.活性中心催化基团C.酶分子上咪唑基D.酶分子任意部位E.酶蛋白质中变构部位8/29/202345细胞代谢和基因表达调控调控第45页脂酸氧化、糖异生、酮体生成都可发生组织是（）A．肝脏B.肠粘膜细胞C.肌肉D.胰腺E.脑8/29/202346细胞代谢和基因表达调控调控第46页以下哪种代谢路径在胞液和线粒体共同完成()A.糖异生B.磷脂合成C.胆固醇合成D.三