第二十六章 细胞代谢和基因表达的调控
生物体内的代谢调控机制
生物体内的代谢调控机制生物体内的代谢调控机制是一个复杂而精密的系统，它负责维持生命活动的正常进行。
代谢调控涉及到多个层面和多个方面，包括基因表达调控、信号传导调控以及能量平衡调控等。
这些调控机制相互作用，共同维持着生物体内的代谢平衡。
在生物体内，基因表达调控是代谢调控的重要环节。
基因是生物体内遗传信息的载体，它决定了细胞内蛋白质的合成。
基因表达调控通过调控转录和翻译过程，控制蛋白质的合成量和合成速度。
这种调控可以通过多种方式实现，包括转录因子的结合、DNA甲基化和组蛋白修饰等。
例如，转录因子可以结合到基因的启动子区域，促进或抑制基因的转录。
同时，DNA甲基化和组蛋白修饰也可以改变染色质结构，从而影响基因的表达水平。
除了基因表达调控，信号传导调控也在生物体内起着重要的作用。
细胞内外的信号分子可以通过细胞膜上的受体传递到细胞内，触发一系列的信号传导反应。
这些反应可以通过激活或抑制特定的酶、蛋白质或基因，从而调节细胞内的代谢活动。
例如，胰岛素是一种重要的代谢调控激素，它通过与细胞膜上的胰岛素受体结合，激活细胞内的信号传导通路，促进葡萄糖的摄取和利用。
另外，一些细胞因子和激素也可以通过信号传导调控脂肪酸的合成和分解、蛋白质的降解和合成等代谢过程。
能量平衡调控是维持生物体内代谢平衡的关键机制之一。
生物体内的能量平衡主要由能量的摄取和能量的消耗两个方面决定。
能量摄取主要通过食物的摄入，而能量消耗则包括基础代谢率、运动消耗和非运动消耗等。
能量平衡调控通过多个途径实现，包括神经调控、激素调控和细胞内信号传导等。
例如，下丘脑和垂体是能量平衡调控的重要中枢，它们通过神经和激素的作用，调节食欲和能量消耗。
另外，一些激素如甲状腺激素和肾上腺素也可以调节基础代谢率和脂肪酸的氧化。
除了上述的代谢调控机制，生物体内还存在一些其他的调控机制。
例如，一些微生物和植物可以通过共生关系来调控宿主的代谢。
共生微生物可以合成一些对宿主有益的物质，如维生素和氨基酸，从而提供额外的能量和营养。
细胞质基因的表达与调控
细胞质基因的表达与调控细胞质基因是指除了细胞核以外，在细胞质中存在的DNA。
细胞质基因的表达与调控是细胞核和细胞质之间协调运作的重要一环。
细胞质基因的表达由于在细胞质中存在的基因数量少，而细胞核中的基因则数量庞大，因此细胞质遗传信息所占比例较小。
在细胞质中存在的基因有两种类型：线粒体基因和质粒基因。
线粒体基因是指存在于线粒体DNA中的基因。
线粒体是细胞内的一种细胞器，具有自主增殖和遗传功能。
线粒体基因主要与细胞呼吸有关，为细胞内产生能量提供必要的物质基础。
线粒体基因有着相对自治的表达特点，线粒体内的基因表达不受细胞核的转录作用所控制。
质粒基因是指存在于质粒DNA中的基因。
质粒是一种环状的DNA分子，广泛存在于细菌和其他原核生物中。
质粒基因主要与细菌的代谢、感染和环境适应等方面的生理生化过程有关。
细胞质基因的表达与调控主要涉及的是线粒体基因的表达和调控。
线粒体基因的表达与调控线粒体基因的表达特点是受到自身基因的大量调节因素的影响。
线粒体自身通过多种途径调节内部基因的表达。
研究表明，线粒体自身具有调控细胞凋亡和自噬、细胞代谢等多种重要生理生化过程的作用。
但是，线粒体的生产和修复都需要靠细胞核的合作。
因此线粒体和细胞核之间的相互调控是线粒体基因表达和调控的必要条件。
线粒体基因表达的调控主要涉及到核内基因转录调节因子和分子信号传递两方面。
核内基因转录调节因子主要是指那些参与线粒体DNA的转录调节工作的因子。
例如，研究表明，线粒体基因表达的调节需要活性氧、钙、ATP、FFA、糖及氧气等因素的协同作用。
这些调控因子通过直接或间接的途径影响线粒体内基因的表达。
分子信号传递是调控线粒体基因表达的重要途径。
分子信号传递的过程主要是指胞内大分子如酶、激素、受体等与胞内小分子或离子之间相互作用而产生的信号传递过程。
例如，线粒体自身通过调节自身的代谢途径和内部环境，反过来调节细胞核内基因的表达，形成一种细胞内部基因表达的调节网络。
细胞生物学中的基因表达调控
细胞生物学中的基因表达调控细胞生物学是一门研究细胞结构、功能和生物学行为的学科。
其中，基因表达调控是细胞生物学的重要内容之一，涉及到了细胞在不同环境下如何调整基因表达以适应环境变化的问题。
本文将就基因表达调控的机制与方法进行探讨。
一、基因表达调控的机制基因表达调控的机制包括表观遗传机制、转录因子机制和RNA 干扰机制。
1.表观遗传机制表观遗传机制是指细胞中基因表达水平的调控不依赖于核酸序列的改变，而是通过表观上的改变来实现。
例如，在DNA的甲基化和去甲基化过程中，DNA上的甲基化可以在同源二聚体和异源二聚体的DNA中引起异构化，从而改变DNA的可访问性，进而对基因的表达产生影响。
2.转录因子机制转录因子机制是指转录因子能够结合到基因的启动子上，从而调节转录过程中的酶依赖性降解的速率。
3.RNA干扰机制RNA干扰机制是指RNA干扰分子（RNAi）在细胞中介导mRNA的降解。
这种RNA干扰机制可以通过外源RNA介导的方式实现基因的靶向抑制。
二、基因表达调控的方法基因表达调控的方法主要有以下几种：1.基因沉默基因沉默是指操纵基因表达的方法。
其中，RNA干扰技术和CRISPR/Cas9技术是两种最常用的基因沉默手段。
2.外源基因表达外源基因表达是指在所需细胞系中引入外源DNA，调节目标基因表达的方法。
此方法常用于研究新基因或疾病相关基因的功能。
3.基因拷贝数变化基因拷贝数变化常见于多倍体生物，例如植物，其可以通过染色体位于细胞核中的拷贝数变化来影响基因的表达水平。
4.组蛋白修饰组蛋白修饰是指通过酶催化的方式来改变染色质结构和染色质可访问性，从而对基因的表达进行调控。
5.微RNA控制微RNA控制是指微RNA与mRNA相结合，抑制mRNA翻译的方式。
这种方式常用于逆向筛选方法中，以确定目标基因的功能。
三、总结细胞生物学中的基因表达调控是在细胞中调整基因表达的重要手段，可以帮助细胞适应不同的环境变化。
我相信，基因表达调控问题的探讨和研究，将会对人类生物医学工程等领域产生重要的影响。
细胞代谢和基因表达的调控
动物体内，无乙醛酸循环，乙酰进入氧化，生成和。
脂肪酸在动物体内也可以转变成糖，但此时必需要有其他来源的物质补充中 消耗的有机酸（草酰乙酸）。
糖利用受阻，依靠脂类物质供能量，脂肪动员，在肝中产生大量酮体（丙酮、 乙酰乙酸、β羟基丁酸）。
如当丙酮酸不能经乙酰进入时，丙酮酸积累，磷酸烯醇式丙酮酸转化成草酰 乙酸，后者可合成和嘧啶核苷酸。合成出的嘧啶核苷酸，反馈激活磷酸烯 醇丙酮酸羧化酶，促进草酰乙酸合成，保证对草酰乙酸的需要。
、 酶合成的调节（基因表达的调节）
酶合成调节，是通过酶量的变化来调控代谢速率。
二、 细胞水平的调节
（）控制跨膜离子浓度剃度和电位梯度
植 物 细胞水平调节 酶水平调节 单细胞生物
神经调节：整体的、最高级的调节。 激素调节：受神经调节控制。第二级调节。 酶调节：原始的、基本的调节。第三级调节。
酶水平的调节：酶活性调节（酶原激活、别构效应、共价修饰） 和酶含量（基因表达调控）
一、 酶水平的调节
酶水平的调节，主要通过酶定位的区域化、酶活性的调节、酶 含量的调节，这三个方面进行。
一个操纵子的全部基因排列在一起，其中含多个结构基因，转录产物是单个 多顺反，操纵子的控制部位可受调节基因产物的调节。
、 组成型基因和诱导型基因
组成酶（构成酶），受环境影响小，正常代谢条件下表达。如糖酵解的酶。
诱导酶（适应型酶），对不同的生存环境有不同的表达。如半乳糖苷酶。
、 正调控和负调控 在没有调节蛋白质存在时，基因是关闭的，加入调节蛋白后，
、 酶定位的区域化
酶在细胞内有一定的布局和定位。催化不同代谢途径的酶类，往往分别组成 各种多酶体系。多酶体系存在于一定的亚细胞结构区域中，或存在于胞 质中，这种现象称为酶的区域化。
代谢物对生命过程中基因表达的调控作用
代谢物对生命过程中基因表达的调控作用代谢物是生物体内产生的化合物，通常是由细胞代谢过程中产生的。
它们在细胞内发挥许多不同的重要功能，其中之一就是对基因表达的调节作用。
代谢物可以通过多种机制控制基因表达，具有广泛的生物学影响，包括生长、发育、能量代谢和疾病等方面。
代谢物对基因表达的调控作用可以表现出多种方式。
一种方式是通过改变细胞内途径中的信号分子水平来实现基因表达的调节。
例如，糖酵解途径中产生的糖原酸可以通过调节转录因子的活性，影响多种肝脏特异性基因的表达，包括一些重要的代谢酶和运输蛋白。
类似地，细胞外环境中的脂肪酸和胆固醇等代谢物也可以通过细胞内反应路径来控制基因表达。
除了调节信号途径外，代谢物还可以直接影响DNA的结构和稳定性。
例如，具有氧自由基或反应性的代谢物，可以引起DNA的降解和断裂，从而抑制基因表达。
另一方面，DNA甲基化和去甲基化是一种重要的表观遗传学修饰方式，这些过程通常与代谢物的浓度有关。
一个例子是，腺嘌呤是DNA去甲基化的底物，因此当腺嘌呤浓度降低时，DNA去甲基化过程可能会减少，从而影响基因表达。
除了通过影响DNA结构和稳定性，代谢物还可以通过影响RNA和蛋白质的合成和稳定性来调控基因表达。
例如，在糖酵解过程中产生的乳酸可以直接抑制某些蛋白质的合成。
另一个例子是，一些代谢物可以直接作用于RNA翻译的控制元件，从而影响蛋白质合成的效率和速率。
除了上述机制，代谢物还可以通过影响细胞核和细胞质之间的物质交换来影响基因表达。
一些代谢物可以通过转运蛋白，从细胞核中转运DNA结合蛋白或转录因子，从而影响基因表达。
此外，调节蛋白修饰的代谢物，例如磷酸化和糖基化，也可以影响蛋白质传输和稳定性，从而影响基因表达。
总之，代谢物对生命过程中基因表达的调控作用是极其复杂和多样化的，涉及多个分子和细胞过程。
在未来的研究中，我们需要深入了解这些作用机制的细节，以便更好地研究和理解生物生长、发育、能量代谢和疾病等方面的重要问题。
15细胞代谢与基因表达调控
15. 细胞代谢和基因表达调控考试内容细胞代谢的调节网络酶活性的调节酶有两种功能：一是催化各种生化反应，二是调节和控制代谢的速度、方向和途径。
酶对细胞代谢的调节主要有两种方式：一种是通过激活或抑制以改变细胞内已有酶分子的催化活性，另一种是通过影响酶分子的合成或降解，以改变酶分子的含量。
细胞代谢主要受到酶的调节，不同细胞对代谢物的反应有显著差别这是由细胞内不同酶系统所决定的。
酶活性的调节包括酶的变构效应和共价修饰两种方式。
正前馈作用：代谢途径中前面的底物对其后某一催化反应的调节酶起激活作用。
量变的方式（1）调节酶的浓度：调节酶浓度主要有两种方式，一种是诱导或抑制酶的合成，另一种是调节酶的降解。
质变的方式（1）别构调节:也称变构调节，是所有酶活性调节方式最快的一种。
酶分子的非催化部位，也称别构中心，与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶的活性状态，称为酶的别构调节。
凡是能使酶分子发生别构作用的物质称为效应物或别构剂，通常为代谢物或辅因子。
如因别构导致酶活性增加的物质称为正效应物或别构激活剂，反之称为负效应物，或别构抑制剂。
别构调节最多出现在代谢途径的反馈抑制，它是指一条代谢途径（通常是合成代谢途径）的终产物作为别构抑制剂，抑制位于其上游的限速酶的活性，从而关闭自身合成的一种调节方式，因此也被称为终产物抑制。
除了反馈抑制外，机体有时候还会使用前馈激活和底物激活这两种方式进行别构调节，前馈激活是指一条代谢（一般是分解途径）位于上游的代谢物作为别构激活剂，激活下游的限速酶，而底物激活属于同促调节，具有两个方面的含义，其一是底物与酶活性中心结合产生正协同效应，其二是指底物与酶的别构中心结合，激活酶的活性。
（2）共价修饰：这种调节方式是通过共价调节酶进行的，共价调节酶通过其他酶对其多肽链上的某些基团进行可逆的共价修饰，使处于活性与非活性的互变状态，从而调节酶活性。
酶的磷酸化与去磷酸化是生物体内普遍的调节方式。
细胞代谢相关基因的调控和表达
细胞代谢相关基因的调控和表达细胞代谢是指细胞内的一系列化学反应，这些化学反应使细胞得以生存和繁殖。
这些反应涉及到许多基因的表达和调控，这些基因会参与到细胞内的各种代谢过程中。
本文主要讨论细胞代谢相关基因的调控和表达。
基因的调控是指细胞内的一系列机制，使得细胞能够控制基因的表达。
这些机制包括转录因子、组蛋白修饰和DNA甲基化等。
在细胞代谢中，基因的调控是非常重要的。
例如，在葡萄糖代谢中，转录因子HIF-1α和CREB能够控制糖解途径和糖异生途径的转录，从而影响细胞钙离子的水平。
调控还包括组蛋白的修饰。
组蛋白是一种蛋白质，它会包裹在DNA上，影响基因的表达。
在细胞代谢中，组蛋白修饰通常会涉及到糖基化、甲基化、酰化和磷酸化等修饰方式。
这些修饰将会影响基因的表达，并且对细胞代谢产生影响。
另外一个细胞代谢相关的调控机制是DNA甲基化。
DNA甲基化是指DNA分子上的甲基基团加入到CpG二核苷酸上的反应。
DNA甲基化在细胞代谢中发挥了重要的作用。
例如，在肿瘤细胞中，DNA甲基化通常会导致某些肿瘤相关基因的失活，从而导致肿瘤的形成。
此外，DNA甲基化还能影响基因的表达，影响细胞代谢的过程。
基因的表达是指一个基因在细胞中的活动程度。
这个活动程度可以通过基因本身的RNA或蛋白质表达水平来衡量。
在细胞代谢中，基因的表达是非常重要的。
例如，在肌肉代谢中，钙离子通过与钙离子受体相互作用，可使ATP代谢快速提高。
这种反应依赖于多种蛋白质的表达，包括钙离子受体、钙离子通道和ATP酶等。
总体而言，细胞代谢相关基因的调控和表达十分复杂。
在细胞代谢的过程中，能够调节基因的表达和修饰机制是非常重要的。
这些机制不仅影响基因的表达，而且影响细胞代谢的过程。
今后更加深入的研究还将有助于我们更好地理解细胞代谢机制。
生物化学 细胞代谢与基因表达调控
代谢调节的信息分子
生物信息分子分为细胞间信息分子和细胞内信息分子2大类。 细胞间信息分子
① 局部化学介质（旁分泌信号）：生长因子、细胞生长抑素、一氧化氮、前列 腺素等；
② 激素（内分泌信号）：胰岛素、肾上腺素、甲状腺素等； ③ 神经递质（突触分泌信号）：乙酰胆碱、GABA等； ④ 癌基因表达蛋白（自分泌信号）。
骨骼肌通过代谢产生能量以驱使运动 ; 脂肪组织贮存脂肪并且释放脂肪酸，为整个身体提供燃料; 脑的离子泵产生电信号调控机体(神经调节); 肝脏扮演着代谢中心的角色, 它释放各种营养成分入血，经血液输送为
全身组织提供营养物质.
肝脏是机体代谢的“中央处理器”（CPU）
糖类、氨基酸、脂肪的代谢转化； 为肌肉、脑及其他组织提供营养成分； 血液是肝和肝外组织的联系通道。
正协同变构(激活)的S形曲线
酶结合底物或变构剂后,构象的变 化使酶对底物的亲合力大大增强
负协同变构(抑制)的表观双曲线
酶与变构抑制剂结合后,在底物浓度 较低的范围内酶活性增加较快,但底 物浓度升高后,催化速率并不显著增 加,这意味着高浓度的底物并不能形 成高浓度的产物
[S]
酶活性的共价修饰调节
【酶的共价修饰】
物质代谢的激素调节
血糖浓度的调节
高血糖引起胰岛素分泌↑ 肌糖原合成,葡萄糖氧化→血糖↓ 肝糖原合成,葡萄糖氧化→血糖↓
低血糖引起胰高血糖素分泌↑ 肝糖原分解,糖异生加强→血糖↑
高血糖 胰岛
胰岛素 低血糖
胰高血糖素
饥饿状态时的能量代谢
饥饿状态时的能量代谢
短期饥饿 当断食1~3天左右，可利用的肝糖原显著减少，血糖趋向稳定，
➢ 酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从 而改变酶的活性。这种酶活性的调节方式称为共价修饰。能进行共价 修饰的酶称为共价修饰酶。
细胞代谢和基因表达的调控
细胞代谢和基因表达的调控第⼗六章细胞代谢和基因表达的调控细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。
细胞代谢是⼀个完整统⼀的⽹络，并且存在复杂的调节机制，这些调节机制都是在基因表达产物（蛋⽩质或RNA）的作⽤下进⾏的。
重点：物质代谢途径的相互联系，酶活性的调节。
第⼀节物质代谢途径的相互联系细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳⼊各⾃的共同代谢途径，以少数种类的反应转化种类繁多的分⼦。
不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物⽽相互转化，其中三个关键的中间物是G-6-P、丙酮酸、⼄酰CoA。
⼀、糖代谢与脂代谢的联系1、糖转变成脂图糖经过酵解，⽣成磷酸⼆羟丙酮及丙酮酸。
磷酸⼆羟丙酮还原为⽢油，丙酮酸氧化脱羧转变成⼄酰CoA，合成脂肪酸。
2、脂转变成糖图⽢油经磷酸化为3-磷酸⽢油，转变为磷酸⼆羟丙酮，异⽣为糖。
在植物、细菌中，脂肪酸转化成⼄酰CoA，后者经⼄醛酸循环⽣成琥珀酸，进⼊TCA，由草酰⼄酸脱羧⽣成丙酮酸，⽣糖。
动物体内，⽆⼄醛酸循环，⼄酰CoA进⼊TCA氧化，⽣成CO2和H2O。
脂肪酸在动物体内也可以转变成糖，但此时必需要有其他来源的物质补充TCA中消耗的有机酸（草酰⼄酸）。
糖利⽤受阻，依靠脂类物质供能量，脂肪动员，在肝中产⽣⼤量酮体（丙酮、⼄酰⼄酸、β-羟基丁酸）。
⼆、糖代谢与氨基酸代谢的关系1、糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架图糖→丙酮酸→α-酮戊⼆酸+ 草酰⼄酸这三种酮酸，经过转氨作⽤分别⽣成Ala、Glu和Asp。
2、⽣糖氨基酸的碳架可以转变成糖凡是能⽣成丙酮酸、α—酮戊⼆酸、琥珀酸、草酰⼄酸的a.a，称为⽣糖a.a。
Phe、Tyr、Ilr、Lys、T rp等可⽣成⼄酰⼄酰CoA，从⽽⽣成酮体。
Phe、Tyr等⽣糖及⽣酮。
三、氨基酸代谢与脂代谢的关系氨基酸的碳架都可以最终转变成⼄酰CoA，可以⽤于脂肪酸和胆甾醇的合成。
⽣糖a.a的碳架可以转变成⽢油。
Ser可以转变成胆胺和胆碱，合成脑磷脂和卵磷脂。
动物体内脂肪酸的降解产物⼄酰CoA，不能为a.a合成提供净碳架。
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细胞代谢和基因表达的调控细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。
细胞代谢是一个完整统一的网络，并且存在复杂的调节机制，这些调节机制都是在基因表达产物（蛋白质或RNA）的作用下进行的。
重点：物质代谢途径的相互联系，酶活性的调节。
第一节物质代谢途径的相互联系细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数种类的反应转化种类繁多的分子。
不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中三个关键的中间物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。
一、糖代谢与脂代谢的联系1、糖转变成脂糖经过酵解，生成磷酸二羟丙酮及丙酮酸。
磷酸二羟丙酮还原为甘油，丙酮酸氧化脱羧转变成乙酰CoA，合成脂肪酸。
2、脂转变成糖甘油经磷酸化为3-磷酸甘油，转变为磷酸二羟丙酮，异生为糖。
在植物、细菌中，脂肪酸转化成乙酰CoA，后者经乙醛酸循环生成琥珀酸，进入TCA，由草酰乙酸脱羧生成丙酮酸，生糖。
动物体内，无乙醛酸循环，乙酰CoA进入TCA氧化，生成CO2和H2O。
脂肪酸在动物体内也可以转变成糖，但此时必需要有其他来源的物质补充TCA中消耗的有机酸（草酰乙酸）。
糖利用受阻，依靠脂类物质供能量，脂肪动员，在肝中产生大量酮体（丙酮、乙酰乙酸、β-羟基丁酸）。
二、糖代谢与氨基酸代谢的关系1、糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架糖→丙酮酸→α-酮戊二酸+ 草酰乙酸这三种酮酸，经过转氨作用分别生成Ala、Glu和Asp。
2、生糖氨基酸的碳架可以转变成糖凡是能生成丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的a.a，称为生糖a.a。
Phe、Tyr、Ilr、Lys、Trp等可生成乙酰乙酰CoA，从而生成酮体。
Phe、Tyr等生糖及生酮。
三、氨基酸代谢与脂代谢的关系氨基酸的碳架都可以最终转变成乙酰CoA，可以用于脂肪酸和胆甾醇的合成。
生糖a.a的碳架可以转变成甘油。
Ser可以转变成胆胺和胆碱，合成脑磷脂和卵磷脂。
动物体内脂肪酸的降解产物乙酰CoA，不能为a.a合成提供净碳架。
脂类分子中的甘油可以转变为丙酮酸，经TCA进一步转变为草酰乙酸、α—酮戊二酸，这三者都可以转变成氨基酸。
四、核苷酸代谢与糖、脂、氨基酸的关系核苷酸不是重要的碳源、氮源和能源。
各种氨基酸，如Gly 、Asp 、Gln是核苷酸的合成前体。
有些核苷酸在物质代谢中也有重要作用：ATP 供能及磷酸基团。
UTP 参与单糖转变成多糖（活化单糖）。
CTP 参与卵磷脂合成。
GTP 为蛋白质合成供能。
五、物质代谢的特点1、TCA是中心环节代谢途径交叉形成网络，主要联系物：丙酮酸、乙酰CoA、柠檬酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸。
2、分解、合成途径往往是分开的，不是简单的逆反应。
在一条代谢途径中，某些关键部位的正反应和逆反应，往往由两种不同的酶催化，一种酶催化正反应，另一种酶催化逆反应。
以糖代谢为例：3、ATP是通用的能量载体乙酰CoA进入TCA后，完全氧化生成CO2、H2O，释放的自由能被ADP捕获转运。
否则，自由能以热能形式散发到周围环境中。
4、分解为合成提供还原力和能量物质代谢的基本要略在于：生成ATP、还原力和结构单元用于体内生物合成。
NADPH专一用于还原性生物合成，NADH和FADH2主要功能是通过呼吸链产生ATP。
ATP来源：（1）底物水平磷酸化、（2）绿色植物和光合细菌的光合磷酸化、（3）呼吸链的氧化磷酸化。
NADPH来源：（1）植物光合电子传递链（2）磷酸戊糖途径（3）乙酰CoA由线粒体转移到细胞质时伴随有NADH的氧化和NADP+的还原，所产生的NADPH可用于脂肪酸合成P422图22-4有机物分解产生构造草料和能量大致可以分三个阶段：P423 图22-5（1）将大分子分解为小分子单元，释放的能量不能被利用。
（2）将各种小分子单元分解为共同的降解产物乙酰CoA，产生还原力NADPH和少量ATP。
（3）乙酰CoA通过TCA被完全氧化成CO2，脱下的电子经氧化磷酸化产生大量的ATP。
5、分解、合成受不同方式调节单向代谢的反馈调节顺序反馈控分枝代谢的反馈调节对同工酶的反馈抑制协同反馈抑制第二节代谢调节代谢调节是生物长期进化过程中，为适应环境的变化的而形成的一种适应能力。
进化程度越高的生物，其代谢调节的机制越复杂、越完善。
生物代谢调节在三个水平上进行，即酶水平、细胞水平、多细胞整体水平（神经、激素）。
酶和细胞水平的调节，是最基本的调节方式，为一切生物所共有。
神经水平调节动 物激素水平调节植 物细胞水平调节酶水平调节单细胞生物神经调节：整体的、最高级的调节。
激素调节：受神经调节控制。
第二级调节。
酶调节：原始的、基本的调节。
第三级调节。
酶水平的调节：酶活性调节（酶原激活、别构效应、共价修饰）和酶含量（基因表达调控）一、 酶水平的调节酶水平的调节，主要通过酶定位的区域化、酶活性的调节、酶含量的调节，这三个方面进行。
1、 酶定位的区域化酶在细胞内有一定的布局和定位。
催化不同代谢途径的酶类，往往分别组成各种多酶体系。
多酶体系存在于一定的亚细胞结构区域中，或存在于胞质中，这种现象称为酶的区域化。
功能：浓缩效应，防止干扰，便于调节。
⑴多酶体系在细胞中区域化，为酶水平的调节创造了有利条件,使某些调节因素可以专一地影响细胞内某一部分的酶活性，而不致影响其它部位酶的活性。
⑵此外，酶定位的区域化，使它与底物和辅助在细胞器内一起相对浓缩，利于在细胞局部范围内快速进行各个代谢反应。
主要代谢途径酶系在细胞内的分布：胞质：糖酵解，糖原合成，磷酸成糖途径，脂肪酸合成，部分蛋白质合成。
线粒体：脂肪酸β氧化，三羧酸循环，呼吸链，氧化磷酸化。
细胞核：核酸的合成、修饰。
内质网：蛋白质合成，磷脂合成。
胞质和线粒体：糖异生，胆固醇合成 溶酶体：多种水解酶2、酶活性的调节调节方式：酶原的激活pH改变，如溶菌酶。
pH7，无活性。
pH5，活性高。
同工酶共价修饰反馈调节（生物体内最重要）特点：调节快速、灵敏，数秒至数分钟可完成。
（1）、共价修饰和级联放大P430图22-14磷酸化/脱磷酸化腺苷酰化/脱腺苷酰化（2）、前馈和反馈调节前馈调节：底物对酶活性的调节，一般是前馈激活，但也可能是前馈抑制。
当底物浓度过高时可避免该代谢途径的过分拥挤和产物的大量合成，如高浓度的乙酰CoA是乙酰CoA羧化酶的别构抑制剂，可避免丙二酸单酰CoA大量合成。
反馈调节：产物对酶活性的调节，一般是反馈抑制，但也有反馈激活。
a．反馈抑制单价反馈抑制多价反馈抑制当序列终产物浓度积累过多时，会抑制初始反应的酶活性，使整个体系反应速度降低。
b. 顺序反馈抑制c. 协同反馈抑制d. 累积反馈抑制e. 同工酶反馈抑制f. 反馈激活和前馈激活（3）、反馈激活：（4）、前馈激活：如在糖酵解中，1.6—二磷酸果糖，可提高后面丙酮酸激酶的活性，加速磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸。
如当丙酮酸不能经乙酰CoA进入TCA时，丙酮酸积累，磷酸烯醇式丙酮酸转化成草酰乙酸，后者可合成a.a和嘧啶核苷酸。
合成出的嘧啶核苷酸，反馈激活磷酸烯醇丙酮酸羧化酶，促进草酰乙酸合成，保证TCA对草酰乙酸的需要。
3、酶合成的调节（基因表达的调节）酶合成调节，是通过酶量的变化来调控代谢速率。
二、细胞水平的调节（1）控制跨膜离子浓度剃度和电位梯度（2）控制跨膜物质运输（3）区隔化：浓缩作用，防止干扰，便于调节（4）膜与酶可逆结合：双关酶：能与膜可逆结合，通过膜结合型和可溶型的互变来调节酶的活性。
双关酶大多是代谢途径的关键酶和调节酶，如糖酵解中的己糖激酶，磷酸果糖激酶，醛缩酶，3-磷酸甘油醛脱氢酶，氨基酸代谢的Glu脱氢酶，Tyr氧化酶：参与共价修饰的蛋白激酶，蛋白磷酸脂酶等。
三、激素水平的调节第三节基因表达的调节基因表达有几个水平的调节⑴转录水平⑵翻泽水平⑶加工水平转录后加工、翻译后加工⑷蛋白质活性调节其中最关键的是⑴，基因表达的控制主要发生在转录水平,原核生物尤其如此。
时序调节适应调节一、原核生物基因表达的调节1、纵子模型操纵子是基因表达的协调单位，它含有在功能上彼此有关的多个结构基因及控制位，控制部位由启动子和操纵基因组成。
一个操纵子的全部基因排列在一起，其中含多个结构基因，转录产物是单个多顺反mRNA，操纵子的控制部位可受调节基因产物的调节。
2、组成型基因和诱导型基因组成酶（构成酶），受环境影响小，正常代谢条件下表达。
如糖酵解的酶。
诱导酶（适应型酶），对不同的生存环境有不同的表达。
如半乳糖苷酶。
3、正调控和负调控在没有调节蛋白质存在时，基因是关闭的，加入调节蛋白后，基因活性被开启，此为正调控。
在没有调节蛋白存在时，基因是表达的，加入调节蛋白后基因表达活必被关闭，此为负调控。
在正调控中，调节蛋白称诱导蛋白。
在负调控中，调节蛋白称阻遇蛋白。
4、原核生物结构基因表达的4种控制模式。
负调控：诱导作用，应使阻遇蛋白解离DNA。
阻遇作用，应使阻遇蛋白结合DNA。
正调控：诱导作用，应使诱导蛋白结合DNA。
阻遇作用，应使诱导蛋白解离DNA。
5、大肠杆菌乳糖操纵子Lac操纵子LacZ、LacY、LacA为结构基因，上游依次为操纵基因、启动子和调节基因LacI。
当细胞内无诱导物（乳糖或IPTG）存在时，阻遏蛋白与操纵基因结合。
由于操纵基因与启动子有一定程度重叠，妨碍了RNA聚合酶在-10序列上形成开放性启动子复合物。
当细胞内有诱导物（乳糖或IPTG）存在时，诱导物与阻遏蛋白结合，改变阻遏蛋白构象，使之迅速从操纵基因上解离下来。
这样RNA聚合酶就能与启动子结合，并形成开放性启动子复合物，从而开始转录LacZYA结构基因。
IPTG：异丙基-β-D硫代半乳糖苷（安慰诱导物），能对乳糖操纵子产生极强的诱导效应，是强诱导物。
6、色氨酸操纵子（trp）的转录调控trp操纵子负责Trp的合成，通常是开放的，调节基因的产物使它关闭，这种调控作用称为可阻遏型的负调控。
⑴E.coli trp操纵子有5个结构基因，trpE-D-C-B-A。
⑵在trpE的上游有三个区段trpP-O-L，trpL是一段162bp序列，转录到mRNA中成为前导序列，对操纵子的转录起调控作用。
⑶在染色体90分区有trpR基因，编码12.5kd的阻遏蛋白亚基,能以四聚体形式结合到trpO。
TrpP与一般原核基因启动子一样，具有-10序列和-35序列，-10序列完全位于trpP之内。
E.coli trp操纵子的组成及基因产物的功能。
E.coli 具有合成各种a.a的能力。
在多数情况下，只有在培养基不供应外源a.a时，才去合成产生该a.a所必须的酶系。
当细胞内Trp浓度较高时，Trp与阻遏蛋白（trpR基因产物）结合，产使它具有活性，从而与trpO基因结合，关闭转录。
当细胞内Trp浓度很低时，阻遏遇蛋白上的Trp解离出来，使阻遏蛋白失活，并失去与trpO 结合的能力，开启转录。