细胞代谢与基因表达调控调控
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食物卡价：食物在体内被氧化分解至最终 产物所释放的总能量。每克糖、脂肪和蛋 白质的卡价分别为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 交换的CO2和O2的摩尔数比值。糖、脂肪 和蛋白质的呼吸商为1.0、0.7、0.8。
2020年7月25日
8
基础代谢
人体在清醒安静，平卧，无食物消化吸收， 适宜温度，所消耗的能量为基础代谢。 甲状腺功能亢进，基础代谢升高。
6
能量代谢在新陈代谢中的地位
• 吸能的反应必须由外界供给能量 • ATP是能量代谢的“货币”
在能量贮存和传递中，起着重要作用的物质 1）辅酶I和辅酶II的递能作用 （VPP） 2）FMN和FAD递能作用（VB2） 3）CoA在能量代谢中的作用（VB3 ，泛酸）
2020年7月25日
7
食物的卡价与呼吸商
2020年7月25日
酮体
尿素 CO2
18
2020年7月25日
大分子降解 成基本结构 单位（构造 单元）
构造单元形成 共同的中间产 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ATP
19
第三节、代谢调控总论
代谢调节的三级水平： 细胞/酶水平调节 激素水平调节 神经水平调节
变（别）构调节
酶
酶活性调节
快速调节
水
（酶结构调节）
（微调）
平
化学修饰调节
调
酶含量调节
酶合成的诱导与阻遏
节
（基因表达水平调节）
酶的降解
长期调节 （粗调节）
（一）酶活力的调节
2020年7月25日
21
1反馈抑制：限速酶受其代谢体系终产物的抑制。
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
ATP ADP+Pi
+ -酮戊二酸
O2
NADH
-酮戊二酸 脱氢酶
草酰乙酸
ADP+Pi ATP
PE PEP丙酮酸
- P 羧激酶 -
柠檬酸 乙酰CoA
细胞液 线粒体
柠檬酸
合柠成檬酶酸乙酰Co脱丙A氢酮丙酶酸酮酸
2020年7月25日
4
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的系列反应，这些反 应就是中间代谢。 多数分解和合成途径在细胞不同部位发生。
2020年7月25日
5
能量代谢
物质和能量守恒
分解代谢
外界物质
分解产物
合成代谢
机体组织
2020年7月25日
化学能ΔH
热能q
自由能ΔF
（机械能、电能）
2020年7月25日
9
合成代谢 （同化作用）
生物小分子合成为 生物大分子
新陈代谢
需要能量 释放能量
物
能量
质
代谢
代
谢
分解代谢
（异化作用） 中间代谢
生物大分子分解为 生物小分子
2020年7月25日
10
物质代谢的研究方法
利用正常机体的方法
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
底物、产物或ATP、ADP、AMP等
2020年7月25日
22
2020年7月25日
23
反馈调节中酶活性调节的机制
代谢物
别
构
活性
中
中心
心
2020年7月25日
24
氨基酸合成的反馈调控
协同反馈抑制
+ 赤藓糖-4-磷酸
磷酸烯醇式丙酮酸
顺序反馈抑制
天冬氨酸
脱氧庚酮糖酸-7-磷酸 脱氢奎尼酸 莽草酸
天冬氨酰磷酸 天冬氨酰半醛
同位素示踪法
使用亚细胞成分的方法
致突变法
转基因法和基因敲除法
2020年7月25日
11
第二节 物质代谢的相互关系 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的程度
物质代谢---联系---转化 TCA：糖、脂肪和蛋白质三大物质互相转化的枢纽
关键代谢物：如G-6-P，丙酮酸、乙酰辅酶 A
2020年7月25日
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
3
葡萄糖 1
CO2＋H2O＋ATP
2
2020年7月25日
26
糖酵解与TCA途径的调节
-
己糖激酶
G G-6-P
+
+
Pi
磷酸果 糖激酶
F-6-P F-1.6-2P
+ - +-
ADP+Pi ATP
AMP + ATP 2ADP
Pi
15
3、脂类代谢与蛋白质代谢的关系
脂类分解产生较多的能量→体内贮藏能量的物质 脂类与蛋白质之间可以相互转化
2020年7月25日
16
4、核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的关系
Gly、Asp、Gln
嘌呤、嘧啶
AMP
பைடு நூலகம்
辅酶、组氨酸等
蛋白酶
核苷酸、核酸的合成
一碳基团
核苷酸、核酸的合成
2020年7月25日
17
第13章 代谢与代谢调控调控
2020年7月25日
1
第一节 新陈代谢
新陈代谢
概念、意义、本质
生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物 体内物质和能量的转变过程
1、是生物最基本特征，包括消化、吸收、中间 代谢、排泄。
2、包括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的过程
12
一、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系
1）蛋白质→AA，生糖AA→α-酮酸→糖 （多数）AA脱氨→丙酮酸→糖异生→糖
2020年7月25日
13
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
2020年7月25日
14
2、糖代谢与脂类代谢的关系
饥饿：与糖尿病类似的情况
2020年7月25日
多细胞整体水平调节
CNS的控制下，通过神经递质对效应 内分器泌发腺生所直分接泌影的响激，素或通者过改体变液激输素送的到分泌。 代一谢定物组通织过，影作响用细于胞靶内细酶胞活，力改和变酶酶合活成性 量而的调变节化代，谢改反变应合的成方或向分和解速代度谢。过程的 速度
2020年7月25日
20
一、酶水平的调节
2020年7月25日
2
同化作用和异化作用：
同化作用
外界物质
ATP
机体自身物质
异化作用
2020年7月25日
3
合成代谢与分解代谢
小分子物质
合成代谢 分解代谢
大分子物质
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。
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。
Lys 高丝氨酸
谷氨酸
谷氨酰胺合酶
Gly Ala
反硝化作用 氧化亚氮
分支酸
Met
预苯酸 氨基苯甲酸
Try Phe 2020年7月25日
Trp
Thr
酮丁酸
Ile
Gln
Trp
氨甲酰磷酸
His
CTP AMP 25
2、产能反应与需能反应的调节 细胞能量状态指标
ATP、ADP、 AMP也是一种变 构剂
0.85～0.95
2020年7月25日
8
基础代谢
人体在清醒安静，平卧，无食物消化吸收， 适宜温度，所消耗的能量为基础代谢。 甲状腺功能亢进，基础代谢升高。
6
能量代谢在新陈代谢中的地位
• 吸能的反应必须由外界供给能量 • ATP是能量代谢的“货币”
在能量贮存和传递中，起着重要作用的物质 1）辅酶I和辅酶II的递能作用 （VPP） 2）FMN和FAD递能作用（VB2） 3）CoA在能量代谢中的作用（VB3 ，泛酸）
2020年7月25日
7
食物的卡价与呼吸商
2020年7月25日
酮体
尿素 CO2
18
2020年7月25日
大分子降解 成基本结构 单位（构造 单元）
构造单元形成 共同的中间产 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ATP
19
第三节、代谢调控总论
代谢调节的三级水平： 细胞/酶水平调节 激素水平调节 神经水平调节
变（别）构调节
酶
酶活性调节
快速调节
水
（酶结构调节）
（微调）
平
化学修饰调节
调
酶含量调节
酶合成的诱导与阻遏
节
（基因表达水平调节）
酶的降解
长期调节 （粗调节）
（一）酶活力的调节
2020年7月25日
21
1反馈抑制：限速酶受其代谢体系终产物的抑制。
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
ATP ADP+Pi
+ -酮戊二酸
O2
NADH
-酮戊二酸 脱氢酶
草酰乙酸
ADP+Pi ATP
PE PEP丙酮酸
- P 羧激酶 -
柠檬酸 乙酰CoA
细胞液 线粒体
柠檬酸
合柠成檬酶酸乙酰Co脱丙A氢酮丙酶酸酮酸
2020年7月25日
4
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的系列反应，这些反 应就是中间代谢。 多数分解和合成途径在细胞不同部位发生。
2020年7月25日
5
能量代谢
物质和能量守恒
分解代谢
外界物质
分解产物
合成代谢
机体组织
2020年7月25日
化学能ΔH
热能q
自由能ΔF
（机械能、电能）
2020年7月25日
9
合成代谢 （同化作用）
生物小分子合成为 生物大分子
新陈代谢
需要能量 释放能量
物
能量
质
代谢
代
谢
分解代谢
（异化作用） 中间代谢
生物大分子分解为 生物小分子
2020年7月25日
10
物质代谢的研究方法
利用正常机体的方法
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
底物、产物或ATP、ADP、AMP等
2020年7月25日
22
2020年7月25日
23
反馈调节中酶活性调节的机制
代谢物
别
构
活性
中
中心
心
2020年7月25日
24
氨基酸合成的反馈调控
协同反馈抑制
+ 赤藓糖-4-磷酸
磷酸烯醇式丙酮酸
顺序反馈抑制
天冬氨酸
脱氧庚酮糖酸-7-磷酸 脱氢奎尼酸 莽草酸
天冬氨酰磷酸 天冬氨酰半醛
同位素示踪法
使用亚细胞成分的方法
致突变法
转基因法和基因敲除法
2020年7月25日
11
第二节 物质代谢的相互关系 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的程度
物质代谢---联系---转化 TCA：糖、脂肪和蛋白质三大物质互相转化的枢纽
关键代谢物：如G-6-P，丙酮酸、乙酰辅酶 A
2020年7月25日
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
3
葡萄糖 1
CO2＋H2O＋ATP
2
2020年7月25日
26
糖酵解与TCA途径的调节
-
己糖激酶
G G-6-P
+
+
Pi
磷酸果 糖激酶
F-6-P F-1.6-2P
+ - +-
ADP+Pi ATP
AMP + ATP 2ADP
Pi
15
3、脂类代谢与蛋白质代谢的关系
脂类分解产生较多的能量→体内贮藏能量的物质 脂类与蛋白质之间可以相互转化
2020年7月25日
16
4、核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的关系
Gly、Asp、Gln
嘌呤、嘧啶
AMP
பைடு நூலகம்
辅酶、组氨酸等
蛋白酶
核苷酸、核酸的合成
一碳基团
核苷酸、核酸的合成
2020年7月25日
17
第13章 代谢与代谢调控调控
2020年7月25日
1
第一节 新陈代谢
新陈代谢
概念、意义、本质
生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物 体内物质和能量的转变过程
1、是生物最基本特征，包括消化、吸收、中间 代谢、排泄。
2、包括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的过程
12
一、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系
1）蛋白质→AA，生糖AA→α-酮酸→糖 （多数）AA脱氨→丙酮酸→糖异生→糖
2020年7月25日
13
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
2020年7月25日
14
2、糖代谢与脂类代谢的关系
饥饿：与糖尿病类似的情况
2020年7月25日
多细胞整体水平调节
CNS的控制下，通过神经递质对效应 内分器泌发腺生所直分接泌影的响激，素或通者过改体变液激输素送的到分泌。 代一谢定物组通织过，影作响用细于胞靶内细酶胞活，力改和变酶酶合活成性 量而的调变节化代，谢改反变应合的成方或向分和解速代度谢。过程的 速度
2020年7月25日
20
一、酶水平的调节
2020年7月25日
2
同化作用和异化作用：
同化作用
外界物质
ATP
机体自身物质
异化作用
2020年7月25日
3
合成代谢与分解代谢
小分子物质
合成代谢 分解代谢
大分子物质
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。
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。
Lys 高丝氨酸
谷氨酸
谷氨酰胺合酶
Gly Ala
反硝化作用 氧化亚氮
分支酸
Met
预苯酸 氨基苯甲酸
Try Phe 2020年7月25日
Trp
Thr
酮丁酸
Ile
Gln
Trp
氨甲酰磷酸
His
CTP AMP 25
2、产能反应与需能反应的调节 细胞能量状态指标
ATP、ADP、 AMP也是一种变 构剂
0.85～0.95