大连理工大学生物化学课件--细胞代谢与基因表达调控
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[ATP] [ADP]
整理ppt
14
由ATP携带能量传递给细胞的需能过程
ATP
太阳能 化学能
ADP+Pi
生物合成 细胞运动 膜运输
整理ppt
15
肌 肉 使 功用
做
ATP
整理ppt
16
肌 肉 使 功用
做
ATP
整理ppt
17
脑 利 用
冲 动产
生 神 经
ATP
整理ppt
18
通过NADPH循环将还原力由分解代谢转移 给生物合成反应
磷酸戊糖途径：6-磷酸葡萄糖核糖-5-磷酸+NADPH 147~153
糖原分解：糖原1-磷酸葡萄糖血糖
176~182
整理ppt
2
糖合成代谢
糖异生：糖酵解中间物、产物及TCA中间物葡萄糖 154~158
葡萄糖-乳酸循环：葡萄糖 丙酮酸乳酸葡萄糖 158
糖原合成：6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖糖原
183~187
还原性有机物
分解代谢
氧化物
NADP+
NADPH+H+
还原性生物 合成产物
还原性生物合成反应 整理ppt
氧化前体
19
二、 代谢的基本要略
代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造 单元以用于生物合成各类生物分子，进而装配 成生物不同层次的结构。生物合成和生物形态 建成是一个耗能和增加有序结构的过程，需要 由物质流、能量流和信息流来支持。
310
核苷酸代谢
核苷酸分解：嘌呤尿酸；
387~391
嘧啶氨、CO2、β- 丙氨酸、β-氨基异丁酸
核苷酸合成：氨基酸嘌呤、嘧啶
391~403
DNA复制、修复：
406
RNA合成及加工：
455
蛋白质合成及修饰：
整理ppt
517
5
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
脂肪
一、 细 胞 代 谢 的 调 节 网 络
氨基酸
核苷酸
磷酸二羟丙酮
糖代谢
脂肪
脂肪酸 -氧化 乙酰CoA乙醛酸循环琥珀酸 糖异生 糖 (植物)
整理TCpApt
7
脂肪代谢和糖代谢的关系
3-磷酸甘油 三酰甘油
葡萄糖
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
整理ppt
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
整理ppt
20
代谢调节
生命有限的空间内，同时有复杂的代谢途径在运 转，因此必须有灵巧而严密的调节机制，才能使代谢 适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要。
漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生 理功能越来越复杂，代谢调节机制也随之变为复杂。
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
多细胞整体水平调节
神经水平调节
整理ppt
21
酶活性的前馈和反馈调节
前馈（feedforward ）和反馈（feedback ）是来自电子工程 学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响”，后者的意思是 “输出对输入的影响”，这里分别借用来说明底物和代谢产物对 代谢过程的调节作用。这种调节可能是正调控，也可能是负调控， 其调节机理是通过酶的变构效应来实现。
•核 苷 酸 的 一 些 衍 生 物 具 重 要 生 理 功 能 （ 如 CoA ， NAD+ ， NADP+，cAMP，cGMP）。
整理ppt
11
分解代谢和合成 代谢的单向性
二磷酸果糖磷酸酯酶
糖原（或淀粉）
1-磷酸葡萄糖 Hale Waihona Puke Baidu-磷酸葡萄糖
己糖激酶 葡萄糖
6-磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶 果糖激酶
光合作用： CO2+H2O 葡萄糖+O2
197~229
整理ppt
3
脂肪的分解代谢
脂肪酸β-氧化：脂肪酸乙酰COA
234~239
酮体氧化：乙酰乙酸、β-羟丁酸乙酰COA CO2 245
脂类合成代谢
脂肪酸合成：乙酰COA 脂肪酸
257~267
三脂酰甘油合成：乙酰COA 脂肪酸 三脂酰甘油 267~268
1-磷酸葡萄糖
生糖氨基酸
甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰氨
丙氨酸 甘氨酸 丝氨酰 苏氨酸 半胱氨酸
天冬氨酸 天冬酰氨
酪氨酸 天冬氨酸 苯丙酰氨
异亮氨酸 甲硫酰氨
苏氨酸 缬氨酸
谷氨酸 谷氨酰氨
组氨酸 脯氨酸 精氨酸
核糖-5-磷酸
6-磷酸葡萄糖 磷酸二羟丙酮
生酮氨基酸
亮氨酸 赖氨酸 酪酰氨 色氨酸 笨丙氨酸
异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
脂肪酸 脂肪
整理ppt
10
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，控制着蛋白质的合成，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，而且需 要酶和多种蛋白因子；
•各类物质代谢都离不开具高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP 是能量的“通货”，UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成 ，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用；
细胞代谢 与 基因表达调控
整理ppt
1
糖分解代谢
糖酵解：葡萄糖 丙酮酸
63~84
己糖进入糖酵解：果糖 6-磷酸果糖
85~89
半乳糖 1-磷酸半乳糖 1-磷酸葡萄糖
甘露糖 6-磷酸甘露糖 6-磷酸果糖
丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸乙酰COA 柠檬酸循环：乙酰COA CO2 氧化磷酸化：合成ATP
92~96 95~112 114~146
PEP 丙酮酸
乙酰乙酰CoA
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸 琥珀酰CoA
-酮戊二酸
整理ppt
甘油
脂肪酸
丙二单酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
乙醛酸
柠檬酸
异柠檬酸 6
一、细胞代谢的调节网络
糖代谢与脂类代谢的相互联系
有氧氧化 乙酰CoA，NADPH 从头合成 脂肪酸 糖
酵解 磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
脂肪
甘油
形成酮体：乙酰COA 乙酰乙酸、β-羟丁酸
244~245
胆固醇及胆固醇酯合成：乙酰COA 胆固醇胆固醇酯 284
磷脂合成：脂肪酸磷脂
268~278
整理ppt
4
氨基酸核苷酸代谢
氨基酸分解：氨基酸乙酰COA，TCA中间物 氨基酸合成
303~329
尿素循环：氨尿素
340~362
葡萄糖-丙氨酸循环：丙氨酸葡萄糖
1,6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
PEP羧激酶
2磷酸烯醇丙酮酸
2草酰乙酸
丙酮酸激酶
丙酮酸羧化酶整理ppt2丙酮酸
12
ATP NADPH
和
整理ppt
13
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=
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸
8
琥珀酸
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
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）
整理ppt
9
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
甘油 脂肪
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 乙酰CoA 氨基酸碳架
氨基酸
蛋白质
蛋白质 氨基酸 酮酸或乙酰CoA （生酮氨基酸）
整理ppt
14
由ATP携带能量传递给细胞的需能过程
ATP
太阳能 化学能
ADP+Pi
生物合成 细胞运动 膜运输
整理ppt
15
肌 肉 使 功用
做
ATP
整理ppt
16
肌 肉 使 功用
做
ATP
整理ppt
17
脑 利 用
冲 动产
生 神 经
ATP
整理ppt
18
通过NADPH循环将还原力由分解代谢转移 给生物合成反应
磷酸戊糖途径：6-磷酸葡萄糖核糖-5-磷酸+NADPH 147~153
糖原分解：糖原1-磷酸葡萄糖血糖
176~182
整理ppt
2
糖合成代谢
糖异生：糖酵解中间物、产物及TCA中间物葡萄糖 154~158
葡萄糖-乳酸循环：葡萄糖 丙酮酸乳酸葡萄糖 158
糖原合成：6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖糖原
183~187
还原性有机物
分解代谢
氧化物
NADP+
NADPH+H+
还原性生物 合成产物
还原性生物合成反应 整理ppt
氧化前体
19
二、 代谢的基本要略
代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造 单元以用于生物合成各类生物分子，进而装配 成生物不同层次的结构。生物合成和生物形态 建成是一个耗能和增加有序结构的过程，需要 由物质流、能量流和信息流来支持。
310
核苷酸代谢
核苷酸分解：嘌呤尿酸；
387~391
嘧啶氨、CO2、β- 丙氨酸、β-氨基异丁酸
核苷酸合成：氨基酸嘌呤、嘧啶
391~403
DNA复制、修复：
406
RNA合成及加工：
455
蛋白质合成及修饰：
整理ppt
517
5
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
脂肪
一、 细 胞 代 谢 的 调 节 网 络
氨基酸
核苷酸
磷酸二羟丙酮
糖代谢
脂肪
脂肪酸 -氧化 乙酰CoA乙醛酸循环琥珀酸 糖异生 糖 (植物)
整理TCpApt
7
脂肪代谢和糖代谢的关系
3-磷酸甘油 三酰甘油
葡萄糖
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
整理ppt
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
整理ppt
20
代谢调节
生命有限的空间内，同时有复杂的代谢途径在运 转，因此必须有灵巧而严密的调节机制，才能使代谢 适应外界环境的变化与生物自身生长发育的需要。
漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生 理功能越来越复杂，代谢调节机制也随之变为复杂。
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
多细胞整体水平调节
神经水平调节
整理ppt
21
酶活性的前馈和反馈调节
前馈（feedforward ）和反馈（feedback ）是来自电子工程 学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响”，后者的意思是 “输出对输入的影响”，这里分别借用来说明底物和代谢产物对 代谢过程的调节作用。这种调节可能是正调控，也可能是负调控， 其调节机理是通过酶的变构效应来实现。
•核 苷 酸 的 一 些 衍 生 物 具 重 要 生 理 功 能 （ 如 CoA ， NAD+ ， NADP+，cAMP，cGMP）。
整理ppt
11
分解代谢和合成 代谢的单向性
二磷酸果糖磷酸酯酶
糖原（或淀粉）
1-磷酸葡萄糖 Hale Waihona Puke Baidu-磷酸葡萄糖
己糖激酶 葡萄糖
6-磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶 果糖激酶
光合作用： CO2+H2O 葡萄糖+O2
197~229
整理ppt
3
脂肪的分解代谢
脂肪酸β-氧化：脂肪酸乙酰COA
234~239
酮体氧化：乙酰乙酸、β-羟丁酸乙酰COA CO2 245
脂类合成代谢
脂肪酸合成：乙酰COA 脂肪酸
257~267
三脂酰甘油合成：乙酰COA 脂肪酸 三脂酰甘油 267~268
1-磷酸葡萄糖
生糖氨基酸
甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰氨
丙氨酸 甘氨酸 丝氨酰 苏氨酸 半胱氨酸
天冬氨酸 天冬酰氨
酪氨酸 天冬氨酸 苯丙酰氨
异亮氨酸 甲硫酰氨
苏氨酸 缬氨酸
谷氨酸 谷氨酰氨
组氨酸 脯氨酸 精氨酸
核糖-5-磷酸
6-磷酸葡萄糖 磷酸二羟丙酮
生酮氨基酸
亮氨酸 赖氨酸 酪酰氨 色氨酸 笨丙氨酸
异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
脂肪酸 脂肪
整理ppt
10
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，控制着蛋白质的合成，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，而且需 要酶和多种蛋白因子；
•各类物质代谢都离不开具高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP 是能量的“通货”，UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合成 ，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用；
细胞代谢 与 基因表达调控
整理ppt
1
糖分解代谢
糖酵解：葡萄糖 丙酮酸
63~84
己糖进入糖酵解：果糖 6-磷酸果糖
85~89
半乳糖 1-磷酸半乳糖 1-磷酸葡萄糖
甘露糖 6-磷酸甘露糖 6-磷酸果糖
丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸乙酰COA 柠檬酸循环：乙酰COA CO2 氧化磷酸化：合成ATP
92~96 95~112 114~146
PEP 丙酮酸
乙酰乙酰CoA
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸 琥珀酰CoA
-酮戊二酸
整理ppt
甘油
脂肪酸
丙二单酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
乙醛酸
柠檬酸
异柠檬酸 6
一、细胞代谢的调节网络
糖代谢与脂类代谢的相互联系
有氧氧化 乙酰CoA，NADPH 从头合成 脂肪酸 糖
酵解 磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
脂肪
甘油
形成酮体：乙酰COA 乙酰乙酸、β-羟丁酸
244~245
胆固醇及胆固醇酯合成：乙酰COA 胆固醇胆固醇酯 284
磷脂合成：脂肪酸磷脂
268~278
整理ppt
4
氨基酸核苷酸代谢
氨基酸分解：氨基酸乙酰COA，TCA中间物 氨基酸合成
303~329
尿素循环：氨尿素
340~362
葡萄糖-丙氨酸循环：丙氨酸葡萄糖
1,6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
PEP羧激酶
2磷酸烯醇丙酮酸
2草酰乙酸
丙酮酸激酶
丙酮酸羧化酶整理ppt2丙酮酸
12
ATP NADPH
和
整理ppt
13
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=
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸
8
琥珀酸
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
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）
整理ppt
9
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
甘油 脂肪
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 乙酰CoA 氨基酸碳架
氨基酸
蛋白质
蛋白质 氨基酸 酮酸或乙酰CoA （生酮氨基酸）