肿瘤细胞能量代谢特点及应用ppt课件

辅酶按照一定顺序排列成的连锁性氧化还原体系。
A 代谢脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连 锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水； B 该酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内膜上； C 此过程与细胞呼吸有关。因此，称为呼吸链。
NADH
氧 化 呼 吸 链
NADHFMN(FeS)Qbc1caaBiblioteka BaiduO2
*1：HIF的激活导致肿瘤细胞糖酵解增加
* 肿瘤组织由于其快速生长的特点, 加之肿瘤组织的血
管结构异常导致供血减少, 因此缺氧是肿瘤细胞普遍存 在的状态。缺氧的微环境会刺激细胞低氧诱导因子 (hypoxia induciblefactor, HIF)基因的转录而HIF1的 激活使葡萄糖转运子糖酵解酶的表达增加并加速糖酵解 ，结果使乳酸产生增多，增加肿瘤微环境的酸性进而促 进糖酵解，此外，HIF1也能激活丙酮酸脱氢酶激酶 （ PDKs) ， PDKs使线粒体中的丙酮酸脱氢酶复合体失活， 减少葡萄糖来源的丙酮酸进入三羧酸循环，因此使氧化 磷酸化和氧消耗减少，使肿瘤细胞的糖酵解增加，并在 低氧条件下节约氧，因此进一步促进了肿瘤的有氧糖酵 解的发生。
正常细胞的能量代谢
* 细胞代谢依赖ATP提供能量。细胞产生ATP的方式 主要有两种, 糖酵解和氧化磷酸化。糖酵解是指在细 胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程, 此过程仅产生2 个ATP。正常细胞从糖酵解中获取大约20%~30%自身代 谢所需的能量。在有氧条件下, 丙酮酸被转运至线粒 体内进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环（ TCA cycle), 经氧化磷酸化完全分解成水和二氧化碳 并产生ATP和NADPH。这一过程提供了细胞代谢所需能 量的70%。在缺氧条件下丙酮酸被乳酸脱氢酶A (lactate dehydrogenase A, LDH-A)还原为乳酸, 伴 有NADH的氧化过程, 形成的NAD+对维持糖酵解过程是 必需的
癌细胞能量代谢的特点及代谢中的 应用
主讲人：陈伟
1 了*1解能量代谢
2
生物氧化
3 肿瘤细胞能量代谢特点和应用
Part1：了解能量代谢 能量代谢的定义？
➢ 能量代谢:指体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移、贮存 和利用的过程。也就是从能量方面来观察物质代谢。
➢ 在能量代谢方面，在化学键能（呼吸、发酵）或光能（光合成）直 接转化成热量前转换成ATP，但是转化的效率为30—60％，转化成热 能的一部分用于维持体温，或补偿由于蒸发而散失的热量等。捕获 和贮藏的化学能根据需要而转换成力学能、电能、光能等。
其他高能化合物
分类及举例 UTP、CTP、GTP 1,3-二磷酸甘油酸、 磷酸烯醇式丙酮酸
磷酸肌酸 乙酰CoA、琥珀酰CoA、脂酰
CoA
释放能量（pH7.0,25℃) 30.5 kJ/mol 61.9 kJ/mol
43.9 kJ/mol 31.4 kJ/mol
*高能化合物之间的转
换
GDP ATP + UDP
CDP
核苷二磷酸激酶
GTP
ADP + UTP
CTP
ADP累积时，也可产生ATP：
腺苷酸激酶
ADP + ADP ATP + AMP
氧化磷酸化
呼吸链中电子的传递过程偶联ADP磷酸化，生成ATP的 方式，称为氧化磷酸化；是体内产生ATP的主要方式。
*
呼吸链（respiratory chain)
➢
概念：线粒体内膜中的一系列递氢和递电子酶及其
行。
生物氧化的特点
* 1. 生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过
程，反应条件温和（水溶液，中性pH和常温）。
2. 氧化进行过程中，必然伴随还原反应的发生。
同时，水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加 水脱氢作用直接参予了氧化反应。
3. 在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同
步进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子， 通常由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。
肿瘤细胞七大特性
1肿瘤的自我增殖能力 2凋亡抵抗 3无限的复制潜能 4对抗生长信号的不敏感 性
5持续的血管生成能力 6组织侵袭转移能力 7有氧糖酵解能力非常强
其中有氧糖酵解是肿瘤的最重要特征之一，他为肿瘤细 胞提供了生存优势目前多数观点认为恶性肿瘤不仅是一 种基因病。也是一种能量代谢性疾病。
肿瘤细胞糖酵解代谢活跃的机制
➢ 生物体的能量代谢也服从于热力学第二定律。如果对生物界能量代 谢的能流追根问底的话，那么太阳能几乎是一切能的来源。
动物机体能量来源与去路图
植物能量代谢图
微 生 物 能 量 代 谢 图
Part2：生物氧化
*生物氧化
* 糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分
解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化（ biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼吸 代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。在真 核细胞内生物氧化多在线粒体内进行；在不含线粒体 的原核生物（如细胞）体内生物氧化则在细胞膜上进
2基因表达的异常改变
* 糖酵解关键酶或载体活性或数量的改变也与基 因的异常改变密切相关，如原癌基因Ras,Myc等 异常活化，或是抑癌基因如P53突变等的失活。 癌组织中普遍存在的缺氧微环境会进一步增加这 些基因和酶的活性。缺氧和Ras蛋白也通过增加 HIF-1α和HIF-β2上调糖酵解。HIF-1的激活在 癌细胞糖酵解相关酶或载体的转录和翻译过程中 扮演重要角色。
高能磷酸化合物
高能磷酸化合物在生物 机体的能量转换过程中 起着很重要的作用，在 机体内有很多高能磷酸 化合物，其磷酸键中贮 存有大量的能量，这种 能量称为磷酸键能。这 类化合物的典型代表是 三磷酸腺苷（ATP)
NH2
N
N
O-
O-
O-
N
N
-O P O ～ P O ～ P C H2 O
O
O
OH
H
H
H
OH OH
琥 珀 酸 氧 化 呼 吸 链
琥珀酸FAD(Fe-S)Qbc1caa3O2
氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）
* 呼吸链中电子的传递过程偶联ADP磷酸化
，生成ATP的方式，称为氧化磷酸化；是体 内产生ATP的主要方式。
part3 肿瘤细胞能量代谢特点及应用
* 肿瘤细胞与人体正常细胞在代谢上有些不同, 这主要体现在能量代谢和物质代谢上。肿瘤细胞 能量代谢的特点表现在活跃地摄取葡萄糖和谷胺 酰胺, 进行有氧糖酵解(Warburg效应)。这种看上 去很不经济的能量供给方式对肿瘤细胞却是必需 的, 它既为肿瘤细胞的不断生长提供能量, 也为 它们提供了生物合成的原料。