細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控培訓(xùn)課件

細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控第一節(jié)新陳代謝新陳代謝概念、意義、本質(zhì)1、是生物最基本特征，包括消化、吸收、中間代謝、排泄。2、包括同化作用和異化作用兩個(gè)生理過(guò)程3、實(shí)質(zhì):物質(zhì)、能量代謝4、新陳代謝是生物體內(nèi)自我更新的過(guò)程生物體與外界環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換，以及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過(guò)程7/23/20232細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控同化作用和異化作用：外界物質(zhì)機(jī)體自身物質(zhì)同化作用異化作用ATP7/23/20233細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控同化作用，以合成代謝為主，也包含分解代謝多糖分解成單糖，再分解成乙酰CoA，合成甘油三脂。大分子物質(zhì)小分子物質(zhì)合成代謝分解代謝合成代謝與分解代謝異化作用，以分解代謝為主，也包含合成代謝氨基酸分解生成氨，再合成尿素排出體外。7/23/20234細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控中間代謝同化作用和異化作用，合成代謝和分解代謝都是由多個(gè)酶催化的系列反應(yīng)，這些反應(yīng)就是中間代謝。多數(shù)分解和合成途徑在細(xì)胞不同部位發(fā)生。7/23/20235細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控能量代謝物質(zhì)和能量守恒外界物質(zhì)化學(xué)能ΔH機(jī)體組織分解產(chǎn)物分解代謝合成代謝自由能ΔF（機(jī)械能、電能）熱能q7/23/20236細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控能量代謝在新陳代謝中的地位吸能的反應(yīng)必須由外界供給能量ATP是能量代謝的“貨幣”在能量貯存和傳遞中，起著重要作用的物質(zhì)1）輔酶I和輔酶II的遞能作用（VPP）2）FMN和FAD遞能作用（VB2）3）CoA在能量代謝中的作用（VB3，泛酸）7/23/20237細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控食物的卡價(jià)與呼吸商食物卡價(jià)：食物在體內(nèi)被氧化分解至最終產(chǎn)物所釋放的總能量。每克糖、脂肪和蛋白質(zhì)的卡價(jià)分別為4、9、4千卡/17、38、17kJ。呼吸商：機(jī)體與外界環(huán)境在呼吸過(guò)程中所交換的CO2和O2的摩爾數(shù)比值。糖、脂肪和蛋白質(zhì)的呼吸商為1.0、0.7、0.8。7/23/20238細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控基礎(chǔ)代謝人體在清醒安靜，平臥，無(wú)食物消化吸收，適宜溫度，所消耗的能量為基礎(chǔ)代謝。甲狀腺功能亢進(jìn)，基礎(chǔ)代謝升高。7/23/20239細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控新陳代謝

合成代謝（同化作用）分解代謝（異化作用）生物小分子合成為生物大分子需要能量釋放能量生物大分子分解為生物小分子能量代謝物質(zhì)代謝中間代謝7/23/202310細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控物質(zhì)代謝的研究方法利用正常機(jī)體的方法使用病變動(dòng)物法切除器官法器官灌注法組織切片法或勻漿法純酶法及酶抑制法同位素示蹤法使用亞細(xì)胞成分的方法致突變法轉(zhuǎn)基因法和基因敲除法7/23/202311細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控生物大分子：糖、脂類、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)和脂類代謝取決于糖代謝的程度第二節(jié)物質(zhì)代謝的相互關(guān)系TCA：糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大物質(zhì)互相轉(zhuǎn)化的樞紐物質(zhì)代謝---聯(lián)系---轉(zhuǎn)化關(guān)鍵代謝物：如G-6-P，丙酮酸、乙酰輔酶A7/23/202312細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控一、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系1）蛋白質(zhì)→AA，生糖AA→α-酮酸→糖（多數(shù)）AA脫氨→丙酮酸→糖異生→糖7/23/202313細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控2）糖→非必需AA，但不能合成必需AA糖代謝：為Pr合成提供碳源和能源7/23/202314細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控2、糖代謝與脂類代謝的關(guān)系饑餓：與糖尿病類似的情況7/23/202315細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控3、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的關(guān)系脂類分解產(chǎn)生較多的能量→體內(nèi)貯藏能量的物質(zhì)脂類與蛋白質(zhì)之間可以相互轉(zhuǎn)化7/23/202316細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控4、核酸代謝與糖、脂肪及蛋白質(zhì)代謝的關(guān)系Gly、Asp、Gln嘌呤、嘧啶AMP輔酶、組氨酸等蛋白酶核苷酸、核酸的合成一碳基團(tuán)核苷酸、核酸的合成7/23/202317細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控酮體CO2尿素7/23/202318細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位（構(gòu)造單元）構(gòu)造單元形成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等），產(chǎn)生NADPH、ATP中間物進(jìn)入TCA,徹底氧化H2O、CO2，產(chǎn)生大量ATP7/23/202319細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控第三節(jié)、代謝調(diào)控總論代謝調(diào)節(jié)的三級(jí)水平：

細(xì)胞/酶水平調(diào)節(jié)激素水平調(diào)節(jié)神經(jīng)水平調(diào)節(jié)多細(xì)胞整體水平調(diào)節(jié)代謝物通過(guò)影響細(xì)胞內(nèi)酶活力和酶合成量的變化，改變合成或分解代謝過(guò)程的速度內(nèi)分泌腺所分泌的激素通過(guò)體液輸送到一定組織，作用于靶細(xì)胞，改變酶活性而調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的方向和速度。CNS的控制下，通過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)效應(yīng)器發(fā)生直接影響，或者改變激素的分泌。7/23/202320細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控一、酶水平的調(diào)節(jié)酶水平調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)（酶結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)）變（別）構(gòu)調(diào)節(jié)快速調(diào)節(jié)（微調(diào)）酶合成的誘導(dǎo)與阻遏長(zhǎng)期調(diào)節(jié)（粗調(diào)節(jié)）酶含量調(diào)節(jié)

（基因表達(dá)水平調(diào)節(jié)）化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶的降解（一）酶活力的調(diào)節(jié)7/23/202321細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控別構(gòu)效應(yīng)物別構(gòu)激活劑——?jiǎng)e構(gòu)激活（正反饋）——增加活性別構(gòu)抑制劑——?jiǎng)e構(gòu)抑制（負(fù)反饋）——降低活性底物、產(chǎn)物或ATP、ADP、AMP等1反饋抑制：限速酶受其代謝體系終產(chǎn)物的抑制。7/23/202322細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控7/23/202323細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控代謝物別構(gòu)中心活性中心反饋調(diào)節(jié)中酶活性調(diào)節(jié)的機(jī)制7/23/202324細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控氨基酸合成的反饋調(diào)控反硝化作用氧化亞氮氨甲酰磷酸分支酸脫氧庚酮糖酸-7-磷酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸赤蘚糖-4-磷酸脫氫奎尼酸莽草酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸+預(yù)苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛高絲氨酸氨基苯甲酸協(xié)同反饋抑制順序反饋抑制7/23/202325細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控2、產(chǎn)能反應(yīng)與需能反應(yīng)的調(diào)節(jié)細(xì)胞能量狀態(tài)指標(biāo)0.85～0.95能荷<0.85，產(chǎn)能（分解）代謝加強(qiáng)能荷＞0.95，貯能（合成）代謝加強(qiáng)糖原葡萄糖CO2＋H2O＋ATP321ATP、ADP、AMP也是一種變構(gòu)劑7/23/202326細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控丙酮酸

G細(xì)胞液檸檬酸乙酰CoA檸檬酸草酰乙酸-酮戊二酸乙酰CoA丙酮酸線粒體

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

丙酮酸脫氫酶

檸檬酸合成酶-酮戊二酸

脫氫酶糖酵解與TCA途徑的調(diào)節(jié)7/23/202327細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控3、酶的共價(jià)修飾和級(jí)聯(lián)系統(tǒng)（1）共價(jià)修飾（covalentmodification）：酶蛋白肽鏈上的基團(tuán)在另一些酶的催化下可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性，這種改變酶活性的調(diào)節(jié)方式～（2）共價(jià)修飾的類型：磷酸化/去磷酸化（最常見(jiàn)），乙?；?去乙?；佘挣；?去腺苷?；?，尿苷?；?去尿苷?；谆?去甲基化，氧化（S-S）/還原(2SH)7/23/202328細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控7/23/202329細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控（3）特點(diǎn)修飾過(guò)程，酶活性在無(wú)活性（低活性）與有活性（高活性）兩種狀態(tài)中互變共價(jià)修飾互變由不同的酶催化

快速調(diào)節(jié)激素信號(hào)啟動(dòng)的共價(jià)修飾會(huì)引起級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)7/23/202330細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性的調(diào)節(jié)7/23/202331細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控受共價(jià)修飾調(diào)節(jié)的酶酶來(lái)源改變反應(yīng)對(duì)酶活力的影響糖原磷酸化酶真核細(xì)胞磷酸化/脫磷酸化+/-磷酸化酶b激酶哺乳類磷酸化/脫磷酸化+/-糖原合成酶真核細(xì)胞磷酸化/脫磷酸化-/+丙酮酸脫氫酶真核細(xì)胞磷酸化/脫磷酸化-/+谷氨酰胺合成酶原核細(xì)胞(大腸桿菌)腺苷?；?脫腺苷酰化-/+7/23/202332細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控（4）級(jí)聯(lián)系統(tǒng)（cascadesystem）：連鎖代謝反應(yīng)中一個(gè)酶被激活后，連續(xù)地發(fā)生其它酶被激活，導(dǎo)致原始信號(hào)的放大——級(jí)聯(lián)系統(tǒng)。腎上腺素→膜受體，效應(yīng)器活化，引發(fā)一系列胞內(nèi)連鎖反應(yīng)7/23/202333細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控意義：由于酶的共價(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號(hào)分子（如激素）存在，即可通過(guò)加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。7/23/202334細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控4、酶原與酶原激活酶原：某些酶的無(wú)活性前體蛋白酶原激活：無(wú)活性的酶原形成活性酶的過(guò)程實(shí)質(zhì)：活性中心的形成或暴露過(guò)程常見(jiàn)形式：切下一段多余的肽段7/23/202335細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控胃蛋白酶原的激活7/23/202336細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控胰蛋白酶原的激活及其功能胰蛋白酶原六肽腸激酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶水解ArgLys羧基形成的肽鍵7/23/202337細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控（二）酶量的調(diào)節(jié)酶蛋白合成，降解的調(diào)節(jié)增加酶量：增加合成，減少降解減少酶量：抑制合成，促進(jìn)降解以基因水平為基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)7/23/202338細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控1.酶蛋白合成：底物誘導(dǎo)產(chǎn)物阻遏激素誘導(dǎo)藥物誘導(dǎo)——乳糖操縱子——色氨酸操縱子7/23/202339細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控二、激素與神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

激素水平的調(diào)節(jié)：高等生物內(nèi)分泌腺分泌的激素通過(guò)體液轉(zhuǎn)運(yùn)到靶細(xì)胞而對(duì)代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)直接控制下或間接通過(guò)激素對(duì)機(jī)體進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，為神經(jīng)-體液性調(diào)節(jié)。7/23/202341細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控下丘腦大腦垂體前葉腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素腎上腺皮質(zhì)促腎上腺皮質(zhì)激素腎上腺皮質(zhì)激素靶細(xì)胞7/23/202342細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控第四節(jié)代謝抑制劑和抗代謝藥代謝抑制劑指能抑制代謝某一反應(yīng)或某一過(guò)程的物質(zhì)；通常是酶抑制劑。1.β-內(nèi)酰胺類抗生素，干擾細(xì)菌細(xì)胞壁合成2.核酸代謝和蛋白質(zhì)生物合成的抑制劑3.蛋白質(zhì)水解和氨基酸代謝的抑制劑4.糖代謝抑制劑5.脂類代謝抑制劑6.電子傳遞體和氧化磷酸化抑制劑7/23/202343細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控抗代謝物化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，進(jìn)入體內(nèi)與正常代謝物相拮抗，影響正常代謝進(jìn)行。競(jìng)爭(zhēng)性抑制1.維生素類似物，甲氨蝶呤→葉酸2.氨基酸類似物，β-羥天冬氨酸→天冬氨酸3.嘌呤和嘧啶類似物，5-氟尿嘧啶，阿糖胞苷4.糖代謝類似物，氟檸檬酸→TCA抑制劑。7/23/202344細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控下列敘述中,正確的是()A.糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?因此食物不含脂類物質(zhì)不會(huì)影響健康B.三羧酸循環(huán)是三大能源物質(zhì)互變的樞紐,因此,偏食哪種物質(zhì)都可以C.糖供不足時(shí),機(jī)體主要依靠蛋白質(zhì)供能D.蛋白質(zhì)食物完全可代替糖和脂類食物E.脂類物質(zhì)也是營(yíng)養(yǎng)必需物質(zhì)7/23/202345細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控變構(gòu)激活劑與酶的結(jié)合部位是()A.活性中心的結(jié)合基團(tuán)B.活性中心催化基團(tuán)C.酶分子上的咪唑基D.酶分子的任意部位E.酶蛋白質(zhì)中的變構(gòu)部位7/23/202346細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控脂酸氧化、糖異生、酮體生成都可發(fā)生的組織是（）A．肝臟B.腸粘膜細(xì)胞C.肌肉D.胰腺E.腦7/23/202347細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控下列哪種代謝途徑在胞液和線粒體共同完成()A.糖異生B.磷脂合成C.膽固醇合成D.三羧酸循環(huán)E.糖酵解途徑7/23/202348細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控突然受驚嚇時(shí),機(jī)體會(huì)出現(xiàn)()A.脂肪動(dòng)員減少B.血糖升高C.血糖降低D.糖異生作用加