细胞代谢与基因表达调控调控.pptx

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1、2023年3月20日1第一节 新陈代谢新陈代谢概念、意义、本质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 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 第1页/共54页2023年3月20日2同化作用和异化作用：外界物质机体自身物质同化作用异化作用ATP第2页/共54页2023年3月20日3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。大分子物质小分子物质合成代谢分解代谢合成代谢与分解代谢异化作用，以分解代谢为主，也包

2、含合成代谢氨基酸分解生成氨，再合成尿素排出体外。第3页/共54页2023年3月20日4中间代谢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。第4页/共54页2023年3月20日5能量代谢物质和能量守恒外界物质化学能H机体组织分解产物分解代谢合成代谢自由能F（机械能、电能）热能q第5页/共54页2023年3月20日6能量代谢在新陈代谢中的地位l 吸能的反应必须由外界供给能量l 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（V

3、B2）3）CoA在能量代谢中的作用（VB3，泛酸）第6页/共54页2023年3月20日7食物的卡价与呼吸商食物卡价：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。第7页/共54页2023年3月20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。第8页/共54页2023年3月20日9新陈代谢 合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）生物小分子合成

4、为生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢中间代谢第9页/共54页2023年3月20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第10页/共54页2023年3月20日11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第二节 物质代谢的相互关系TCA：糖、脂肪和蛋白质三大物质互相转化的枢纽物质代谢-联系-转化关键代谢物：如G-6-P，丙酮酸、乙酰辅酶A第11页/共54页2023年3月20日12一、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系1）

5、蛋白质AA，生糖AA-酮酸糖（多数）AA脱氨丙酮酸糖异生糖第12页/共54页2023年3月20日132）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第13页/共54页2023年3月20日142、糖代谢与脂类代谢的关系饥饿：与糖尿病类似的情况第14页/共54页2023年3月20日153、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第15页/共54页2023年3月20日164、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、核酸的合成第16页/共54

6、页2023年3月20日17酮体CO2尿素第17页/共54页2023年3月20日18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第18页/共54页2023年3月20日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 神经水平调节多细胞整体水平调节代谢物通过影响细胞内酶活力和酶合成量的变化，改变合成或分解代谢过程的速度内分泌腺所分泌的激素通过体液输送到一定组织，作用于靶细胞，改变酶活性而调节代谢反应的方向和速度。CNS的控制下，通过神经递质对效应器发

7、生直接影响，或者改变激素的分泌。第19页/共54页2023年3月20日20一、酶水平的调节酶水平调节酶活性调节（酶结构调节）变（别）构调节快速调节（微调）酶合成的诱导与阻遏 长期调节（粗调节）酶含量调节（基因表达水平调节）化学修饰调节酶的降解（一）酶活力的调节第20页/共54页2023年3月20日21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）降低活性底物、产物或ATP、ADP、AMP等1 1反馈抑制：限速酶受其代谢体系终产物的抑制。反馈抑制：限速酶受其代谢体系终产物的抑制。第21页/共54页2023年3月20日22第22页/共54页2023年3月20日23代谢

8、物别构中心活性中心反馈调节中酶活性调节的机制第23页/共54页2023年3月20日24氨基酸合成的反馈调控反硝化作用氧化亚氮氨甲酰磷酸分支酸脱氧庚酮糖酸-7-磷酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸赤藓糖-4-磷酸脱氢奎尼酸莽草酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸+预苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛高丝氨酸氨基苯甲酸协同反馈抑制顺序反馈抑制第24页/共54页2023年3月20日252、产能反应与需能反应的调节细胞能量状态指标0.850.95能荷0.85，产能（分解）代谢加强能荷0.95，贮能（合成）代谢加强糖原葡萄糖CO2H2OATP3

9、21ATP、ADP、AMP也是一种变构剂第25页/共54页2023年3月20日26丙酮酸 G细胞液柠檬酸乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸-酮戊二酸乙酰CoA丙酮酸 线粒体 G-6-P F-6-P F-1.6-2P 磷酸果糖激酶PEPADP+Pi ATPADP+Pi ATP NADH O2ATP ADP+PiAMP+ATP 2ADP PiPi PEP 羧激酶+-+-己糖激酶 丙酮酸脱氢酶 柠檬酸合成酶-酮戊二酸 脱氢酶糖酵解与TCA途径的调节第26页/共54页2023年3月20日273、酶的共价修饰和级联系统（1）共价修饰（covalent modification）：酶蛋白肽链上的基团在另一些酶的催化

10、下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，这种改变酶活性的调节方式（2）共价修饰的类型：磷酸化/去磷酸化（最常见），乙酰化/去乙酰化腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化甲基化/去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)第27页/共54页2023年3月20日28第28页/共54页2023年3月20日29（3）特点 修饰过程，酶活性在无活性（低活性）与有活性（高活性）两种状态中互变 共价修饰互变由不同的酶催化 快速调节 激素信号启动的共价修饰会引起级联放大效应第29页/共54页2023年3月20日30糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性的调节第30页/共54页2023年3月20日31受共

11、价修饰调节的酶受共价修饰调节的酶酶酶来源来源改变反应改变反应对酶活力的对酶活力的影响影响糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶真核细胞真核细胞磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化+/-+/-磷酸化酶磷酸化酶b b激酶激酶哺乳类哺乳类磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化+/-+/-糖原合成酶糖原合成酶真核细胞真核细胞磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化-/+-/+丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶真核细胞真核细胞磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化-/+-/+谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶原核细胞原核细胞(大肠杆菌大肠杆菌)腺苷酰化腺苷酰化/脱腺苷酰化脱腺苷酰化-/+-/+第31页/共54页2023年3月20日32（4）级联系统（cascade

12、 system）：连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始信号的放大级联系统。肾上腺素膜受体，效应器活化，引发一系列胞内连锁反应第32页/共54页2023年3月20日33意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。第33页/共54页2023年3月20日344、酶原与酶原激活酶原：某些酶的无活性前体蛋白酶原激活：无活性的酶原形成活性酶的过程实质：活性中心的形成或暴露过程常见形式：切下一段多余的肽段第34页/共54页2023年3月20日35胃蛋白

13、酶原的激活第35页/共54页2023年3月20日36胰蛋白酶原的激活及其功能胰蛋白酶原胰蛋白酶原六肽肠激酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶水解Arg Lys羧基形成的肽键第36页/共54页2023年3月20日37（二）酶量的调节酶蛋白合成，降解的调节增加酶量：增加合成，减少降解减少酶量：抑制合成，促进降解以基因水平为基础的调节第37页/共54页2023年3月20日381.酶蛋白合成：底物诱导 产物阻遏 激素诱导 药物诱导乳糖操纵子色氨酸操纵子第38页/共54页2023年3月20日392.酶蛋白的降解蛋白水解酶存在于溶酶体酶蛋白的降解远不如酶的诱导和阻遏重要

14、泛素：与待降解的蛋白结合，由蛋白酶体进行降解第39页/共54页2023年3月20日40二、激素与神经系统的调节 激素水平的调节：高等生物内分泌腺分泌的激素通过体液转运到靶细胞而对代谢进行调节。在中枢神经系统直接控制下或间接通过激素对机体进行综合调节，为神经-体液性调节。第40页/共54页2023年3月20日41下丘脑大脑垂体前叶肾上腺皮质激素释放激素肾上腺皮质促肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素靶细胞第41页/共54页2023年3月20日42第四节 代谢抑制剂和抗代谢药代谢抑制剂 指能抑制代谢某一反应或某一过程的物质；通常是酶抑制剂。1.-内酰胺类抗生素，干扰细菌细胞壁合成2.2.核酸代谢和蛋白质生

15、物合成的抑制剂3.3.蛋白质水解和氨基酸代谢的抑制剂4.4.糖代谢抑制剂5.5.脂类代谢抑制剂6.6.电子传递体和氧化磷酸化抑制剂第42页/共54页2023年3月20日43抗代谢物 化学结构与底物相似，进入体内与正常代谢物相拮抗，影响正常代谢进行。竞争性抑制1.维生素类似物，甲氨蝶呤叶酸2.氨基酸类似物，-羟天冬氨酸天冬氨酸3.嘌呤和嘧啶类似物，5-氟尿嘧啶，阿糖胞苷4.糖代谢类似物，氟柠檬酸 TCA抑制剂。第43页/共54页2023年3月20日44下列叙述中,正确的是()A.糖可以转变为脂肪,因此食物不含脂类物质不会影响健康B.三羧酸循环是三大能源物质互变的枢纽,因此,偏食哪种物质都可以C.

16、糖供不足时,机体主要依靠蛋白质供能D.蛋白质食物完全可代替糖和脂类食物E.脂类物质也是营养必需物质第44页/共54页2023年3月20日45变构激活剂与酶的结合部位是()A.活性中心的结合基团 B.活性中心催化基团C.酶分子上的咪唑基 D.酶分子的任意部位E.酶蛋白质中的变构部位第45页/共54页2023年3月20日46脂酸氧化、糖异生、酮体生成都可发生的组织是（）A肝脏 B.肠粘膜细胞 C.肌肉D.胰腺 E.脑第46页/共54页2023年3月20日47下列哪种代谢途径在胞液和线粒体共同完成()A.糖异生 B.磷脂合成 C.胆固醇合成D.三羧酸循环 E.糖酵解途径第47页/共54页2023年3

17、月20日48突然受惊吓时,机体会出现()A.脂肪动员减少 B.血糖升高 C.血糖降低D.糖异生作用加快 E.蛋白质大量分解第48页/共54页2023年3月20日49当ATP/ADP比值降低时,产生的效应为()A.抑制柠檬酸合酶 B.抑制丙酮酸激酶C.抑制乙酰CoA羧化酶 D.抑制已糖激酶E.抑制丙酮酸脱氢酶第49页/共54页2023年3月20日50饥饿时,肾脏中哪种代谢途径会增加()A.糖原合成 B.糖的有氧氧化 C.磷酸戊糖途径D.糖异生途径 E.糖原分解第50页/共54页2023年3月20日51不在细胞质中进行的反应是()A.琥珀酸脱氢酶催化的反应 B.糖原磷酸化酶催化的反应C.葡萄糖UDPG D.6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化的反应E.苹果酸脱氢酶催化的反应A第51页/共54页2023年3月20日52在胞质进行的代谢途径以有()A.磷脂合成 B.丙酮酸羧化反应 C.联合脱氨基作用D.脂肪酸的合成 E.乙酰CoA的羧化反应第52页/共54页2023年3月20日53饥饿时体内常出现的代谢变化有()A.血糖浓度显著下降 B.血中游离脂肪酸升高C.蛋白质分解加速 D.血中-羟基丁酸增加E.肝糖原量明显减少第53页/共54页2023年3月20日54感谢您的观看！第54页/共54页