16細(xì)胞代謝與基因表達(dá)調(diào)控.ppt

第十六章細(xì)胞代謝和基因表達(dá)的調(diào)控細(xì)胞代謝包括物質(zhì)代謝和能量代謝。細(xì)胞代謝是一個(gè)完整統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，并且存在復(fù)雜的調(diào)節(jié)機(jī)制，這些調(diào)節(jié)機(jī)制都是在基因表達(dá)產(chǎn)物（蛋白質(zhì)或RNA）的作用下進(jìn)行的。重點(diǎn)：物質(zhì)代謝途徑的相互聯(lián)系，酶活性的調(diào)節(jié)。第一節(jié)物質(zhì)代謝途徑的相互聯(lián)系細(xì)胞代謝的基本原則是將各類(lèi)物質(zhì)分別納入各自的共同代謝途徑，以少數(shù)種類(lèi)的反應(yīng)轉(zhuǎn)化種類(lèi)繁多的分子。不同代謝途徑可以通過(guò)交叉點(diǎn)上關(guān)鍵的中間物而相互轉(zhuǎn)化，其中三個(gè)關(guān)鍵的中間物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。一、糖代謝與脂代謝的聯(lián)系1、糖轉(zhuǎn)變成脂圖糖經(jīng)過(guò)酵解，生成磷酸二羥丙酮及丙酮酸。磷酸二羥丙酮還原為甘油，丙酮酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變成乙酰CoA，合成脂肪酸。2、脂轉(zhuǎn)變成糖圖甘油經(jīng)磷酸化為3-磷酸甘油，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫u丙酮，異生為糖。在植物、細(xì)菌中，脂肪酸轉(zhuǎn)化成乙酰CoA，后者經(jīng)乙醛酸循環(huán)生成琥珀酸，進(jìn)入TCA，由草酰乙酸脫羧生成丙酮酸，生糖。動(dòng)物體內(nèi)，無(wú)乙醛酸循環(huán)，乙酰CoA進(jìn)入TCA氧化，生成CO2和H2O。脂肪酸在動(dòng)物體內(nèi)也可以轉(zhuǎn)變成糖，但此時(shí)必需要有其他來(lái)源的物質(zhì)補(bǔ)充TCA中消耗的有機(jī)酸（草酰乙酸）。糖利用受阻，依靠脂類(lèi)物質(zhì)供能量，脂肪動(dòng)員，在肝中產(chǎn)生大量酮體（丙酮、乙酰乙酸、-羥基丁酸）。二、糖代謝與氨基酸代謝的關(guān)系1、糖的分解代謝為氨基酸合成提供碳架圖糖丙酮酸-酮戊二酸+草酰乙酸這三種酮酸，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)氨作用分別生成Ala、Glu和Asp。2、生糖氨基酸的碳架可以轉(zhuǎn)變成糖凡是能生成丙酮酸、酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的a.a，稱(chēng)為生糖a.a。Phe、Tyr、Ilr、Lys、Trp等可生成乙酰乙酰CoA，從而生成酮體。Phe、Tyr等生糖及生酮。三、氨基酸代謝與脂代謝的關(guān)系氨基酸的碳架都可以最終轉(zhuǎn)變成乙酰CoA，可以用于脂肪酸和膽甾醇的合成。生糖a.a的碳架可以轉(zhuǎn)變成甘油。Ser可以轉(zhuǎn)變成膽胺和膽堿，合成腦磷脂和卵磷脂。動(dòng)物體內(nèi)脂肪酸的降解產(chǎn)物乙酰CoA，不能為a.a合成提供凈碳架。脂類(lèi)分子中的甘油可以轉(zhuǎn)變?yōu)楸幔?jīng)TCA進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?、酮戊二酸，這三者都可以轉(zhuǎn)變成氨基酸。四、核苷酸代謝與糖、脂、氨基酸的關(guān)系核苷酸不是重要的碳源、氮源和能源。各種氨基酸，如Gly、Asp、Gln是核苷酸的合成前體。有些核苷酸在物質(zhì)代謝中也有重要作用：ATP供能及磷酸基團(tuán)。UTP參與單糖轉(zhuǎn)變成多糖（活化單糖）。CTP參與卵磷脂合成。GTP為蛋白質(zhì)合成供能。五、物質(zhì)代謝的特點(diǎn)1、TCA是中心環(huán)節(jié)代謝途徑交叉形成網(wǎng)絡(luò)，主要聯(lián)系物：丙酮酸、乙酰CoA、檸檬酸、-酮戊二酸、草酰乙酸。2、分解、合成途徑往往是分開(kāi)的，不是簡(jiǎn)單的逆反應(yīng)。在一條代謝途徑中，某些關(guān)鍵部位的正反應(yīng)和逆反應(yīng)，往往由兩種不同的酶催化，一種酶催化正反應(yīng)，另一種酶催化逆反應(yīng)。以糖代謝為例：P4213、ATP是通用的能量載體乙酰CoA進(jìn)入TCA后，完全氧化生成CO2、H2O，釋放的自由能被ADP捕獲轉(zhuǎn)運(yùn)。否則，自由能以熱能形式散發(fā)到周?chē)h(huán)境中。4、分解為合成提供還原力和能量物質(zhì)代謝的基本要略在于：生成ATP、還原力和結(jié)構(gòu)單元用于體內(nèi)生物合成。NADPH專(zhuān)一用于還原性生物合成，NADH和FADH2主要功能是通過(guò)呼吸鏈產(chǎn)生ATP。ATP來(lái)源：（1）底物水平磷酸化、（2）綠色植物和光合細(xì)菌的光合磷酸化、（3）呼吸鏈的氧化磷酸化。NADPH來(lái)源：（1）植物光合電子傳遞鏈（2）磷酸戊糖途徑（3）乙酰CoA由線粒體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)時(shí)伴隨有NADH的氧化和NADP+的還原，所產(chǎn)生的NADPH可用于脂肪酸合成P422圖22-4有機(jī)物分解產(chǎn)生構(gòu)造草料和能量大致可以分三個(gè)階段：P423圖22-5（1）將大分子分解為小分子單元，釋放的能量不能被利用。（2）將各種小分子單元分解為共同的降解產(chǎn)物乙酰CoA，產(chǎn)生還原力NADPH和少量ATP。（3）乙酰CoA通過(guò)TCA被完全氧化成CO2，脫下的電子經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生大量的ATP。5、分解、合成受不同方式調(diào)節(jié)單向代謝的反饋調(diào)節(jié)順序反饋控分枝代謝的反饋調(diào)節(jié)對(duì)同工酶的反饋抑制協(xié)同反饋抑制第二節(jié)代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)是生物長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，為適應(yīng)環(huán)境的變化的而形成的一種適應(yīng)能力。進(jìn)化程度越高的生物，其代謝調(diào)節(jié)的機(jī)制越復(fù)雜、越完善。生物代謝調(diào)節(jié)在三個(gè)水