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1 第二十章 代谢调控基础 Emphasis 细胞代谢的调节层次 酶的活性调节机制 细胞信号传递系统 基因表达的调控机制 Content 代谢调节的水平 细胞代谢调节网络 分子水平调节 细胞水平调节 多细胞整体水平调节 基因表达的调控机制 1、代谢调节的水平 代谢调节的基础：基因表达调控 分子水平：反应物和产物的调节，主要是浓度调节和酶调节 细胞水平：主要是细胞结构分隔控制调节 多细胞整体水平：神经和激素调节 2、细胞代谢调节网络 附： 糖－蛋白质－脂类－核酸相互转化 3、分子水平调节－酶活性 附1：反馈和前馈调节 4、细胞水平调节 5、多细胞整体水平调节 （1）门控离子通道和神经信号传导 神经细胞：神经元，可接受、处理和传导信号。 神经脉冲：沿着神经元的质膜传播的电兴奋信号，又称动作电位，由门控离子通道实现 神经元电信号传播机制:　依赖于离子，通过膜通道引起的膜电位变化实现。与钠、钾泵相偶联 门控离子通道：“钠通道打开 + 钾通道恢复”循环体系 电位门控通道：钠、钾、钙通道 配体门控通道：由化学信号激活而开放的离子通道，即可将化学信号转变为电信号。为神经递质通道 附：依赖于电突触直接传递电信号的机制 化学突触传递：电突触的一种，以神经递质来传递信号。 神经递质：如：乙酰胆碱、单胺类、氨基酸和肽等 兴奋性型：可与阳离子结合，在膜去极化达到阈值时可触发动作电位 抑制性型：可允许小的负离子（Cl-）通过，打开Cl-通道，造成膜电位保持负或超极化，难于去极化 神经递质的受体： 配体门控离子通道：将化学信号又重新转变为电信号 胞内信使： （2）激素和递质受体的信号转导系统 跨膜信号传递：信号分子不进入细胞，仅作用于质膜受体，经受体介导传信号至胞内 细胞内的信号分子：激素、神经递质、调节肽 膜受体：三类 依赖于神经递质的离子通道（配体门控离子通道）受体 与信号转导蛋白GTP相偶联的受体：经GTP将信号转给效应器，产生第二信使（），再激活酶系统 生长因子受体：具有酪氨酸蛋白激酶活性（TPK） 作用方式：自分泌、旁分泌、内分泌 （3）细胞增殖调节 细胞生理周期的时间控制器：蛋白激酶系统对细胞内外信号的感受和反应体系 调节机理：在精确的时间间隔内，由蛋白激酶系统使特异的蛋白质磷酸化，从而协调细胞代谢的活性和基因表达，产生有序的细胞分裂周期　 最关键的两个蛋白质家族： 依赖于周期素的蛋白激酶CDK：可促使下游过程特定的蛋白质的丝氨酸和苏氨酸发生磷酸化 结合于CDK并活化其激酶活性的周期素家族 6、基因表达的调控机制 基因表达的主要调节方式 时序调控 适应性调控 主要的调节方式：转录水平（前、中、后）+ 翻译水平 基因的类型 管家基因：组成型表达，基因以恒定水平表达，始终存在于细胞内 可调基因：只有在细胞需要时基因表达产物才表达，大多为诱导型 （1）原核生物的调节 附：乳糖操纵子模型 附：降解物阻遏 操纵子模型：见 Flash －－操纵子 （2）真核生物的调节 * 生物化学　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代谢调控基础 生物化学　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代谢调控基础 生物化学　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代谢调控基础 生物化学　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代谢调控基础 1 代谢的基本目的：形成生物合成力－ATP、［H］、building block 代谢途径交叉形成网络：糖－蛋白质－脂类－－核酸相互转化 分解代谢和合成代谢的单向性： 生物体内由酶催化的反应的可逆特征－－如何理解整个代谢过程的单向性？ 分开机制的意义？ ATP的通用能量载体功能 NADPH的氢供体（H 传递中间体）功能 生物化学　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代谢调控基础 生物化学　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代谢调控基础 酶的调节功能：　调节和控制代谢的速度、方向和途径 调节方式： 激活或抑制胞内酶分子的催化活性：快速直接，变构或共价修饰 合成或降解酶以改变酶分子的含量：关键调节，较慢。基因表达调控 调控类型 前馈和反馈： 能荷水平：[ADP]/[ATP] 特异性激活或抑制、共价修饰和连续激活：酶的磷酸化和去磷酸化 蛋白酶降解：酶原的激活 生物化学　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代谢调控基础 生物化学　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　代谢调控基础 草酰乙酸 柠檬酸 异柠檬酸 琥珀酰辅酶A 琥珀酸 延胡索酸 苹果酸 乙酰辅酶A a-酮戊二酸 Ca2+ ADP 生物化学