[农学]第十三章 细胞代谢和基因表达的调控.ppt

第十三章 细胞代谢与基因表达调控 重点： 物质代谢途径的相互联系 酶活性的调节 基因表达的调控 细胞代谢包括： 1.物质代谢 2.能量代谢 3.信息代谢  信息代谢是指活细胞不断与环境交换物质，摄取能量，输入负熵 ，构建和维持组织结构和代谢。是系统组织程度的度量。   细胞代谢是一个完整统一的网络，并且存在复杂的调节机制，这些调节机制都是在基因表达产物（蛋白质或RNA）的作用下进行的。 代谢调控的三个水平 1.分子水平的调节 最原始、最基本的调节是酶水平的调节 2.细胞水平的调节 酶在细胞的区域化分布，实现细胞结构对代谢途径的分隔控制 3.多细胞整体水平的调节 激素调节 神经调节 细胞组成 1、生物大分子 决定生物间的差别 多糖、脂类复合物、蛋白质、核酸 2、生物小分子 3、无机盐 4、水 第一节???? 代谢的联系 细胞代谢的基本原则是： 将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数种类的反应类型转化种类繁多的分子。不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中三个关键的中间物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。 （一）、? 糖代谢与脂代谢的联系 1、?? 糖转变成脂 ? 糖经过酵解，生成磷酸二羟丙酮及丙酮酸。磷酸二羟丙酮还原为甘油，丙酮酸氧化脱羧转变成乙酰CoA，合成脂肪酸。如：填鸭仅食糖会变胖，人也如此。 2、?? 脂转变成糖 甘油经磷酸化为3-磷酸甘油，转变为磷酸二羟丙酮，异生为糖。 在植物、细菌中，脂肪酸转化成乙酰CoA，后者经乙醛酸循环生成琥珀酸，进入TCA，由草酰乙酸脱羧生成丙酮酸，生糖。 动物体内，无乙醛酸循环，乙酰CoA进入TCA氧化，生成CO2和H2O。 脂肪酸在动物体内也可以转变成糖，但生糖的机会极少。因为此时必需要有其他来源的物质补充TCA中消耗的有机酸（草酰乙酸）。 严重饥饿或糖尿病时，糖利用受阻，依靠脂类物质供能量，脂肪动员，在肝中产生大量酮体（丙酮、乙酰乙酸、β-羟基丁酸），严重时会出现酮尿病。饥饿减肥不科学 （二）、? 糖代谢与蛋白质代谢的关系 1、?? 糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架 糖 → 丙酮酸 → α-酮戊二酸 + 草酰乙酸 这三种酮酸，经过转氨作用分别生成Ala、Glu和Asp。 2、?? 生糖氨基酸的碳架可以转变成糖 凡是能生成丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的a.a，称为生糖a.a。 Phe、Tyr、Ile、Lys、Trp等可生成乙酰乙酰CoA，从而生成酮体。 Phe、Tyr等生糖及生酮。 （四）、? 核酸代谢与糖、脂、蛋白质的关系 1.核酸控制蛋白质的合成 核苷酸不是重要的碳源、氮源和能源。 各种氨基酸，如Gly 、Asp 、Gln是核苷酸的合成前体。 有些核苷酸在物质代谢中也有重要作用： ATP 供能及磷酸基团。 UTP 参与单糖转变成多糖（活化单糖）。 CTP 参与卵磷脂合成。 GTP 为蛋白质合成供能。 2.核酸合成也受其它代谢的影响（特别是蛋白质） 二、? 物质代谢的特点 1、?? TCA是中心环节 代谢途径交叉形成网络，主要联系物：丙酮酸、乙酰CoA、柠檬酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸。 2、?? 分解、合成途径往往是分开的，不是简单的逆反应，具有单方向性。 在一条代谢途径中，某些关键部位的正反应和逆反应，往往由两种不同的酶催化，一种酶催化正反应，另一种酶催化逆反应。 3、?? ATP是通用的能量载体 乙酰CoA进入TCA后，完全氧化生成CO2、H2O，释放的自由能被ADP捕获生成ATP。否则，自由能以热能形式散发到周围环境中。 4、?? 分解为合成提供还原力和能量 物质代谢的基本要略在于：生成ATP、还原力和结构单元用于体内生物合成。 NADPH专一用于还原性生物合成，NADH和FADH2主要功能是通过呼吸链产生ATP。 ATP来源：（1）底物水平磷酸化、（2）绿色植物和光合细菌的光合磷酸化、 （3）呼吸链的氧化磷酸化。 NADPH来源： （1）植物光合电子传递链 （2）磷酸戊糖途径 （3）苹果酸酶途径 乙酰CoA由线粒体转移到细胞质时伴随有NADH的氧化和NADP+的还原，所产生的NADPH可用于脂肪酸合成 。 ? 有机物分解产生构造单元和能量大致可以分三个阶段： （1）将大分子分解为小分子单元，释放的能量不能被利用。 （2）将各种小分子单元分解为共同的降解产物乙酰CoA，