文档介绍：第十四章细胞代谢和基因表达的调控
细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。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。
重点:物质代谢途径的相互联系,酶活性的调节。
第一节               物质代谢途径的相互联系
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
图
 
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。
2、   脂转变成糖
图
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)。
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)。
二、  糖代谢与氨基酸代谢的关系
1、   糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架
图
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、,。
Phe、Tyr、Ilr、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。
三、  氨基酸代谢与脂代谢的关系
氨基酸的碳架都可以最终转变成乙酰CoA,可以用于脂肪酸和胆甾醇的合成。
。
Ser可以转变成胆胺和胆碱,合成脑磷脂和卵磷脂。
动物体内脂肪酸的降解产物乙酰CoA,。
脂类分子中的甘油可以转变为丙酮酸,经TCA进一步转变为草酰乙酸、α—酮戊二酸,这三者都可以转变成氨基酸。
四、  核苷酸代谢与糖、脂、氨基酸的关系
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。
五、  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。
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。
以糖代谢为例:
P421
 
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捕获转运。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)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 P422图22-4
 
有机物分解产生构造草料和能量大致可以分三个阶段:P423 图22-5
(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,产生还原力NADPH和少量ATP。
(3)乙酰CoA通过TCA被完全氧化成CO2,脱下的电子经氧化磷酸化产生大量的ATP。
5、   分解、合成受不同方式调节
单向代谢的反馈调节
顺序反馈控
分枝代谢的反馈调节对同工酶的反馈抑制
协同反馈抑制
第二节               代谢调节
代谢调节是生物长期进化过程中,为适应环境的变化的而形成的一种适应能力。进化程度越高的生物,其代谢调节的机制越复杂、越完善。
生物代谢调节在三个水平上进行,即酶水平、细胞水平、多细胞整体水平(神经、激素)。酶和细胞水平的调节,是最基本的调节方式,为一切生物所共有。
神经水平调节
 
 
 
动
物
激素水平