基础医学-细胞生物学-细胞代谢与基因表达调控调控课件

1、2019年4月20日,1,第13章 代谢与代谢调控调控,2019年4月20日,2,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,2019年4月20日,3,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,2019年4月20日,4,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。,合成代谢与分解代谢,异化作用，以分解代谢为主，也包含合成代谢 氨基酸分解生成氨，再合成尿素排出体外。,2019年4月20日,5,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。,2019年4月20日,6,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,20

2、19年4月20日,7,能量代谢在新陈代谢中的地位,吸能的反应必须由外界供给能量 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（VB2）,3）CoA在能量代谢中的作用（VB3 ，泛酸）,2019年4月20日,8,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。,2019年4月20日,9,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。,2019年4月20日,10,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,2019年4月20日,11,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

3、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,2019年4月20日,12,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,2019年4月20日,13,一、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系,1）蛋白质AA，生糖AA-酮酸糖,（多数）AA脱氨丙酮酸糖异生糖,2019年4月20日,14,2）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,2019年4月20日,15,2、糖代谢与脂类代谢的关系,饥饿：与糖尿病类似的情况,2019年4月20日,16,3、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,2019年4月20日,17,4、核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的关系,2019年4月20日,18,酮体,CO2,尿素,2019年4月20日,19,大分子降解成基本结构单位（构造单元）,构造单元形成

4、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,2019年4月20日,20,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生直接影响，或者改变激素的分泌。,2019年4月20日,21,一、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,2019年4月20日,22,底物、产物或ATP、ADP、AMP等,1反馈抑制：限速酶受其代谢体系终产物的抑制。,2019年4月20日,23,2019年4月20日,24,反馈调节中酶活性调节的机制,2019年4月20日,25,氨基酸合成的反馈调控,协同反

5、馈抑制,顺序反馈抑制,2019年4月20日,26,2、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,ATP、ADP、AMP也是一种变构剂,2019年4月20日,27,2019年4月20日,28,3、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),2019年4月20日,29,2019年4月20日,30,（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,2019年4月20日,31,糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性的调节,2019年4月20日,32,2019年4月20日,33,（4）级

6、联系统（cascade 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,2019年4月20日,34,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。,2019年4月20日,35,4、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,2019年4月20日,36,胃蛋白酶原的激活,2019年4月20日,37,胰蛋白酶原的激活及其功能,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,2019年4月20日,38,（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,2019年4月20日,39,1.酶蛋

7、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,2019年4月20日,40,2.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 泛素：与待降解的蛋白结合，由蛋白酶体进行降解,2019年4月20日,41,二、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。,2019年4月20日,42,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,2019年4月20日,43,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.核酸代谢和蛋白质生物合成的抑制剂 3.蛋白质水解和氨基酸代谢的抑制剂 4.糖代谢抑制剂 5.脂类代谢抑制剂 6.电子传递体和氧化磷酸化抑制剂,2019年4月20日,44,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

8、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。,2019年4月20日,45,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.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,2019年4月20日,46,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,2019年4月20日,47,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,2019年4月20日,48,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,2019年4月20日,49,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,2019年4月20日,50,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,2019年4月20日,51,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,2019年4月20日,52,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,2019年4月20日,53,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,2019年4月20日,54,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,

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