高中生物 细胞代谢包括物质代谢和能量代谢

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高一生物知识点总结全

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高一生物知识点总结全生物是一门研究生命现象和生命规律的科学,生物学是由爱德华·詹森和贾康尼于1674年首次提出的。

它是研究有机体的结构、功能、发育、演化、分类等内容的一门自然科学。

高中生物作为必修课程,涉及了许多生物学的基础知识,包括细胞生物学、遗传学、生物化学、生态学等方面的内容。

下面就是高一生物的知识点总结。

一、细胞生物学1. 细胞的结构和功能:细胞是生物体最基本的结构和功能单位。

细胞结构包括细胞膜、细胞质、细胞核等,细胞功能包括新陈代谢、分裂、增殖、运输等。

2. 细胞的生物膜结构:细胞膜是由磷脂双分子层和蛋白质组成的半透性结构,具有选择通透性和体液动力平衡作用。

3. 细胞的器官和细胞器:细胞内有多种结构和功能不同的细胞器,如内质网、高尔基体、线粒体等。

4. 细胞的增殖:细胞分裂是细胞增殖的一种方式,包括有丝分裂和减数分裂。

5. 细胞的代谢:细胞新陈代谢包括物质代谢和能量代谢两种,表现为物质的吸收、消化、分解、合成、分泌等。

二、遗传学1. 遗传因素的基本单位:基因是决定细胞遗传特性和控制细胞生物功能的基本单位。

2. 遗传信息携带和分离:DNA是携带和传递遗传信息的分子,在有丝分裂和减数分裂中进行复制和分离,保证每个后代细胞含有相同的遗传信息。

3. 遗传的规律:孟德尔的遗传规律是自然界遗传现象的基本规律,包括等位基因分离定律、自由组合定律、同系同交组合定律。

4. 遗传的变异和突变:遗传变异是生物个体和种群基因频率发生改变的现象,包括基因重组、基因重排、基因突变等。

5. 遗传信息的分子生物学基础:DNA分子的结构和功能表达包括蛋白质合成和基因调控等。

三、生物化学1. 生物分子与生物聚合物:生物分子包括水、碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸等,生物聚合物包括葡萄糖、淀粉、纤维素、脂肪、蛋白、DNA和RNA等。

2. 生物分子代谢:碳水化合物、脂质和蛋白质的代谢途径,包括吸收、消化、分解、合成等。

关于细胞的知识点总结

关于细胞的知识点总结

关于细胞的知识点总结一、细胞的发现与研究历程17世纪荷兰微生物学家Antonie van Leeuwenhoek在自己改进的显微镜下首次看到了细胞,标志着细胞学的诞生。

1838年,德国植物学家Schleiden提出了植物是由细胞组成的观点,成为细胞学的奠基人之一。

1839年,德国动物学家Schwann提出了动物组织也是由细胞组成的观点。

1855年,由辛纳和雪腊首次提出了细胞是生命的基本单位。

1880-1900年间,由Kossel, Weismann, Driesch等人将细胞学理论系统化,建立了现代的细胞学理论。

二、细胞的结构与功能1. 细胞膜:细胞膜是细胞的外界界面,细胞内外的物质交换主要通过细胞膜进行。

细胞膜由脂质双分子层和蛋白质构成。

2. 细胞核:细胞核是细胞的控制中心,内含着遗传物质DNA。

细胞核内还有核仁、染色质和核膜等结构。

3. 线粒体:线粒体是细胞内的能量中心,主要参与细胞的呼吸作用,是细胞内的ATP产生地。

4. 内质网:内质网是细胞内蛋白质合成和修饰的地方,内质网膜上有许多核糖体。

5. 高尔基体:高尔基体是细胞内的分泌器官,参与蛋白质等物质的加工转运。

6. 溶酶体:溶酶体主要参与细胞内的吞噬和消化作用,是细胞内的“垃圾处理厂”。

7. 叶绿体:植物细胞中的叶绿体是进行光合作用的地方,是植物细胞中的“能量工厂”。

8. 细胞骨架:细胞骨架是细胞内的支持和运输系统,包括微丝、微管和中间丝等结构。

三、细胞的代谢与能量1. 细胞的代谢:细胞代谢包括物质代谢和能量代谢两个方面,物质代谢包括有机物和无机物的合成降解,能量代谢包括ATP的合成和降解。

2. 细胞的能量:细胞能量主要来源于ATP,ATP的合成主要通过细胞色素氧化酶体的呼吸链和叶绿体的光合作用两个途径。

3. 细胞代谢的调控:细胞代谢是受内外环境的影响的,需要通过细胞内的信号传导通路进行调控。

四、细胞的分裂与增殖1. 细胞的周期:细胞的周期包括有丝分裂期和间期两个阶段,有丝分裂期又包括分裂前期、分裂期、分裂后期。

细胞代谢填空知识点总结

细胞代谢填空知识点总结

细胞代谢填空知识点总结1. 细胞代谢的类型细胞代谢可以分为三个主要类型:①物质代谢,包括合成代谢(合成细胞结构和内在物质)和分解代谢(降解细胞结构和内在物质);②能量代谢,指细胞内通过碳水化合物、脂肪、蛋白质等物质代谢释放出能量;③微量元素代谢,指细胞内对微量元素的吸收和排泄。

2. 有氧代谢有氧代谢是指细胞在氧气存在下进行的代谢,它包括①糖解途径,将葡萄糖分解成丙酮酸,产生ATP和NADH;②三羧酸循环,将丙酮酸通过循环逐步氧化成CO2,释放出更多的ATP和NADH;③电子传递链,将NADH和FADH2在线粒体内逐步氧化成水,释放出更多的ATP。

3. 无氧代谢无氧代谢是指细胞在缺氧的情况下进行的代谢,它包括①酵解途径,将葡萄糖分解成乳酸,产生少量的ATP;②发酵途径,将葡萄糖分解成酒精和二氧化碳,产生少量的ATP。

4. ATP的合成ATP是细胞内能量转移的重要分子,它通过酶催化反应合成。

有氧代谢中,ATP的合成包括①磷酸化途径,通过磷酸添加到ADP上来形成ATP;②光合作用,是植物细胞中进行的产生ATP的途径。

无氧代谢中,ATP的合成包括无氧糖解和无氧磷酸化。

5. 代谢产物的排泄代谢产物包括有害废物和无害废物。

细胞内产生的有害废物需要通过排泄来清除,它包括①氮质废物,比如尿素和氨等;②二氧化碳,通过呼吸排出体外;③无机盐,通过尿液排出体外。

无害废物则是体内所需要的物质的代谢产物,它需要通过排泄来维持正常代谢。

6. 良好的细胞代谢对身体健康的意义良好的细胞代谢能够保持身体正常的生理活动,维持体内稳态。

细胞代谢过程中产生的有害废物需要及时排泄,否则可能导致疾病的发生。

良好的细胞代谢还能够有效地利用能量和物质,保持身体的健康。

总之,细胞代谢是细胞内生命活动的基础,对维持细胞内稳态和保持身体健康至关重要。

通过了解细胞代谢的类型、过程和意义,可以更好地理解细胞内的生理活动,为维持健康的生活提供依据。

高考生物2025年细胞代谢知识点全解

高考生物2025年细胞代谢知识点全解

高考生物2025年细胞代谢知识点全解细胞代谢是高中生物的重要内容之一,也是高考中的重点和难点。

在2025 年的高考生物中,对于细胞代谢的考查可能会更加深入和全面。

接下来,让我们一起深入了解细胞代谢的各个方面。

一、细胞代谢的概念和意义细胞代谢指的是细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应,包括物质的合成和分解、能量的转换和利用等。

细胞代谢是生命活动的基础,它使得细胞能够生长、繁殖、适应环境变化,并维持细胞的正常功能。

例如,细胞通过呼吸作用将有机物中的化学能转化为可以直接利用的能量,为细胞的各种生命活动提供动力;通过光合作用将光能转化为化学能,储存于有机物中。

二、细胞代谢的类型1、物质代谢物质代谢包括合成代谢和分解代谢。

合成代谢是指小分子物质合成大分子物质的过程,如氨基酸合成蛋白质、葡萄糖合成糖原等。

分解代谢则是大分子物质分解为小分子物质的过程,如蛋白质分解为氨基酸、糖原分解为葡萄糖等。

2、能量代谢能量代谢主要包括产能代谢和耗能代谢。

产能代谢如细胞呼吸,通过分解有机物释放能量;耗能代谢如物质的主动运输、肌肉收缩等,需要消耗能量。

三、细胞呼吸1、有氧呼吸有氧呼吸是细胞在有氧条件下,将有机物彻底氧化分解,产生大量能量的过程。

其过程分为三个阶段:第一阶段在细胞质基质中进行,葡萄糖分解为丙酮酸和少量H,释放少量能量。

第二阶段在线粒体基质中进行,丙酮酸和水彻底分解为二氧化碳和H,释放少量能量。

第三阶段在线粒体内膜上进行,H与氧气结合生成水,释放大量能量。

有氧呼吸的总反应式为:C6H12O6 + 6H2O +6O2 → 6CO2 +12H2O +能量2、无氧呼吸无氧呼吸是在无氧条件下,有机物不彻底氧化分解,产生少量能量的过程。

对于大多数植物和酵母菌,无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳;对于动物和乳酸菌等,无氧呼吸的产物是乳酸。

植物和酵母菌无氧呼吸的反应式为:C6H12O6 → 2C2H5OH +2CO2 +少量能量动物和乳酸菌无氧呼吸的反应式为:C6H12O6 → 2C3H6O3 +少量能量四、光合作用1、光合作用的过程光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。

高中生物必背考点总结7篇

高中生物必背考点总结7篇

高中生物必背考点总结7篇篇1一、细胞结构与功能1. 细胞膜:细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质,具有保护细胞、控制物质进出细胞的作用。

2. 细胞质:细胞质是细胞膜与细胞核之间的部分,其中含有多种细胞器,如线粒体、叶绿体等。

3. 细胞核:细胞核是细胞的“大脑”,其中含有染色体和DNA,能够控制细胞的遗传和代谢。

二、生物大分子1. 蛋白质:蛋白质是由氨基酸组成的生物大分子,具有多种功能,如催化、运输、支持等。

2. 核酸:核酸是由核苷酸组成的生物大分子,包括DNA和RNA 两种类型,是遗传信息的主要载体。

3. 糖类:糖类是由碳、氢、氧组成的生物大分子,是生物体主要的能源物质。

三、光合作用与呼吸作用1. 光合作用:光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物的过程,同时释放出氧气。

2. 呼吸作用:呼吸作用是生物体将有机物分解为二氧化碳和水,同时释放出能量的过程。

四、生物的遗传与变异1. 遗传规律:生物的遗传规律遵循孟德尔遗传定律,即生物体的性状由基因决定,并通过配子传递给后代。

2. 变异类型:生物的变异类型包括基因突变、染色体变异和表型变异等,这些变异为生物的进化提供了原材料。

五、生物的进化与适应1. 进化机制:生物的进化主要通过自然选择和基因突变等机制实现,其中自然选择是决定生物进化的主要因素。

2. 适应环境:生物通过不断的进化以适应环境的变化,如适应性进化、趋同进化等。

六、微生物与人类生活1. 微生物种类:微生物包括细菌、病毒、真菌等众多种类,它们在自然界中广泛分布。

2. 与人类生活的关系:微生物与人类生活密切相关,如食品发酵、污水处理等都需要微生物的参与。

同时,一些微生物也会引起人类疾病。

七、生物技术及应用1. 生物技术:生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程等众多领域,这些技术在医药、农业、环保等领域具有广泛的应用。

2. 新兴技术:随着科技的发展,一些新兴的生物技术不断涌现,如合成生物学、生物信息学等,这些技术为人类带来了更多的可能性。

中学生物教师资格考试--生物学知识点深度解读(学霸笔记)

中学生物教师资格考试--生物学知识点深度解读(学霸笔记)

中学生物教师资格考试--生物学知识点深度解读(学霸笔记)1. 生物学科基础概念1.1 生命的定义生命是指具有一系列特征的现象和过程,包括新陈代谢、生长发育、繁殖、遗传和变异等。

生命的基本单位是细胞。

1.2 生物分类生物分类是根据生物的形态结构、生理功能、发育特点等将其分成不同的等级,生物分类的单位由大到小是:界、门、纲、目、科、属、种。

2. 细胞的结构和功能2.1 细胞的基本结构细胞包括细胞膜、细胞质、细胞核和细胞器等部分。

2.2 细胞的代谢细胞的代谢包括物质代谢和能量代谢,物质代谢包括有机物的合成、分解和无机物的吸收、排泄等过程。

能量代谢主要是指细胞内ATP与ADP的相互转化过程。

2.3 细胞的增殖和分化细胞的增殖是指细胞数量的增加,细胞分化是指细胞在生长过程中形态、结构和生理功能发生差异。

3. 遗传与变异3.1 遗传的基本规律遗传的基本规律包括分离规律和自由组合规律,分离规律是指在生殖过程中,亲本的遗传因子在子代中分离,自由组合规律是指在生殖过程中,非等位基因之间可以自由组合。

3.2 变异的类型和原因变异包括可遗传变异和不可遗传变异,可遗传变异的原因包括基因突变、基因重组和染色体变异等。

4. 生物的进化和分类4.1 生物的进化生物的进化是指生物在长时间内逐渐发生的形态结构、生理功能和生活性的改变,进化的基本单位是种群。

4.2 生物的分类生物的分类是根据生物的形态结构、生理功能、发育特点等将其分成不同的等级,生物分类的单位由大到小是:界、门、纲、目、科、属、种。

5. 生态学基础知识5.1 生态系统的结构生态系统包括生物群落、生物环境和无机环境等部分,生物群落包括生产者、消费者和分解者等。

5.2 生态系统的功能生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递等,其中物质循环是生态系统的基础。

6. 实验方法和技能6.1 实验设计实验设计包括确定实验目的、选择实验材料、设计实验步骤等。

6.2 实验操作实验操作包括观察、记录、数据分析等。

生物化学第七篇代谢及代谢途径

生物化学第七篇代谢及代谢途径

第七篇代谢及代谢途径(第十九~三十一章小结)第十九章代谢总论代谢是指生物体内发生的所有化学反应的总称,包括物质代谢和能量代谢。

代谢组也叫做小分子清单,是指反映细胞状态的各种小分子的样式,包括所有代谢过程的总和以及相关的细胞过程。

新陈代谢可分为分解代谢和合成代谢两类。

分解代谢是有机营养物质,通过一系列反应转变为较小、较简单的物质的过程伴随着能量的逐步释放。

合成代谢是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造自身大分子的过程,这种过程需要提供能量。

代谢途径指一系列合成或分解化合物的反应,可分为合成代谢途径、分解代谢途径和无定向代谢途径。

按照代谢进行的方向,代谢途径可以分为:线状、环状和分支状。

代谢途径有如下特点:代谢途径是不可逆的;反应条件温和;在物种间高度保守,十分相似;代谢途径都有限速步骤,受到高度调节;在真核细胞中,代谢途径高度分室化的;为了利于机体的调控,同一化合物的合成代谢和分解代谢途径至少有一步是不同的。

细胞内同一代谢途径中酶的组织形式有分散存在、形成多酶复合体、与膜结合的多酶复合物以及多功能酶。

新陈代谢有多种研究方法,如同位素示踪法、使用酶的抑制剂、利用遗传缺陷症等,其中同位素示踪法是最常用的方法。

第二十章生物大分子的消化和吸收食物中摄入的生物大分子在进入细胞进行分解代谢之前有一个消化和吸收的过程。

在各种水解酶的作用下,蛋白质、脂质、多糖和核酸被降解成各自的组成单位,再通过吸收或运输进入细胞被进一步分解。

绝大多数动物消化道缺乏水解β-1,4糖苷键的酶,因此纤维素就无法被水解利用。

而带有α-1,4糖苷键的淀粉和糖原则可以在消化道分泌的各种α-糖苷酶催化下被最终水解成葡萄糖单位。

单糖进入细胞被吸收的过程是运输蛋白介导的,至少有Na+-单糖共运输蛋白系统和不依赖于Na+的易化扩散运输系统参与催化单糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程。

脂在消化过程中需要由胆囊分泌的胆汁酸(盐)进行增溶。

在胆汁酸(盐)的帮助下,大脂滴被分散成小的脂滴,此过程被称为乳化,这大大提高了脂水解效率。

细胞代谢与能量转换例题和知识点总结

细胞代谢与能量转换例题和知识点总结

细胞代谢与能量转换例题和知识点总结细胞代谢是细胞内一系列有序化学反应的总称,而能量转换则是细胞代谢过程中的重要环节。

在生物学中,理解细胞代谢与能量转换对于掌握生命活动的规律至关重要。

下面,我们将通过一些例题来加深对这一知识点的理解,并对相关知识进行总结。

一、细胞代谢的概念细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。

物质代谢是指细胞内各种物质的合成、分解和转化;能量代谢则是指细胞内能量的储存、释放、转移和利用。

细胞代谢是细胞生命活动的基础,它使得细胞能够生长、分裂、分化和执行各种生理功能。

二、能量转换的类型1、化学能与热能的转换细胞呼吸是将有机物中的化学能转化为热能和 ATP 中的化学能的过程。

例如,在有氧呼吸中,葡萄糖经过一系列反应被彻底氧化分解,释放出大量的能量,其中一部分以热能的形式散失,另一部分则储存在 ATP 中,以供细胞利用。

2、光能与化学能的转换光合作用是将光能转化为化学能并储存在有机物中的过程。

在光合作用中,叶绿体中的色素吸收光能,将水分解为氧气和氢离子,并将二氧化碳固定和还原为有机物。

3、化学能与机械能的转换肌肉细胞中的肌球蛋白和肌动蛋白相互作用,将 ATP 中的化学能转化为肌肉收缩的机械能,从而实现生物体的运动。

三、例题解析例 1:在有氧呼吸过程中,葡萄糖被彻底氧化分解,产生的能量大部分()A 以热能形式散失B 储存在 ATP 中C 转移到其他有机物中D 用于合成蛋白质解析:在有氧呼吸中,葡萄糖被彻底氧化分解,产生的能量只有约40%储存在 ATP 中,其余大部分以热能的形式散失,A 选项正确。

例 2:光合作用过程中,光反应为暗反应提供()A H和 ATPB H和 O₂C O₂和 ATPD CO₂和H解析:光反应产生的H和 ATP 用于暗反应中三碳化合物的还原,A 选项正确。

例 3:下列关于细胞代谢与能量转换的叙述,错误的是()A 细胞代谢离不开酶的催化B 细胞代谢过程中总是伴随着能量的转换C 无氧呼吸产生的能量少,是因为大部分能量以热能形式散失D 光合作用和细胞呼吸都能实现能量的转换解析:无氧呼吸产生的能量少,是因为有机物分解不彻底,还有大量能量储存在有机物中,C 选项错误。

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第十六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、草酰乙酸的a.a,称为生糖a.a。

Phe、Tyr、Ilr、L ys、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。

生糖a.a的碳架可以转变成甘油。

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,不能为a.a合成提供净碳架。

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:A TP 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:P4213、A TP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A TP、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F ADH2主要功能是通过呼吸链产生A TP。

A TP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A TP。

(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A TP。

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。

神经调节:整体的、最高级的调节。

激素调节:受神经调节控制。

第二级调节。

酶调节:原始的、基本的调节。

第三级调节。

酶水平的调节:酶活性调节(酶原激活、别构效应、共价修饰)和酶含量(基因表达调控)一、酶水平的调节酶水平的调节,主要通过酶定位的区域化、酶活性的调节、酶含量的调节,这三个方面进行。

1、酶定位的区域化酶在细胞内有一定的布局和定位。

催化不同代谢途径的酶类,往往分别组成各种多酶体系。

多酶体系存在于一定的亚细胞结构区域中,或存在于胞质中,这种现象称为酶的区域化。

功能:浓缩效应,防止干扰,便于调节。

⑴多酶体系在细胞中区域化,为酶水平的调节创造了有利条件,使某些调节因素可以专一地影响细胞内某一部分的酶活性,而不致影响其它部位酶的活性。

⑵此外,酶定位的区域化,使它与底物和辅助在细胞器内一起相对浓缩,利于在细胞局部范围内快速进行各个代谢反应。

主要代谢途径酶系在细胞内的分布:胞质:糖酵解,糖原合成,磷酸成糖途径,脂肪酸合成,部分蛋白质合成。

线粒体:脂肪酸β氧化,三羧酸循环,呼吸链,氧化磷酸化。

细胞核:核酸的合成、修饰。

内质网:蛋白质合成,磷脂合成。

胞质和线粒体:糖异生,胆固醇合成溶酶体:多种水解酶2、酶活性的调节调节方式:酶原的激活pH改变,如溶菌酶。

pH7,无活性。

pH5,活性高。

同工酶共价修饰反馈调节(生物体内最重要)特点:调节快速、灵敏,数秒至数分钟可完成。

(1)、共价修饰和级联放大 P430图22-14磷酸化/脱磷酸化腺苷酰化/脱腺苷酰化(2)、前馈和反馈调节前馈调节:底物对酶活性的调节,一般是前馈激活,但也可能是前馈抑制。

当底物浓度过高时可避免该代谢途径的过分拥挤和产物的大量合成,如高浓度的乙酰CoA是乙酰CoA羧化酶的别构抑制剂,可避免丙二酸单酰CoA大量合成。

反馈调节:产物对酶活性的调节,一般是反馈抑制,但也有反馈激活。

a.反馈抑制单价反馈抑制多价反馈抑制当序列终产物浓度积累过多时,会抑制初始反应的酶活性,使整个体系反应速度降低。

b. 顺序反馈抑制c. 协同反馈抑制d. 累积反馈抑制e. 同工酶反馈抑制f. 反馈激活和前馈激活(3)、反馈激活:(4)、前馈激活:如在糖酵解中,1.6—二磷酸果糖,可提高后面丙酮酸激酶的活性,加速磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸。

如当丙酮酸不能经乙酰CoA进入TCA时,丙酮酸积累,磷酸烯醇式丙酮酸转化成草酰乙酸,后者可合成a.a和嘧啶核苷酸。

合成出的嘧啶核苷酸,反馈激活磷酸烯醇丙酮酸羧化酶,促进草酰乙酸合成,保证TCA对草酰乙酸的需要。

3、酶合成的调节(基因表达的调节)酶合成调节,是通过酶量的变化来调控代谢速率。

二、细胞水平的调节(1)控制跨膜离子浓度剃度和电位梯度(2)控制跨膜物质运输(3)区隔化:浓缩作用,防止干扰,便于调节(4)膜与酶可逆结合:双关酶:能与膜可逆结合,通过膜结合型和可溶型的互变来调节酶的活性。

双关酶大多是代谢途径的关键酶和调节酶,如糖酵解中的己糖激酶,磷酸果糖激酶,醛缩酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶,氨基酸代谢的Glu脱氢酶,Tyr氧化酶:参与共价修饰的蛋白激酶,蛋白磷酸脂酶等。

三、激素水平的调节第三节基因表达的调节基因表达有几个水平的调节⑴转录水平⑵翻泽水平⑶加工水平转录后加工、翻译后加工⑷蛋白质活性调节其中最关键的是⑴,基因表达的控制主要发生在转录水平,原核生物尤其如此。

时序调节适应调节一、原核生物基因表达的调节1、纵子模型操纵子是基因表达的协调单位,它含有在功能上彼此有关的多个结构基因及控制位,控制部位由启动子和操纵基因组成。

一个操纵子的全部基因排列在一起,其中含多个结构基因,转录产物是单个多顺反mRNA,操纵子的控制部位可受调节基因产物的调节。

2、组成型基因和诱导型基因组成酶(构成酶),受环境影响小,正常代谢条件下表达。

如糖酵解的酶。

诱导酶(适应型酶),对不同的生存环境有不同的表达。

如半乳糖苷酶。

3、正调控和负调控在没有调节蛋白质存在时,基因是关闭的,加入调节蛋白后,基因活性被开启,此为正调控。

在没有调节蛋白存在时,基因是表达的,加入调节蛋白后基因表达活必被关闭,此为负调控。

在正调控中,调节蛋白称诱导蛋白。

在负调控中,调节蛋白称阻遇蛋白。

4、原核生物结构基因表达的4种控制模式。

负调控:诱导作用,应使阻遇蛋白解离DNA。

阻遇作用,应使阻遇蛋白结合DNA。

P451图22-25正调控:诱导作用,应使诱导蛋白结合DNA。

阻遇作用,应使诱导蛋白解离DNA。

图片9-1 《杨歧生》P2725、大肠杆菌乳糖操纵子Lac操纵子结构图: P453 图22-26LacZ、LacY、LacA为结构基因,上游依次为操纵基因、启动子和调节基因LacI。

当细胞内无诱导物(乳糖或IPTG)存在时,阻遏蛋白与操纵基因结合。

由于操纵基因与启动子有一定程度重叠,妨碍了RNA聚合酶在-10序列上形成开放性启动子复合物。

当细胞内有诱导物(乳糖或IPTG)存在时,诱导物与阻遏蛋白结合,改变阻遏蛋白构象,使之迅速从操纵基因上解离下来。

这样RNA聚合酶就能与启动子结合,并形成开放性启动子复合物,从而开始转录LacZY A结构基因。

图片8-3《孙乃恩》P 285IPTG:异丙基-β-D硫代半乳糖苷(安慰诱导物),能对乳糖操纵子产生极强的诱导效应,是强诱导物。

6、色氨酸操纵子(trp)的转录调控trp操纵子负责Trp的合成,通常是开放的,调节基因的产物使它关闭,这种调控作用称为可阻遏型的负调控。

⑴E.coli trp操纵子有5个结构基因,trpE-D-C-B-A。

⑵在trpE的上游有三个区段trpP-O-L,trpL是一段162bp序列,转录到mRNA中成为前导序列,对操纵子的转录起调控作用。

⑶在染色体90分区有trpR基因,编码12.5kd的阻遏蛋白亚基,能以四聚体形式结合到trpO。

TrpP与一般原核基因启动子一样,具有-10序列和-35序列,-10序列完全位于trpP之内。

E.coli trp操纵子的组成及基因产物的功能。

图片:E.coli 具有合成各种a.a的能力。

在多数情况下,只有在培养基不供应外源a.a时,才去合成产生该a.a所必须的酶系。

当细胞内Trp浓度较高时,Trp与阻遏蛋白(trpR基因产物)结合,产使它具有活性,从而与trpO基因结合,关闭转录。

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