细胞代谢与基因表达调控
基因表达及其调控与代谢物分析
基因表达及其调控与代谢物分析基因表达是指基因上的信息被转录成RNA分子，最终转化为蛋白质的过程。
在细胞代谢过程中，不同的基因表达量和调控机制对于细胞的功能和特性起着重要的作用。
因此，基因表达及其调控与代谢物分析是当今生物医学研究领域中的热点问题。
基因的表达量由多种环境和遗传因素调节。
通常来说，基因转录起始因子和转录核酸酶是控制基因表达的两个主要因素。
转录起始因子与特定DNA序列的结合激活转录过程，而转录核酸酶则是识别DNA序列并促进mRNA的合成。
此外，基因组上的诸多的表观遗传修饰（包括DNA甲基化、组蛋白修饰等）和非编码RNA （如甲基化miRNA、siRNA等）也可影响基因表达。
在细胞增殖和分化过程中，上述因素的调控极为复杂。
为了更好地研究基因表达及其调控，在取得细胞样品后，可以利用RNA测序技术和qPCR等方法检测不同基因的表达量，识别某些表达模式与不同生物功能之间的关系。
此外，分子标记方法（如北方杂交法、原位杂交法），蛋白质组学方法（如蛋白质质谱法、蛋白质芯片法），和功能基因组学方法（如基因敲除法、RNA干扰技术）等，也是流行的基因表达分析方法。
在基因表达分析的基础上，代谢物分析是对细胞生命过程的加强理解，特别是对于了解某些代谢性疾病。
代谢物是细胞内化学反应的产物，也是描述细胞状态和活动的有力工具。
代谢物组学方法以人体代谢物和代谢物组为研究对象，运用各种分析技术和数据处理手段对大量生物样品进行分析，以确定不同状态的代谢物指纹图谱，寻找新的代谢性疾病标志物，并发现特定代谢物在疾病的发展过程中的机制。
在代谢物分析领域，代谢物组学方法（如质谱代谢物组学和核磁共振代谢物组学）是最常见和流行的，通过分析组织和体液中代谢物的浓度和结构差异，可以确定不同状态的代谢物指纹图谱。
此外，也有人使用代谢物芯片、代谢物关注方法和有针对性地定向扫描特定代谢物的方法等。
总的来说，基因表达及其调控和代谢物分析是两个相辅相成的研究领域。
基因调控与代谢途径的关系
基因调控与代谢途径的关系基因调控是指生物体对基因表达过程进行调节的机制，通过控制基因的活性，可以影响生物体的代谢途径。
基因调控与代谢途径之间存在着复杂而密切的相互关系，本文将探讨这两者之间的相互作用，并分析其在生物学研究和生物工程领域的应用。
1. 基因调控对代谢途径的影响基因调控可以通过调整特定基因的表达水平来改变代谢途径的活性。
在细胞内，基因调控通过调节转录因子的活性、甲基化修饰等方式实现。
举例来说，如果一个转录因子能够抑制某个酶基因的表达，那么该酶的活性就会降低，从而影响相应的代谢途径。
此外，在细胞内信号传导网络中，很多信号分子可以作为转录因子，直接或间接地对基因表达进行调控，进而影响代谢途径的运行。
2. 代谢途径对基因调控的需求代谢途径的活性也对基因的调控产生影响。
在代谢途径中，产生的代谢产物可以作为信号分子直接或间接地影响转录因子的活性，从而调控相关基因的表达。
此外，代谢途径内部的反馈机制能够调控基因表达的稳态水平，维持代谢通路的平衡。
例如，某些化合物可以作为共同的底物或产物来调控多个基因的表达，协调整个代谢通路的运转。
3. 基因调控与代谢途径相互作用的例子a) 糖代谢途径和蔗糖诱导基因表达：研究发现，在植物中，蔗糖能够诱导与糖代谢相关的基因表达。
蔗糖诱导的基因表达主要通过反应性氧化物（ROS）信号途径实现，ROS可以调节转录因子的活性，从而影响相关基因的表达水平。
b) 感染和免疫调节：许多病原微生物感染会导致细胞内代谢途径的改变，并引起免疫应答。
免疫细胞激活后，会产生多种细胞因子和信号分子，这些分子通过与转录因子结合，调控相关基因的表达，进而参与免疫调节和炎症反应。
4. 生物研究和生物工程中的应用基因调控与代谢途径的相互关系在生物研究和生物工程中具有重要的应用价值。
首先，在生命科学研究中，深入理解基因调控与代谢途径之间的相互作用，有助于揭示生物体内复杂的生物调控网络。
这对于研究疾病机制、发展新药物和改善生物制造过程具有重要意义。
18代谢及基因表达调控答案
物质代谢的相互联系和调节控制一、填充题1．操纵子中没有基因产物的基因是启动子和操纵基因。
2．代谢途径的终产物浓度可以控制自身形成的速度，这种现象被称为反馈调节。
3．连锁代谢反应中的一个酶被激活后，连续地发生其他酶被激活，导致原始信使的放大。
这样的连锁代谢反应系统称为级联放大系统。
4．酶对细胞代谢的调节是最基本的代谢调节，主要有二种方式激活或抑制以改变细胞内已有酶的催化活性和影响酶合成或降解，改变酶的含量。
5．沟通糖、脂代谢的关键化合物是_____乙酰辅酶A__ 。
6．不同代谢途径可以通过交叉点代谢中间物进行转化，在糖、脂、蛋白质及核酸的相互转化过程中三个最关键的代谢中间物是6-磷酸葡萄糖、丙酮酸和乙酰辅酶A。
7．1961年，法国生物学家Monod和Jacob提出了关于原核生物基因结构及表达调控的_操纵子__学说。
8．糖原磷酸化酶可同时受到变构效应和共价修饰两种调节。
9．操纵子由启动子、操纵基因和结构基因三种成分组成。
10．乳糖操纵子中，直接作用于阻遏蛋白并引起操纵子转录的物质是乳糖（诱导物）。
11．哺乳动物的代谢调节可以在细胞内酶水平、细胞水平、激素水平和神经水平四个水平上进行。
12．真核细胞中酶的共价修饰形式主要是磷酸化和脱磷酸化，原核细胞中酶共价修饰形式主要是核苷酰化和脱核苷酰化。
13．乳糖操纵子的结构基因包括LacZ、LacY和LacA。
二、选择题1．关于操纵子的组成成员哪个是错误的？（ D ）(A) 结构基因(B) 操纵基因(C) 起动基因(D) 终止因子2．利用磷酸化来修饰酶的活性，其修饰位点通常在下列哪个氨基酸残基上?( D )(A) 半胱氨酸(B) 苯丙氨酸(C) 赖氨酸(D) 丝氨酸3．下列与能量代谢有关的过程除哪个外都发生在线粒体中?( A )(A)糖酵解(B)三羧酸循环(C)脂肪酸的β—氧化(C)氧化磷酸化4．在什么情况下，乳糖操纵子的转录活性最高?( A )(A)高乳糖，低葡萄糖(B)高乳糖，高葡萄糖(C)低乳糖，低葡萄糖(D)低乳糖，高葡萄糖5．关于色氨酸操纵子，下列正确的描述是( A )(A) 色氨酸与操纵区结合，使结构基因关闭(B) 色氨酸与阻遏蛋白结合后，能与操纵区结合，使结构基因关闭(C) 色氨酸与阻遏蛋白结合后，不能与操纵区结合，使结构基因开放(D) 色氨酸与操纵区结合，使结构基因开放6．关于反馈调节错误的是（ B ）(A) 代谢产物对代谢过程的调节(B) 代谢底物对代谢过程的调节(C) 受调节的酶是变构酶(D) 终产物对代谢的调节7．磷酸化酶通过接受或脱去磷酸基而调节活性，因此它属于（ A ）（A）别（变）构调节酶（B）共价调节酶（C）诱导酶（D）同工酶8．阻遏蛋白结合的位点是：（c ）（A）调节基因（B）启动因子（C）操纵基因（D）结构基因9．下面哪一项代谢是在细胞质内进行的（ c ）(A)脂肪酸的β-氧化(B)氧化磷酸化（C）脂肪酸的合成(D)TCA10．在乳糖操纵子模型中，操纵基因专门控制是否转录与翻译。
微生物的代谢可以通过什么方式调节
微生物的代谢可以通过什么方式调节引言：微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
微生物的代谢是指微生物体内化学过程的总和，包括营养物质的摄取、分解、合成和转化等。
微生物的代谢方式的调节对于微生物的生长、繁殖以及产生有用的代谢产物具有重要意义。
本文将介绍微生物代谢调节的几种方式。
概述：微生物的代谢调节可以通过包括基因表达调控、信号传导、环境响应、代谢产物反馈调控以及细胞内能量平衡等多种方式来实现。
这些调控方式可以使微生物根据外界环境的变化，调整代谢途径，以适应不同的生存条件。
正文：一、基因表达调控1. 转录调控：微生物的代谢调节最基本的方式是通过转录调控。
微生物通过启动子区域的结构特征和转录因子的结合来调控基因的转录，从而调节酶的合成。
例如，当微生物需要产生某种特定酶时，相关的转录因子被激活并与启动子结合，启动基因的转录。
2. 翻译调控：除了通过转录调控来调节基因的表达外，微生物还可以通过翻译调控来影响蛋白质的合成水平。
这可以通过调控转录后修饰、mRNA稳定性和翻译效率等途径实现。
二、信号传导1. 孤立态信号传导：微生物可以通过发送和接收特定的信号分子来进行细胞间的通信。
这些信号分子可以是激素、激活因子或抑制因子等，它们通过特定的信号传导通路传递信号，从而调节代谢途径的活性。
2. 确定信号：微生物还可以通过环境感知来进行代谢调节。
例如，当微生物感知到特定的环境因素，如温度、pH值、氧气浓度等发生变化时，它们可以通过转导途径来调整代谢途径以适应外界环境的改变。
三、环境响应1. 高温应激响应：高温是微生物生长和代谢的重要限制因素之一。
为了适应高温环境，微生物可以通过调节热休克蛋白表达、膜脂组分改变以及调节酶的热稳定性等途径来进行代谢调节。
2. 氧气响应：氧气是微生物代谢的重要底物和能量供应者。
微生物可以通过调节酶的氧气需求以及调整氧气通透性等途径来适应不同氧气浓度的环境。
四、代谢产物反馈调控1. 酶的反馈抑制：微生物的代谢途径中，常常存在着反馈抑制机制。
华中农业大学生物化学本科试题库 第17章 细胞代谢和基因表达的调控
第17章 细胞代谢和基因表达的调控四、典型例题解析例题16-1：某种微生物的营养突变型Ⅰ需要供给氨基酸B 和C 才能生长。
而突变型Ⅱ仅需要氨基酸B 。
另外两种突变型Ⅲ和Ⅳ只要有氨基酸C 就能生长。
突变型Ⅲ累积中间代谢物D ，D 可供突变型Ⅳ生长，但不能维持突变型Ⅰ和Ⅱ的生长。
突变型Ⅳ累积中间代谢物A ，A 能维持突变型I 的生长。
（以上突变均属单一突变，即只有一个基因受到损害）(1)试画出A 、B 、C 和D 在此合成途径中的关系，并指出每一个突变型受阻的步骤。
(2)哪一步被C 抑制？解：(1)氨基酸B 和C 的合成途径。
既然所有的突变型都只有一个基因发生突变，突变型I 的营养需求说明氨基酸B 和C 是同一合成途径两个分支的终产物。
中间代谢物A 可以代替B 和C 维持突变型I 的生长，说明A 是氨基酸B 和C 的共同前体，突变型I 在合成A 之前受阻。
突变型Ⅲ和Ⅳ只要有氨基酸C 就能生长，表明它们在氨基酸C 合成的分支上受阻。
突变型Ⅲ累积的中间代谢物D 可供突变型Ⅳ利用，说明突变型Ⅲ和Ⅳ之间没有分支，同处于氨基酸C 合成途径之中。
又因为突变型Ⅳ累积的中间代谢物A 可供突变型I 生长，从而可知氨基酸C 合成途径和突变型Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的受阻位置为：于突变型I 和II 都需要氨基酸B 才能生长，而中间代谢物D 不能供突变型I 和II 生长，表明D 与氨基酸B 的合成没有直接关系。
前面已经表明A 是氨基酸B 和C 的共同前体，因此突变型II 的受阻位点必然在A 与B 之间。
综合以上分析，可得到氨基酸B 和C 的合成途径以及各突变型受阻位置图：（2）因为分支代谢终产物通常反馈地抑制生成它的第一步分支反应，同时与另一分支代谢终产物共同抑制整个途径的第一步反应。
所以氨基酸C 抑制A 与D 之间的反应，并与B 共同抑制形成A 的反应。
例题16-2：试解释糖尿病患者为何出现酮尿？解：酮尿也称酮症、酮血，是酮体代谢异常病。
细菌中的代谢调控与基因表达
细菌中的代谢调控与基因表达细菌是一类微小单细胞生物，可以在各种环境下生存繁衍，是自然界中最生物量最大的生命体。
这些微生物具有强大的代谢适应性，可以通过对代谢通路的调节，利用各种有机或无机物质作为碳源和能源生长繁殖。
细菌的代谢调控和基因表达是维持细胞稳态、响应环境压力和适应代谢需求的重要机制。
1. 细胞代谢通路的调控细胞代谢通路是一系列酶催化反应的有序组合，把营养物质转化为生命必须的物质及能量来支持细胞的正常生理活动。
不同的代谢通路之间直接或间接地相互关联，构成一个复杂的代谢网络。
细菌需要根据环境的变化对代谢网络进行合理的重装，调节代谢物的产生和消耗，以适应外部环境条件的变化。
(1)底物和产物的负反馈调控负反馈调控是细胞代谢通路中最简单、最普遍的一种调控方式。
当代谢通路的最终产物积累到一定浓度时，就会抑制前面的酶活性，减少底物转化为产物的速率，从而达到控制代谢通路的目的。
例如，大肠杆菌的亮氨酸合成途径中，苏氨酸的高浓度可以抑制左旋异亮氨酸合酶的活性，从而减少光气恶酮酸转化为乙酰丙酸，降低亮氨酸的合成速度。
(2)酶的协同调控细胞代谢通路中的许多酶只有在组成酶复合物后才能发挥催化作用。
例如，乳酸菌的乳酸生成途径中，磷酸乳酸脱氢酶和乳酸脱氢酶可以形成酶复合物，使得反应的速率得到了提高。
另外，细胞内还存在着一些调节蛋白可以与酶复合物互作，增强或降低酶活性，从而调节代谢通路的速率。
(3)磷酸化反应的调控磷酸化是一种常见的酶活性调控机制。
细胞内的蛋白激酶和磷酸酶可以调节细胞内蛋白磷酸化水平，从而改变酶的空间构象和催化活性。
细菌中还存在差异性磷酸化机制，一些接受器蛋白在细胞外刺激的作用下，被细胞内的磷酸化酶磷酸化，在细胞内引发一系列的反应，从而实现代谢通路的调节。
2. 基因表达调控细菌的基因表达调控与代谢适应密切相关。
通过调整下游靶基因的表达水平，细菌可以适应环境的变化，改变自身代谢特性。
下面分别介绍一些细菌基因表达调控的机制。
细胞代谢调控机制
细胞代谢调控机制细胞是生物体的基本单位，它们通过代谢过程进行生存和功能维持。
细胞代谢是一系列化学反应的总和，涉及到物质合成、能量转化和信号传导等过程。
为了维持细胞正常的生理功能，细胞需要精确调控代谢过程。
本文将探讨细胞代谢调控的机制。
一、基因调控基因调控是细胞代谢调控的关键机制之一。
细胞内的基因表达受到多层次的调控，这包括转录因子、DNA甲基化和非编码RNA等多种因素的作用。
1. 转录因子调控转录因子是一类能够结合到DNA序列并调控基因表达的蛋白质。
细胞内的转录因子可以通过结合到基因的启动子区域来促进或抑制基因的转录过程。
通过转录因子的调控，细胞可以在不同环境中合理地调整代谢途径的活性。
2. DNA甲基化DNA甲基化是一种通过在DNA分子上添加甲基基团来调控基因表达的修饰方式。
甲基化可以增加DNA的紧密度，从而阻碍转录因子与DNA结合，抑制基因的转录。
这种调控方式可以使细胞对环境的变化做出快速反应，并调整代谢途径的活性。
3. 非编码RNA非编码RNA是一类不编码蛋白质的RNA分子，它们可以通过多种方式参与基因调控过程。
例如，小干扰RNA (siRNA) 可以通过与mRNA分子结合来抑制基因的翻译，并进而影响细胞的代谢。
另外，长非编码RNA (lncRNA) 也能活化或抑制基因的转录，从而调控细胞代谢。
二、信号传导调控细胞内外的信号传导通路也是细胞代谢调控的重要机制。
细胞接收到外界的信号后，会通过复杂的信号传导网络来调整代谢途径的活性。
1. 激酶级联反应激酶级联反应是一种常见的信号传导方式，涉及到多个蛋白激酶的活化和磷酸化过程。
当细胞接受到刺激后，特定蛋白激酶会被活化并进一步磷酸化下游的蛋白质，从而调节代谢途径的活性。
例如，葡萄糖的代谢在细胞内经过蛋白激酶级联反应的调控。
2. 核内受体核内受体是一类能够结合到DNA上的蛋白质，它们可以在细胞内与配体结合，并进一步调节基因的表达。
通过核内受体的活性调节，细胞可以根据外界的信号来调整代谢途径的活性。
代谢物对生命过程中基因表达的调控作用
代谢物对生命过程中基因表达的调控作用代谢物是生物体内产生的化合物，通常是由细胞代谢过程中产生的。
它们在细胞内发挥许多不同的重要功能，其中之一就是对基因表达的调节作用。
代谢物可以通过多种机制控制基因表达，具有广泛的生物学影响，包括生长、发育、能量代谢和疾病等方面。
代谢物对基因表达的调控作用可以表现出多种方式。
一种方式是通过改变细胞内途径中的信号分子水平来实现基因表达的调节。
例如，糖酵解途径中产生的糖原酸可以通过调节转录因子的活性，影响多种肝脏特异性基因的表达，包括一些重要的代谢酶和运输蛋白。
类似地，细胞外环境中的脂肪酸和胆固醇等代谢物也可以通过细胞内反应路径来控制基因表达。
除了调节信号途径外，代谢物还可以直接影响DNA的结构和稳定性。
例如，具有氧自由基或反应性的代谢物，可以引起DNA的降解和断裂，从而抑制基因表达。
另一方面，DNA甲基化和去甲基化是一种重要的表观遗传学修饰方式，这些过程通常与代谢物的浓度有关。
一个例子是，腺嘌呤是DNA去甲基化的底物，因此当腺嘌呤浓度降低时，DNA去甲基化过程可能会减少，从而影响基因表达。
除了通过影响DNA结构和稳定性，代谢物还可以通过影响RNA和蛋白质的合成和稳定性来调控基因表达。
例如，在糖酵解过程中产生的乳酸可以直接抑制某些蛋白质的合成。
另一个例子是，一些代谢物可以直接作用于RNA翻译的控制元件，从而影响蛋白质合成的效率和速率。
除了上述机制，代谢物还可以通过影响细胞核和细胞质之间的物质交换来影响基因表达。
一些代谢物可以通过转运蛋白，从细胞核中转运DNA结合蛋白或转录因子，从而影响基因表达。
此外，调节蛋白修饰的代谢物，例如磷酸化和糖基化，也可以影响蛋白质传输和稳定性，从而影响基因表达。
总之，代谢物对生命过程中基因表达的调控作用是极其复杂和多样化的，涉及多个分子和细胞过程。
在未来的研究中，我们需要深入了解这些作用机制的细节，以便更好地研究和理解生物生长、发育、能量代谢和疾病等方面的重要问题。
细胞生物学中的代谢稳态与调控机制
细胞生物学中的代谢稳态与调控机制细胞代谢是指细胞内发生的一系列化学反应，包括物质转化、能量转换和信号传递等过程。
代谢过程影响细胞的生存和发育，同时也在维持组织和生物体的正常功能方面发挥重要作用。
为了维持代谢平衡，细胞需要遵循一定的代谢稳态，并通过多种机制实现代谢的调控。
一、代谢稳态代谢稳态是指在一定时间内，细胞内代谢物质浓度、酶活性和能量质量等基本参数保持相对稳定的一种状态。
细胞内代谢稳态的形成涉及到多种因素，包括环境条件、饮食、生理状态和基因表达等。
在细胞内，代谢稳态的维持主要依赖于代谢途径之间的平衡。
例如，糖原和葡萄糖的代谢在细胞内是緊密联系的。
当细胞需要能量时，糖原会被分解成葡萄糖进入糖酵解途径，产生ATP（三磷酸腺苷）。
反之，当细胞的ATP水平较高时，糖酵解会受到抑制，葡萄糖则会被转化为糖原储存起来。
这样，代谢途径之间的平衡就能够实现代谢稳态的维持。
二、代谢调控机制为了维持代谢稳态，细胞需要有一整套的代谢调控机制。
代谢调控机制可以分为以下几个方面。
1.基因调控基因调控可以通过改变蛋白质表达来影响代谢途径的运转。
例如，在哺乳动物体内，胰岛素可以通过激活糖酵解酶和糖原合成酶基因表达来促进葡萄糖的摄取和转化。
反之，胰高血糖素则会抑制这些基因的表达，从而降低葡萄糖的利用率。
2.酶活性调控酶活性调控是指通过改变酶的催化活性来调节代谢途径的运转。
这种调控方式可以通过多种机制实现，例如磷酸化、可逆蛋白质修饰和反馈抑制等。
其中，磷酸化是最为常见的一种酶活性调控方式，有些酶被磷酸化后就能够发生构象改变，从而影响其催化活性。
配体结合也是一种重要的调控方式，在相应物质结合时，可使酶发生激活或抑制。
3.代谢产物反馈控制代谢产物反馈控制是指在代谢途径中，反应产物能够影响反应酶或酶复合物的活性，从而调节反应速率和代谢途径的运转。
这种调控方式常常被应用于合成途径中。
例如，若过多产生某种合成产物，则这个产物会反馈抑制合成途径的进行，以避免过多产生此物质；反之产物浓度过低，则产物浓度增加的合成途径将被加速运行。
第三十枯酸碱度四章 细胞代尖削产谢与基因表达调控
第三十四章 细胞代谢与基因表达调控,一、是非判断题当时许多物理恒原理》（Pcu,Rtkp|kr,fgt,Qtjcnvwpi,fgt,Qpgtik)，=:;9年）。
=::;年@月，亥姆霍兹通知普朗克前往柏林，接手基尔霍夫的工作，=:;>年接手教职，年薪约8><<马克。
=:;@年，普朗克被选为普鲁士科学院（RtgwAkuejg,Mmcfgokg,fgt, ckuugpuejchvgp）的院士。
=;<9年维也纳曾邀请普朗克前去接替路德维希·玻耳兹曼的教职，但他没有接受，而是留在了柏林，受到了柏林大学学生会的火炬游行队伍的感谢。
普朗克于=;>8年=<月=日退休，他的继任者是薛定谔。
,家庭,=::9年?月，普朗克与一个慕尼黑中学同学的妹妹玛丽·梅尔克（Octkg,Ogtem，=:8=年－=;<;年）结婚，婚后生活在基尔，共有@个孩子卡尔（Mctn，=:::年－=;=8年）、双胞胎埃,,马克斯·普朗克,玛（Qooc，=::;年－=;=;年）和格雷特（Stgvg，=::;年－=;=9年）以及埃尔温（Qtykp，=:;?年－=;@A年）。
在普朗克前往柏林工作后，全家住在柏林的一栋别墅中，与不计其数的柏林大学教授们为邻，普朗,,克的庄园发展成为了一个社交和音乐中心，许多知名的科学家如阿尔伯特·爱因斯坦、奥托·哈恩和莉泽·迈特纳等都是普朗克家的常客，这种在家中演奏音乐的传统来自于亥姆霍兹家。
在度过了多年幸福的生活后，普朗克遇到了接踵而至的不幸，=;<;年=<月=9日普朗克的妻子因结核病去世，=;==年?月普朗克与他的第二任妻子玛格丽特·冯·赫斯林（Octictgv,xqp,Jg,_kNkp，=::>年－=;@:年）结婚，=>月普朗克的第三个儿子赫尔曼（Jgttocpp）降生。
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氨甲酰 天冬氨酸 —
天冬氨酸
氨基酸
磷酸烯醇式丙酮酸
+羧
+化 +
—
酶
丙酮酸 乙酰CoA
草酰乙酸
拧檬酸
蛋白质
-酮戊二酸
氨基酸合成的反馈调控
赤藓糖-4-磷酸
+
磷酸烯醇式丙酮酸
天冬氨酸
脱氧庚酮糖酸-7-磷酸 脱氢奎尼酸 莽草酸
天冬氨酰磷酸 天冬氨酰半醛
Lys 高丝氨酸
Met
分支酸 预苯酸 氨基苯甲酸
Try Phe Trp
α -磷酸甘油
甘油
磷酸二羟丙酮
糖代谢
脂肪
脂肪酸 -氧化 乙酰CoA乙(植醛酸物循环) 琥珀酸 糖异生 糖
TCA
2. 糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
糖 →→ α -酮酸 NH3 氨基酸
蛋白质
蛋白质 氨基酸 α -酮酸 糖
（生糖氨基酸）
3. 脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
甘油 脂肪
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 乙酰CoA 氨基酸碳架
第一节 细胞代谢的调节网络
一、代谢途径交叉形成网络 二、分解代谢和合成代谢的单向性 三、代谢的基本要略
一、 代谢途径交叉形成网络
1、糖代谢与脂类代谢的相互关系 2、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 3、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 4、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
糖
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
脂肪
二. 糖分解和糖异生途径 中相对独立的单向反应
二磷酸果糖 磷酸酯酶
糖原（或淀粉）
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
己糖激酶 葡萄糖
6-磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶
果糖 激酶
1，6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
2磷酸烯醇丙酮酸
丙酮酸 激酶
PEP羧激酶 2草酰乙酸
2丙酮酸
丙酮酸羧化酶
太阳能 化学能
+ 或—
前馈 S0 E0 S1 E1 S2
En-1 Sn
+ 或—
反馈
反馈调节中酶活性调节的机制
代谢物
别
构
活性
中
中心
心
6-磷酸葡萄糖对糖原合成的前馈激活作用
ATP
G
ADP
6-P-G
UTP
1-P-G
+
UDPG
UDPG
糖原 合成酶
糖原
核酸 嘧啶核苷酸
葡萄糖
磷酸烯醇式丙酮酸羧 化反应的调节控制
1，6-二磷酸果糖
Thr
酮丁酸
Ile
谷氨酸
谷氨酰胺合酶
Gly Ala
反硝化作用 氧化亚氮
Gln
Trp
氨甲酰磷酸
His
CTP AMP
细胞能量状态指标
能荷=
[ATP]+0.5[ADP] —————————
核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、 NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。
脂肪代谢和糖代谢的关系
三酰甘油
3-磷酸甘油
脂肪酸
甘油
氧
合
化
成
丙酮 酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
乙醛酸 循环
糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖
磷酸二羟丙酮 磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸
生物系统中的能流
糖的分解代谢和 糖异生的关系
天冬氨酸
（PEP） 丙氨酸
（胞液） （线粒体）
（转氨基作用） 谷氨酸
第二节 代 谢 调 节
一、代谢调节的概念 二、酶水平的调节 三、细胞结构对代谢途径的分隔控制调节 四、激素调节和跨膜信号转导
一. 代谢调节
生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同 时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调 节机制，才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发 育的需要。调节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及 生命。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理 功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。
类
脂
氨基酸
核苷酸
1-磷酸葡萄糖
类
6-磷酸葡萄糖
氨 基
生糖氨基酸
甘氨酸 天冬氨酸
核糖-5-磷酸
磷酸二羟丙酮
酸 和
谷氨酰氨
丙氨酸 甘氨酸
生酮氨基酸
PEP 丙酮酸
核
丝氨酰 苏氨酸
亮氨酸 赖氨酸
苷
半胱氨酸
酪酰氨 色氨酸
乙酰乙酰CoA
甘油
脂肪酸
丙二单酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
酸
天冬氨酸
笨丙氨酸
之
天冬酰氨 酪氨酸
氨基酸
蛋白质
蛋白质 氨基酸 酮酸或乙酰CoA （生酮氨基酸）
脂肪酸 脂肪
4. 核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的 合成，影响细胞的成分和代谢类型。
核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参 加，而且需要酶和多种蛋白质因子。
各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核 苷酸，如ATP是能量的“通货”，此外UTP参与 多糖的合成，CTP参与磷脂合成，GTP参与蛋白 质合成与糖异生作用。
ATP ADP+Pi
生物合成 细胞运动 膜运输
ATP携带能量由能源传递给细胞的 需能过程
还原性有机物
NADP+
分解代谢Βιβλιοθήκη 氧化物NADPH+H+
还原性生物 合成产物
还原性生物合成反应
氧化前体
通过NADPH循环将还原力由分解代谢 转移给生物合成反应
三. 代谢的基本要略
由ATP、还原力和构造单元可合成各类生物分子， 并进而装配成生物不同层次的结构。生物合成和生 物形态建成是一个耗能和增加有序结构的过程，需 要由物质流、能量流和信息流来支持。
代谢调节的四级水平： 酶水平调节 细胞水平调节 激素水平调节 多细胞整体水平调节 神经水平调节
二、酶水平的调节
1、酶的别构效应 酶活性的前馈和反馈调节
2、产能反应与需能反应的调节 3、酶的共价修饰与级联放大机制
酶活性的前馈和反馈调节
前馈（feedforward ）和反馈（feedback ）是来自 电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影 响”，后者的意思是“输出对输入的影响”，这里分别 借用来说明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。这 种调节可能是正调控，也可能是负调控，其调节机理是 通过酶的变构效应来实现的。
脂肪
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
NADPH
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
生物氧化的三个阶段
大分子降解 成基本结构 单位
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
CoA等）
共同中间物进 入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
异亮氨酸 亮氨酸
间
天冬氨酸
色氨酸
的 代
苯丙酰氨
异亮氨酸 甲硫酰氨
谢
苏氨酸 缬氨酸
草酰乙酸 苹果酸
延胡索酸 琥珀酸
乙醛酸
柠檬酸
联
谷氨酸
琥珀酰CoA
系
谷氨酰氨 组氨酸
-酮戊二酸
异柠檬酸
脯氨酸
精氨酸
1. 糖代谢与脂类代谢的相互联系
有氧氧化 乙酰CoA，NADPH 从头合成 脂肪酸
糖
脂肪
酵解 磷酸二羟丙酮