15 细胞代谢和基因表达的调控
2017年 中国科学院大学 生物化学(乙) 考试大纲
中国科学院大学硕士研究生入学考试《生物化学（乙）》考试大纲生物化学(乙)科目是为招收与化学与化工口有关专业硕士研究生而实施的具有选拔功能的生物化学水平考试。
要求学生比较系统地理解和掌握生物化学的基本概念和基本理论，掌握各类生化物质的结构、性质和功能及其合成代谢和分解代谢的基本途径及调控方法，理解基因表达调控和基因工程的基本理论，能综合运用所学的知识分析问题和解决问题。
一. 考试的内容1. 蛋白质化学考试内容蛋白质的化学组成，20种氨基酸的简写符号氨基酸的理化性质及化学反应蛋白质分子的结构（一级、二级、三级和四级结构、蛋白质二级结构的折叠特点）氨基酸序列测定的一般步骤蛋白质的理化性质及分离纯化的方法和纯度鉴定蛋白质变性理论蛋白质结构与其功能的关系考试要求了解氨基酸、肽和蛋白质的定义掌握氨基酸与蛋白质的物理性质和化学性质掌握蛋白质一级结构的测定方法理解氨基酸的通式与结构理解蛋白质二级和三级结构的类型及特点掌握肽键的特点理解蛋白质变性理论理解蛋白质结构与其功能的关系2. 核酸化学考试内容核酸的化学组成及分类核苷酸的结构DNA和RNA的一级结构和二级结构的特点DNA的生物学功能RNA的分类及各类RNA的生物学功能核酸的主要理化特性核酸的研究方法考试要求掌握核苷酸组成、结构、结构单位以及性质掌握核酸的组成、结构、结构单位以及性质掌握DNA的二级结构模型和中心法则掌握核酸的主要物理化学特性了解核酸的研究方法3. 糖类结构与功能考试内容糖的主要分类淀粉、纤维素的结构和生物学功能考试要求掌握糖的概念及其分类掌握糖的功能及其组成理解糖的结构类型的基本概念掌握单糖、二糖、寡糖和多糖的结构和性质了解糖的鉴定原理4. 脂类与生物膜考试内容生物体内的脂类所包括的类型，其代表脂及各自特点甘油脂、磷脂以及脂肪酸特性。
油脂和甘油磷脂的结构与性质生物膜的化学组成和结构，"流体镶嵌模型"的要点考试要求了解脂类的类别、功能、脂的前体及衍生物的结构特点掌握重要脂肪酸、重要磷脂的结构了解甘油脂、磷脂的通式以及脂肪酸的特性掌握油脂和甘油磷脂的结构与性质5. 酶学考试内容酶促反应的特点酶的作用机理影响酶促反应的因素（米氏方程的推出）酶的提纯与活力鉴定熟悉酶的国际分类和特殊酶的功能抗体酶、核糖酶和固定化酶考试要求了解酶的基本概念掌握酶活性的调节、酶的作用机制了解酶的国际分类了解特殊酶的功能掌握酶活力概念、米氏方程以及酶活力的测定方法了解抗体酶、核糖酶掌握固定化酶的性质6. 维生素和辅酶考试内容维生素的分类与辅酶有关的维生素同辅酶的关系及其作用考试要求了解维生素的结构特点、功能和缺乏病了解脂溶性维生素的分类及其功能7. 激素考试内容激素的分类激素与蛋白质、脂类和固醇的关系常见激素的结构和功能（甲状腺素、肾上腺素、胰岛素、胰高血糖素考试要求了解激素的类型、特点理解激素的化学本质和作用机制了解常见激素的结构和功能理解第二信使学说8．新陈代谢和生物能学考试内容新陈代谢的概念、类型及其特点高能化合物ATP的生物学功能电子传递过程与ATP的产生呼吸链的组成和顺序考试要求理解新陈代谢的概念、类型及其特点了解高能化合物的概念和种类理解ATP的生物学功能掌握呼吸链的组成和传递顺序了解氧化磷酸化的机制9. 糖的分解代谢和合成代谢考试内容糖的各种代谢途径，包括物质代谢、能量代谢和酶的作用糖的无氧氧化、有氧氧化的概念、种类和过程糖异生作用及其主要途径糖酵解、丙酮酸的氧化脱羧和三羧酸循环的途径及其主要节点的酶学调控考试要求全面了解糖的各种代谢途径，包括物质代谢、能量代谢和酶的作用理解糖的无氧氧化、有氧氧化的概念、种类和过程了解糖原生成作用的概念和糖元生成过程掌握糖酵解、丙酮酸的氧化脱羧和三羧酸循环的途径及其主要节点的酶学调控了解磷酸己糖旁路的途径及其主要节点的酶学调控了解糖元生成作用的概念和糖元生成过程了解高等植物的光合作用过程理解光反应过程和暗反应过程了解单糖、蔗糖和淀粉的形成过程10. 脂类的代谢与合成考试内容脂类物质各种代谢途径，包括物质代谢、能量代谢和酶的作用脂肪酸的β－氧化过程其机理酮体的生成和利用考试要求全面了解脂类物质的各种代谢途径，包括物质代谢、能量代谢和酶的作用了解脂类的消化、吸收、运输、储存和动员理解脂肪的分解代谢掌握脂肪的β－氧化过程及其机理了解脂肪的合成代谢理解脂肪酸的生物合成途径了解磷脂和胆固醇的代谢11. 核酸的代谢考试内容嘌呤、嘧啶核苷酸的分解代谢与合成代谢的途径外源核酸的消化和吸收碱基的分解代谢核苷酸的生物合成核苷酸的衍生物考试要求了解外源核酸的消化和吸收理解碱基的分解代谢理解核苷酸的分解和合成途径理解核苷酸的从头合成途径了解核苷酸的衍生物的功能12. DNA、RNA和遗传密码考试内容DNA复制的一般规律参与DNA复制的酶与蛋白质（重点是原核生物的DNA聚合酶）DNA复制的过程真核生物与原核生物DNA复制的比较转录的一般规律和转录的机制原核生物的转录过程RNA的后加工及其意义mRNA、tRNA、rRNA的后加工逆转录的过程逆转录病毒的生活史RNA的复制：单链RNA病毒的RNA复制，双链RNA病毒的RNA复制RNA传递加工遗传信息考试要求理解DNA的复制和DNA的修复机制掌握参与DNA复制的酶与蛋白质的性质和种类掌握DNA复制的特点和过程理解真核生物与原核生物DNA复制的异同点掌握DNA的损伤与修复的机理全面了解RNA转录与复制的机制掌握转录的一般规律掌握RNA聚合酶的作用机理理解原核生物的转录过程理解启动子的作用机理了解真核生物的转录过程理解RNA的后加工过程及其意义掌握逆转录的过程理解RNA的复制了解RNA传递加工遗传信息13. 蛋白质的合成和运输考试内容蛋白质合成的一般特征模板、极性、遗传密码的特点参与蛋白质合成的主要分子的种类和功能蛋白质合成的过程肽链的后加工过程真核生物与原核生物蛋白质合成的区别蛋白质合成的抑制因子考试要求全面了解蛋白质合成的特点与过程掌握蛋白质合成的一般特征掌握参与蛋白质合成的主要分子的种类和功能了解蛋白质合成的过程和肽链的后加工过程理解真核生物与原核生物蛋白质合成的区别理解蛋白质合成的抑制因子14. 细胞代谢和基因表达调控考试内容细胞代谢的调节网络酶活性的调节细胞信号传递系统原核生物和真核生物基因表达的调控DNA水平的基因表达调控转录水平上的基因表达调控操纵子学说翻译水平上的基因表达调控考试要求理解代谢途径的交叉形成网络和代谢的基本要略理解酶促反应的前馈和反馈、酶活性的特异激活和抑制掌握细胞膜结构对代谢的调节和控制作用了解细胞信号传递和细胞增殖调节机理了解操纵子学说的核心理解转录水平上的基因表达调控和翻译水平上的基因表达调控15．基因工程和蛋白质工程考试内容基因工程的简介DNA克隆的基本原理典型的遗传工程技术载体改造基因来源、人类基因工程计划及核酸顺序分析RNA和DNA的测序方法及其过程基因的分离、合成和测序蛋白质工程考试要求掌握基因工程操作的一般步骤掌握DNA克隆的基本原理了解各种水平上的基因表达调控了解人类基因组计划及核酸顺序分析掌握RNA和DNA的测序方法及其过程了解蛋白质工程的进展16.科技进展考试内容生物化学领域特别重大的科技进展考试要求了解生物化学领域特别重大的科技进展二、考试方法和考试时间闭卷笔试，时间3小时。
细胞膜代谢途径及其调控机制
细胞膜代谢途径及其调控机制随着科技的不断发展，对生物学领域中细胞的研究也越来越深入。
细胞是生命的基础单位，其重要性不言而喻。
在细胞内，细胞膜是起着关键作用的一个结构，它负责多种细胞代谢过程的调控。
本文将介绍细胞膜代谢途径及其调控机制。
一、脂质代谢细胞膜主要由脂质和蛋白质构成，在细胞内，脂质代谢可以分为合成和降解两个过程。
脂质合成是细胞膜的重要组成部分，它可以通过多种途径来完成。
糖原是合成脂质的重要前体，在细胞内可以被转变成甘油磷酸和脂肪酸，最终合成脂质。
此外，胆固醇也是细胞膜组成的重要成分，它可以由膜系统中的内质网和高尔基体合成。
另一方面，细胞膜中的脂质也需要经过降解过程，以维持其正常作用。
脂质的降解主要依赖于溶酶体，其中的酸性脂酶可以将膜中的脂质分解成糖原和脂肪酸。
二、蛋白质代谢除了脂质代谢之外，蛋白质代谢也是细胞膜代谢的重要方面。
在膜内，蛋白质主要负责传输和转运，以及信号转导等多种功能。
在大多数情况下，膜上的蛋白质必须与特定的配体结合才能发挥功能，这个过程需要通过调节蛋白质的合成和降解来控制。
蛋白质的合成过程涉及到转录和翻译两个关键环节。
细胞核中的DNA可以转录成RNA，而RNA则可以在核外被翻译成蛋白质。
同时，蛋白质的合成也会受到多种调控因素的影响，例如转录因子以及不同类型的RNA交互作用等。
除了蛋白质的合成外，蛋白质的降解也是细胞膜代谢过程的重要方面。
膜内的蛋白质降解可能通过溶酶体和泛素降解系统完成。
三、碳水化合物代谢碳水化合物是细胞膜的另一个重要成分，可以通过多种途径进行代谢。
在细胞内，碳水化合物的代谢主要涉及到糖原的分解和采用，以及半乳糖和葡萄糖的吸收和利用等。
在细胞膜上，多种膜蛋白负责碳水化合物的传输和吸收。
例如，葡萄糖转运体可以通过细胞膜将葡萄糖从细胞外转移到细胞内。
同时，酵素在细胞膜上也扮演着重要的角色，例如葡糖醛酸转移酶能够将葡萄糖酸衍生物转化为各种重要代谢产物等。
四、调控机制在细胞内，各种代谢过程之间有着复杂的相互作用，需要通过多种调节机制来协调。
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。
细胞代谢在疾病发生和治疗中的作用和调控机制
细胞代谢在疾病发生和治疗中的作用和调控机制细胞代谢是生物体内的一个重要过程，它涉及到许多生化反应和分子的转化，是organism 活动中不可或缺的一环。
细胞代谢对于人的健康起着至关重要的作用，它可以通过改变细胞代谢的途径和机制，来改善疾病症状，甚至是治愈某些疾病。
本文将会介绍细胞代谢在疾病发生和治疗中的作用和调控机制。
一、常见疾病与细胞代谢的关系1.1 代谢性疾病代谢性疾病是由于人体的代谢功能发生障碍，导致系统性疾病的一类疾病。
代谢性疾病包括糖尿病、高血脂症、脂肪肝等。
其中，糖尿病是比较常见的一种代谢性疾病。
糖尿病患者会出现血糖水平过高的情况，这主要是由于胰岛素的分泌不足或者细胞对胰岛素的敏感性下降所引起。
胰岛素是一种可以促进葡萄糖进入细胞内被利用的激素，当胰岛素的分泌减少或作用减弱时，细胞无法利用葡萄糖，血糖水平会迅速升高，从而导致糖尿病的发生。
1.2 肿瘤疾病肿瘤疾病是机体内肿瘤细胞的增殖和分化紊乱所引起的一种疾病。
细胞代谢对于肿瘤细胞的增殖、凋亡、转移等都有着至关重要的作用。
肿瘤细胞的代谢特点表现为对葡萄糖的高度依赖性和丰富的乳酸产生。
肿瘤细胞的高度依赖性葡萄糖是因为它可以经过各种途径代谢为 ATP，花生四烯酸等细胞所需的物质，并利用其产生的其他代谢产物来维持自身的增殖。
肿瘤细胞产生的大量乳酸在一定程度上是为了缓解细胞内压力而生产的，同时也为了维持肿瘤细胞的生长提供能量。
二、通过调控细胞代谢来预防和治疗疾病2.1 代谢治疗通过调控细胞的代谢可以实现对疾病的治疗。
例如，对于糖尿病患者，胰岛素的注射就可以帮助细胞吸收葡萄糖，降低血糖水平，达到治疗糖尿病的目的。
除此之外，通过调控蛋白质、脂类、核酸、但糖等的代谢途径，也可以对其他代谢性疾病进行治疗。
2.2 基因治疗通过改变基因的表达来调控细胞代谢是一种新兴的治疗方法。
通过基因治疗可以改变各种酵素的活性，从而影响细胞的代谢途径。
例如，针对肿瘤细胞的治疗，可以通过调节代谢途径，抑制肿瘤细胞的增殖和转移。
细胞内环境和微环境的调控机制
细胞内环境和微环境的调控机制细胞内环境和微环境是指那些影响细胞生长和发育的因素，包括细胞外的物理和化学环境，以及细胞内的代谢和信号转导网络。
细胞要在一个适宜的环境下才能生存和繁殖，而这个环境是通过细胞内外的调控机制来实现的。
一、细胞内环境的调控机制细胞内环境包括细胞质基质、细胞器、细胞核等部分，它们之间的相互作用是维持细胞正常功能的前提。
细胞内环境的调控主要由细胞内代谢、蛋白质合成和降解、基因表达等方面实现。
1、细胞代谢调控细胞的代谢活动对于维持细胞生命活力和正常功能至关重要。
细胞代谢主要包括三个方面：能量代谢、有机物代谢和无机物代谢。
其中，能量代谢是最为重要的，细胞通过氧化反应将葡萄糖转化为ATP分子，从而为细胞提供能量。
代谢可以由细胞内各种酶、激素、信号分子等调控。
例如，ATP和乳酸作为信号分子可以影响片段化蛋白的水解水解。
2、蛋白质调控蛋白质是细胞内所有生命活动的基础，包括结构蛋白、酶、激素、抗体等多种类型。
它们不仅为细胞提供结构支撑，还具有各种功能。
蛋白质的合成和降解分别通过翻译和蛋白酶的作用实现。
细胞会通过检测不同时期和环境下的蛋白质含量，调节它们的合成和分解速率，从而维持细胞内部稳态。
3、基因表达调控基因编码了细胞所需的各种功能蛋白质，细胞通过调控基因的表达水平来适应内部和外部环境的变化。
基因表达调控由DNA上多个启动子和转录因子共同作用实现。
不同启动子和转录因子的相互作用会导致特定基因的转录活化或抑制。
二、微环境调控机制细胞外的微环境对于细胞生长和发育也至关重要。
微环境由细胞周围的基质组成，它们表现出多样化的生理和化学特性，包括生物降解程度、组织刚度、细胞外基质纤维、溶质浓度等。
微环境调控的方式有很多种，比较重要的有四种：细胞外基质调控、细胞信号调控、自噬调控和凋亡调控。
1、细胞外基质调控细胞外基质包括胶原、纤维连接蛋白、肌球蛋白等多种类型，它们对于细胞的生长和发育有着重要的作用。
生物细胞代谢知识点总结
生物细胞代谢知识点总结一、细胞代谢的基本概念细胞代谢是细胞内各种化学反应的总和，包括合成代谢和分解代谢。
合成代谢是细胞利用外界物质合成自身所需大分子物质的过程，如合成蛋白质、脂类、多糖等。
分解代谢是细胞利用大分子物质进行分解，产生能量和小分子有机物。
细胞代谢的速率受到多种因素的调控，具有高度的复杂性和灵活性，能够适应环境的变化。
二、代谢途径1. 糖酵解糖酵解是一种无氧分解代谢，发生在细胞质中，将葡萄糖分解为乳酸，产生2个ATP分子。
糖酵解途径是细胞在没有氧气的条件下，产生ATP的途径，为细胞提供了短时间内急需的能量。
2. 有氧呼吸有氧呼吸是一种氧化分解代谢，发生在线粒体内，将葡萄糖分解为二氧化碳和水，产生36个ATP分子。
有氧呼吸是细胞在有氧环境下，产生ATP的主要途径，为细胞提供了持续的能量来源。
3. 脂肪酸氧化脂肪酸氧化是一种有氧分解代谢，发生在线粒体内，将脂肪酸分解为乙酰辅酶A，产生大量ATP。
脂肪酸氧化是细胞利用脂肪产生能量的途径，适用于长时间的低强度运动和长时间的饥饿状态。
4. 蛋白质合成蛋白质合成是细胞利用氨基酸合成蛋白质的过程，包括转录和翻译两个阶段。
蛋白质合成是细胞合成大分子物质的重要途径，对于细胞的生长和修复具有重要作用。
5. 核酸合成核酸合成是细胞利用核苷酸合成DNA和RNA的过程，包括核苷酸的合成和聚合两个阶段。
核酸合成是细胞合成遗传物质的重要途径，对于细胞的遗传信息传递和蛋白质合成具有重要作用。
6. 糖异生糖异生是细胞利用非糖物质（如氨基酸、乙酰辅酶A等）合成葡萄糖的过程，包括糖异生途径和逆糖酵解两个阶段。
糖异生是细胞在碳源不足的情况下，合成葡萄糖的重要途径，为细胞提供了能量和原料。
三、代谢调控细胞代谢的速率受到多种因素的调控，包括酶的调控、信号传导的调控、基因表达的调控等。
1. 酶的调控细胞内的酶是细胞代谢反应的催化剂，酶的活性受到多种因素的调控，包括底物浓度、产物浓度、温度、pH值等。
中国海洋大学349 药学综合2021年考研专业课初试大纲
初试考试大纲349药学综合一.考试性质 药学综合考试是为高等院校和科研院所招收药学专业的硕士研究生而设置具有选拔性质的考试科目，其目的是科学、公平、有效地测试考生是否具有备继续攻读硕士学位所需要药学的基础知识和基础技能，评价的标准是高等学校药学专业优秀本科毕业生能达到的及格或及格以上水平，以利于各高等院校和科研院所择优选拔，确保硕士研究生的招生质量。
二.考查目标药学综合考试范围为有机化学和生物化学。
要求考生系统掌握上述药学学科中的基本理论、基本知识和基本技能，能够运用所学的基本理论、基本知识和基本技能综合分析、判断和解决有关理论问题和实际问题。
三、考试形式本考试为闭卷考试，满分为300分，含《有机化学》部分和生物化学部分各150分，考试时间为3小时。
有机化学试卷题型结构主要包括：1）命名，写出结构式的中文名或者写出中文名相对应的结构式，约占10%；2）比较排序，不同物种的之间的反应活性、酸碱性以及反应速率等的排序，约占10%；3）单项选择，考察对基本知识点的掌握，约占20%；4）完成反应方程式，考察对基本反应的理解，约占20%；5）合成，由指定原料合成目标产物，约占20%；6）机理，根据反应式给出最合理的反应机理，约占20%。
生物化学试卷结构为：判断20%，选择25-30% 填空10-15%，名词解释16-20%，计算和问答20-24%。
四、考试内容《有机化学》部分1、掌握有机化学的基本概念（有机化合物命名、有机化合物分类、结构式、离子键和共价键、共价键理论、有机酸碱理论等）；掌握立体化学的基本概念（构象、相对构型、绝对构型、对映异构现象、对映异构体和非对映异构体、手性碳、手性分子、旋光性和有机化合物的比旋光、手性碳原子及其构型、外消旋体和内消旋体、立体结构的表达法等）。
2、掌握各类有机化合物（烷烃、卤代烃、有机金属化合物、烯烃、炔烃、共轭双烯烃、芳烃、醇和醚、酚和醌、羰基化合物、羧酸和取代羧酸、羧酸衍生物、杂环化合物、糖类等）的化学结构、制备方法、基本化学反应和人名反应（如Friedel-Crafts反应、Mannich反应、Wittig反应、Darzen反应、Michael 加成、Robinson关环、Diels-Alder反应等）。
第十五章物质代谢的相互联系和调节控制
第十五章物质代谢的相互联系和调节控制第十五章物质代谢的相互联系和调节控制一：填空题1.生物体内的代谢调节在三种不同的水平上进行，即________________、________________和________________。
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________________。
3.连锁代谢反应中的一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始信使的放大。
这样的连锁代谢反应系统，称为________________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：________________和________________。
5.高等生物体内，除了酶对代谢的调节外，还有________________和________________对代谢的调节。
6.生物合成所需的基本要素是________________、________________和小分子前体。
7.不同生物大分子的分解代谢均可大致分为三个阶段：将大分子降解为较小分子的________________；将不同的小分子转化为共同的降解产物________________；经________________完全氧化。
8.构通糖、脂代谢的关键化合物是________________。
9.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________________、________________和________________。
10.真核生物DNA的复制受到三个水平的调控：________________、________________和________________的调控。
11.遗传信息的表达受到严格的调控，包括________________即按一定的时间顺序发生变化，和________________即随细胞内外环境的变化而改变。
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。
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五、 物质代谢的特点
第 一 节 物 质 代 谢 途 径 的 相 互 联 系
1、TCA是中心环节 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 分解、 合成途径往往是分开的， 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 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。
生物化学精品课程
分解、 5、 分解、合成受不同方式调节
第 一 节 物 质 代 谢 途 径 的 相 互 联 系
生物化学精品课程
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。
第 二 节 代 谢 调 节
生物化学精品课程
第 二 节 代 谢 调 节
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， 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。 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 反馈激活： （3）、反馈激活： 前馈激活： （4）、前馈激活： 如在糖酵解中， 二磷酸果糖， 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 二磷酸果糖 可提高后面丙酮酸激酶的活性， 速磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸。 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 CoA进入TCA时 丙酮酸积累， 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 和嘧啶核苷酸。 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， 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 对草酰乙酸的需要。 TCA对草酰乙酸的需要。 酶合成的调节（基因表达的调节） 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。 酶合成调节，是通过酶量的变化来调控代谢速率。
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a．反馈抑制
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 区隔化：浓缩作用，防止干扰， （3）区隔化：浓缩作用，防止干扰，便于调节 膜与酶可逆结合： （4）膜与酶可逆结合： 双关酶：能与膜可逆结合， 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。 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， 调节酶 ， 如糖酵解中的己糖激酶 ， 磷酸果糖激酶 ， 醛 缩酶， 磷酸甘油醛脱氢酶，氨基酸代谢的Glu脱氢酶， Glu脱氢酶 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， 氧化酶： Tyr氧化酶：参与共价修饰的蛋白激酶，蛋白磷酸脂酶 等。
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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， 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， 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。 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。 功能：浓缩效应，防止干扰，便于调节。 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, 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， 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。 它部位酶的活性。 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， 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。 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： 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， 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。 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。 细胞核：核酸的合成、修饰。 内质网：蛋白质合成，磷脂合成。 内质网：蛋白质合成，磷脂合成。 胞质和线粒体：糖异生， 胞质和线粒体：糖异生，胆固醇合成 溶酶体： 溶酶体：多种水解酶
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6-P、丙酮酸、乙酰CoA。
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一、 糖代谢与脂代谢的联系
第 一 节 物 质 代 谢 途 径 的 相 互 联 系
第 二 节 代 谢 调 节
三、 激素水平的调节
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第一节 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 转录后加工、 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, 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。 原核生物尤其如此。 时序调节 适应调节
第 十 六 章 细 胞 代 谢 和 基 因 表 达 的 调 控
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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
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3、ATP是通用的能量载体 ATP是通用的能量载体
4、 分解为合成提供还原力和能量
第 一 节 物 质 代 谢 途 径 的 相 互 联 系
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。
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第 二 节 代 谢 调 节
2、酶活性的调节
调节方式： 调节方式：酶原的激活 pH改变 如溶菌酶。pH7 无活性。pH5 活性高。 改变， 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） 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。 特点：调节快速、灵敏，数秒至数分钟可完成。 430图22（1）、 共价修饰和级联放大 P430图22-14 磷酸化/ 磷酸化/脱磷酸化 腺苷酰化/ 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， 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。 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， CoA是乙酰CoA羧化酶的别构抑制剂 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。 CoA大量合成 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。 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。
第 二 节 代 谢 调 节
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一、 原核生物基因表达的调节 1、纵子模型
第 二 节 代 谢 调 节 • 操纵子是基因表达的协调单位，它含有在功能上彼此有 操纵子是基因表达的协调单位， 关的多个结构基因及控制位， 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。 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 一个操纵子的全部基因排列在一起， 转录产物是单个多顺反mRNA mRNA， 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。 受调节基因产物的调节。
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。 3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）。