细胞代谢和基因表达的调控
细胞代谢通路的调控和功能
细胞代谢通路的调控和功能细胞代谢通路是维持生命活动的基石。
代谢通路涉及到身体的能量、有机物质的合成、分解和转换等过程，是体内各种反应的重要组成部分。
代谢通路的调控和功能对于细胞的正常生长和发育有着至关重要的作用。
1. 代谢通路的调控细胞代谢通路中的每个环节都受到调控因子的控制。
生物体在不同的环境中，几乎每个代谢通路中的酶都会受到多个控制因子的影响，从而实现环境的适应性调节。
首先，代谢通路的调控离不开基因的调控。
基因对代谢通路的调控主要通过转录和翻译作用实现。
在生物体的细胞中，基因产生的RNA通过核糖体的作用合成对应的蛋白质，进一步参与到代谢通路中。
在基因水平上的变化可以影响到一系列酶的表达量，从而调节代谢通路的活性。
其次，代谢通路还受到代谢性调节的影响。
代谢性调节，指代谢产物通过负反馈、正反馈、激活和抑制等方式直接影响代谢酶的活性和表达量。
正反馈和负反馈模式能够调节特定代谢通路中的酶结构和活性，随着代谢产物浓度的变化而调整酶活性，维持代谢通路稳定。
最后，代谢途径还受到环境因素的调控。
环境调节指外界环境对细胞代谢通路的影响，如氧气浓度、温度、盐度和pH等因素的变化，会影响代谢通路中酶的构像和酶活性，从而影响代谢通路的活性。
2. 代谢通路的功能代谢通路在细胞中担负着多种功能。
如维持细胞的能量供应、有机物质的合成、分解及转换等功能。
而不同细胞类型之间的代谢通路的特点也不一样，体现在代谢通路的种类、代谢酶的表达、酶的选择性状况，等等。
下面从能源代谢、有机物质合成、分解及转换和细胞信号传导等多个方面来阐述代谢通路的功能。
首先，糖类代谢通路是生物体中最重要的能量产生途径。
在糖代谢通路中，由葡萄糖分解产生ATP能够满足细胞的能量需求。
另外，糖代谢通路还参与有机物质的合成、分解和转换等过程，如核酸和蛋白质的合成都需要依靠糖代谢通路中的代谢产物来提供能量和原料。
其次，脂类代谢通路也是能量代谢的重要途径。
脂类代谢通路能够将脂肪酸氧化为二氧化碳和水，从而产生大量的ATP。
细胞代谢调控
细胞代谢调控细胞代谢是指细胞内各种化学反应的总和，包括合成生物分子的反应和分解有机物的反应。
细胞代谢的调控对维持细胞的正常功能和生命活动至关重要。
通过调控细胞代谢过程，细胞能够根据内外环境的变化做出相应的反应，保持细胞内平衡。
一、能量代谢调控细胞能量代谢是指细胞内各种能量转化反应的总和，其中包括葡萄糖的分解、氧化磷酸化和脂肪酸的合成等。
能量代谢的调控主要通过ATP（三磷酸腺苷）和AMP（单磷酸腺苷）的浓度比例来实现。
当细胞内ATP浓度较高时，细胞会减少ATP的合成并增加AMP的合成，以调节能量代谢。
通过这种调控机制，细胞能够根据能量需求动态平衡ATP的合成和消耗。
二、物质代谢调控细胞内的物质代谢涉及到各种有机物的合成和分解反应。
例如，蛋白质的合成需要通过蛋白质合成酶的调控来实现。
而蛋白质的降解则通过泛素-蛋白酶体系统来调节。
此外，细胞还通过调控基因表达来控制物质代谢。
通过转录因子的活性调控、DNA甲基化修饰以及非编码RNA的介入等机制，细胞能够对物质代谢进行有序调节。
三、信号转导和代谢调控细胞内的信号转导通路可以被视为调控细胞代谢的网络。
在细胞内外环境变化的信号传导过程中，涉及到多个信号分子、受体和激酶等，这些分子可以直接或间接地参与细胞代谢的调控。
例如，糖皮质激素能够通过激活特定的受体和下游信号通路来调节糖代谢。
同样地，胰岛素也可以通过PI3K-Akt通路来调控葡萄糖代谢。
四、细胞周期和代谢调控细胞周期是指细胞从一个时期到另一个时期的连续过程，包括细胞生长、DNA复制和细胞分裂。
细胞周期的调控与细胞代谢密切相关。
在细胞周期的不同阶段，细胞会发生不同的代谢变化。
例如，在有丝分裂前期，细胞会合成大量的蛋白质和DNA，以满足细胞分裂的需要。
而在细胞分裂后期，则会进行细胞修复和再生的代谢过程。
综上所述，细胞代谢调控是细胞内各种反应的有序进行，以适应内外环境变化的需要。
通过能量代谢调控、物质代谢调控、信号转导和代谢调控以及细胞周期和代谢调控等方式，细胞能够保持正常的生命活动，并对环境变化做出相应的适应。
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。
细胞新陈代谢及其调控机制
细胞新陈代谢及其调控机制细胞是生命的最基本单位，是组成生物体的基本结构。
细胞是一个高度有序的系统，具有复杂的代谢活动。
细胞在新陈代谢过程中不断合成和分解物质，在维持自身生存和发展的过程中积极参与各种生物学过程，如分裂、生长、分化和分泌等。
本文将重点探讨细胞新陈代谢及其调控机制。
一、细胞新陈代谢的类型细胞新陈代谢分为两种类型：有氧代谢和无氧代谢。
有氧代谢是指细胞在有氧条件下进行代谢活动，通过氧化还原反应来产生能量，主要产物是二氧化碳、水和ATP。
ATP是所有生物体进行细胞活动所需要的主要能源。
无氧代谢是指细胞在缺氧条件下进行代谢活动，产生酒精和乳酸等物质。
无氧代谢较有氧代谢效率低，但可以在紧急情况下提供能量。
二、细胞新陈代谢的调控机制细胞新陈代谢的调控机制包括三个方面：基因调控、信号转导和底物酶促反应。
1. 基因调控基因调控是影响细胞新陈代谢的最重要因素之一。
基因调控能够影响细胞的代谢和生长发育等所有生物学过程。
基因调控可以通过直接或间接地调控关键代谢相关基因的表达水平来实现。
2. 信号转导信号转导是指细胞之间或细胞内部通过特定通路传递信息的过程。
信号转导可以诱导或阻止细胞新陈代谢过程中的某些反应。
例如，内源性物质如激素、神经递质和生长因子等可以通过信号转导调节葡萄糖和氨基酸的代谢。
3. 底物酶促反应底物酶促反应是指底物在特定酶的催化下转化为产物的过程。
底物酶促反应可以通过激活或抑制酶的活性来调控代谢过程。
例如，一些药物和毒素可以抑制特定代谢酶的活性，从而影响细胞的代谢效率。
三、细胞新陈代谢的重要性细胞新陈代谢是维持生命的重要过程。
它不仅提供能量和材料，还维持了细胞内各种代谢通路的平衡，从而影响整个生物体的健康状况。
细胞新陈代谢的异常与多种疾病相关，如代谢疾病、癌症、炎症等。
因此，了解细胞新陈代谢的调控机制对于预防和治疗疾病至关重要。
细胞新陈代谢及其调控机制是一个复杂且重要的主题。
随着科学技术的不断发展，我们对其了解的逐渐深入，但仍然有许多未知的领域需要进一步探索。
基因表达调控及其对细胞功能的影响
基因表达调控及其对细胞功能的影响基因表达调控是指细胞内部的一系列机制和过程，通过调控基因的转录和翻译过程，使得特定的基因在特定的时间和空间上表达出来。
这种调控机制对于细胞的功能和生物体的发育起着至关重要的作用。
本文将探讨基因表达调控的几种机制以及它们对细胞功能的影响。
1. 转录调控转录调控是指通过调控基因的转录过程来影响基因表达。
细胞内存在着多种转录因子和调控因子，它们可以结合到基因的启动子区域上，促进或抑制转录的进行。
这些调控因子可以响应环境信号或细胞内的信号通路，从而调节基因的表达水平。
例如，一些转录因子在细胞受到外界刺激时会被激活，进而启动特定基因的转录，从而调控细胞的生理反应。
2. 翻译调控翻译调控是指通过调控基因的翻译过程来影响基因表达。
在转录后，mRNA需要经过翻译过程才能产生蛋白质。
细胞内存在着多种调控因子，它们可以结合到mRNA上，促进或抑制翻译的进行。
这些调控因子可以调节翻译的速率和准确性，从而影响细胞内特定蛋白质的表达水平。
例如，一些调控因子可以选择性地促进特定mRNA的翻译，从而调控细胞的代谢和增殖。
3. 修饰调控修饰调控是指通过化学修饰基因组和蛋白质分子来影响基因表达。
细胞内存在着多种修饰酶和修饰酶，它们可以在DNA和蛋白质上添加或去除化学修饰基团。
这些化学修饰可以改变基因组的结构和染色质的状态，从而影响基因的可及性和表达水平。
例如，DNA甲基化是一种常见的修饰方式，它可以静默基因的表达，从而影响细胞的分化和发育。
基因表达调控对细胞功能的影响是多方面的。
首先，它可以使细胞在不同的环境和发育阶段中表达不同的基因，从而实现细胞的多样化和分化。
例如，在胚胎发育过程中，基因表达调控可以使细胞逐渐分化为不同的器官和组织。
其次，基因表达调控可以使细胞对外界刺激做出快速和准确的反应。
例如，当细胞受到外界刺激时，特定的基因会被启动，从而调控细胞的生理反应，如细胞凋亡和免疫应答。
此外，基因表达调控还可以影响细胞的代谢和增殖。
基因剪接在细胞代谢调节中的作用
基因剪接在细胞代谢调节中的作用随着科技的不断发展，人类对基因的研究也越来越深入。
基因是生命的基础，它决定了我们的遗传信息，而基因剪接则是控制基因信息的关键环节之一。
基因剪接是指对RNA的加工过程，通过去除RNA中一部分的基因片段并连接其他片段，最终形成成熟的mRNA。
这一过程是非常复杂的，其中涉及到多种因素的调节和协同作用。
基因剪接在细胞代谢调节中起着重要作用，下面将详细介绍。
一、基因剪接的基本过程首先来介绍一下基因剪接的基本过程。
基因剪接是RNA的加工过程，它是从转录中产生成熟的mRNA的关键环节。
在基因剪接的过程中，多个剪接因子协同作用，将原初转录体中一部分片段去除并连接剩余片段，形成成熟的mRNA。
这是一个高度复杂的加工过程，其中涉及到多种剪接酶、辅助因子和结构域等。
剪接酶在基因剪接中起着关键作用，它们通过识别RNA序列上的剪接位点，选择需要去除的RNA片段，最终生成成熟的mRNA。
二、基因剪接在细胞代谢调节中的作用基因剪接不仅仅是细胞过程的一部分，它还在细胞代谢调节中起着非常重要的作用。
在这一过程中，基因剪接通过多种方式去影响细胞的正常代谢。
下面分别介绍一下：1.基因剪接对基因表达的调控基因剪接可影响基因的表达。
一个基因可以产生多个不同的mRNA，每个mRNA所编码的蛋白质可能具有不同的功能。
通过基因剪接，同一基因表达的蛋白质结构和功能可以发生变化，这有助于从有限的基因组中形成更多的多样性。
基因剪接可以使得基因表达更加灵活，从而有利于细胞对环境变化的适应。
2.基因剪接对基因亚型的产生基因剪接也可以使得神经元、免疫细胞和肌肉细胞的特殊亚型得以发挥特定的功能。
同一个基因被不同细胞剪接的方式，在各自的生理环境中可以形成不同的亚型。
这种多样化表达的方式，能够进一步提高细胞的功能和适应性。
3.基因剪接影响基因稳定性和功能调控在一个完整的mRNA序列中，剪接位点会影响mRNA的稳定性和功能拓展。
如果错误的剪接位点或剪接因子被使用，则可能导致mRNA序列的不稳定和蛋白质的异常拓扑特征，从而导致蛋白质的失控积累、细胞代谢失调、细胞死亡等不良后果。
肝细胞与脂肪代谢相关基因的表达调控
肝细胞与脂肪代谢相关基因的表达调控肝细胞是人体内最重要的代谢器官之一，其功能涉及到脂肪代谢、葡萄糖代谢、蛋白质代谢等多个方面。
肝细胞内许多基因负责着这些代谢过程的调控。
其中，与脂肪代谢相关的基因表达调控尤为关键。
脂肪代谢是人体内最重要的代谢过程之一。
它涉及到我们饮食中的脂肪摄入、脂肪的储存与利用等多个方面。
同时，脂肪代谢异常也是导致脂肪肝等疾病的主要原因之一。
肝脏作为人体内最为重要的脂肪代谢器官之一，其对脂肪代谢的调节作用至关重要。
在肝细胞内，有许多基因与脂肪代谢相关。
这些基因的表达调控可影响脂肪的合成、氧化和蓄积等过程。
调控肝细胞内与脂肪代谢相关的基因表达，可以通过多种途径实现。
其中，转录因子、非编码RNA和表观遗传学等因素的调节在其中扮演着重要的角色。
转录因子是一类影响基因表达的调节因子。
在肝细胞内，有多个转录因子与脂肪代谢相关，比如说肝X受体（LXR）、合成控制转录因子（SREBP）等。
这些转录因子的调控，可影响肝细胞内脂肪的合成和蓄积。
非编码RNA（ncRNA）是指没有翻译成蛋白质的RNA分子。
在肝细胞内，有多种ncRNA参与到与脂肪代谢相关的基因表达调控中，比如说微小RNA （miRNA）和长非编码RNA（lncRNA）等。
这些ncRNA通过与特定的mRNA结合，实现对其表达的调控。
表观遗传学是一类研究非DNA序列的遗传信息传递的学科。
在肝细胞内，表观遗传学调节了许多与脂肪代谢相关的基因表达。
其中，DNA甲基化和组蛋白修饰等是两种重要的表观遗传学调控方式。
这些调控因素可以影响染色质结构和DNA的可读性，从而影响基因的表达。
总体来说，肝细胞内与脂肪代谢相关的基因表达调控涉及到多种机制。
这些机制相互配合，调节人体内脂肪的合成、氧化和蓄积等过程。
对这些调控机制的深入研究，可以为预防和治疗与脂肪代谢相关的疾病提供新的思路和方法。
缺氧环境下动植物适应机制探究
缺氧环境下动植物适应机制探究缺氧（hypoxia）是指在正常氧气浓度降低的情况下生物体所处的环境，它可能由于高海拔、水下或疾病等因素引起。
在缺氧环境下，动植物需要采取适应机制来确保其生存和正常功能。
本文将探讨缺氧环境下动植物适应的机制，并重点关注细胞代谢调节和基因表达调控。
动物在缺氧环境下适应的机制之一是通过细胞代谢调节。
在缺氧条件下，细胞无法通过正常的呼吸作用产生足够的能量。
为了弥补能量缺乏，动物会转向发酵代谢途径，例如乳酸发酵。
这种代谢途径能够在缺氧环境下快速产生少量的ATP（三磷酸腺苷），供细胞使用。
此外，动物还会减少耗氧量，通过降低代谢速率来延缓氧气耗尽。
这些调节使得动物能够在缺氧环境下存活，并在恢复到正常氧气水平后恢复正常功能。
缺氧环境下的植物适应机制也与细胞代谢调节有关。
植物在缺氧条件下也会进行乳酸发酵，以产生ATP。
此外，植物还会增加根系的通气量，以便从土壤中吸收更多的氧气，并通过氧化呼吸来产生额外的能量。
植物还会增加醛缩酶（aldehdyde dehydrogenase）活性，以减少干旱和缺氧对植物的伤害。
这种酶可以帮助植物代谢有害物质，同时增加细胞的氧化还原能力。
除了细胞代谢调节，基因表达调控也在缺氧环境下发挥重要作用。
缺氧环境会引起一系列适应性基因的表达变化。
例如，低氧环境下活跃的转录因子HIF （hypoxia-inducible factor）可以促进血管新生，以提供更多氧气供应。
此外，低氧环境还可以通过调节蛋白质降解途径来增加氧气的利用效率。
这些基因的表达调控在动植物的生长和发育过程中起着重要的调节作用，帮助它们适应缺氧环境。
在缺氧环境下，动植物的适应机制不仅仅局限于细胞代谢调节和基因表达调控。
例如，动物可以通过改变呼吸模式来调节氧气吸入和二氧化碳排出的速率。
此外，植物还可以通过改变叶片的形态结构，增加气体交换表面积，以提高光合作用的效率。
这些适应机制都旨在帮助动植物在缺氧环境中维持生存和生长所需的氧气供应。
细胞代谢的概念和意义
细胞代谢的概念和意义细胞代谢是指细胞内发生的一系列化学反应，包括物质的合成、分解和转化等过程。
这些化学反应通过产生能量和维持细胞功能来维持生命活动。
细胞代谢的意义在于：1. 能量供应：细胞通过代谢过程产生能量，满足细胞内各种生化反应所需的能量要求。
能量产生的主要途径为细胞呼吸，其中糖类和脂肪被分解产生的能量被储存为三磷酸腺苷（ATP），用于维持细胞各种生理功能。
2. 维持物质平衡：细胞代谢能够合成、分解和转化各种有机物和无机物，使得细胞内的物质得以维持平衡。
例如，细胞代谢能够将有害物质转化为无害物质并排出体外，同时还能够合成细胞需要的有机物质，如蛋白质、脂类和核酸等。
3. 生物发育和维持：细胞代谢参与了生物体的正常发育和维持机体的功能。
细胞代谢过程控制了细胞的生长和分裂，以及组织和器官的生长和发育。
维持适当的代谢活动可以保持细胞结构和功能的稳定与正常运作。
4. 调节信号转导：细胞代谢能够调节和影响细胞内的信号传递和调控。
一些代谢产物可以作为信号分子，通过调节细胞内的信号转导通路来影响细胞的生理和病理过程。
综上所述，细胞代谢对于维持细胞和生物体的正常功能和生存至关重要。
细胞代谢还具有以下重要意义：5. 免疫应答：细胞代谢在免疫应答中发挥着重要作用。
激活免疫细胞需要能量支持，而细胞代谢能提供必要的能量和物质来满足免疫细胞的需求。
此外，代谢产物也能够调节免疫细胞的功能和响应。
6. 调节基因表达：细胞代谢在调节基因表达中发挥重要作用。
代谢产物和酶可以调节转录因子的活性，从而改变基因的表达。
这样，细胞能够根据内外环境的变化，调整代谢途径和相关基因的表达来适应不同的需求。
7. 能量存储和释放：细胞代谢可以将多余的能量储存为糖原和脂肪，以备不时之需。
当细胞需要能量时，糖原和脂肪会被分解为可供能量利用的形式，满足细胞的能量需求。
8. 药物代谢：细胞代谢还涉及药物代谢，即药物在体内的转化和排泄过程。
药物被细胞代谢酶代谢为更易排出体外的物质，以降低药物的毒性并增加药物的活性。
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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、Lys、T rp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、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FADH2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T rp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，T rp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。