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1、第二十章 代谢调控基础,生物化学 代谢调控基础,Emphasis,细胞代谢的调节层次酶的活性调节机制细胞信号传递系统基因表达的调控机制,生物化学 代谢调控基础,3,Content,代谢调节的水平细胞代谢调节网络分子水平调节细胞水平调节多细胞整体水平调节基因表达的调控机制,生物化学 代谢调控基础,4,代谢调节的基础：基因表达调控分子水平：反应物和产物的调节，主要是浓度调节和酶调节细胞水平：主要是细胞结构分隔控制调节多细胞整体水平：神经和激素调节,1、代谢调节的水平,生物化学 代谢调控基础,5,2、细胞代谢调节网络,代谢的基本目的：形成生物合成力ATP、H、building block代谢途径交叉
2、形成网络：糖蛋白质脂类核酸相互转化分解代谢和合成代谢的单向性：生物体内由酶催化的反应的可逆特征如何理解整个代谢过程的单向性？分开机制的意义？ATP的通用能量载体功能NADPH的氢供体（H 传递中间体）功能,生物化学 代谢调控基础,6,附：糖蛋白质脂类核酸相互转化,生物化学 代谢调控基础,7,3、分子水平调节酶活性,酶的调节功能：调节和控制代谢的速度、方向和途径调节方式：激活或抑制胞内酶分子的催化活性：快速直接，变构或共价修饰合成或降解酶以改变酶分子的含量：关键调节，较慢。基因表达调控调控类型前馈和反馈：能荷水平：ADP/ATP特异性激活或抑制、共价修饰和连续激活：酶的磷酸化和去磷酸化蛋白酶降解
3、：酶原的激活,生物化学 代谢调控基础,8,附1：反馈和前馈调节,生物化学 代谢调控基础,9,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,琥珀酰辅酶A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,乙酰辅酶A,a-酮戊二酸,Ca2+,ADP,生物化学 代谢调控基础,10,11,4、细胞水平调节,细胞结构对代谢途径的分隔控制细胞结构决定酶的空间分布细胞膜结构对代谢的调节控制控制跨膜化学梯度：离子浓度梯度和电位梯度控制细胞和细胞器的物质转运内膜系统对代谢途径的分隔作用膜与酶的可逆结合蛋白质的定位控制,生物化学 代谢调控基础,12,5、多细胞整体水平调节,激素调节和神经调节门控离子通道和神经信号传导激素和递质体的信号转导系统细胞增殖调节
4、,生物化学 代谢调控基础,13,神经细胞：神经元，可接受、处理和传导信号。神经脉冲：沿着神经元的质膜传播的电兴奋信号，又称动作电位，由门控离子通道实现神经元电信号传播机制:依赖于离子，通过膜通道引起的膜电位变化实现。与钠、钾泵相偶联门控离子通道：“钠通道打开+钾通道恢复”循环体系电位门控通道：钠、钾、钙通道配体门控通道：由化学信号激活而开放的离子通道，即可将化学信号转变为电信号。为神经递质通道,（1）门控离子通道和神经信号传导,生物化学 代谢调控基础,14,生物化学 代谢调控基础,15,化学突触传递：电突触的一种，以神经递质来传递信号。神经递质：如：乙酰胆碱、单胺类、氨基酸和肽等兴奋性型：可与
5、阳离子结合，在膜去极化达到阈值时可触发动作电位抑制性型：可允许小的负离子（Cl-）通过，打开Cl-通道，造成膜电位保持负或超极化，难于去极化神经递质的受体：配体门控离子通道：将化学信号又重新转变为电信号胞内信使：,附：依赖于电突触直接传递电信号的机制,生物化学 代谢调控基础,16,生物化学 代谢调控基础,17,跨膜信号传递：信号分子不进入细胞，仅作用于质膜受体，经受体介导传信号至胞内细胞内的信号分子：激素、神经递质、调节肽膜受体：三类依赖于神经递质的离子通道（配体门控离子通道）受体与信号转导蛋白GTP相偶联的受体：经GTP将信号转给效应器，产生第二信使（），再激活酶系统生长因子受体：具有酪氨酸
6、蛋白激酶活性（TPK）作用方式：自分泌、旁分泌、内分泌,（2）激素和递质受体的信号转导系统,生物化学 代谢调控基础,18,细胞生理周期的时间控制器：蛋白激酶系统对细胞内外信号的感受和反应体系调节机理：在精确的时间间隔内，由蛋白激酶系统使特异的蛋白质磷酸化，从而协调细胞代谢的活性和基因表达，产生有序的细胞分裂周期最关键的两个蛋白质家族：依赖于周期素的蛋白激酶CDK：可促使下游过程特定的蛋白质的丝氨酸和苏氨酸发生磷酸化结合于CDK并活化其激酶活性的周期素家族,生物化学 代谢调控基础,（3）细胞增殖调节,19,基因表达的主要调节方式时序调控适应性调控主要的调节方式：转录水平（前、中、后）+翻译水平基
7、因的类型管家基因：组成型表达，基因以恒定水平表达，始终存在于细胞内可调基因：只有在细胞需要时基因表达产物才表达，大多为诱导型,6、基因表达的调控机制,生物化学 代谢调控基础,20,（1）原核生物的调节,乳糖操纵子模型：酶的诱导型和阻遏；操纵基因（28bp palidrome）降解物阻遏：葡萄糖效应，调节子合成途径操纵操纵子的衰减作用：生物合成过程常见，如色氨酸操纵子生长速度调节：极限环境（如氨基酸饥饿）的严紧控制基因表达的时序控制：早期基因与后期基因的相互作用翻译水平的调节和反义RNA,生物化学 代谢调控基础,21,附：乳糖操纵子模型,生物化学 代谢调控基础,22,生物化学 代谢调控基础,23
8、,生物化学 代谢调控基础,24,附：降解物阻遏,生物化学 代谢调控基础,25,生物化学 代谢调控基础,26,操纵子模型：见 Flash 操纵子,生物化学 代谢调控基础,27,（2）真核生物的调节,两种调控机制：短期（可逆）调控：细胞对环境（代谢作用物或激素水平）变动作出的反应，如：细胞内酶或特殊蛋白质合成的变化长期（不可逆）调控：主要发生在细胞发育过程中细胞的决定和分化，仅存在于真核生物调控水平：转录前水平调节：染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰和异染色质化转录活性调节：染色质活化、启动子和增强子、反式作用因子转录后水平调节：mRNA后加工翻译和翻译后水平的调节：,生物化学 代谢调控基础,
