高中生物学新课程标准教学研讨"细胞的代谢"教学构思(2)

2．3细胞内的物质转变和能量转换——细胞代谢狭义上的细胞代谢,专指生物体细胞内进行的一系列高效而有序的酶促反应的总称,即细胞内的物质转变和能量转换。细胞内的物质转变主要是指原生质的合成与分解,细胞内的能量转换主要是指能量转化(或释放、转移)、贮存和利用。酶和ATP是细胞代谢必需     

赖氨酸乙酰化调控细胞代谢的机制

赖氨酸乙酰化是一种重要的翻译后修饰。细胞内的蛋白质,特别是代谢酶,广泛受乙酰化修饰的调控。乙酰化修饰由乙酰化酶和去乙酰化酶调节,对细胞的物质代谢和能量稳态进行多层次、复杂而又精细的调控。乙酰化酶和去乙酰化酶活性的发挥依赖中间代谢产物,且多种代谢物能够调控乙酰化酶和去乙酰化酶的催化活力。因此,乙酰化修饰是调控细胞代谢的重要机制。此外,乙酰化修饰能够调节自噬和营养物质感受通路,从而调控细胞的物质和能量稳态;乙酰化修饰对组蛋白的调节则能根据细胞的营养状态在表观遗传水平改变基因的表达,使细胞高效地应对不同的营养和压力状态。乙酰化修饰与代谢相关疾病的发生发展具有重要联系,对乙酰化调控的研究将极大增进人们对细胞代谢、表观遗传等生命活动的认识。     

体外培养的哺乳动物细胞的葡萄糖和谷氨酰胺代谢

综述体外培养哺乳动物细胞的葡萄糖和谷氨酰胺代谢。大部分的葡萄糖通过糖酵解途径为细胞提供中间代谢物质和能量 ,最终生成乳酸 ,只有很少部分进入TCA循环和磷酸戊糖途径。谷氨酰胺通过谷氨酰胺酶生成谷氨酸 ,并进一步通过谷氨酸脱氢酶或转氨酶生成α -酮戊二酸进入TCA循环 ,为细胞提供中间代谢物质和能量。糖酵解和谷氨酰胺代谢 (glutaminolysis)受葡萄糖和谷氨酰胺的影响而相互调节。     

酶的变构现象

酶的变构现象是代谢调节的重要方式之一。生物体的新陈代谢是由千百种化学反应所构成的复杂体系,这些化学反应几乎全部都是在酶的催化作用下进行的。现在知道,通过一定的代谢中间产物和酶分子结合改变酶分子的立体结构,从而改变酶的催化性质,是实现代谢调节的重要方式之一。举一个简单例子说明:如果在溶液中有四个血红蛋白分子,此时如加入四个氧分     

细胞代谢过程分析方法及模型优化

细胞代谢是一个复杂的生物化学反应体系 ,可以在不同的水平上进行调控 ,如控制酶数量的翻译水平调控和调节酶活性的反应水平调控。细胞代谢为了一系列的特定目标而趋于最优化状态 ,如减少能量生产、减少ＮＡＤＰ的合成、增强氧气输送等等[1] 。在漫长的生物进化过程中 ,细胞已达到了这样的最优化状态。然而在一定的介质和条件下 ,生化反应中的微生物并不能充分发挥其潜在的全部催化活性 ,这是由于野生菌株还未能适应其新的目标———根据人类需要最大化生产或选择性生产特定物质。代谢工程通常被认为是“提高细胞活性的工程” ,是利用基因工…     

肿瘤细胞能量代谢中潜在的治疗靶点

细胞能量异常是肿瘤细胞的十大特征之一。快速增殖的癌细胞生长所需要的能量主要是由糖酵解而非氧化磷酸化提供,癌细胞这种特殊的糖代谢被称为Warburg效应。近年来肿瘤的靶向治疗成为研究的热点,异常的糖酵解、脂代谢和氨基酸代谢的过程涉及到大量的限速酶和关键酶,这些都是潜在的药物治疗靶点。本文仅围绕着调控癌细胞糖酵解进程中直接调控的关键酶和限速酶,脂代谢过程中脂肪酸合成酶和谷氨酰胺代谢过程中的谷氨酰胺酶进行分析和综述。     

初探“抗毒性一号”的应用

病毒是一种无细胞结构的物质。病毒没有自身独立的代谢和能量系统,只有病毒侵入寄主细胞以后,利用寄主细胞的酶和合成材料,抑制寄主细胞的代谢过程,同时干扰寄主细胞遗传信息的传递和基因表达,引起寄主细胞的功能紊乱,导致病变和死亡。植物病毒病害,是植物严重病害中的一种。它分布广,危害大,且难以防治。     

代谢酶的非经典功能及代谢感知

代谢是基本的生命活动,代谢网络以代谢酶和代谢物为中心,为细胞的生命活动提供物质和能量基础。一方面,代谢酶发挥经典的功能,催化不同代谢通路中的代谢物,并受到严密调控,维持代谢稳态。另一方面,近年来国内外的研究,包括我们研究团队的工作证实了某些代谢酶和代谢物还可发挥非经典的兼有功能(moonlighting functions),参与信号通路调控和/或作为一个信号分子,对代谢进行更精细的调控,在机体的生理和病理过程中发挥关键作用。     

化学所成功实现分子马达在蛋白微胶囊表面的组装

在科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的支持下,胶体、界面与化学热力学院重点实验室的研究人员在旋转分子马达的分子仿生组装方面取得新进展,研究工作发表在近期出版的Adv Mater（2008,20：601．5）上。细胞生长代谢的整个过程需要能量,绝大多数情况下能量由ATP的高能键水解而获得,而ATP又是通过ATP合酶合成所得到。ATP合酶是线粒体、叶绿体和细菌中能量转化的核心酶,在跨膜质子动力势的推动下催化合成ATP。     

编者按

<正>细胞代谢是最基本的生命活动之一。基于目前的认知,细胞代谢是指生命体内对维持生命所必需的化学反应的总和。在20世纪50、60年代,生物学和化学领域的交叉在细胞代谢领域造就了前所未有的繁荣:人们对代谢物的种类及生理功能的认识得到了极大的扩充;催化代谢反应的酶类分子也比较系统地被鉴定挖掘并绘制入代谢网络;对代谢具有调控作用但不直接参加化学反应的蛋白也得到了功能的注释。然而,随着     

脑能量代谢：星形胶质细胞-神经元耦合

脑是能量需求旺盛器官,能量底物的传递保证了神经元正常活化。星形胶质细胞在脑能量的产生、传递、利用和储存中具有重要功能。星形胶质细胞和神经元相互作用是脑能量代谢的核心,也是神经能量学研究的重点。本文简要综述星形胶质细胞和神经元各自的代谢特点及两者之间的代谢耦合和代谢机制。     

代谢酶与RNA相互作用的研究进展

细胞代谢重编程对维持细胞稳态、细胞生长与增殖等细胞过程发挥着重要作用,并广泛参与恶性转化等病理过程。随着高通量分子检测技术的发展,人们发现有些代谢酶不仅能通过催化细胞内各种生化反应参与细胞代谢调控,同时还能结合RNA分子。这些代谢酶不具备经典的RNA结合域。已有研究显示它们可能通过一种负反馈机制调控其结合mRNA的运输、稳定性或翻译,从而将基因表达调控与细胞代谢联系起来。除此之外,酶的代谢产物也可能参与RNA与代谢酶相互作用的调控。重点从近年来发现的具备RNA结合能力的代谢酶、代谢酶与RNA的相互作用方式、RNA结合蛋白的鉴定与验证、代谢调控机制以及这些代谢酶与RNA相互作用如何调控复杂的细胞活动和疾病的发生发展过程进行综述。     

过氧化物酶的定性反应实验的改进

过氧化物酶(peroxidase)广泛存在于植物组织中,少数动物组织也有该酶的存在。过氧化物酶能催化过氧化氢对各种多元酚式芳香族胺的氧化,即 ZMH~++H_2O_2→ZM+H_2O,是生物细胞代谢中起氧化还原反应的重要酶类,在生物氧化中具有重要的位置。此外,它还能有效地防止过氧化氢在机体内的积累,促进组织代谢,对机体具有独特的保护作用。由于该酶在生物氧化、组织代谢等生物化学反应中的重要地位,人们对它的存在、分布、含量、理化性质、提取纯化及结构等方面颇为重视,在诸方面都进行了较深刻的     

纤维素酶降解人参细胞胞壁产生的激发子诱导人参培养细胞的反应

用纤维素酶降解人参细胞壁制备的激发子刺激人参细胞后,电子显微镜的观察结果显示激发子处理诱导了细胞内淀粉粒的降解,出现了细胞内动员能量物质的应急反应;同时还出现了大量拟脂类圆球体。进一步的研究表明,涉及降解淀粉的淀粉酶活力是升高了,而降解脂类物质的酯酶活力是降低的;同时细胞中可溶性糖和总类脂含量是增加的。这些都说明了人参细胞经激发子处理后能量物质的动员以及脂类代谢途径的调整。另外,适当浓度激发子的处理会诱导人参细胞内人参皂苷含量和苯丙氨酸解氨酶活力的升高,而过氧化物酶和多酚氧化酶活力是下降的。     

代谢组研究的生物信息学方法

代谢组是细胞新陈代谢过程中小分子代谢物的集合。新陈代谢为细胞提供生理活动必需的物质和能量。代谢组直接反映细胞的新陈代谢过程,对代谢组的研究体现细胞的功能。细胞功能的异常会导致代谢组的异常,因此通过代谢组数据即可分析出细胞的健康状况。对代谢组物质的提取鉴定过程和代谢组数据的分析方法,主要是对代谢组数据整理和代谢网络推断过程进行综述。     

能量感受器AMPK在体调控T细胞代谢适应和功能发挥北大核心CSCD

初始 T 细胞会进行代谢重编码,进而满足分化为效应性 T 细胞后,所增加的对能量及生物合成的需要。但是营养物质的利用对 T 细胞代谢及功能的具体调控机制目前尚不清楚。本文作者证明了在营养物质利用改变的情况下,效应性 T 细胞代谢的变化。激活的 T 细胞具有葡萄糖敏感的代谢调定点,受能量感受器 AMPK 调控,通过调节 mRNA 翻译以及谷氨酰胺依赖的线粒体代谢维持 T 细胞生物能量合成和存活。T 细胞缺失 AMPKα1后,离体葡萄糖饥饿和在体病理状态下都表现出线粒体生物能量合成减少和 ATP 降低的现象。最后,作者证明 AMPKα1是 Th1和 Th17分化,以及在体初始 T 细胞对病原微生物反应所必须的。本文提示 AMPK 依赖的代谢平衡调控可能作为干预 T 细胞介导的适应性免疫的关键点。     

能量感受器 AMPK 在体调控 T 细胞代谢适应和功能发挥

初始T细胞会进行代谢重编码,进而满足分化为效应性T细胞后,所增加的对能量及生物合成的需要。但是营养物质的利用对T细胞代谢及功能的具体调控机制目前尚不清楚。本文作者证明了在营养物质利用改变的情况下,效应性T细胞代谢的变化。激活的T细胞具有葡萄糖敏感的代谢调定点,受能量感受器AMPK调控,通过调节mRNA翻译以及谷氨酰胺依赖的线粒体代谢维持T细胞生物能量合成和存活。T细胞缺失AMPKα1后,离体葡萄糖饥饿和在体病理状态下都表现出线粒体生物能量合成减少和ATP降低的现象。     

研究代谢反应的计算机方法

生物必须能在恶劣的环境中生存，为了达到这个目的，它们必须通过化学反应来产生能量以保持理想的温度，并且要代谢养料将其转化成代谢产物．最终转换成生物大分子。     

“细胞呼吸”的教学组织

细胞作为一个微观层面上的生命系统,必须时刻与外界进行着物质、能量、信息的交流才能维持自身有序状态,这些过程表现出生命特有的自主性、有序性和稳态等特征。能量是细胞一切生命活动的动力．细胞呼吸是细胞产能代谢的主要方式。高中生物学课本将“细胞呼吸”作为“细胞代谢”部分的重要内容之一,     

mTOR信号通路调节细胞能量代谢的机制

细胞正常代谢过程需要持续的能量供给,而线粒体是细胞内氧化磷酸化和合成ATP的主要场所.m TOR作为细胞营养感应和能量调节因子,调控细胞的新陈代谢以及细胞周期进程和细胞生长.本文综述了m TOR对细胞线粒体功能的调控机制,m TOR与AMPK在细胞内交互调控能量平衡以及m TOR整合氨基酸和能量感应通路,以期为营养学或药理学中对癌症以及肥胖和糖尿病等代谢性疾病的干预和治疗提供指导.