物质代谢的调节(动物生物化学课件)
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物质代谢的关系
动物机体中各种物质的代谢活动高度协调， 各条途径相互联系，形成一个复杂的代谢网络交 织在一起。
三羧酸循环不仅是糖、脂类、氨基酸和核苷 酸等物质分解代谢的共同归宿，也是这些物质之 间相互联系和转变的共同枢纽。
动物生物化学
物质代谢的关系
蛋白质
糖
脂肪
磷酸丙糖
甘油
丙酮酸
乙酰CoA
胆固醇
氨
草酰乙酸 柠檬酸
神经递质，或通过影响激素分泌及影响各种激素 的协调作用而对代谢进行的调节。
动物生物化学
物质代谢的调节
三、整体水平的调节 直接作用
通过中枢-交感神经、中枢-迷走神经的直 接支配调节激素分泌；通过大脑神经皮层的兴 奋或抑制调节激素分泌。
动物生物化学
物质代谢的调节
三、整体水平的调节 间接作用
中枢神经系统通过垂体前叶激素的作用 间接控制内分泌腺的活动。
腺苷化／脱腺苷
黄嘌呤氧化(脱氢)酶
－SH/-S-S-
效应 抑制/激活 抑制/激活 抑制/激活 激活/抑制 激活/抑制 抑制/激活 抑制/激活 激活/抑制 抑制/激活 激活/抑制 抑制/激活 抑制/激活 脱氢/氧化
动物生物化学
物质代谢的调节
3.共价修饰调节
肌肉磷酸化酶的酶促化学修饰作用
动物生物化学
物质代谢的调节
基
TCA
酸
α-酮戊二酸
氨 CO2 H2O ATP
脂肪酸 酮体
甘油二酯 CDP-胆胺 CDP-胆碱
排出 鸟氨酸 循环
尿素
核苷酸
磷脂 核酸
动物生物化学
物质代谢的关系
一、糖代谢与脂类代谢的联系 1. 摄入的糖量超过能量消耗时
合成糖原储存（肝、肌肉）
葡
萄
合成脂肪
糖
乙酰CoA
（脂肪组织）
动物生物化学
物质代谢的关系
啶环的合成。
动物生物化学
物质代谢的关系
谢谢观赏！
动物生物化学
物质代谢的调节
一、细胞水平的调节 酶的区域化分布 变构调节 共价修饰 酶的含量调节
二、激素水平的调节 三、整体水平的调节
动物生物化学
物质代谢的调节
一、细胞水平的调节 细胞水平的调节指通过其细胞内代谢物浓
度的变化来影响酶活性和酶含量的调节方式。 细胞水平的调节是最原始、最基本的调节方式。
动物生物化学
物质代谢的调节
1.酶的区域化分布
真核细胞主要代谢途径与酶在细胞内的隔离分布
代谢途径
细胞内分布
代谢途径
细胞内分布
糖酵解
细胞液
脂肪合成
细胞液
三羧酸循环
线粒体
胆固醇合成 细胞液和内质网
磷酸戊糖途径
细胞液
尿素合成
细胞液和线粒体
糖异生
细胞液
蛋白质合成 细胞液和内质网
糖原合成与分解 细胞液
DNA合成
丙酮酸脱氢酶
磷酸化／脱磷酸
丙酮酸脱羧酶
磷酸化／脱磷酸
糖原磷酸化酶
磷酸化／脱磷酸
磷酸化酶b激酶
磷酸化／脱磷酸
磷酸化酶磷酸酶
磷酸化／脱磷酸
糖原合酶
磷酸化／脱磷酸
三酰甘油脂肪酶（脂肪细胞）
磷酸化／脱磷酸
HMG-CoA还原酶
磷酸化／脱磷酸
HMG-CoA还原酶激酶
磷酸化／脱磷酸
乙酰CoA羧化酶
磷酸化／脱磷酸
谷氨酰胺合成酶（大肠杆菌）
动物生物化学
物质代谢的调节
3.共价修饰调节 共价修饰形式： ① 磷酸化和去磷酸化（最常见） ② 甲基化和去甲基化 ③ 腺苷化和去腺苷化； ④ 尿苷化和去尿苷化 ⑤ ADP-核糖化和去ADP-核糖化
动物生物化学
物质代谢的调节
3.共价修饰调节 某些酶的化学修饰调节
酶
反应类型
磷酸果糖激酶
磷酸化／脱磷酸
物质代谢的关系
三、脂类代谢与氨基酸代谢的联系
1 所有的氨基酸都可以转变成脂肪。
氨基酸
乙酰CoA
脂肪
动物生物化学
物质代谢的关系
三、脂类代谢与氨基酸代谢的联系
2 脂肪分解产生的甘油可以转变成一些非必需氨基 酸；但在动物体内难以利用脂肪酸合成氨基酸。
脂肪
甘油
磷酸甘油醛 糖酵解途径
某些非必需氨基酸
丙酮酸
一、糖代谢与脂类代谢的联系
2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖
甘油激酶
葡
甘油
磷酸-甘油
萄
肝、肾、肠
糖
脂 肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
动物生物化学
物质代谢的关系
一、糖代谢与脂类代谢的联系
3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响
脂肪大量动员
酮体生成增加
糖不足
草酰乙酸相 对不足
高酮血症
氧化受阻
动物生物化学
物质代谢的关系
细胞核
氧化磷酸化
线粒体
mRNA合成
细胞核
磷脂合成
内质网
tRNA合成
核质
脂肪酸合成
细胞液
rRNA合成
核仁
脂肪动员
细胞液
血红素合成 细胞液和线粒体
脂酸β氧化
线粒体
胆红素生成 细胞液和微粒体
酶的隔离分布的意义——避免了各种代谢途径互相干扰 动物生物化学
物质代谢的调节
2.变构调节 细胞内一些代谢物能与某些酶分子活性
二、糖代谢与氨基酸代谢的联系
1 糖代谢产生的α-酮酸可转变成非必须氨基酸。
丙氨酸
天冬氨酸
糖
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰CoA
α-酮戊二酸 谷氨酸
柠檬酸
动物生物化学
物质代谢的关系
二、糖代谢与氨基酸代谢的联系
2 大部分的氨基酸可通过脱氨基作用后再沿糖异 生途径合成糖和糖原。
脱氨基
丙氨酸
丙酮酸
糖异生 葡萄糖
动物生物化学
中心以外的某一部位以非共价键可逆结合， 使酶构象发生改变并影响其催化活性，这种 现象叫做变构调节。
动物生物化学
物质代谢的调节
2.变构调节 变构效应剂常引起酶分子紧密构象与松弛构象
之间的互变，亚基的聚合或解聚。
果糖－1，6二磷酸酶的变构效应
动物生物化学
物质代谢的调节
3.共价修饰调节
共价修饰概念： 酶蛋白肽链上的某些基团可在另一种酶的催化下， 与某些化学基团发生可逆的共价结合，引起酶分 子结构改变而影响酶的活性称为酶的共价修饰
动物生物化学
物质代谢的调节
4.酶的含量调节
（1）酶蛋白合成的诱导与阻遏 A 底物对酶合成的诱导 B 产物对酶合成的阻遏作用 C 激素对酶合成的诱导作用 D 药物对酶合成的诱导作用
动物生物化学
物质代谢的调节
4.酶的含量调节 （2）酶蛋白降解的调节 A 主要是细胞溶酶体中的蛋白水解酶的作用。 B 细胞中的由多种蛋白水解酶组成的蛋白酶体的
分泌细胞或内分泌腺 激素
甲状腺腺泡上皮细胞 甲状腺素
甲状腺C细胞
降钙素
甲状旁腺主细胞
甲状旁腺素
肾上腺皮质
醛固酮、皮质醇、雌二醇
肾上腺髓质
肾上腺素、去甲肾上腺素
胰岛A细胞
胰高血糖素
胰岛B细胞
胰岛素
前列腺
松果体细胞
褪黑素
神经垂体
催产素、抗利尿激素
腺垂体
促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、促卵泡激素、 黄体生成素、生长素、催乳素、促黑激素
作用。动物生物化学 物质代谢的调节二、激素水平的调节 激素：是由内分泌细胞及内分泌腺合成与分泌的
化学物质。 激素通过与其受体的特异识别与结合调节物质代
谢或基因表达。 激素水平的调节是指多细胞生物通过产生的各种
激素来影响细胞中酶活性和酶含量的调节方式。
动物生物化学
物质代谢的调节
二、激素水平的调节
部分内分泌细胞或内分泌腺合成与分泌的激素
其他α-酮酸
动物生物化学
物质代谢的关系
四、核苷酸在物质代谢中的作用
许多核苷酸在调节代谢中起重要作用。
如：ATP是能量通用货币和转移磷酸基团的主要分子；UTP 参与单糖的转变和糖原的合成；CTP参与磷脂的合成；GTP 是合成蛋白质所必需。cAMP、cGMP作为胞内信号分子参与 细胞信号的传导。
糖代谢为核酸合成提供了磷酸核糖和NADPH+H+。 甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺等作为原料参与嘌呤环和嘧
H2O
R3COOH
CH2OOCR1
R2COO CH CH2OH
二酰甘油
二酰甘油脂肪酶
H2O
CH2OH CHOH
CH2OH 甘油
一酰甘油脂肪酶
R2COOH
H2O
R1COOH
CH2OH R2COO CH
CH2OH 一酰甘油
动物生物化学
物质代谢的调节
三、整体水平的调节 整体水平的调节指通过神经系统或其分泌的
动物生物化学
物质代谢的调节
二、激素水平的调节
蛋 白 质 和 肽 类 激 素
动物生物化学
物质代谢的调节
二、激素水平的调节
脂解激素： 肾上腺素 去甲肾上腺素 胰高血糖素 促肾上腺皮质激素 促甲状腺素
抗脂解激素： 胰岛素 前列腺素E2
CH2OOCR1
R2COO CH
CH2OOCR3 三酰甘油
三酰甘油脂肪酶 （激素敏感脂肪酶）
3.共价修饰调节
共价修饰特点：
①酶有高（有）或低（无）活性两种形式
②酶分子出现共价键的变化
③共价修饰是酶促反应
④有些酶具有别构与化学修饰双重调节
⑤多受激素调节
动物生物化学
物质代谢的调节
4.酶的含量调节
细胞内酶含量的调节是指通过影响酶蛋白的合
成或降解来改变酶的含量，从而改变酶促反应
速度。
主要表现为
酶蛋白合成的诱导与阻遏 酶蛋白的降解
动物生物化学
物质代谢的调节
谢谢观赏！
动物生物化学
动物机体中各种物质的代谢活动高度协调， 各条途径相互联系，形成一个复杂的代谢网络交 织在一起。
三羧酸循环不仅是糖、脂类、氨基酸和核苷 酸等物质分解代谢的共同归宿，也是这些物质之 间相互联系和转变的共同枢纽。
动物生物化学
物质代谢的关系
蛋白质
糖
脂肪
磷酸丙糖
甘油
丙酮酸
乙酰CoA
胆固醇
氨
草酰乙酸 柠檬酸
神经递质，或通过影响激素分泌及影响各种激素 的协调作用而对代谢进行的调节。
动物生物化学
物质代谢的调节
三、整体水平的调节 直接作用
通过中枢-交感神经、中枢-迷走神经的直 接支配调节激素分泌；通过大脑神经皮层的兴 奋或抑制调节激素分泌。
动物生物化学
物质代谢的调节
三、整体水平的调节 间接作用
中枢神经系统通过垂体前叶激素的作用 间接控制内分泌腺的活动。
腺苷化／脱腺苷
黄嘌呤氧化(脱氢)酶
－SH/-S-S-
效应 抑制/激活 抑制/激活 抑制/激活 激活/抑制 激活/抑制 抑制/激活 抑制/激活 激活/抑制 抑制/激活 激活/抑制 抑制/激活 抑制/激活 脱氢/氧化
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物质代谢的调节
3.共价修饰调节
肌肉磷酸化酶的酶促化学修饰作用
动物生物化学
物质代谢的调节
基
TCA
酸
α-酮戊二酸
氨 CO2 H2O ATP
脂肪酸 酮体
甘油二酯 CDP-胆胺 CDP-胆碱
排出 鸟氨酸 循环
尿素
核苷酸
磷脂 核酸
动物生物化学
物质代谢的关系
一、糖代谢与脂类代谢的联系 1. 摄入的糖量超过能量消耗时
合成糖原储存（肝、肌肉）
葡
萄
合成脂肪
糖
乙酰CoA
（脂肪组织）
动物生物化学
物质代谢的关系
啶环的合成。
动物生物化学
物质代谢的关系
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动物生物化学
物质代谢的调节
一、细胞水平的调节 酶的区域化分布 变构调节 共价修饰 酶的含量调节
二、激素水平的调节 三、整体水平的调节
动物生物化学
物质代谢的调节
一、细胞水平的调节 细胞水平的调节指通过其细胞内代谢物浓
度的变化来影响酶活性和酶含量的调节方式。 细胞水平的调节是最原始、最基本的调节方式。
动物生物化学
物质代谢的调节
1.酶的区域化分布
真核细胞主要代谢途径与酶在细胞内的隔离分布
代谢途径
细胞内分布
代谢途径
细胞内分布
糖酵解
细胞液
脂肪合成
细胞液
三羧酸循环
线粒体
胆固醇合成 细胞液和内质网
磷酸戊糖途径
细胞液
尿素合成
细胞液和线粒体
糖异生
细胞液
蛋白质合成 细胞液和内质网
糖原合成与分解 细胞液
DNA合成
丙酮酸脱氢酶
磷酸化／脱磷酸
丙酮酸脱羧酶
磷酸化／脱磷酸
糖原磷酸化酶
磷酸化／脱磷酸
磷酸化酶b激酶
磷酸化／脱磷酸
磷酸化酶磷酸酶
磷酸化／脱磷酸
糖原合酶
磷酸化／脱磷酸
三酰甘油脂肪酶（脂肪细胞）
磷酸化／脱磷酸
HMG-CoA还原酶
磷酸化／脱磷酸
HMG-CoA还原酶激酶
磷酸化／脱磷酸
乙酰CoA羧化酶
磷酸化／脱磷酸
谷氨酰胺合成酶（大肠杆菌）
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物质代谢的调节
3.共价修饰调节 共价修饰形式： ① 磷酸化和去磷酸化（最常见） ② 甲基化和去甲基化 ③ 腺苷化和去腺苷化； ④ 尿苷化和去尿苷化 ⑤ ADP-核糖化和去ADP-核糖化
动物生物化学
物质代谢的调节
3.共价修饰调节 某些酶的化学修饰调节
酶
反应类型
磷酸果糖激酶
磷酸化／脱磷酸
物质代谢的关系
三、脂类代谢与氨基酸代谢的联系
1 所有的氨基酸都可以转变成脂肪。
氨基酸
乙酰CoA
脂肪
动物生物化学
物质代谢的关系
三、脂类代谢与氨基酸代谢的联系
2 脂肪分解产生的甘油可以转变成一些非必需氨基 酸；但在动物体内难以利用脂肪酸合成氨基酸。
脂肪
甘油
磷酸甘油醛 糖酵解途径
某些非必需氨基酸
丙酮酸
一、糖代谢与脂类代谢的联系
2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖
甘油激酶
葡
甘油
磷酸-甘油
萄
肝、肾、肠
糖
脂 肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
动物生物化学
物质代谢的关系
一、糖代谢与脂类代谢的联系
3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响
脂肪大量动员
酮体生成增加
糖不足
草酰乙酸相 对不足
高酮血症
氧化受阻
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物质代谢的关系
细胞核
氧化磷酸化
线粒体
mRNA合成
细胞核
磷脂合成
内质网
tRNA合成
核质
脂肪酸合成
细胞液
rRNA合成
核仁
脂肪动员
细胞液
血红素合成 细胞液和线粒体
脂酸β氧化
线粒体
胆红素生成 细胞液和微粒体
酶的隔离分布的意义——避免了各种代谢途径互相干扰 动物生物化学
物质代谢的调节
2.变构调节 细胞内一些代谢物能与某些酶分子活性
二、糖代谢与氨基酸代谢的联系
1 糖代谢产生的α-酮酸可转变成非必须氨基酸。
丙氨酸
天冬氨酸
糖
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰CoA
α-酮戊二酸 谷氨酸
柠檬酸
动物生物化学
物质代谢的关系
二、糖代谢与氨基酸代谢的联系
2 大部分的氨基酸可通过脱氨基作用后再沿糖异 生途径合成糖和糖原。
脱氨基
丙氨酸
丙酮酸
糖异生 葡萄糖
动物生物化学
中心以外的某一部位以非共价键可逆结合， 使酶构象发生改变并影响其催化活性，这种 现象叫做变构调节。
动物生物化学
物质代谢的调节
2.变构调节 变构效应剂常引起酶分子紧密构象与松弛构象
之间的互变，亚基的聚合或解聚。
果糖－1，6二磷酸酶的变构效应
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物质代谢的调节
3.共价修饰调节
共价修饰概念： 酶蛋白肽链上的某些基团可在另一种酶的催化下， 与某些化学基团发生可逆的共价结合，引起酶分 子结构改变而影响酶的活性称为酶的共价修饰
动物生物化学
物质代谢的调节
4.酶的含量调节
（1）酶蛋白合成的诱导与阻遏 A 底物对酶合成的诱导 B 产物对酶合成的阻遏作用 C 激素对酶合成的诱导作用 D 药物对酶合成的诱导作用
动物生物化学
物质代谢的调节
4.酶的含量调节 （2）酶蛋白降解的调节 A 主要是细胞溶酶体中的蛋白水解酶的作用。 B 细胞中的由多种蛋白水解酶组成的蛋白酶体的
分泌细胞或内分泌腺 激素
甲状腺腺泡上皮细胞 甲状腺素
甲状腺C细胞
降钙素
甲状旁腺主细胞
甲状旁腺素
肾上腺皮质
醛固酮、皮质醇、雌二醇
肾上腺髓质
肾上腺素、去甲肾上腺素
胰岛A细胞
胰高血糖素
胰岛B细胞
胰岛素
前列腺
松果体细胞
褪黑素
神经垂体
催产素、抗利尿激素
腺垂体
促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、促卵泡激素、 黄体生成素、生长素、催乳素、促黑激素
作用。动物生物化学 物质代谢的调节二、激素水平的调节 激素：是由内分泌细胞及内分泌腺合成与分泌的
化学物质。 激素通过与其受体的特异识别与结合调节物质代
谢或基因表达。 激素水平的调节是指多细胞生物通过产生的各种
激素来影响细胞中酶活性和酶含量的调节方式。
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物质代谢的调节
二、激素水平的调节
部分内分泌细胞或内分泌腺合成与分泌的激素
其他α-酮酸
动物生物化学
物质代谢的关系
四、核苷酸在物质代谢中的作用
许多核苷酸在调节代谢中起重要作用。
如：ATP是能量通用货币和转移磷酸基团的主要分子；UTP 参与单糖的转变和糖原的合成；CTP参与磷脂的合成；GTP 是合成蛋白质所必需。cAMP、cGMP作为胞内信号分子参与 细胞信号的传导。
糖代谢为核酸合成提供了磷酸核糖和NADPH+H+。 甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺等作为原料参与嘌呤环和嘧
H2O
R3COOH
CH2OOCR1
R2COO CH CH2OH
二酰甘油
二酰甘油脂肪酶
H2O
CH2OH CHOH
CH2OH 甘油
一酰甘油脂肪酶
R2COOH
H2O
R1COOH
CH2OH R2COO CH
CH2OH 一酰甘油
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物质代谢的调节
三、整体水平的调节 整体水平的调节指通过神经系统或其分泌的
动物生物化学
物质代谢的调节
二、激素水平的调节
蛋 白 质 和 肽 类 激 素
动物生物化学
物质代谢的调节
二、激素水平的调节
脂解激素： 肾上腺素 去甲肾上腺素 胰高血糖素 促肾上腺皮质激素 促甲状腺素
抗脂解激素： 胰岛素 前列腺素E2
CH2OOCR1
R2COO CH
CH2OOCR3 三酰甘油
三酰甘油脂肪酶 （激素敏感脂肪酶）
3.共价修饰调节
共价修饰特点：
①酶有高（有）或低（无）活性两种形式
②酶分子出现共价键的变化
③共价修饰是酶促反应
④有些酶具有别构与化学修饰双重调节
⑤多受激素调节
动物生物化学
物质代谢的调节
4.酶的含量调节
细胞内酶含量的调节是指通过影响酶蛋白的合
成或降解来改变酶的含量，从而改变酶促反应
速度。
主要表现为
酶蛋白合成的诱导与阻遏 酶蛋白的降解
动物生物化学
物质代谢的调节
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