物质代谢的调节
生物化学第十四章物质代谢调节
难点：
酶的诱导和阻遏的调节机制
第一节 物质代谢的调节类型特点
一. 神经系统的调节作用
在中区神经的控制下，通过神经递质对效应器发生 直接影响；或者改变某些激素的分泌，再通过各种激 素的相互协调，对整个代谢进行综合调 节。
特点：
短而快 具整体性 直接调 节代谢的作用 多数通过激素发挥作用
二. 激素水平的调节
第五节细胞水平的诱导与阻遏调节机制
一、构成酶与适应酶
根据酶的合成对环境影响的反应不同:
1.构成酶/组成酶
2.适应酶 诱导酶 阻遏酶
二、酶合成的诱导机制---乳糖操纵子
(一）阻遏蛋白的负调控
1. 关闭(无乳糖)
调节基因 操纵 启动子 基因 lacZ lacY
lacA
mRNA
蛋白质 阻遏蛋白 (有活性) Z: -半乳糖苷酶 Y: -半乳糖苷透过酶
通过改变生物体细胞代谢物的浓度,也可以改变某些 酶的活性或含量从而影响代谢反应的速度。
具组织特异性和效应特异性 缓慢而持久 特点： 局部性调 节部分代谢 由神经系统控制分泌
三. 细胞水平的调节
通过代谢物的浓度的改变,来调 节某些酶促反应的速度。 又称酶水平的调节 酶的活性 特点： 酶的数量
细胞水平的调节类型：
3.沉寂子（silencer）
最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T抗原受体基因的 转录和重排中证实沉寂子的作用的存在。 作用特点： 负调控顺式元件 可不受序列方向的影响 距离发挥作用 并可对异源基因的表达起作用
如： UAS（upstream acticity sequence） CAATbox（－70～－80） GC BOX（－80～－110）
(放大效应)
激素与受体结合 激活腺苷酸环化酶
生物化学：第十三章 代谢调节
• 代谢调节普遍存在于生物界
单细胞生物
通过细胞内代谢物浓度的变 化，影响酶活性及含量，从而调 节代谢
——原始调节/细胞水平调节
高 等 生 细胞水平代谢调节 物
激素水平代谢调节
整体水平代谢调节
细胞水平代谢调节
细胞的膜结构及酶分布 在代谢的调节作用
酶活性的调节
多酶体系的 区域化分布
同工酶在调 节中的作用
GTP
已糖激酶
6-P-G
磷酸果糖激酶
6-P-F
磷酸果糖激酶1
6-磷酸果糖
1,6-二磷酸果糖
各种腺苷酸对磷酸果糖激酶的变构调节
变构调节的机制和特点
➢多数变构酶由多亚基构成，所以存在四级结构。 它们的变构调节一般体现在亚基的解聚和聚合上。 ➢多数变构酶由两种亚基组成：催化亚基和调节亚 基。 ➢变构酶有两种构象。 ➢变构剂与调节亚基以非共价键结合，两者的结合 程度取决于变构剂的浓度。 ➢变构调节快速短暂，一般在数分钟内完成。
甘油
某些非必需氨基酸
磷酸甘油醛
糖酵解途径
丙酮酸
其他α-酮酸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 但不能说，脂类可转变为氨基酸
• 氨基酸可以转变为脂类
氨基酸
乙酰CoA
脂肪
• 氨基酸可作为合成磷脂的原料
丝氨酸
丝氨酸磷脂
胆胺
脑磷脂
胆碱
卵磷脂
4. 核酸与糖、蛋白质
代谢的相互联系
• 氨基酸是体内合成核酸的重要原料
甘氨酸
天冬氨酸
谷氨酰胺
一碳单位
酶结构 的调节
酶数量 的调节
一、代谢途径的区域化分布 1、代谢途径有关酶类常组成酶体系，分布
于细胞的某一区域或亚细胞结构中。
生化第十二章物质代谢的整合与调节
第九章物质代谢的整合与调节本章要点一、物质代谢的特点1.体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体2.机体物质代谢不断受到精细调节3.各组织、器官物质代谢各具特色4.体内各种代谢物都具有共同的代谢池5.ATP是机体储存能量和消耗能量的共同形式6.NADPH提供合成代谢所需的还原当量二、物质代谢的相互联系1.各种能量物质的代谢相互联系相互制约2.糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系①葡萄糖可转变为脂肪酸②葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变③氨基酸可转变为多种脂质但脂质几乎不能转变为氨基酸④一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料三、肝在物质代谢中的作用1.肝是维持血糖水平相对稳定的重要器官①肝内生成的葡糖-6-磷酸是糖代谢的枢纽②肝是糖异生的主要场所2.肝在脂质代谢中占据中心地位①肝在脂质消化吸收中具有重要功能②肝是甘油三酯和脂肪酸代谢的中枢器官③肝是维持机体胆固醇平衡的主要器官④肝是血浆磷脂的主要来源3.肝的蛋白质合成及分解代谢均非常活跃①肝合成多数血浆蛋白②肝内氨基酸代谢十分活跃③肝是机体解“氨毒”的主要器官4.肝参与多种维生素和辅酶的代谢①肝在脂溶性维生素吸收和血液运输中具有重要作用②肝储存多种维生素③肝参与多数维生素的转化5.肝参与多种激素的灭活四、肝外重要组织器官的物质代谢特点及联系1.心肌优先利用脂肪酸氧化分解供能①心肌可利用多种营养物质及其代谢中间产物为能源②心肌细胞分解营养物质供能方式以有氧氧化为主2.脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大①葡萄糖和酮体是脑的主要能量物质②脑耗氧量高达全身耗氧总量的四分之一③脑具有特异的氨基酸及其代谢调节机制3.骨骼肌主要氧化脂肪酸，强烈运动产生大量乳酸①不同类型骨骼肌产能方式不同②骨骼肌适应不同耗能状态选择不同能源4.糖酵解是成熟红细胞的主要供能途径5.脂肪组织是储存和释放能量的重要场所①机体将从膳食中摄取的能量主要储存于脂肪组织②饥饿时主要靠分解储存于脂肪组织的脂肪供能6.肾能进行糖异生和酮体生成五、物质代谢调节的主要方式（一）、细胞水平的物质代谢调节主要调节关键酶活性②别构效应通过改变酶分子构象改变酶活性③别构调节使一种物质的代谢与相应的代谢需求和相关物质的代谢协调4.化学修饰调节通过酶促共价修饰调节酶活性②酶的化学修饰调节具有级联放大效应▲化学修饰调节的特点：a.绝大多数受化学修饰调节的关键酶都具无活性（或低活性）和有活性（或高活性）两种形式，它们可分别在两种不同酶的催化下发生共价修饰，互相转变。
生物化学讲义第十章物质代谢的联系和调节
生物化学讲义第十章物质代谢的联系和调节 【目的与要求】1.熟悉三大营养物质氧化供能的通常规律与相互关系。
2．熟悉糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的相互联系。
3．熟悉代谢调节的三种方式。
掌握代谢途径、关键酶（调节酶）的概念；掌握关键酶（调节酶）所催化反应的特点。
熟悉细胞内酶隔离分布的意义。
熟悉酶活性调节的方式。
4．掌握变构调节、变构酶、变构效应剂、调节亚基、催化亚基的概念；5．掌握酶的化学修饰调节的概念及要紧方式。
6．熟悉激素种类及其调节物质代谢的特点。
7．熟悉饥饿与应激状态下的代谢改变。
【本章重难点】1.物质代谢的相互联系2．物质代谢的调节方式及意义3．酶的变构调节、化学修饰、阻遏与诱导4．作用于细胞膜受体与细胞内受体的激素学习内容第一节物质代谢的联系第二节物质代谢的调节第一节物质代谢的联系一、营养物质代谢的共同规律物质代谢：机体与环境之间不断进行的物质交换，即物质代谢。
物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。
二、三大营养物质代谢的相互联系糖、脂与蛋白质是人体内的要紧供能物质。
它们的分解代谢有共同的代谢通路—三羧酸循环。
三羧酸循环是联系糖、脂与氨基酸代谢的纽带。
通过一些枢纽性中间产物，能够联系及沟通几条不一致的代谢通路。
对糖、脂与蛋白质三大营养物质之间相互转变的关系作简要说明：㈠糖可转变生成甘油三酯等脂类物质（除必需脂肪酸外），甘油三酯分解生成脂肪酸，脂肪酸经β-氧化生成乙酰CoA，乙酰CoA或者进入三羧酸循环或者生成酮体，因此甘油三酯的脂肪酸成分不易生糖，但甘油部分能够转变为磷酸丙糖而生糖，但是甘油只有三个碳原子，只占甘油三酯的很小部分。
㈡多数氨基酸是生糖或者生糖兼生酮氨基酸。
因此氨基酸转变成糖较为容易。
糖代谢的中间产物只能转变成非必需氨基酸，不能转变成必需氨基酸。
㈢少数氨基酸能够生酮，生糖氨基酸生糖后，也可转变为脂肪酸（除必需脂肪酸外），因此氨基酸转变成脂类较为容易。
脂肪酸经β-氧化生成乙酰CoA进入三羧酸循环后，即以CO2形式被分解。
生物体内代谢物质的调节机制
生物体内代谢物质的调节机制生物体内代谢物质的调节机制是指生物体内各种代谢物质的平衡状态和调节机制。
生物体内包含多种代谢物质如蛋白质、碳水化合物、脂质、核酸等，这些代谢物质在生命活动的过程中扮演着不可或缺的角色。
因此，生物体需要通过一系列的调节机制来控制这些代谢物质的数量和质量，以保证身体的正常功能。
一、蛋白质代谢物质的调节机制蛋白质是人体内最重要的有机物质之一，参与了人体内许多重要的生理活动。
人体需要通过一系列调节机制来控制蛋白质的代谢，维持其正常的水平。
1、蛋白质的消化吸收：蛋白质进入体内后需要被消化，然后吸收到肠道壁。
人体会分泌消化酶来消化蛋白质，例如胃液中的胰蛋白酶、胃蛋白酶等。
2、蛋白质的合成：蛋白质在身体中的合成受到体内营养、激素、免疫因子等多种因素的调控。
当身体缺乏某种氨基酸时，蛋白质的合成能力就会受到影响。
3、蛋白质的分解：蛋白质在人体内会保持动态平衡，即蛋白质合成和分解相互对等。
蛋白质的分解能够释放氨基酸，进而供给身体需要。
二、碳水化合物代谢物质的调节机制碳水化合物是人体内最主要的能量来源，人体需要通过一系列调节机制来维持血糖的平衡，确保身体有足够的能量。
1、血糖水平的调节：胰岛素和胰高血糖素是体内调节血糖平衡的两个重要激素。
当血糖水平过高时，胰岛素能够促进氧化剂的转运和利用，同时也能刺激糖原的合成。
当血糖水平过低时，胰高血糖素能够通过刺激肝糖原分解和糖生成来提升血糖水平。
2、能量平衡的调节：人体内的能量平衡受到体内激素、饮食等多种因素的影响。
当人体消耗的能量超过了身体所摄入的能量时，血糖水平就会下降；反之，当人体摄入的能量超过了消耗时，血糖水平就会升高。
三、脂质代谢物质的调节机制脂质是人体内重要的能量来源之一，同时也是组织构成的重要成分。
人体需要一系列调节机制来维持其正常的水平。
1、脂质的消化吸收：脂质的消化和吸收主要发生在小肠中。
人体在胰液中分泌脂肪酶来分解脂质，最后转化成脂肪酸和甘油，然后吸收到小肠壁。
《生物化学》-物质代谢的调节与控制
1.酶量调节机理
酶量调节的两种基本调节机制是诱导和阻遏
诱导：一些分解代谢的酶类只在有关的底物或底物 类似物存在时才被诱导合成。依赖于诱导物才能合 成的酶称为诱导酶。
阻遏：对于合成代谢的酶类，在产物或产物类似物 足够量存在时，其合成被阻遏。（反馈阻遏）
共价修饰调节是酶蛋白中的活性基团（-OH、SH、-COOH、-NH2）在其他酶的作用下发生共价 修饰，从而改变酶的活性。
共价修饰调节具有级联放大作用，效率高。
（三）酶量变化对代谢的调节（基因表达的调节控制）
细胞内酶浓度的改变也可以改变代谢速度。
主要是通过调节酶蛋白的合成过程实现的。 （1）活化基因则合成相应的酶，酶量增加； （2）钝化基因则停止酶的合成，酶量降低。
柠檬酸
+
–
乙酰辅酶A羧化酶 6-磷酸果糖激酶
促进脂酸的合成 抑制糖的氧化
2.共价修饰调节
（1）有些酶，在其它酶的催化下，其分子结构中的某 些基团，如：Ser、Thr或Tyr 的-OH 基，能与特殊的 化学基团，如ATP分子上脱下的磷酸基或腺苷酰基 (AMP)，共价结合或解离，从而使酶分子活性形式发生 改变。这种修饰作用称为共价修饰调节。这种被修饰 的酶称为共价调节酶。
葡萄糖
分解代 谢产物
变构调节的生理意义
① 代谢终产物反馈抑制 (feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。
乙酰CoA
丙二酰CoA
乙酰CoA羧化酶
长链脂酰CoA
②变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。
G-6-P
+
–
糖原合酶
糖原磷酸化酶
物质代谢的联系和调节专业知识讲解
汇报人： 2023-12-30
目录
• 物质代谢的基本概念 • 物质代谢的联系 • 物质代谢的调节 • 物质代谢异常与疾病 • 物质代谢的研究方法 • 物质代谢的前沿进展与未来展
望
01
物质代谢的基本概念
物质代谢的定义
物质代谢
指生物体内所发生的用于维持生命活动的化学反应的总和，包括 合成代谢和分解代谢两类。
合成代谢
指生物从外界吸收各种营养物质，通过一系列化学反应将其转化 为自身组成成分，并储存能量的过程。
分解代谢
指生物体将自身组成成分分解为简单物质，并释放能量的过程。
物质代谢的过程
消化吸收
食物经过物理和化学方式被分解为可被细胞吸 收的小分子，如氨基酸、单糖和脂肪酸。
转运
吸收的小分子通过细胞膜的转运进入细胞内部 。
物质代谢与细胞信号转导的联系
激素调节物质代谢
激素作为细胞信号分子，可以调节细胞内酶的活性或影响基因的表达，从而调 节物质代谢的速度和方向。
物质代谢影响细胞信号转导
细胞内的物质代谢可以产生一些小分子信号分子，如cAMP、Ca2+等，这些信 号分子可以作为第二信使参与细胞信号转导过程。
03
物质代谢的调节
05
物质代谢的研究方法
生物化学研究方法
生物化学研究方法是通过生物化学手段来研究物质代谢的过 程。这些手段包括生物化学实验、生物化学分析和生物化学 技术等。通过这些方法，可以深入了解物质代谢的分子机制 和代谢途径。
生物化学研究方法还可以用来研究生物体内各种物质的合成 、分解和转化等过程，以及这些过程之间的相互联系和调节 机制。这些研究对于理解生物体的生命活动和疾病发生机制 具有重要意义。
物质代谢调节--细胞水平的代谢调节
物质代谢调节(Regulation in Metabolism)物质代谢是生命现象的基本特征，是生命活动的物质基础。
人体物质代谢是由许多连续的和相关的代谢途径所组成，而代谢途径(如糖的氧化，脂肪酸的合成等)又是由一系列的酶促化学反应组成。
在正常情况下，各种代谢途径几乎全部按照生理的需求，有节奏、有规律地进行，同时，为适应体内外环境的变化，及时地调整反应速度，保持整体的动态平衡。
可见，体内物质代谢是在严密的调控下进行的。
代谢调节机制普遍存在于生物界，是生物在长期进化过程中逐步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。
单细胞的微生物受细胞内代谢物浓度变化的影响，改变其各种相关酶的活性和酶的含量，从而调节代谢的速度，这是细胞水平的代谢调节，是生物体在进化上较为原始的调节方式。
较复杂的多细胞生物，出现了内分泌细胞。
高等动物则出现了专门的内分泌器官，这些器官所分泌的激素可以对其他细胞发挥代谢调节作用。
激素可以改变某些酶的催化活性或含量，也可以改变细胞内代谢物的浓度，从而影响代谢反应的速度，这称为激素水平的调节。
高等动物不仅有完整的内分泌系统，而且还有功能复杂的神经系统。
在中枢神经的控制下，或者通过神经递质对效应器直接发生影响，或者通过改变某些激素的分泌，来调节某些细胞的功能状态，并通过各种激素的互相协调而对整体代谢进行综合调节，这种调节即称整体水平的调节。
以上所述的细胞水平的代谢调节、激素水平的调节和整体水平的调节，在高等动物和人体内全都存在，下面分别进行介绍。
细胞水平的代谢调节一、细胞内酶的分隔分布从物质代谢过程中可知，酶在细胞内是分隔着分布的。
代谢上有关的酶，常常组成一个酶体系，分布在细胞的某一组分中，例如,糖酵解酶系和糖元合成、分解酶系存在于胞液中；三羧酸循环酶系和脂肪酸β-氧化酶系定位于线粒体；核酸合成的酶系则绝大部分集中在细胞核内。
这样的酶的隔离分布为代谢调节创造了有利条件，使某些调节因素可以较为专一地影响某一细胞组分中的酶的活性，而不致影响其他组分中的酶的活性，从而保证了整体反应的有序性。
第十章 代谢调节
R C
R C
R C R R C
R C
R C 酶分子
R C
C
酶活性增加/降低
--生理小分子物质：代谢产物、底物、其他 和调节基团非共价、可逆结合
果糖－1，6二磷酸酶的变构效应
酶亚基上的催化部位 X：酶亚基上的调节部位 FDP：果糖-1，6－二磷酸
3.变构酶的酶促反应动力学不符合米曼氏方程 式，酶促反应速率和作用物浓度的关系曲线 不呈矩形而常常呈S形。
糖原
I
脂肪 脂肪酸+甘油
乙酰CoA
蛋白质 氨基酸
葡萄糖
II
III
三羧酸循环
CO2，H2O，ATP
三大营养物分解代谢的三个阶段
联系枢纽
葡糖-6-磷酸酶
果糖-1，6-二磷酸酶
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
细胞浆
丙酮酸羧化酶
线粒体
糖
脂肪
磷酸丙糖
α —磷酸甘油
脂肪酸
磷酸烯醇式丙酮酸 丙氨 酸 半胱氨酸 甘氨 酸 苏氨 酸 ○ 色氨 酸 丙酮酸 酮体 ▲亮氨酸 ○ 异亮氨酸 ○ 色氨酸 乙酰乙酰CoA ▲亮氨 酸 ▲赖氨 酸 ○ 异亮 氨酸 ○ 色氨 酸 ○ 苯丙 氨酸 ○ 酪氨 酸 谷氨 酸 谷氨 酰胺 精氨 酸 组氨 酸 脯氨 酸
3. 耗能少 4. 按需调节，是体内酶活性的经济、高 效的调节方式
酶别构调节与化学修饰调节的比较
某些酶同时存在两种调节方式 别构调节是细胞的基本调节方式 化学修饰调节是高效的调节方式
三、细胞内酶含量的调节
属于酶的迟缓调节。
迟缓调节：通过对酶蛋白分子的合成或降 解来改变细胞内酶的含量的调节方式，一 般需要数小时或数天才能实现。
磷酸果糖激酶I
生物化学_第十章_物质代谢的调节
细胞核:核酸合成
内质网:蛋白质合 成;磷脂合成
真核细胞主要代谢途径与酶的区域分布
代谢途径（酶或酶系） 细胞内分布 代谢途径（酶或酶系） 细胞内分布 糖酵解 三羧酸循环 磷酸戊糖途径 糖异生 糖原合成与分解 脂肪酸β氧化 脂肪酸合成 呼吸链 多种水解酶 磷脂合成 胞质 线粒体 胞质 胞质 胞质 线粒体 胞质 线粒体 溶酶体 内质网 氧化磷酸化(呼吸链) 线粒体 尿素合成 胞质、线粒体 蛋白质合成 内质网、胞质 DNA合成 细胞核 mRNA合成 细胞核 tRNA合成 核质 rRNA合成 核仁 血红素合成 胞质、线粒体 胆红素生成 微粒体、胞质 胆固醇合成 内质网、胞质
酮体 乳酸 游离脂酸 葡萄糖
• 以葡萄糖有氧氧化供能为主
（六）红细胞
•能量主要来自糖酵解
（七）肾脏
• 也可进行糖异生和生成酮体； • 肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、 酮体有氧氧化供能。
第 二 节 物质代谢的相互联系
Metabolic Interrelationships
一、在能量代谢上的相互联系
酶的隔离分布的意义 —— 避免了各种代谢途径互相干扰，而且有利于它们协调 地发挥作用。
（二）细胞内物质代谢调节的基本方式
在一个代谢途径中，其速率和方向不完全由途径的所 有酶决定和调节，而是由其中的一个或几个具有调节作用
的酶所决定，这些酶称为调节酶(regulatory enzymes)、
关键酶(key enzymes)。或限速酶(rate-limiting enzyme）。由此酶催化的反应称为限速反应。限速酶活性 改变不但可以影响整个酶体系催化反应的总速率，甚至还 可以改变代谢反应的方向。
调节或细胞水平代谢调节。
高等生物 —— 三级水平代谢调节
生物化学基础第08章 物质代谢的联系与调节
糖 ▲生酮氨基酸
脂肪
三
○生糖兼生酮氨基酸 未标记为生糖氨基酸
磷酸丙糖 α —磷酸甘油 脂肪酸
、
三
磷酸烯醇式丙酮酸
大 物 质
丙氨 酸 半胱氨酸 甘氨 酸 苏氨 酸 ○ 色氨酸
丙酮酸 乙酰CoA
▲亮氨酸 ○ 异亮氨酸 酮体 ○ 色氨酸
乙酰 乙酰CoA
代
天冬酰胺 天冬氨酸
草酰乙酸
谢
柠檬 酸
▲亮氨酸 ▲赖氨酸 ○ 异亮氨酸
之
间
○ 苯丙氨酸 ○ 酪氨酸
延胡索酸 三羧酸循环
○ 色氨酸 ○ 苯丙氨酸 ○ 酪氨酸
的
联
缬氨 酸 苏氨酸
系
蛋氨酸 ○ 异亮氨酸
琥珀酰CoA
α—酮戊二酸
谷氨 酸 谷氨 酰胺 精氨 酸 组氨 酸 脯氨 酸
四、核酸与其他物质代谢的联系
氨基酸是体内合成核酸的重要原料:
氨基酸
（蛋、丝、组、甘、色）
分解代谢
主要通过神经-体液途径对代谢进行整体调节。 整体调节中，中枢神经系统起主导作用，它可
直接影响组织、器官代谢，如运动神经兴奋时， 肌细胞内ADP与无机磷酸浓度增加，促进糖氧 化分解。
饥饿的整体调节
1～3天不进食，肝糖原减少，血糖趋于降低， 胰岛素分泌减少和胰高血糖素分泌增加。
由此引起肌蛋白分解加快，糖异生作用增强， 脂肪动员和分解增加，酮体生成增多。肌蛋白分 解的氨基酸增多，其中大部分转变为丙氨酸和谷 氨酰胺，成为糖异生的主要原料。脂肪动员的脂 肪酸约有25%在肝生成酮体，脂肪酸和酮体成为 心肌、骨骼肌和肾皮质的重要燃料。
《生物化学基础》
电子课件
鄂东职业技术学院医药学系 湖北省黄 冈 卫 生学校
大学生物化学课件物质代谢的联系和调节
（3）肝在蛋白质代谢中的作用
1. 合成多种血浆蛋白质
（四）共同代谢池
体外摄入的营养物或体内各组织细胞的代谢物， 只要是同一化学结构的物质，在进行中间代谢 时，不分彼此，参加到共同的代谢池中参与代 谢，机会均等。 葡萄糖、 氨基酸
（五）ATP是机体能量利用的共同形式 （六） NADPH是合成代谢所需还原当量
第二节 物质代谢的相互联系
一、在能量代谢上的相互联系
全部清蛋白、凝血酶原、纤维蛋白原、Apo A、B、C、 E，部分a1, a2, β球蛋白。
2. AA合成与分解的主要器官。
3. 生成尿素的器官。 肝昏迷氨中毒
（4）肝参与多种维生素和辅酶的代谢 (略)
1. 肝在脂溶性维生素吸收和血液运输中的作用 胆汁酸参与维生素A，D，E，K的吸收。 血液中的运输：视黄醇结合蛋白 维生素D结合蛋白
（二）糖代谢与AA代谢的联系
1. 糖
NEAA (12种)
2. AA 糖 （18种，糖异生，除Leu, Lys）
必需AA 生糖AA 生酮AA 生糖兼生酮AA
（三）脂类代谢与AA代谢的相互联系
1. AA CH3CO-ScoA
FA、胆固醇
2. AA 是合成PL的原料 丝AA、乙醇胺、甲硫AA、胆碱(p160) 肉碱（β-氧化，p156）
饥饿：脂肪动员，脂肪组织分解TG为甘油和FA，释放入血。
6 . 肾：
糖异生、糖酵解、酮体生成 肾髓质，无线粒体，只能酵解供能 肾皮质，主要利用FA、酮体供能
生物化学-第十四章物质代谢调节
第五节细胞水平的诱导与阻遏调节机制
一、构成酶与适应酶
根据酶的合成对环境影响的反应不同:
1.构成酶/组成酶 2.适应酶
诱导酶 阻遏酶
二、酶合成的诱导机制---乳糖操纵子
(一）阻遏蛋白的负调控
1. 关闭(无乳糖)
调节基因
操纵
启动子 基因 lacZ lacY lacA
mRNA
蛋白质
Z: -半乳糖苷酶
通过改变生物体细胞代谢物的浓度,也可以改变某些 酶的活性或含量从而影响代谢反应的速度。
具组织特异性和效应特异性
特点：
缓慢而持久 局部性调 节部分代谢
由神经系统控制分泌
三. 细胞水平的调节
通过代谢物的浓度的改变,来调 节某些酶促反应的速度。 又称酶水平的调节
特点：
酶的活性 酶的数量
细胞水平的调节类型：
1.GTF（Genaral Transcription Factor） 通用转录因子
2.TBP(TATAbox binding protein) 是唯一能识别TATA盒并与其结合的转录因子，是三种RNA聚合酶
转录时都需要的；
不同基因由不同的上游启动子元件组成，能与不同的转录因子结合， 这些转录因子通过与基础的转录复合体作用而影响转录的效率。现在已 经发现有许多不同的转录因子，看到的现象是：同一DNA序列可被不同 的蛋白因子所识别；能直接结合DNA序列的蛋白因子是少数，但不同的 蛋白因子间可以相互作用，因而多数转录因子是通过蛋白质－蛋白质间 作用与DNA序列联系并影响转录效率的
蛋白激酶 （有活性）
磷酸化酶激酶 （无活性） ATP
磷酸化酶激酶 ADP （有活性）
磷酸化酶b （无活性) ATP
磷酸化酶a ADP（有活性）
物质代谢的相互联系和代谢调节
（无活性） 磷酸化酶激酶（活性）
104
ATP ADP
5
106
Ⅲ 、举例：糖原磷酸化酶的共价修饰调节
去磷酸化
磷酸化
Ⅳ 、特点：
①快速调节(比别构调节慢）；
②酶促、共价修饰；
③被修饰的酶有两种形式，一种为活性形式， 另一种为非活性形式。
④对调节信号有放大效应，调节效率比别构 调节高；
酶级联系统 调控示意图
肾上腺素或 胰高血糖素
1、腺苷酸环化酶
（无活性）
腺苷酸环化酶（活性）
三、脂代谢与蛋白质代谢的相互联系
1、脂肪转化为蛋白质
甘油 脂肪
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 乙酰CoA 氨基酸碳架 氨基酸 蛋白质
有限
2、蛋白质转化为脂肪
生酮AA α-酮酸
乙酰乙酸 乙酰辅酶A
蛋白质 生糖AA
丙酮酸
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 脂肪
α-磷酸甘油
四、核酸代谢与其他物质代谢的相互关系
1、糖、脂肪、蛋白质为核酸的合成提供原料和能量
Ⅲ、别构调节的一种重要方式 ——前馈和反馈调节
前馈：意思是“输入对输出的影响”。 底物对代谢过程的调节作用。
反馈：意思是“输出对输入的影响”。 代谢产物对代谢过程的调节作用。
前馈和反正馈调控(+)：使代谢过程加快。 负调控(-)：使代谢过程减慢。
其调节机理是通过酶的变构效应来实现的。
+ 或—
前馈 S0 E0 S1 E1 S2
2.糖、脂肪、蛋白质的代谢是相互关联的
（殊途同归——TCA）
3.三者之间的相互转化
一、糖代谢与脂肪代谢的相互联系（转化）
1、糖转化为脂肪
⑴糖
有氧氧化乙酰CoA，NADPH 从头合成 脂肪酸
第12章物质代谢联系与调节
信
息
与靶细胞上特异受体结合
传
递
细胞内信号转换
表现效应
配体与受体结合 交换GTP/GDP（G蛋白活化） 结合并激活AC（腺苷酸环化酶）
生成cAMP（第二信使） 激活PKA
发挥生理作用
cAMP-蛋白激酶A的信息转导过程
细胞膜
Gs
AC
ATP cAMP
底物蛋白磷酸化
CR CR
Pi Pi Pi
C C
R 2cAMP R 2cAMP
2 高等生物: 三级水平代谢调节
（1）细胞水平代谢调节 （2）激素水平代谢调节 （3）整体水平代谢调节
（1） 细胞水平的代谢调节
① 酶分布区域化在代谢调节中的作用 酶结构调节
② 酶活性的调节 酶数量的调节
③ 基因表达的调节
① 区域化分布：物质代谢互不干扰
多酶体系 分布
糖酵解
胞液
磷酸戊糖途径 胞液பைடு நூலகம்
糖原合成 胞液
脂肪酸合成 胞液
糖异生
胞液
β-氧化
线粒体
三羧酸循环 线粒体
酮体生成
肝细胞线粒 体
多酶体系 分布
胆固醇合成 胞液和内质网
磷脂合成 内质网
尿素合成 线粒体和胞液
蛋白质合成 胞液和内质网
核酸合成 细胞核
多种水解酶 溶酶体
呼吸链
线粒体
细胞质:酵解;磷 戊糖途径;糖原合 成;脂肪酸合成;
细胞核:核酸合成
生糖氨基酸
丙氨酸
脱氨基
糖异生
丙酮酸
葡萄糖
2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸（转氨基作用）
丙氨酸
天冬氨酸
糖
丙酮酸
第十六章物质代谢的调节MetabolicRegulation
第二节 代 谢的 调 节
一、代谢调节的概念
二、酶水平的调节
一、代谢调节的概念
生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空 间内同时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有 灵巧而严密的调节机制，才能使代谢适应外界环境 的变化与生物自身生长发育的需要。调节失灵便会
导致代谢障碍，出现病态甚至危及生命。在漫长的
脂肪酸
丙二单酰CoA
乙酰乙酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸 琥珀酰CoA -酮戊二酸
乙醛酸
柠檬酸
异柠檬酸
生物氧化的三个阶段 脂肪 多糖 蛋白质
大分子降解 成基本结构 单位
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰 CoA等）
氧化（S-S）/还原(2SH)
ATP
ADP
Thr Ser -OH Tyr
蛋白激酶
Thr Ser -OPO32Tyr
磷蛋白磷酸酶 酶蛋白
Pi H2 O
磷酸化的 酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
2ATP
磷酸化酶b激酶
P P
磷酸化酶a磷酸酶 2H2O
磷酸化酶b （无活性） 磷酸化酶a （高活性）
糖原磷酸化酶调节模式图
1、原核生物基因表达的调控
—操纵子学说
2、真核生物基因表达的调控
1.原核生物基因表达的调控 — 操纵子学说(酶合成的诱导作用)
A、操纵子——基因表达的协同单位
结构基因（编码蛋白质，S） 操纵子 调节基因 控制位点 启动子（premotor, P） 操纵基因（operator, O）
共同中间物进 入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
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第九章物质代谢的联系与调节一、A型题1.变构效应剂与酶结合的部位是A.活性中心的结合基团B.活性中心催化基因C. 酶的-SH基因D. 酶的调节部位 E．酶的任何部位2.下列哪一代谢途径不在胞浆中进行A．糖酵解 B.磷酸戊糖途径 C.糖原合成与分解D．脂肪酸β氧化 E．脂肪酸合成3.长期饥饿时，大脑的能源主要是A.葡萄糖 B．糖原 C．甘油 D. 酮体 E．氨基酸4.最常见的化学修饰方式是A．聚合与解聚 B.酶蛋白的合成与降解 C．磷酸化与去磷酸化D．乙酰化与去乙酰化 E．甲基化与去甲基化5.机体饥饿时，肝内哪条代谢途径加强A.糖酵解途径B.磷酸戊糖途径C.糖原合成D.糖异生 E．脂肪合成6.有关酶的化学修饰，错误的是A．一般都存在有活性（高活性）和无活性（低活性）两种形式B．有活性和无活性两种形式在酶的作用下可以互相转变C．化学修饰的方式主要是磷酸化和去磷酸化D．一般不需要消耗能量 E．催化化学修饰的酶受激素调节7.下列哪条途径是在胞液中进行的？A.丙酮酸羧化B.三羧酸循环C.氧化磷酸化D.脂肪酸β-氧化E.脂肪酸合成8.糖异生、酮体生成及尿素合成都可发生于A.心 B．肾 C．脑 D.肝 E．肌肉9．关于糖、脂类和蛋白质三大代谢之间关系的叙述，正确的是A.糖、脂肪与蛋白质都是供能物质,通常单纯以脂肪为主要供能物质是无害的B.三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质的三者互变的枢纽，偏食哪种物质都可以C.当糖供不足时，体内主要动员蛋白质供能D.糖可以转变成脂肪，但有些不饱和脂肪酸无法合成E.蛋白质可在体内完全转变成糖和脂肪10．情绪激动时，机体会出现A.血糖升高B.血糖降低C.脂肪动员减少D.血中FFA减少E.蛋白质分解减少11．饥饿时，机体的代谢变化错误的是A．糖异生增加 B．脂肪动员加强 C．酮体生成增加D．胰岛素分泌增加 E．胰高血糖素分泌增加12．有关变构调节，错误的是A．变构酶常由两个或两个以上的亚基组成 B．变构剂常是小分子代谢物C．变构剂通常与变构酶活性中心以外的某一特定部位结合D．代谢途径的终产物通常是催化该途径起始反应的酶的变构抑制剂E. 变构调节具有放大作用13．应激状态下血中物质改变哪项是错误的A．葡萄糖增加 B．游离脂肪酸增加 C. 氨基酸增加D．酮体增加 E. 尿素减少14.具有快速又具有放大效应的酶的调节方式是：A.酶的诱导B.酶的阻遏C.酶的变构调节D.酶的化学修饰E.酶的竞争性抑制15.变构酶的酶分子中含有：A.催化部位和结合部位B.催化部位和调节部位C.结合部位和调节部位D.结合基团和调节基团E.结合部位和调节基团16.关于变构酶下列哪一种说法是错的？A.变构效应剂多为酶的底物或产物B.存在催化与调节两个活性部位C.反应符合米-曼氏方程式D.反应速度与底物浓度的关系呈S形曲线E.一般由多个亚基组成17.短期饥饿，血糖浓度维持主要靠：A.肝糖元分解B.肌糖元分解C.组织中葡萄糖利用降低D.肝中糖异生E.肾中糖异生18.糖.脂肪.蛋白质分解的共同途径是：A.磷酸戊糖途径B.糖酵解C.三羧酸循环D.糖元分解E.糖元合成19.变构剂调节的机理是：A.与必需基团结合B.与调节亚基或调节部位结合C.与活性中心结合D.与辅助因子结合E.与活性中心内的催化部位结合20．在肝细胞有充足ATP供应时，下列叙述错误的是A．脂肪酸合成加强 B.三羧酸循环减少 C.呼吸链氧化减弱D.抑制丙酮酸羧化酶E.丙酮酸激酶活性下降21.下列以磷酸二羟丙酮为交叉点的一对代谢途径是A.糖-核酸B.糖-氨基酸C.糖-胆固醇D.糖-甘油三酯E.糖-脂肪酸22.能迅速有效调节细胞内酶促代谢过程的是A.酶的变构抑制或激活作用B.酶的竞争性抑制作用C.酶合成的阻遏作用D.酶原激活作用E.酶合成的诱导作用23.当ATP/ADP比值降低时,可产生的效应是A.抑制柠檬酸合成酶B.抑制磷酸果糖激酶C.抑制丙酮酸激酶D.激活果糖二磷酸酶-1E.抑制乙酰CoA羧化酶24.关于乙酰CoA的代谢去路,错误的是A.合成胆固醇B.进入三羧酸循环彻底氧化C.羧化为丙二酰CoA合成脂肪酸D.生成酮体作为能源E.转变成生酮氨基酸25.糖、脂、非必需氨基酸互变最主要的枢纽物质是A．6-磷酸葡萄糖 B.5-磷酸核糖 C.3-磷酸甘油醛D.丙酮酸E.1-磷酸葡萄糖二、B型题A.酶的别构调节B.酶的化学修饰 C．酶含量的调节D．通过细胞膜受体 E．通过细胞质受体1．酶的磷酸化与去磷酸化作用属于2．体内ATP增加时，ATP对磷酸果糖激酶的抑制作用属于A.肝糖原B.乳酸C.脂肪酸 D．甘油 E．氨基酸3．空腹时，血糖来自4．饥饿 2～3天，血糖主要来自5．长期饥饿时，肌肉的主要能源物质6．随着饥饿的进程用作糖异生原料增加的是A.核酸合成B.蛋白质合成C.糖酵解D.脂肪酸β-氧化E.尿素合成7.在细胞溶胶和线粒体进行8.在线粒体进行9.在细胞溶胶中进行10.在细胞核进行A.前列腺素B.生长激素C.糖皮质激素D.肾上腺素E.胰岛素11.氨基酸衍生物12.可以降低血糖浓度13.花生四烯酸衍生物三、C型题A.共价修饰调节B.变构调节C.两者都是D.两者都不是1.效应剂作用于关键酶调节代谢2.底物、代谢终产物可作调节效应剂3．对关键酶有缓慢而持久的调节作用4．主要通过磷酸化/脱磷酸化调节酶活性A．糖异生 B.糖原分解 C.两者都是 D.两者都不是5.能提高血糖浓度的过程6.在细胞溶胶和线粒体中进行的过程7.在细胞溶胶中进行的过程四、X型题1.关于酶变构调节的叙述,正确的是A.酶变构调节都使酶活性增高B.酶多有调节亚基和催化亚基C.变构剂共价结合于酶的调节亚基D.体内代谢物可作为变构效应剂E.通过改变酶蛋白构象而改变酶活性2.酶化学修饰的特点是A.修饰变化是一种酶促反应B.需要ATP参与,所以耗能多C.调节时酶蛋白发生共价变化D.受调节的酶多由数个亚基构成E.调节过程有放大效应3.早期饥饿时体内的主要代谢改变是A.脂肪利用增加B.糖原显著减少,血糖降低C.增加肌肉蛋白分解D.胰岛素分泌增加E.糖异生增强4.属于细胞酶活性的代谢调节方式有A.通过膜受体调节B.调节细胞内酶含量C.通过细胞内受体调节D.酶的共价修饰E.酶的变构调节5.在细胞胞浆和线粒体中进行的代谢过程有A.胆汁酸合成B.糖异生C.尿素合成D.血红素合成E.糖酵解6.关于变构酶结构及作用的叙述,正确的是A.调节酶活性的过程比较缓慢且持续B.小分子物质与酶变构部位非共价结合C.活性中心与调节部位都处于同一亚基D.变构效应物抑制或激活酶作用7.关于酶共价修饰调节的叙述,错误的是A.酶修饰需ATP供给磷酸基,所以不经济B.受共价修饰调节的酶不能被别构调节C.磷酸化后酶形成共价键过程是不可逆的D.是需其他酶参与的级联放大效应8.长期饥饿时糖异生原料的主要来源是A.乳酸B.丙氨酸C.甘油D.丙酮酸五、填空题1.代谢调节的三级水平调节为______.______.______。
2.酶的调节包括______和______。
3.酶的结构调节有______和______两种方式。
4.酶的化学修饰常见的方式有______与______.______与______等。
5.在酶的化学修饰调节中，修饰酶的______与______两种形式的转变是通过______的作用来实现的。
六、名词解释1.关键酶2.变构调节3.酶的化学修饰调节4.诱导剂5.阻遏剂6.细胞水平的调节七、简答题1．比较变构调节与酶的化学修饰调节的特点。
2．为什么糖尿病患者会出现酮症酸中毒？八、论述题1．叙述糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系。
第九章物质代谢的联系与调节答案一、A型题1.D2.D3.D4.C5.D6.D7.E8.D9.D10.A11.D12.E13.E14.D15.B16.C17.D18.C19.B20.D21.D22.A23.E24.E25.D二、B型题1.B2.A3.A4.E5.C6.D7.E8.D9.C 10.A 11.D 12.E 13.A三、C型题1.B2.B3.D4.A5.C6.A7.B四、X型题1.BDE2.ACE3.ABCE4.BDE5.BCD6.BD7.ABC8.AD。