生化代谢途径的相互联系和代谢调控 ppt课件
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生物化学物质代谢的联系与调节ppt课件
第十章
物质代谢的联系与调节
概述
（一）物质代谢调节的概念
正常情况下，为适应内外环境的不断变化，机体 能够及时调节物质代谢的强度、速率和方向，以 维持机体内环境的稳定及代谢的顺利进行，在整 体上保持动态平衡。机体 对物质代谢的精细调 节过程称做代谢调节。
（二）代谢途 径
代谢途径是指生物 体内物质在代谢过 程中，由许多酶促 反应组成的、有秩 序的、依次连接的、 连续的化学反应。
某些代谢途径的变构酶及其变构效应剂
代谢途径 变构酶
变构激活剂
变构抑制剂
糖酵解
己糖激酶
AMP、ADP、FDP、Pi G-6-P
三羧酸循环
磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 柠檬酸合酶
FDP FDP AMP
柠檬酸 ATP、乙酰CoA ATP、长链脂酰CoA
糖异生
糖原分解 糖原合成 脂酸合成 胆固醇合成 氨基酸代谢
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 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
草酰乙酸
丙酮酸
丙酮酸羧化酶
3. 级联调节
肾上腺素 肾上腺素受体
肾上腺素—肾上腺素受体
G蛋白（无活性） G蛋白（有活性）
腺苷酸环化酶 腺苷酸环化酶
（无活性）
（有活性）
ATP
物质代谢的联系与调节
概述
（一）物质代谢调节的概念
正常情况下，为适应内外环境的不断变化，机体 能够及时调节物质代谢的强度、速率和方向，以 维持机体内环境的稳定及代谢的顺利进行，在整 体上保持动态平衡。机体 对物质代谢的精细调 节过程称做代谢调节。
（二）代谢途 径
代谢途径是指生物 体内物质在代谢过 程中，由许多酶促 反应组成的、有秩 序的、依次连接的、 连续的化学反应。
某些代谢途径的变构酶及其变构效应剂
代谢途径 变构酶
变构激活剂
变构抑制剂
糖酵解
己糖激酶
AMP、ADP、FDP、Pi G-6-P
三羧酸循环
磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 柠檬酸合酶
FDP FDP AMP
柠檬酸 ATP、乙酰CoA ATP、长链脂酰CoA
糖异生
糖原分解 糖原合成 脂酸合成 胆固醇合成 氨基酸代谢
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 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
草酰乙酸
丙酮酸
丙酮酸羧化酶
3. 级联调节
肾上腺素 肾上腺素受体
肾上腺素—肾上腺素受体
G蛋白（无活性） G蛋白（有活性）
腺苷酸环化酶 腺苷酸环化酶
（无活性）
（有活性）
ATP
代谢的调控PPT课件
营养与健康管理
通过调节个体的代谢过程， 可以实现更有效的营养补 充和健康管理，预防疾病 的发生。
代谢调控在农业领域的应用前景
作物改良
通过调节作物的代谢过程，可以培育出抗逆性强、产量高、品质 优良的新品种，提高农业生产效益。
精准农业
利用代谢调控技术，可以实现精准施肥、灌溉和病虫害防治，减 少资源浪费和环境污染。
THANKS
感谢观看
蛋白质组学是研究蛋白质表达、 修饰、功能和相互作用的学科。
蛋白质组学在生命科学、医学和 生物技术等领域具有广泛的应用
价值。
蛋白质组学的研究进展包括蛋白 质相互作用组学、蛋白质翻译后 修饰组学和蛋白质功能组学等方
面的研究。
基因组学的研究进展
基因组学是研究生物体基因组的 学科。
基因组学在遗传学、生物技术和 医学等领域具有广泛的应用前景。
葡萄糖代谢调控
01
癌细胞通常会优先利用葡萄糖作为能量来源，通过增加葡萄糖
转运子和酶的表达来促进葡萄糖的摄取和利用。
脂肪酸代谢调控
02
癌细胞会改变脂肪酸的合成和分解代谢，以满足自身对能量的
需求。
氨基酸代谢调控
03
癌细胞会利用氨基酸作为合成蛋白质和其他重要物质的原料，
同时也会通过增加酶的表达来促进氨基酸的摄取和利用。
方向。
酶的活性调节
酶的活性可以通过共价修饰、变构 效应、别构效应等方式进行调节， 从而改变酶对底物的作用。
酶的分布和定位
酶在细胞内的分布和定位对代谢调 控具有重要意义，不同细胞器中的 酶可以催化不同的代谢反应。
激素的调控
激素的合成与分泌
激素的合成与分泌受到多种因素的影响，如营养状况、神经信号 等，这些因素可以调节激素的合成与分泌。
《代谢调节生物化学》课件
岛素和生长因子等相关。
3
MAPKs (mitogen-activated
protein kinases)
调节细胞增殖、分化和细胞死亡等重要
mTOR (mammalian target of rapamycin)
4
过程，与多个代谢疾病相关。
参与细胞生长和代谢调节，对于蛋白质 合成和能量平衡起重要作用。
2. Hardie DG. (2014). AMPK - sensing energy while talking to other signaling pathways. Cell Metab. 20(6): 939-952.
3. Lin SC, Hardie DG. (2018). AMPK: Sensing Glucose as well as Cellular Energy Status. Cell Metab. 27(2): 299-313.
糖皮质激素
调节糖、脂肪和蛋白质的代谢， 影响细胞能量平衡和炎症反应。
胰高血糖素
反调节胰岛素，升高血糖水平， 在饥饿状态下保持血糖稳定。
代谢调节的细胞信号传导机制
1
蛋白激酶A (PKA)
通过磷酸化酶和蛋白质结合，调节多种
蛋白激酶B (PKB)
2
酶和转录因子的活性，影响能量代谢。
参与细胞生长、存活和代谢调控，与胰
代谢物及其在代谢调节中的作用
ATP
作为能量储存和释放的分子，ATP在细胞能量代 谢以及信号传导中起着关键作用。
cAMP
腺苷环化酶产生的第二信使，调节多种细胞功 能和代谢途径。
A MPK
AMP激活的蛋白激酶，参与调节能量代谢平衡， 对疾病如糖尿病和肥胖症具有调节作用。
生物化学第十四章代谢调控
酶
mRNA
的
诱
诱导物
导
和
C.无活性阻遏蛋白
酶蛋白
诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起 到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达
阻
遏
操
阻遏蛋白(无活性)
mRNA 酶蛋白
纵
阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达
子
D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂
模
型
代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋
白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达
❖ 酶水平的调节 是代谢调控的基础
酶水平的调节
酶活性的调节* 酶含量的调节
教学ppt
14
1. 酶活性的调节**
最重要 最灵敏 最有效
❖ 此调节是主要是以酶分子的结构为基础的调节有多种调 节因素 直接调节：底物浓度，辅助因子，温度，离子强度等 间接调节：代谢产物或小分子核苷酸类等。
教学ppt
15
1)别构调节作用
通过别构酶的别构 效应实现。
别构效应物主要有 底物产物或代谢途 径的最终产物以及 小分子核苷酸类物 质。
教学ppt
16
1)别构调节作用
教学ppt
17
2)共价修饰调节作用
❖ 共价调节酶分子上的基团可以在另一种酶催化下 发生共价修饰（例如磷酸化或去磷酸化作用）， 从而引起酶活性的激活或抑制。
❖ （1）酶有活性和非活性两种形式
动（如生长、发育、分化、繁殖、代谢和运动等）能够有条不紊 地进行 。
有调节才能适应，才能有序。
❖ 体内存在调节机制（系统），对代谢及时调节。调控机制是在长
期进化中逐步形成的。进化程度愈高，机制愈完善、愈复杂。
教学ppt
代谢途径的相互联系和代谢调控
（胞液）
关
-酮戊二酸 谷氨酸
系 天冬氨酸
草酰乙酸 C1 丙酮酸
乙酰CoA
（线粒体） TCA循环
脂肪
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
生物氧化的三个阶段
大分子降解 成基本结构 单位
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
脂肪酸
氨
甘氨酸 天冬氨酸
基
谷氨酰氨
磷酸二羟丙酮 PEP
甘油
酸
丙氨酸 甘氨酸
生酮氨基酸
和
丝氨酰 苏氨酸
亮氨酸 赖氨酸
核 苷
半胱氨酸 天冬氨酸
酪酰氨 色氨酸
笨丙氨酸
丙酮酸 乙酰乙酰CoA
丙二单酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
酸
天冬酰氨
异亮氨酸
之
酪氨酸 天冬氨酸
亮氨酸 色氨酸
间
苯丙酰氨
的
异亮氨酸 甲硫酰氨
代 谢
苏氨酸 缬氨酸
改变细胞的生理过程
细胞膜
问答题
1、为什么说三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质代谢的 共同通路？
2、举例说明核苷酸类化合物在代谢中起的作用。 3、试比较变构调节与化学修饰调节作用的异同？ 4、试以大肠杆菌乳糖操纵子说明酶合成的诱导和阻遏。
5、写出天冬氨酸在体内氧化生成CO2和H2O的主要历程， 注明其中脱氢反应的酶，并计算所产生的ATP数目。 6、简述能荷调节对代谢的影响及其生物系意义。
顺序反馈抑制示意图
-
-
H
E1
生化代谢途径的相互联系和代谢调控 ppt课件
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。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理 功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。 代谢调节的四级水平：
酶水平调节
细胞水平调节 激素水平调节 神经水平调节
多细胞整体水平调节
酶水平的调节
mRNA
阻遏蛋白(无活性)
酶蛋白 阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达
D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂
代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋 白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达
代谢产物
A、乳糖操纵子的结构
乳 糖 操 纵 子 的 负 调 控
调节 基因 R
启 动 操纵 子 基因
P O LacZ
乳糖结构基因
乙酰CoA，NADPH
磷酸二羟丙酮
从头合成
脂肪酸
脂肪
糖
酵解
α -磷酸甘油 糖代谢
糖异生
甘油 脂肪 脂肪酸
磷酸二羟丙酮
-氧化 乙醛酸循环
乙酰CoA
TCA
(植物)
琥珀酸
糖
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
糖 →→ α -酮酸
NH3
氨基酸
蛋白质
蛋白质
氨基酸
（生糖氨基酸）
α -酮酸
糖
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
结构基因
P O
R
T
LacZ
LacY
Laca
T 基 因 表 达
mRNA
RNA 聚合酶
mRNAZ
mRNAY
mRNAa
CAP
cAMP -CAP
葡萄糖降解物与cAMP的关系
13、代谢途径的相互联系和代谢调控
第二节 酶活性的调节
以上叙述了生物机体内存在着相 互联系，而又错综复杂的代谢过程。 不难想象，如果这些过程是杂乱无 章的，生物也就不能生存；代谢过 程必然存在精确的调节机制。生物 机体的代谢是和机体的内外环境分 不开的，生物具有适应环境的能力，
当内外条件改变时，生物机体能调 整和改变其体内的代谢过程，建立 新的代谢平衡，以适应变化了的环 境，因而能生存和发展。因此代谢 平衡是动态的、相对的，平衡是通 过调整和变动达到的，机体不断地 在进行代谢过程的调节和控制，生 物机体也正是在这种不断地运动中 才能得到发展，得到生存。显然， 生物机体对代谢过程的调节控制是
酸、谷氨酰胺参加嘌呤和嘧啶环的 合成。核酸的合成除需要酶催化外， 还需要多种蛋白质因子参与作用。
综合以上所述，可以看出，糖、脂 类、蛋白质和核酸等物质在代谢过 程中都是彼此影响，相互转化和密 切相关的。三羧酸循环不仅是各类 物质共同的代谢途径，而且也是它 们之间相互联系的渠道。现将四类 物质的主要代谢关系总结如图15-1。
水解合成、基团脱加及异构反应等，
转化种类繁多的分子。不同的代谢 途径可通过交叉点上关键的中间代 谢物而相互作用和相互转化。这些 共同的中间代谢物使各代谢途径得 以沟通，形成经济有效、运转良好 的代谢网络通路。其中三个最关键 的中间代谢物是： 葡萄糖-6-磷酸、 丙酮酸和乙酰辅酶A。
现将细胞内4类主要有机物质：糖、 脂类、蛋白质和核酸相互转变关系， 分别叙述如下：
蛋白质可以分解为氨基酸，在体 内转变为糖。许多种氨基酸在脱氨 后转变为丙酮酸、α-酮戊二酸、琥 珀酸、草酰乙酸而生成葡萄糖和糖 原。这类氨基酸称为生糖氨基酸。
例如，甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、 苏氨酸、缬氨酸、组氨酸、谷氨酸、 谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺、 精氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸及脯 氨酸等，都是生糖氨基酸。此外， 苯丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸和色 氨酸也能产生糖。
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1、酶原激活
2、酶的别构效应
酶活性的前馈和反馈调节 3、酶的共价修饰与级联放大机制
4、辅因子对已有酶活性的调节
酶 定 位 的 区 域 化
细胞质:酵解;磷 戊糖途径;糖原 合成;脂肪酸合 成;
线粒体:丙酮酸氧化;三羧 酸循环;-氧化;呼吸链电 子传递;氧化磷酸化
细胞核:核酸合成
内质网:蛋白质合成 ;磷脂合成
（2）前馈和反馈激活 （3）反馈抑制
（4）前馈和反馈调节中酶活性调节的机制
反馈调节中酶活性调节的机制
代谢物
别 构 中 心
活性 中心
共价修饰
酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下， 可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变， 使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰 （Covalent moldification ）。目前已知有六种修饰方 式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰 化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/ 去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。
106
6
6、糖原
1-磷酸葡萄糖
108
葡萄糖
血液
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
反馈抑制
由代谢终产物作为变构剂来抑制在此产 物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活 性的作用，称为反馈抑制。这是一种负反 馈机制，多数情况下控制合成代谢。 类型：顺序反馈抑制 协同反馈抑制 累积反馈抑制 同工酶反馈抑制
顺序反馈抑制示意图
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）
肾上腺素或 胰高血糖素
1
2、ATP
cAMP
2
R、cAMP 蛋白激酶（活性）
ATP ADP
102
3
3、蛋白激酶
（无活性）
4、磷酸化酶激酶
（无活性）
4
104
5
磷酸化酶激酶（活性）
ATP ADP
5、磷酸化酶 b
（无活性） 磷酸化酶 a（活性）
丙酮酸
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
第二节
代 谢 调 节
一、代谢调节的概念
二、细胞区域化调节
三、酶水平的调节 四、激素调节
代谢调节 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。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理 功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。 代谢调节的四级水平：
酶水平调节
细胞水平调节 激素水平调节 神经水平调节
多细胞整体水平调节
酶水平的调节
酶活性的前馈和反馈调节 前馈（feedforward ）和反馈（feedback ）是来自
电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响”， 后者的意思是“输出对输入的影响”，这里分别借用来说 明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。这种调节作用 是通过酶的变构效应来实现的。
（1）限速步骤和标兵酶
+
例1:糖代谢途径中丙酮酸积累激活丙酮酸羧化酶，
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
脂肪
生糖氨基酸
甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰氨 丙氨酸 甘氨酸 丝氨酰 苏氨酸 半胱氨酸 天冬氨酸 天冬酰氨 酪氨酸 天冬氨酸 苯丙酰氨 异亮氨酸 甲硫酰氨 苏氨酸 缬氨酸 谷氨酸 谷氨酰氨 组氨酸 脯氨酸 精氨酸
核糖-5-磷酸 磷酸二羟丙酮 PEP 甘油
脂肪酸
生酮氨基酸
亮氨酸 赖氨酸 酪酰氨 色氨酸 笨丙氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
第十一 章物质代谢的联系及其调节
第一节 物质代谢的相互联系 第二节 代谢调节 第三节 基因表达调控
思考
第一节
物质代谢的相互联系
一、糖代谢与脂类代谢的相互关系 二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
糖代谢与脂类代谢的相互联系
有氧氧化
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
蛋白质
氨基酸 酮酸或乙酰CoA （生酮氨基酸）
脂肪酸
脂肪
核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细
胞的成分和代谢类型
核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要
酶和多种蛋白质因子。
1，6-二磷酸果糖 磷酸二羟丙酮
甘油
氧 化
合 成
丙酮 酸
磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
苹果酸
乙醛酸 循环
延胡索酸
琥珀酸
糖的分解代谢和 糖异生的关系
（PEP） 丙氨酸 （胞液） （线粒体） 天冬氨酸Βιβλιοθήκη （转氨基作用）谷氨酸
的 代 谢 联 系
蛋白质
氨基酸
核酸
核苷酸
淀粉、糖原
乙酰CoA，NADPH
磷酸二羟丙酮
从头合成
脂肪酸
脂肪
糖
酵解
α -磷酸甘油 糖代谢
糖异生
甘油 脂肪 脂肪酸
磷酸二羟丙酮
-氧化 乙醛酸循环
乙酰CoA
TCA
(植物)
琥珀酸
糖
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
糖 →→ α -酮酸
NH3
氨基酸
蛋白质
蛋白质
氨基酸
（生糖氨基酸）
α -酮酸
糖
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP
是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合
成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。
核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，
cAMP，cGMP）。
糖原（或淀粉）
脂肪代谢和糖代谢的关系
3-磷酸甘油 三酰甘油 脂肪酸
例：糖原磷酸化酶的共价修饰
ATP
激酶 磷酸酯酶
ADP
磷酸化酶
（无活性）
磷酸化酶
P -OH
（有活性）
P
H2O
酶级联系统 调控示意图 意义：由于
酶的共价修饰 反应是酶促反 应，只要有少 量信号分子 （如激素）存 在，即可通过 加速这种酶促 反应，而使大 量的另一种酶 发生化学修饰， 从而获得放大 效应。这种调 节方式快速、 效率极高。
-
H
E2 J
A
E1
B
C
D E3 F
-
G
协同调节示意图 A E1 E2 B C D E3 H
J
-
-
F
G
赖氨酸和苏氨酸的协同反馈调节
同工酶反馈抑制示意图
H
A
E4 B C D E3 J
E1
E2
-
-
F G
几种氨基酸的同工酶反馈调节
累积反馈抑制示意图
反馈激活和前馈激活示意图
+ + E AB C D F C E AB • • • • • G D
2、酶的别构效应
酶活性的前馈和反馈调节 3、酶的共价修饰与级联放大机制
4、辅因子对已有酶活性的调节
酶 定 位 的 区 域 化
细胞质:酵解;磷 戊糖途径;糖原 合成;脂肪酸合 成;
线粒体:丙酮酸氧化;三羧 酸循环;-氧化;呼吸链电 子传递;氧化磷酸化
细胞核:核酸合成
内质网:蛋白质合成 ;磷脂合成
（2）前馈和反馈激活 （3）反馈抑制
（4）前馈和反馈调节中酶活性调节的机制
反馈调节中酶活性调节的机制
代谢物
别 构 中 心
活性 中心
共价修饰
酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下， 可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变， 使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰 （Covalent moldification ）。目前已知有六种修饰方 式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰 化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/ 去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。
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6
6、糖原
1-磷酸葡萄糖
108
葡萄糖
血液
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
反馈抑制
由代谢终产物作为变构剂来抑制在此产 物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活 性的作用，称为反馈抑制。这是一种负反 馈机制，多数情况下控制合成代谢。 类型：顺序反馈抑制 协同反馈抑制 累积反馈抑制 同工酶反馈抑制
顺序反馈抑制示意图
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）
肾上腺素或 胰高血糖素
1
2、ATP
cAMP
2
R、cAMP 蛋白激酶（活性）
ATP ADP
102
3
3、蛋白激酶
（无活性）
4、磷酸化酶激酶
（无活性）
4
104
5
磷酸化酶激酶（活性）
ATP ADP
5、磷酸化酶 b
（无活性） 磷酸化酶 a（活性）
丙酮酸
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
第二节
代 谢 调 节
一、代谢调节的概念
二、细胞区域化调节
三、酶水平的调节 四、激素调节
代谢调节 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。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理 功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。 代谢调节的四级水平：
酶水平调节
细胞水平调节 激素水平调节 神经水平调节
多细胞整体水平调节
酶水平的调节
酶活性的前馈和反馈调节 前馈（feedforward ）和反馈（feedback ）是来自
电子工程学的术语，前者的意思是“输入对输出的影响”， 后者的意思是“输出对输入的影响”，这里分别借用来说 明底物和代谢产物对代谢过程的调节作用。这种调节作用 是通过酶的变构效应来实现的。
（1）限速步骤和标兵酶
+
例1:糖代谢途径中丙酮酸积累激活丙酮酸羧化酶，
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
脂肪
生糖氨基酸
甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰氨 丙氨酸 甘氨酸 丝氨酰 苏氨酸 半胱氨酸 天冬氨酸 天冬酰氨 酪氨酸 天冬氨酸 苯丙酰氨 异亮氨酸 甲硫酰氨 苏氨酸 缬氨酸 谷氨酸 谷氨酰氨 组氨酸 脯氨酸 精氨酸
核糖-5-磷酸 磷酸二羟丙酮 PEP 甘油
脂肪酸
生酮氨基酸
亮氨酸 赖氨酸 酪酰氨 色氨酸 笨丙氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
第十一 章物质代谢的联系及其调节
第一节 物质代谢的相互联系 第二节 代谢调节 第三节 基因表达调控
思考
第一节
物质代谢的相互联系
一、糖代谢与脂类代谢的相互关系 二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
糖代谢与脂类代谢的相互联系
有氧氧化
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
蛋白质
氨基酸 酮酸或乙酰CoA （生酮氨基酸）
脂肪酸
脂肪
核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细
胞的成分和代谢类型
核酸生物合成需要糖和蛋白质的代谢中间产物参加，而且需要
酶和多种蛋白质因子。
1，6-二磷酸果糖 磷酸二羟丙酮
甘油
氧 化
合 成
丙酮 酸
磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
苹果酸
乙醛酸 循环
延胡索酸
琥珀酸
糖的分解代谢和 糖异生的关系
（PEP） 丙氨酸 （胞液） （线粒体） 天冬氨酸Βιβλιοθήκη （转氨基作用）谷氨酸
的 代 谢 联 系
蛋白质
氨基酸
核酸
核苷酸
淀粉、糖原
乙酰CoA，NADPH
磷酸二羟丙酮
从头合成
脂肪酸
脂肪
糖
酵解
α -磷酸甘油 糖代谢
糖异生
甘油 脂肪 脂肪酸
磷酸二羟丙酮
-氧化 乙醛酸循环
乙酰CoA
TCA
(植物)
琥珀酸
糖
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
糖 →→ α -酮酸
NH3
氨基酸
蛋白质
蛋白质
氨基酸
（生糖氨基酸）
α -酮酸
糖
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
各类物质代谢都离不开具备高能磷酸键的各种核苷酸，如ATP
是能量的“通货”，此外UTP参与多糖的合成，CTP参与磷脂合
成，GTP参与蛋白质合成与糖异生作用。
核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，
cAMP，cGMP）。
糖原（或淀粉）
脂肪代谢和糖代谢的关系
3-磷酸甘油 三酰甘油 脂肪酸
例：糖原磷酸化酶的共价修饰
ATP
激酶 磷酸酯酶
ADP
磷酸化酶
（无活性）
磷酸化酶
P -OH
（有活性）
P
H2O
酶级联系统 调控示意图 意义：由于
酶的共价修饰 反应是酶促反 应，只要有少 量信号分子 （如激素）存 在，即可通过 加速这种酶促 反应，而使大 量的另一种酶 发生化学修饰， 从而获得放大 效应。这种调 节方式快速、 效率极高。
-
H
E2 J
A
E1
B
C
D E3 F
-
G
协同调节示意图 A E1 E2 B C D E3 H
J
-
-
F
G
赖氨酸和苏氨酸的协同反馈调节
同工酶反馈抑制示意图
H
A
E4 B C D E3 J
E1
E2
-
-
F G
几种氨基酸的同工酶反馈调节
累积反馈抑制示意图
反馈激活和前馈激活示意图
+ + E AB C D F C E AB • • • • • G D