第十四章 代谢及代谢调节
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
代谢的调节和控制
代谢的调节和控制汇报人：2023-12-14•代谢调节基本概念•细胞内代谢调节机制•激素对整体代谢水平调控作用目录•营养感应与信号转导途径•疾病状态下代谢异常及调控策略•药物干预在代谢调控中应用前景01代谢调节基本概念指生物体内代谢过程中，通过一系列调节机制，维持代谢平衡和适应环境变化的过程。
代谢调节定义保证生命活动的正常进行，适应内外环境变化，维持机体稳态。
代谢调节意义代谢调节定义与意义通过神经系统对代谢过程进行快速、精确的调节。
神经调节体液调节自身调节通过激素、细胞因子等化学物质传递信息，对代谢过程进行广泛而持久的调节。
组织细胞不依赖于神经和体液因素，根据局部环境变化进行自我调节。
030201代谢调节方式分类营养物质供应充足时，代谢活动旺盛；供应不足时，代谢活动减弱。
营养物质供应胰岛素、甲状腺激素等激素对代谢过程具有重要影响，激素水平变化可影响代谢速度和方向。
激素水平变化环境温度变化可影响机体产热和散热平衡，进而影响代谢活动。
环境温度运动可增加机体代谢率，休息时代谢率降低。
运动和休息相互调节，维持机体代谢平衡。
运动和休息影响因素及相互作用02细胞内代谢调节机制当底物浓度增加时，代谢酶活性增强，反应速率加快；反之，底物浓度降低时，酶活性减弱，反应速率减慢。
在一定范围内，随着底物浓度的增加，酶促反应速率呈线性增加，但当底物浓度达到一定程度后，反应速率不再增加，此时底物已饱和。
底物浓度对代谢酶活性影响底物饱和度底物浓度变化关键酶在代谢途径中作用关键酶是指在代谢途径中起决定性作用的酶，其活性大小直接影响整个代谢途径的速率和方向。
关键酶特点关键酶通常具有较低的Km值（米氏常数），即对底物浓度变化敏感；同时，关键酶的活性受多种因素调节，如抑制剂、激活剂等。
别构效应是指一种蛋白质（通常是酶）的活性受到另一种分子（别构效应物）结合的影响。
别构效应物可以是底物、产物、抑制剂或激活剂等。
别构效应通过改变酶的构象来调节酶活性。
代谢调理
代谢调节知识要点代谢调节是生物在长期进化过程中，为适应外界条件而形成的一种复杂的生理机能。
通过调节作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一，使生物体能更好地利用环境条件来完成复杂的生命活动。
根据生物的进化程度不同，代谢调节作用可在不同水平上进行：低等的单细胞生物是通过细胞内酶的调节而起作用的；多细胞生物则有更复杂的激素调节和神经调节。
因为生物体内的各种代谢反应都是通过酶的催化作用完成的，所以，细胞内酶的调节是最基本的调节方式。
酶的调节是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方面对代谢进行调节的。
细胞是一个高效而复杂的代谢机器，每时每刻都在进行着物质代谢和能量的转化。
细胞内的四大类物质糖类、脂类、蛋白质和核酸，在功能上虽各不相同，但在代谢途径上却有明显的交叉和联系，它们共同构成了生命存在的物质基础。
代谢的复杂性要求细胞有数量庞大、功能各异和分工明确的酶系统，它们往往分布在细胞的不同区域。
例如参与糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶主要存在胞浆中；参与三羧酸循环、脂肪酸β-氧化和氧化磷酸化的酶主要存在于线粒体中；与核酸生物合成有关的酶大多在细胞核中；与蛋白质生物合成有关的酶主要在颗粒型内质网膜上。
细胞内酶的区域化为酶水平的调节创造了有利条件。
生物体内酶数量的变化可以通过酶合成速度和酶降解速度进行调节。
酶合成主要来自转录和翻译过程，因此，可以分别在转录水平、转录后加工与运输和翻译水平上进行调节。
在转录水平上，调节基因感受外界刺激所产生的诱导物和辅阻遏物可以调节基因的开闭，这是一种负调控作用。
而分解代谢阻遏作用通过调节基因产生的降解物基因活化蛋白（CAP）促进转录进行，是一种正调控作用，它们都可以用操纵子模型进行解释。
操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因组成；转录后的调节包括，真核生物mRNA转录后的加工，转录产物的运输和在细胞中的定位等；翻译水平上的调节包括，mRNA本身核苷酸组成和排列（如SD序列），反义RNA 的调节，mRNA的稳定性等方面。
生物化学与代谢调节
生物化学与代谢调节生物化学是研究生物学中化学反应及化合物合成与降解的科学。
它涵盖了各种生物分子的结构、功能和相互作用的研究。
而代谢调节是指生物体如何通过调节代谢途径、酶反应和信号传导来维持生命活动的平衡和稳定性。
本文将介绍生物化学与代谢调节的相关概念、机制和应用。
一、生物化学的基础知识生物化学主要研究有机化学在生物体内的应用和作用。
生物体内的化学反应涉及到多种有机化合物，如蛋白质、碳水化合物、核酸和脂质等。
这些分子在细胞内发挥着重要的生物学功能，如催化酶反应、存储和传递遗传信息等。
了解这些分子的结构和功能对于理解生物体的代谢调节至关重要。
二、代谢调节的基本原理代谢调节是通过调节代谢途径和酶活性来实现的。
生物体内的代谢途径是一系列互相关联的化学反应链，包括分解物质的降解途径和合成物质的合成途径。
这些途径的活性受到多个因素的调控，如酶的催化活性、底物浓度和环境条件等。
生物体通过调节这些因素来控制代谢途径的速率，以满足细胞和整个生物体的能量和物质需求。
三、代谢调节的机制代谢调节机制是复杂而精密的。
生物体可以通过多种方式实现代谢的调节，包括底物浓度调节、酶活性调节和基因表达调节等。
底物浓度调节是指生物体通过调节底物的浓度来影响代谢途径的速率。
酶活性调节是指生物体通过调节酶的活性来控制代谢途径的速率。
基因表达调节是指生物体通过调节基因的转录与翻译来调节代谢途径的活性。
四、生物化学与代谢调节的应用生物化学和代谢调节在医药领域、农业生产和环境保护等方面有着广泛的应用。
在医药领域，了解生物化学和代谢调节的原理可以帮助开发新的药物并改善药物疗效。
在农业生产方面，生物化学和代谢调节的研究可以提高作物的产量和质量，并改善耐逆性。
在环境保护方面，生物化学和代谢调节的理解有助于开发新的生物技术来处理废水和污染物。
综上所述，生物化学与代谢调节是生物学领域中重要的研究方向。
通过学习生物化学的基础知识和了解代谢调节的机制，我们可以更好地理解生物体的生命活动及其调控方式。
第十四章 物质代谢调节习题及答案
第十四章物质代谢的调节及相互关系一、单项选择题1.下列描述体内物质代谢的特点，哪项是错误的？BA.各种物质在代谢过程中是相互联系的B. 进人人体的能源物质超过需要，即被氧化分解C.体内各种物质的分解、合成和转变维持着动态平衡D.物质的代谢速度和方向决定于生理状态的需要2.关于糖、脂、氨基酸代谢错误的是 DA.乙酰CoA是糖、脂、氨基酸分解代谢共同的中间代谢物B.三羧酸循环是糖、脂、氨基酸分解代谢的最终途径C.当摄人糖量超过体内消耗时，多余的糖可转变为脂肪D.当摄人大量脂类物质时，脂类可大量异生为糖3.关于变构效应剂与酶结合的叙述正确的是 CA.与酶活性中心底物结合部位结合B. 通过共价键与酶结合C.与调节亚基或调节部位结合D.与酶活性中心外任何部位结合4.饥饿可使肝内哪一条代谢途径增强？CA.糖原合成B.糖酵解途径C.糖异生D.脂肪合成5.胞浆内不能进行下列哪一代谢途径？CA.脂肪酸合成B.磷酸戊糖途径C.脂肪酸β氧化D.糖酵解6.磷酸二羟丙酮是哪两种代谢之间的交叉点？CA糖－氨基酸 B.糖－脂肪酸 C.糖－甘油 D.糖－胆固醇7.长期饥饿时大脑的能量来源主要是DA.葡萄糖B.氨基酸C.甘油D.酮体8.人体活动主要的直接供能物质是CA.脂肪酸B.葡萄糖C.A TPD.GTP9 作用于细胞内受体的激素是AA.类固醇激素B.儿茶酚胺类激素C. 蛋白类激素D.肽类激素10.关于酶的化学修饰，错误的是DA.一般都有活性和非活性两种形式B.活性和非活性两种形式在不同酶催化下可以互变C.催化互变的酶受激素等因素的控制D.一般不需消耗能量E.化学修饰的方式多为肽链的磷酸化和脱磷酸11.酶化学修饰调节的主要方式是 CA.乙酰化与去乙酰化B.甲基化与去甲C.磷酸化与去磷酸D.聚合与解聚E.酶蛋白的合成与降解12.当肝细胞内A TP 供应充分时，下列叙述哪一项是错误的？CA.丙酮酸激酶被抑制B.磷酸果糖激酶活性受抑制C.丙酮酸羧化酶活性受抑制D.糖异生增强E.三羟酸循环减慢13.在胞浆内进行的是EA.脂酸β氧化B.氧化磷酸化C.丙酮酸羧化D.三羧酸循环E.脂酸合成14.饥饿时体内的代谢变化哪一项是错误的？AA.胰岛素分泌增加B.胰高血糖素分泌增加C.脂肪动员加强D.酮体生成增加E.糖异生加强15.关于关键酶的叙述哪一项是错误的？BA.关键酶常位于代谢途径的第一步反应B.关键酶在代谢途径中活性最高，所以才对整个代谢途径的流量起决定作用C.受激素调节的酶常是关键酶D.关键酶常是变构酶E.关键酶常催化单向反应或非平衡反应16.关于机体各器官物质代谢的叙述哪一项是错误的？EA.肝脏是机体物质代谢的枢纽B.心脏对葡萄糖的分解以有氧氧化为主C.通常情况下大脑主要以葡萄糖供能D.红细胞所需能量主要来自葡萄糖酵解途径E.肝脏是体内能进行糖异生的唯一器官。
代谢调节的名词解释
代谢调节的名词解释代谢调节是一个广泛应用于生物学、医学和生理学领域的概念，指的是机体对内外环境变化进行调整以维持体内代谢平衡的过程。
代谢调节是一种动态的过程，通过调整细胞内外物质的代谢过程，使得机体能够适应环境变化并保持稳定。
代谢调节的基本原理是通过负反馈机制来实现。
负反馈是生物体在代谢调节过程中起到关键作用的一种基本调节机制。
当机体受到某种刺激或变化时，会产生一系列的反应以抵消这种变化，从而使得体内环境保持相对稳定。
例如，当血糖水平升高时，胰岛素的分泌增加，促使血糖水平下降，以保持血糖在正常范围内。
代谢调节在机体内部通过调节能量代谢过程来实现。
能量代谢是生物体生存所必需的基本过程，包括能量的摄取、吸收、分解和利用。
能量的平衡与调节直接关系到机体的健康和生活能力。
当机体处于饥饿或运动等高能耗状态时，代谢调节会促使机体调整能量的分配，以确保重要组织和器官的能量供应。
另外，代谢调节也与体温调节密切相关。
体温是机体内部的一个关键指标，对于维持正常生理功能具有重要意义。
当环境温度升高或降低时，机体会通过调节代谢来适应环境变化。
例如，在寒冷的环境中，机体会通过增加脂肪的分解和糖原的分解来产生更多的热量，以保持体温稳定。
代谢调节也与内分泌系统密切相关。
内分泌系统是一种由内分泌腺和其分泌的激素组成的调节系统，对机体的代谢过程起到重要作用。
内分泌系统通过分泌激素来调节代谢速率、物质的合成和降解，以及维持内环境的平衡。
例如，甲状腺素是一种能够调节基础代谢率的重要激素，它可以促进蛋白质合成和糖原分解，从而影响能量的利用和维持机体代谢平衡。
除了上述内容，代谢调节还与神经系统和免疫系统紧密相连。
神经系统通过神经递质的传递来调节代谢过程，包括食欲、能量摄取和消耗，并对内外环境的变化做出调整。
免疫系统通过维持机体的免疫平衡来保护机体免受细菌、病毒和其他病原体的侵害，从而维持代谢的正常进行。
总结起来，代谢调节是机体为了适应环境变化和保持内环境的稳定而进行的一系列调整。
微生物代谢调节
两种调节的对比
酶合成的调节 酶活性的调节
通过酶量的变化 调节对象 控制代谢速率
不 同 点
控制酶活性，不涉 及酶量变化 快速、精细
代谢调节，它调节 酶活性
调节效果
调节机制
相对缓慢
基因水平调节， 调节控制酶合成
相同 点
细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准 确控制代谢的正常进行。
反馈阻遏与反馈抑制的比较
适应酶又可分为诱导酶和阻遏酶
• 诱导酶 只有当其分解底 物或有关诱导物存在 时才，会合成的酶。
• 机制
诱导物与一种调节 基团编码的活性的阻 遏物可逆地结合，从 而解除后者对该酶结 构基团的转录的阻塞。
阻遏酶及其机理
其调节基因产物是一种阻遏蛋白，无活性，仅在有辅阻遏物（终产物） 存在下可转化为抑制剂 （“锁”），与操纵基因结合，阻止转录进行。
1.控制营养物质透过细胞膜进入细胞 2.通过酶的定位控制酶与底物的接触 3.控制ห้องสมุดไป่ตู้谢物流向（酶活性与酶量调节）
第三节 酶活性的调节
一、调节酶 静态酶：一般性催化；反应可逆；速度快； 调节酶：通过改变现成的酶分子活性来调节新陈代谢的速率的方式。是酶 分子水平上的调节，属于精细的调节。限速反应；不可逆；速度慢 （一）调节方式：包括两个方面： 1、酶活性的激活：在代谢途径中后面的反应可被较前面的反应产物所促 进的现象；常见于分解代谢途径。 2、酶活性的抑制：包括：竞争性抑制和反馈抑制。 概念：反馈：指反应链中某些中间代谢产物或终产物对该途径关键酶活性 的影响。 凡使反应速度加快的称正反馈； 凡使反应速度减慢的称负反馈（反馈抑制）； 反馈抑制——主要表现在某代谢途径的末端产物过量时可反过来直接抑制 该途径中第一个酶的活性。主要表现在氨基酸、核苷酸合成途径中。 特点：作用直接、效果快速、末端产物浓度降低时又可解除
代谢学中的代谢途径与调节
代谢学中的代谢途径与调节代谢学是研究生物体内物质代谢的学科领域，涵盖的内容十分广泛，包括物质的分解、合成、运输、存储等多个方面。
而在这些代谢过程中，代谢途径和调节作为其中非常重要的内容，对于我们理解生物体内代谢过程的机制和规律，以及相关疾病的发生和治疗等都有非常重要的意义。
一、代谢途径的分类代谢途径通常可以分为两种不同的类型，即氧化代谢和非氧化代谢。
其中氧化代谢主要通过氧化还原反应来将有机物转化为二氧化碳和水，属于完全氧化代谢过程；而非氧化代谓则是指一些缺少氧气参与的代谢途径，包括乳酸、乙醛等有机物代谢，以及某些生物质的发酵过程。
这两种代谢途径并不是孤立存在的，而是相互作用、相互补充的。
在氧化代谢中，葡萄糖磷酸通路（糖酵解）和三羧酸循环（Krebs Cycle）是两个极其重要的代谢途径。
在糖酵解中，糖类分解为丙酮酸，产生能量和NADH。
在三羧酸循环中，乙酰辅酶A在各个步骤中逐渐释放能量，最终生成二氧化碳和水，并产生能量。
在非氧化代谢中，葡萄糖、乳酸、脂肪、酮体、蛋白质等都可以被代谢，产生能量。
例如，乳酸代谢是一个非常重要的补充氧化代谢和恢复ATP的能量来源，它利用核酸NAD再生NADH，将糖分解产生的乳酸还原为丙酮酸，同时产生大量ATP。
除了这些已知的代谢途径，还有很多尚未完全研究清楚的代谢途径，它们往往具有重要的代谢功能。
例如，乙醛和甲醛代谢途径就是一种十分重要的非氧化代谓，它不仅直接参与葡萄糖的代谢，而且在防止DNA和蛋白质等生物大分子的氧化损伤方面也有着重要的作用。
二、代谢调节的机制在代谢途径中，代谢调节是非常重要的一个方面。
代谢调节可以被理解为对代谢活动的控制，是使能量代谢达到动态平衡的必要手段。
不同的环境因素和生理状态都会影响代谢调节。
由于代谢过程涉及到非常复杂的分子交互作用，代谢调节机制通常可以分为以下几种类型：1.底物反馈调节底物反馈调节是指通过底物浓度的变化来调控酶的活性。
当底物浓度过高时，酶的活性会被抑制，从而限制代谢途径的产物形成。
新陈代谢代谢和能量代谢的调控
新陈代谢代谢和能量代谢的调控新陈代谢和能量代谢是生命体系中最基础、最重要的过程之一。
在人体中，新陈代谢和能量代谢的调控负责维持我们的生命活动，同时也关系到我们的健康水平和身体状态。
那么，究竟什么是新陈代谢和能量代谢呢？这两个过程如何相互作用，并且又如何受到调控呢？我们一起来探讨吧。
什么是新陈代谢？新陈代谢指的是生物体内糖、蛋白质、脂肪分子等有机物质的合成和分解过程。
这些有机物质经过新陈代谢后，能够转换为基础物质和能量，进而为人体提供所需的能量和物质。
同时，新陈代谢还能够使得身体内生成的废物排出体外，维持人体内环境的平衡状态。
新陈代谢包括两个主要阶段：合成代谢和分解代谢。
合成代谢是指生物体内糖、蛋白质、脂肪等有机物质的合成过程。
这个过程需要耗费能量，同时也需要一定的营养物质为基础，才能促使体内有机物质合成。
分解代谢则是指生物体内糖、蛋白质、脂肪等有机物质的分解过程。
这个过程能够释放出体内储存的能量，同时也正是通过这个过程，把有机物质分解为基础物质，并将其释放出体外。
什么是能量代谢？能量代谢是机体消耗营养物质来合成新物质，同时也是消耗营养物质释放能量的过程。
在能量代谢过程中，人体的营养物质被分解，生成ATP等高能分子，以满足生命活动的需要。
通常来说，能量代谢分为两种基本类型：有氧代谢和无氧代谢。
有氧代谢指的是需要氧气的代谢过程，它主要发生在粒线体中。
而无氧代谢则是指不需要氧气的代谢过程，它主要发生在细胞质内。
有氧代谢产生的能量比无氧代谢多，并且它们产生的废物较少，有助于维持人体内环境的平衡性。
不过，在进行高强度运动时，人体往往会出现无氧代谢，而且人们通常认为无氧代谢可以提高人体的力量和耐力。
调控新陈代谢和能量代谢的因素在日常生活中，人体的新陈代谢和能量代谢能够受到多种因素的调节。
这些因素包括遗传、营养、环境、体内激素水平等。
遗传因素是影响新陈代谢和能量代谢的其中一个最重要的因素。
人体的遗传背景能够影响人体的能量消耗速率和代谢效率。
植物代谢及其变化的调节
植物代谢及其变化的调节植物作为自养生物，与动物一样需要进行代谢以维持生命活动的进行。
植物代谢主要包括光合作用、呼吸作用、蒸腾作用和物质转运等多个方面。
这些代谢过程受到光照、温度、水分等环境因素的影响，同时也受到植物内部激素的调控。
本文将介绍植物代谢的基本过程以及植物调节代谢变化的机制。
一、光合作用光合作用是植物中最重要的代谢过程。
在光合作用过程中，植物通过光能将二氧化碳和水转化为有机物质，并产生氧气。
光合作用主要发生在叶绿体中的叶绿体色素分子中。
光合作用的速率受到光照强度、光质和温度的影响。
光照强度越高，光合作用速率越快；光质方面，植物对蓝光和红光的吸收最强，因此这两个波长的光对光合作用的促进作用最大。
温度对光合作用也有明显影响，过低或过高的温度都会降低光合作用速率。
二、呼吸作用呼吸作用是植物中的基本代谢过程之一，用于产生能量维持生命活动。
呼吸作用的途径有两种，一种是氧化磷酸化途径，将碳水化合物、脂肪和蛋白质转化为能量；另一种是无氧途径，将有机物转化为乳酸或酒精等产物。
呼吸作用受到氧气浓度、光照等因素的影响。
光照条件下，植物通过光合作用产生的有机物会供给呼吸作用使用，而在光照不足的情况下，植物则依赖呼吸作用维持能量需求。
三、蒸腾作用蒸腾作用是植物通过开放气孔释放水分，以维持水分平衡和供养其他代谢活动所需的作用。
气孔的开闭受到光照、气温、湿度和二氧化碳浓度等因素的调控。
光照强度高、气温适宜以及二氧化碳浓度足够时，植物会开放气孔促进光合作用和蒸腾作用。
而在夜间或光照不足时，植物则关闭气孔以减少水分损失。
四、物质转运植物代谢过程中的物质转运是指植物通过细胞膜上的运输蛋白将有机物质和无机物质从一部位转移到另一部位。
植物的根部通过吸收土壤中的水分和无机盐来供给生长发育，而通过茎和叶将合成的有机物质运输到不同的器官。
物质转运过程受到植物激素和环境因素的调控，如植物生长素和赤霉素可以调控植物的分布和生长方向。
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）
第十四章 蛋白质代谢--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)_
3. 瓜氨酸出线粒体，进入细胞质，与天冬氨酸生成精氨琥珀酸。精氨琥珀酸合成酶需镁离子，消耗1个ATP的两个高能键。
4. 精氨琥珀酸裂解酶催化其裂解，生成精氨酸和延胡索酸。
5. 精氨酸酶催化水解生成鸟氨酸和尿素。
6. 总反应为：
四、氨基酸的吸收
食用蛋白质后15分钟就有氨基酸进入血液，30到50分钟达到最大。氨基酸的吸收与葡萄糖类似，有以下方式：
1. 需要载体的主动转运，需要钠，消耗离子梯度的势能。已发现6种载体，运载不同侧链种类的氨基酸。
2. 基团转运，需要谷胱甘肽，每转运一个氨基酸消耗3个ATP，而用载体转运只需三分之一个。此途径为备用的旁路，一般无用。
2. 腺苷酸循环：氨基转给谷氨酸，再生成天冬氨酸，与次黄嘌呤核苷一磷酸生成腺苷酸代琥珀酸，再裂解成腺苷酸和延胡索酸。腺苷酸水解成次黄嘌呤核苷酸，放出氨；延胡索酸水化、氧化再生草酰乙酸。此途径主要存在于肌肉和脑，其腺苷酸脱氨酶活性较高。肝脏谷氨酸脱氢酶活力高，但90％转化为天冬氨酸。
六、脱羧
少数氨基酸先脱羧生成一级胺。此反应由脱羧酶催化，含磷酸吡哆醛，专一性强，每种酶只催化一种L-氨基酸。此酶在各种组织中普遍存在，生成的胺有重要生理作用，如脑中谷氨酸脱羧生成的g－氨基丁酸是神经递质。
3. 氨基酸通过特殊代谢可合成体内重要的含氮化合物，如神经递质、嘌呤、嘧啶、磷脂、卟啉、辅酶等。磷脂的合成需S-腺苷甲硫氨酸，氨基酸脱羧产生的胺类常有特殊作用，如5－羟色胺是神经递质，缺少则易发生抑郁、自杀；组胺与过敏反应有密切联系。
二、消化
外源蛋白有抗原性，需降解为氨基酸才能被吸收利用。只有婴儿可直接吸收乳汁中的抗体。
人体生理学中的代谢调节机制
人体生理学中的代谢调节机制代谢是指生物体内部的物质和能量转化过程，是维持生命所必需的基本过程之一。
而代谢调节机制，就是人体自身为了维持这个过程平衡而采取的一系列调节措施。
代谢调节机制是多种因素共同作用的结果，包括内分泌系统、神经系统、环境因素等。
下面，我们就来深入了解一下这些机制。
食欲调节食欲调节涉及多种激素和神经途径。
其中，食欲抑制激素包括胰高糖素、胰岛素样生长因子、细胞因子等，它们在体内不断地与食欲激素如胃泌素、胰岛素、淀粉酶等相互作用，从而调节食欲。
此外，消化道内的拉珠细胞和胃酸细胞也分泌一种影响食欲的激素——胃泌素。
另外，就是神经途径的控制作用。
神经途径包括中枢神经系统和外周神经系统，其中，外周神经系统又被分为自主神经系统和节段性神经系统。
自主神经系统分为交感神经系统和副交感神经系统两种，前者主要负责紧张兴奋的状态，后者则主要负责平静、安静的状态。
而节段性神经系统则由肠胃神经系统和下丘脑-垂体-肾上腺轴系统组成，主要控制饱腹感和食欲感的出现和消失。
能量代谢调节在能量代谢方面，人体的调节机制主要表现在能量的储存和消耗上。
正常人体内化学能储备主要来自两个方面，即脂肪组织和肝脏。
脂肪组织储存的能量主要来自脂肪的降解产物，它们可在肝脏中被转化为胆汁酸并进入肠道。
而肝脏内的糖元主要可被转化为肝糖原和体内其他器官所需的葡萄糖。
此外，白细胞、红细胞等细胞也可代谢葡萄糖。
而能量消耗方面的调节，则可从两个方面入手。
第一，身体静息能量消耗。
它由三个部分组成，分别是基础代谢率、食物热效应和物理活动热效应。
基础代谢率是指人体在进行安静活动时消耗的最低能量，约占总能量消耗的60%~70%。
食物热效应则是指食物摄入后，人体消耗能量以消化、吸收、代谢食物所需要的热量。
物理活动热效应则是指人体在进行运动时消耗的能量。
第二，身体活动能量消耗。
这个部分与肌肉组织的质量有关，即肌肉组织越多，身体活动时消耗的能量也越多。
此外，肌肉运动也可通过神经控制和内分泌调节机制发挥其能量调节的作用。
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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。
3-磷酸甘油 脂肪酸
甘油
氧
合
化
成
丙酮 酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
乙醛酸 循环
糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖
磷酸二羟丙酮 磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸
糖的分解代谢和 糖异生的关系
天冬氨酸
（PEP） 丙氨酸
（胞液） （线粒体）
（转氨基作用） 谷氨酸
糖
蛋白质 核酸
第三节 生物能学及高能化合物
一、有关热力学的一些基本概念 二、自由能的概念 三、化学反应中自由能的变化和意义 四、生物体的能流和能量产生的三个阶段 五、高能化合物
一、有关热力学的一些基本概念
•体系、环境、状态 •能的两种形式 — 热与功 •热力学第一定律和内能(internal energy)、焓(enthalpy) •热力学第二定律和熵(entropy) •自由能(free energy)
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 多细胞整体水平调节 神经水平调节
酶水平的调节
1、酶原激活 2、酶的别构效应
酶活性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
细胞质:酵解;磷
定
戊糖途径;糖原 合成;脂肪酸合
位
成;
的
区
域
化
细胞核:核酸合成
（生糖氨基酸）
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
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
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
内质网:蛋白质合成 ;磷脂合成
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
Keq - 平衡常数：
Keq
[C]C [D]d [ A]a[B]b
化学反应自由能的变化和氧化-还原电势的关系
•任何一个氧化-还原反应，在理论上都可以构建成一个原电池。
氧化-还原物质连在一起，都可以有氧化-还原电势产生，任何氧 还电对都有其特定的标准电势原(E0)，电池的标准电动势可用下
式计算： 0（ ΔE0 ） = E0正极-E0负极
O
O
O
腺嘌呤—核糖—
O
—
P
+ —
O
—
+ P—
O
—
P
—+
O-
O-
O-
O-
Mg2+
ATP4- + H2O ＝ ADP3- + Pi2- + H+ ATP3- + H2O ＝ ADP2- + Pi3- + H+
G ＝-30.5kJ•MOL-1 G ＝-33.1kJ•MOL-1
ATP在能量转运中地位和作用
在偶联的化学反应中，各反应的标准自由能变化是可以
相加的：例：
A = B+C
ΔG°′= + 20.92 KJ/mol
B=D
ΔG°′= - 33.47 KJ/mol
则 A=C+D
ΔG°′= - 12.55 KJ/mol
该规则表明一个在热力学上不利的反应，可以与热力 学有利的反应偶联进行，即可以被热力学有利的反应所 驱动而进行。这在生物化学反应中是很多的。
糖代谢与脂类代谢的相互联系
有氧氧化 乙酰CoA，NADPH 从头合成 脂肪酸
糖
脂肪
酵解 磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
甘油
磷酸二羟丙酮
糖代谢
脂肪
脂肪酸 -氧化 乙酰CoA乙(植醛酸物循环) 琥珀酸 糖异生 糖
TCA
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 α-酮酸 糖
4、能量学用于生物化学反应中的一些规定
1、在稀的水溶液系统中，如果有水作为反应物或产物时， 水的浓度（近似的即活度）为1.0。 2、生物体标准状况的pH规定为7.0。 3、 ΔG°′是 pH为7.0时的标准状况下的的标准自由能。 4、根据国际单位制(Le Systeme international Unut ，简称 SI单位)，热和能量的单位用焦耳/摩尔(Joules/mol)。
例：糖原磷酸化酶的共价修饰
磷酸化酶
（无活性）
ATP
ADP
激酶
磷酸酯酶
P -OH
H2O
磷酸化酶 P
（有活性）
酶级联系统 调控示意图
意义：由于
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
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、
特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途 径逐步进行
新陈代谢的概念及内涵
小分子 大分子
合成代谢（同化作用）
需要能量
新
能
物信
陈
量
质息
代
代
代交
谢
谢
谢换
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 小分子
二、 生 物 界 能 量 传 递 及 转 化 总 过 程
光
合
作
ADP
用
太阳
（光 能）
自
电子传递
（电 能）
一、新陈代谢的概念
新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一， 泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换 的过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质 ，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化 作用（assimilation）；另一方面，将原有的组成成份经 过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体 外，即所谓异化作用（dissimilation ），通过上述过程不 断地进行自我更新。
式中：ΔG°′= - RTlnKeq
ΔG′ — 某一化学反应随参加化学反应物质的浓度、发生化学反应
的pH和温度而改变的自由能变化。
Qc
-
浓度商： QC
[C]C [D]d [ A]a[B]b
ΔG°′ — 标准条件（T=298OK,大气压为1atm,反应物和生成物浓度为
1mol/L,pH=7.0）下，化学反应自由能的变化。
三、 化学反应中自由能的变化和意义
1、化学反应的自由能变化的基本公式
ΔＧ=ΔH-TΔS
2、化学反应自由能变化与平衡常数和电势的关系 3、偶联化学反应ΔG°′变化的可加性 4、能量学用于生物化学反应中的一些规定
化学反应自由能的变化和平衡常数的关系
假设有一个化学反应式：aA + bB = cC + dD 恒温恒压下：ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc
第十四章 代谢及代谢调节 Metabolic Network and Regulation
第一节 新陈代谢通论 第二节 新陈代谢研究方法 第三节 生物能学、高能化合物 第四节 物质代谢联系 第五节 代谢调控
第一节 新陈代谢通论
一、新陈代谢概念 二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位 三、新陈代谢的调节 四、代谢中常见的有机反应
是通过酶的变构效应来实现的。
（1）限速步骤和限速酶
（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
活性
中
中心
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)。
淀粉、糖原
脂肪
类
氨基酸
核苷酸
1-磷酸葡萄糖
脂 类 生糖氨基酸
核糖-5-磷酸
6-磷酸葡萄糖
氨
甘氨酸
磷酸二羟丙酮
基
天冬氨酸 谷氨酰氨
PEP
酸 和
丙氨酸
甘氨酸 丝氨酰
生酮氨基酸
亮氨酸
丙酮酸
核
苏氨酸 半胱氨酸
赖氨酸 酪酰氨
苷 酸
天冬氨酸 天冬酰氨
色氨酸 笨丙氨酸
异亮氨酸
乙酰乙酰CoA
甘油
脂肪酸
丙二单酰CoA
养
ATP
细
（化 学 能）
胞