物质代谢调节与整合
代谢的整合与调节
（一）肝是维持血糖相对稳定的重要器官
A、肝内生成的葡糖-6-磷酸是糖代谢的枢纽
B 肝 是 糖 异 生 的 重 要 场 所
C 、肝内进行的糖酵解途径能够为其他代谢提供合成原料
不同营养状态下肝内如何进行糖代谢 ？
1. 饱食状态 肝糖原合成 ↑ 过多糖则转化为脂肪，以VLDL形式输出
2. 空腹状态 肝糖原分解↑
（四）、脂肪组织是储存和动员甘油三酯的重要组织
A、机体将从膳食中摄取的能量主要储存于脂肪组织
膳食脂肪：以CM形式运输至脂肪组织储存。 膳食糖：主要运输至肝转化成脂肪，以VLDL形式运输至脂肪组织
储存。部分在脂肪细胞转化为脂肪储存。
B、饥饿时主要靠分解储存于脂肪组织的脂肪供能
（五）、肾可进行糖异生和酮体生成
激素的灭活 ( inactivation ) 激素主要在肝中转化、降解或失去活性的过程称为激素的灭活
主要方式：生物转化作用
二、肝外重要组织器官的物质代谢及联系
（一）脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大
A、葡萄糖和酮体是脑的主要能量物质
脑没有糖原，也没有作为能量储存的脂肪及蛋白质 用于分解代谢,葡萄糖是脑主要的供能物后每天消 耗葡萄糖约100g,主要由血糖供应。脑组织具有很 高的己糖激酶活性，即使在血糖水平较低动也能有 效利用葡萄糖。长期饥饿血糖供应不足时，脑主要 利用由肝生成的酮体供能。饥饿3-4天时,脑每天耗 用约50g酮体。饥饿2周后，脑每天消耗的酮体可 达100g。
（二）、心肌可利用多种能源物质
（三）、骨骼肌以肌糖原和脂肪酸作为主要能量来源
A、不同类型骨骼肌产能方式不同
红肌：耗能多，富含肌红蛋白及细胞色素体系，具有较强氧化磷酸化能力。 白肌：耗能少，主要靠酵解供能。 B、骨骼肌适应不同耗能状态选择不同能源 直接能源：ATP 磷酸肌酸：可快速转移能量，生成ATP 静息状态：以有氧氧化肌糖原、脂肪酸、酮体为主 剧烈运动：糖无氧酵解供能大大增加 乳酸循环：整合糖异生与肌糖酵解途径
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。
细胞生物能量代谢的调控机制
细胞生物能量代谢的调控机制细胞生物能量代谢是指细胞内合成、转化、储存和释放生物能量的一系列过程。
这些过程由各种酶系统调控，是细胞生命活动的基础。
本文将从三个方面，即ATP的产生、消耗和调节机制，探讨细胞生物能量代谢的调控机制。
一、ATP产生的调控机制ATP的产生主要通过三种途径：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
在这些途径中，ATP合成过程本身的调控机制是基础。
例如，糖酵解途径中，由于磷酸戊糖激酶、磷酸丙酮酸激酶等多个酶的活性调控，糖分子合成ATP的速率会受到物质浓度、pH值、温度等多方面的影响。
而氧化磷酸化则更加复杂，只有在有足够的氧气在线呼吸链上流通时，才能充分地将NADH和FADH2中的电子传递至细胞色素群和氧分子中，释放出大量的能量来生成ATP。
因此，保持氧气供应是细胞进行糖酵解和三羧酸循环的前提条件，也是ATP产生的最基本的调控机制。
二、ATP消耗的调控机制ATP的消耗发生在细胞代谢、肌肉收缩、免疫细胞介导的免疫反应等多种生物学过程中。
ATP合成和消耗是一个动态平衡，体内ATP水平的维持需要消耗和补充这两个过程的精细调节。
其中，一些重要酶类的活化和抑制是ATP消耗调节的基础。
例如，骨骼肌收缩的调节需要钙离子、肌球蛋白和线粒体等多重因素共同调节，而在这些因素的调控下，肌肉收缩引起的细胞ATP消耗量可以随肌肉收缩力度而显著变化。
类似地，T细胞的活化、嗜中性粒细胞的呼吸爆发等过程，也是ATP消耗的机制，在这些过程中，细胞会以合适的方式将ATP消耗用于新陈代谢活动、信号传导、运动等方面，形成ATP的再生循环，回归到ATP产生的过程中。
三、ATP水平的调节机制除了细胞内酶活性和特定的活动需要，ATP水平还受到多种因素的调节，例如生物钟、急性和慢性缺氧等。
这种调节是通过特定的信号分子和信号通路实现的。
在多细胞生物的体内，内分泌系统和神经系统直接参与了这些调节过程。
这些机制主要包括包括二元学习信号、单步信号、诱导电位、全细胞反应、代谢通路抑制和整合水平等各方面。
物质代谢的调节
肝 酮体
脂肪酸 甘油
氧化供能
六、肾能进行糖异生和酮体生成
肾髓质无线粒体，主要由糖酵 解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体 有氧氧化供能。
一般情况下，肾糖异生只有肝 糖异生葡萄糖量的10%。长期饥饿 （5~6周），肾糖异生可达每天40g ，与肝糖异生的量几乎相等。
第五节
物质代谢调节的主要方式
The main way for Regulation of Metabolism
（一）肝内生成的葡糖-6-磷酸是糖代谢的枢纽
G（补充血糖）
6-磷酸葡萄糖内酯 （进入磷酸戊糖途径）
G-6-P
F-6-P
脂肪
（进入酵解途径）
G-1-P
其他单糖 UDPG
葡糖醛酸 （进入葡糖醛酸途径）
Gn（合成糖原）
（ 二 ） 肝 是 糖 异 生 的 主 要 场 所
不同营养状态下肝内如何进行糖代谢？
（脂酸合成关键酶）
二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间 代谢物而相互联系
糖、脂、蛋白质和核酸通过共同的中间代 谢物、柠檬酸循环、生物氧化等彼此联系且相 互转变。一种物质代谢障碍可引起其他物质代 谢的紊乱。
（一）葡萄糖可转变为脂肪酸
1. 摄入的糖量超过能量消耗时：
合成糖原储存（肝、肌肉）
葡
萄 糖
乙酰CoA
五、脂肪组织是储存和释放能量的重要 场所
（一）机体将从膳食中摄取的能量主要储存于脂 肪组织
膳食脂肪：以CM形式运输至脂肪组织储存。 膳食糖：主要运输至肝转化成脂肪，以VLDL形式 运输至脂肪组织储存。部分在脂肪细胞转化为脂肪 储存。
（二）饥饿时主要靠分解储存于脂肪组织的脂 肪供能
饥饿
脂解激素↑
HSL↑ 脂肪动员↑
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
《生物化学与分子生物学》教学大纲
《生物化学与分子生物学》教学大纲课程编号：120601B3课程名称：生物化学与分子生物学（Biochemistry and Molecular Biology）学分：8.5学分总学时：153理论学时：93实验（见习）学时：60先修课程要求：有机化学、组织胚胎学、细胞生物学。
适应专业：临床医学五年制、麻醉学五年制、口腔医学五年制、影像学五年制、预防医学、精神卫生五年制。
参考教材：1、王镜岩《生物化学》高等教育出版社第三版20022、査锡良《生物化学与分子生物学》人民卫生出版社第八版2013.33、 David L.Nelson and Michael M.Cox 《Lehninger Principles of Biochemistry》6th: Freeman, W. H. & Company.2012.一、课程在培养方案中的地位、目的和任务生物化学是研究生物体内化学分子与化学反应的基础生命学科，从分子水平探讨生命现象的本质。
分子生物学是研究生物大分子的结构、功能及基因结构、表达与调控的学科，是生物化学的的重要组成部分。
生物化学与分子生物学是现代生物科学的理论和技术基础，是医学专业的重要基础课程，是联系基础医学和临床医学的桥梁，是医学主干课程。
通过本课程的学习，要求学生较全面了解生物体的基本化学组成，理解其主要组成物质的结构、性质及这些物质在体内的合成、降解和相互转化等的代谢规律，深入了解这些代谢活动与各种重要生命现象之间的联系，学会综合运用所学的基本知识和技术来解决一些实际问题，并为学习后续课程打下坚实的基础。
二、课程基本要求：（一）课程理论与基本知识：1、生物分子的结构与功能（1）掌握核酸、蛋白质、聚糖等重要生物大分子的结构、性质和功能；（2）掌握酶的催化特性、作用机理以及辅基、辅酶与维生素的关系及其在酶催化过程中的作用和酶的动力学特点。
2、物质代谢及其调节（1）掌握糖、脂质、氨基酸、核苷酸代谢的主要途径及其特点；（2）掌握生物氧化的概念与电子传递、氧化磷酸化的运行规律和机制；（3）熟悉非营养物质代谢特点；（4）熟悉体内主要物质代谢的相互关系及代谢的调节机制。
2023年研究生招生《生物化学》考试大纲
佛山科学技术学院2023年硕士研究生招生考试大纲科目名称：生物化学一、考查目标《生物化学》是佛山科学技术学院生物技术与工程专业硕士研究生入学考试的科目。
生物化学主要研究生命的化学组成及其在生命活动中变化规律，是生物类、工程类、医学类及药学类众多学科的基础性课程，并在工业、农业和医药产业的发展中发挥出越来越明显的促进作用。
要求考生比较系统地理解和掌握生物化学的基本概念和基本理论；掌握各类生化物质的结构、性质、功能及其合成代谢和分解代谢的基本途径和调控方法；能综合运用所学的知识分析问题和解决问题。
二、考试形式与试卷结构1.考试形式：生物化学考试采用闭卷笔试形式，试卷满分为150分，考试时间为180分钟。
2.试卷结构：考查内容，基础知识占50%，简答、分析题占30%，创造性思维题占20%。
试卷主要由选择题、名词解释、简答题、论述题等组成。
其中选择题分值为70分，判断题分值为10分，名词解释分值为20分，简答题分值为30分，论述题分值为20分。
(1)选择题：共计70分。
其中单项选择题共50道题，1分/题，共计50分；多项选择题共10道题，2分/题，共计20分。
(2)判断题：共计10分，10道题，1分/题。
(3)名词解释：共计20分，5道题，4分/题。
(4)简答题：共计30分，3道题，10分/题。
(5)论述题：共计20分，1道题，20分/题。
说明：选择题，判断题名词解释主要考察内容为概念和基本知识，主要覆盖本门课程的各部分知识点；简答题主要考察各部分重要知识点的理解和分析；论述题主要考察各部分重要知识点的理解，分析和综合运用。
三、考查范围第一章蛋白质的结构与功能一、蛋白质的分子组成蛋白质的元素组成特点，基本结构单位氨基酸的结构特点、分类及三字英文缩写符号，一字符号，等电点；氨基酸的理化性质；肽键和肽的概念。
二、蛋白质的分子结构蛋白质一级、二级、三、四级结构的概念、结构特点和维持其稳定的化学键；α-螺旋，β-折叠，β-转角与无规卷曲，α-螺旋，β-折叠的结构特点；肽单元、模序、超二级结构、结构域、分子伴侣、结构域和亚基的概念，蛋白质结构与功能的关系。
物质代谢的整合与调节
NADPH + H +
乙酰CoA
脂肪酸、胆固醇
第二节 物质代谢的相互联系
一、各种能量物质的代谢相互联系相互制约
葡萄糖 脂肪 乙酰CoA 氨基酸
三羧酸循环
CO2 2H
ADP+Pi ATP
呼吸链
氧化磷酸化
H2O
任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节 约其他物质的降解。
例如： 脂肪分解增强 ATP 增多 ATP/ADP 比值增高
糖分解被抑制
磷酸果糖激酶-1被抑制 (糖分解代谢限速酶之一)
饥饿时：
肝糖原分解 ，肌糖原分解
1~2天 肝糖异生，蛋白质分解
3~4周
以脂肪酸、酮体分解供能为主 蛋白质分解明显降低
二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间代谢物而相互联系 （一）葡萄糖可转变为脂肪酸 摄入的糖量超过能量消耗时： 合成糖原储存（肝、肌肉） 葡 萄 糖 合成脂肪 （脂肪组织）
脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸
脂肪
甘油
磷酸二羟丙酮
糖酵解途径
丙酮酸 某些非必需氨基酸 其他α-酮酸 —— 但不能说，脂类可转变为氨基酸。
（四）一些氨基酸、磷酸戊糖是合成核苷酸的原料
氨基酸是体内合成核酸的重要原料
天冬氨酸 甘氨酸
谷氨酰胺
一碳单位
合成嘌呤
合成嘧啶
磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供
一、肝是维持血糖水平相对稳定的重要器官 作用： 维持血糖水平相对稳定，保障全身各组 织，尤其是大脑和红细胞的能量供应。 合成、储存糖原 分解糖原生成葡萄糖，释放入血
是糖异生的主要器官
（一）肝内生成的葡糖-6-磷酸是糖代谢的枢纽 G（补充血糖） 6-磷酸葡萄糖内酯 （进入磷酸戊糖途径） 其他单糖 UDPG 葡糖醛酸 （进入葡糖醛酸途径） Gn（合成糖原）
13第十二章-物质代谢的整合与调节
13第十二章-物质代谢的整合与调节第十二章物质代谢的整合与调节框12-1代谢整体性认识的形成和发展1941年F. Lipmann提出ATP循环学说,1948年E. Kennedy和A. Lehninger发现电子传递链，确立了物质代谢与能量代谢的联系。
20世纪上叶，科学家在解析物质分解、合成代谢途径时，结合酶促反应机制，揭示了底物、代谢产物对代谢的调节作用。
1922年F. G. Banting发现胰岛素，其他激素也陆续被发现。
1939年A. V. Schally发明放射免疫分析技术，该技术及其他相关技术的应用促进了激素作用机制研究，揭示了神经一激素在物质代谢调节中的核心地位。
1963年Monod等提出的别构调节和1979年E. G. Krebs 和J. A. Beavo提出的化学修饰调节理论将酶活性调节与激素等的信号转导途径相联系。
至20世纪80-90年代，大量的科学研究发现将机体内外环境刺激、神经内分泌改变、细胞信号转导、酶／蛋白质结构变化、基因表达改变、物质及能量代谢变化联系在一起，形成复杂的代谢及其调节网络。
随着当代“组学”研究的开展，将会更加深入地认识机体组织器官之间、各种物质代谢之间的联系和协调及其随内外环境变化而变化的规律。
第一节物质代谢的特点一、体内各种物质代谢过程互相联系形成一个整体在体内进行代谢的物质各种各样，不仅有糖、脂、蛋白质这样的大分子营养物质，也有维生素这样的小分子物质，还有无机盐、甚至水。
它们的代谢不是孤立进行的，同一时间机体有多种物质代谢在进行，需要彼此间相互协调，以确保细胞乃至机体的正常功能。
事实上，人类摄取的食物，无论动物性或植物性食物均同时含有蛋白质、脂类、糖类、水、无机盐及维生素等，从消化吸收开始、经过中间代谢、到排泄，这些物质的代谢都是同时进行的，且互有联系、相互依存。
如糖、脂在体内氧化释出的能量可用于核酸、蛋白质等的生物合成，各种酶蛋白合成后又催化糖、脂、蛋白质等物质代谢按机体的需要顺利进行。
免疫系统和代谢的相互作用与调节
免疫系统和代谢的相互作用与调节免疫系统和代谢是人体内复杂的生理过程，二者之间相互作用和调节存在着紧密的联系。
免疫系统在对抗疾病的同时也对身体的代谢产生了很大的影响，而代谢的变化则会反过来影响免疫系统的正常运行。
本文将从免疫系统和代谢的基本概念入手，深入探讨二者之间的相互关系。
免疫系统是人体内的一种防御系统，主要作用是识别和抵御病原体侵入，维护身体健康。
它包含了很多不同种类的细胞和分子，包括白细胞、抗体、细胞因子等等。
在人体内，免疫系统的功能受到许多内外部因素的影响，如年龄、营养状况、疾病状态等等。
其中，代谢变化是影响免疫系统功能的重要因素。
代谢是指人体内能量和物质的转化过程，包括营养物质的吸收、利用、消耗等。
它是维持正常生理活动的基础，人体内的许多重要物质都是通过代谢产生的。
代谢的异常变化会影响人体的内稳态，导致身体出现各种问题。
近年来，越来越多的研究表明，代谢与免疫系统之间存在着密切的相互作用和调节。
例如，人体内的脂肪组织在代谢过程中会产生多种代谢产物和激素，它们不仅影响能量代谢，还能调节免疫系统的功能。
研究表明，肥胖者的免疫系统功能较差，容易感染疾病。
这是因为脂肪组织会分泌许多炎症因子，引发免疫系统的炎症反应，降低免疫细胞的功能。
此外，脂肪组织还能影响T细胞的分化和代谢，进而影响免疫系统的整体调控。
另一方面，免疫系统也能通过各种途径影响代谢过程。
例如，免疫系统的炎症反应会导致身体内能量代谢的紊乱，进而影响身体内其他代谢产物的处理和利用。
另外，免疫细胞也能分泌一些激素和细胞因子，直接影响代谢过程。
例如，肥胖者的身体内会分泌较多的细胞因子IL-6，它不仅能引发炎症反应，还能影响脂肪和糖代谢，导致身体内的代谢产物无法得到充分的利用。
综上，免疫系统和代谢是人体内相互联系的重要生理过程，二者之间的相互作用和调节非常重要。
不同的生理状态和疾病状态下，免疫系统和代谢的相互影响可能会有所不同，我们需要通过深入的研究来揭示其复杂的调节机制。
生物体内代谢作用的原理
生物体内代谢作用的原理生物体内的代谢作用，指的是在生物体内发生的一系列化学反应，包括蛋白质、碳水化合物和脂肪酸等分子的合成和分解过程。
这些化学反应由细胞内多个酶组成的复杂酶系统调控，是维持生命活动的重要体内过程之一。
1. 代谢作用的基本原理代谢作用的基本原理是能量转换。
生物体内的代谢作用都需要能量支持，同时也会释放出能量。
生物体内的化学反应都属于外界热力学环境下的非平衡态，即系统会产生熵（无序度）的增加。
而生物体内的代谢作用需要保持稳定的内部环境，这就需要对每个反应过程进行精细调节，消耗和产生能量的平衡需要被维持。
2. 代谢作用的分类基于其对于能量的来源和性质，代谢作用可以分为两种类型：有氧代谢和无氧代谢。
有氧代谢是指供能分子ATP的产生和消耗需要氧气参与的代谢路径。
这种类型的代谢作用产生的ATP比无氧代谢效果更好，能够为生物体提供更多的能量。
细胞线粒体是整合有氧代谢过程的细胞器。
无氧代谢是指不需要氧气参与的代谢路径。
这种代谢作用通常被用于体内的紧急状态，例如肌肉在高强度内运动时所需能量的产生。
无氧代谢只能产生少量的能量，并且会产生严重的副产物lactic acid，需要在运动后进行消耗。
3. 代谢作用的主要反应类型代谢作用包括许多不同的反应类型，涉及许多不同的分子和酶。
一些主要的代谢反应类型包括：碳水化合物的代谢：包括糖的分解和转化，以及糖原和葡萄糖的生成等。
脂肪的代谢：包括脂肪的合成和分解，糖脂互换反应和三酰甘油的生成等。
核酸的代谢：包括核苷酸的合成和分解等。
蛋白质的代谢：包括氨基酸的分解和合成，核酸池等。
4. 代谢作用的调控代谢作用的调控是整个生命体系的重要一环。
正常的代谢活动能够使生物体内环境得到维持，而代谢出现问题则将对生理功能和健康产生影响。
代谢通路中的酶在调控过程中起到了至关重要的作用。
酶活性的改变会使代谢通路的流程发生变化，进而影响代谢通路的整体调控。
同时，代谢调控也受到内部和外部环境的影响，例如温度、pH值、物质浓度等。
高中生物代谢平衡教案全套
高中生物代谢平衡教案全套第一节：导入1.1 自我介绍：老师向学生介绍本节课的主题为代谢平衡，并简单介绍代谢平衡的概念和重要性。
1.2 激发兴趣：通过观看视频、展示图片或提出问题等方式激发学生对代谢平衡的兴趣，并引导学生思考代谢平衡对生物体的重要性。
1.3 学习目标：让学生了解代谢平衡的概念，掌握代谢平衡的调节机制，理解代谢平衡在生物体内的重要作用。
第二节：知识讲解2.1 代谢平衡的概念：通过讲解代谢平衡的定义、种类和作用等内容，让学生对代谢平衡有一个整体的了解。
2.2 代谢平衡的调节机制：介绍代谢平衡的调节机制，包括神经系统、内分泌系统和体液调节等，让学生了解生物体是如何维持代谢平衡的。
2.3 代谢平衡在生物体内的作用：讲解代谢平衡对生物体内能量转化、物质合成和分解等方面的重要作用，引导学生认识到代谢平衡在维持生物体稳态中的重要性。
第三节：实践操作3.1 实验设计：设计一个简单实验，让学生通过调节外界环境条件或给予不同物质刺激等方式，观察代谢平衡的变化过程。
3.2 数据分析：引导学生收集实验数据，进行数据分析和统计，从中总结代谢平衡的调节规律。
3.3 结果讨论：通过实验结果的讨论，引导学生理解代谢平衡的调节机制和生物体对外界环境变化的适应性。
第四节：课堂练习4.1 小组讨论：把学生分成小组，让他们根据所学知识，讨论代谢平衡对生物体的重要性和调节机制，并结合具体例子进行分析。
4.2 课堂练习：布置一些代谢平衡相关的练习题，让学生在课堂上或课后完成，并进行讲解和讨论，以加深对代谢平衡的理解。
第五节：作业布置5.1 课后作业：布置相关阅读任务或思考题，让学生巩固本节课所学知识。
5.2 课外拓展：鼓励学生自主学习，拓展代谢平衡相关的知识，或进行相关实践操作，并在下节课分享。
5.3 课后反馈：要求学生对本节课的学习效果进行反馈，收集学生的意见和建议，用于今后的教学改进。
以上是一份高中生物代谢平衡教案全套范本，希望对您有所帮助。
生物化学第五节 物质代谢调节的主要方式
第五节物质代谢调节的主要方式2015-07-07 71910 0为适应内外环境的变化、实现细胞的各种生物学功能，需对代谢进行精细调节，使各种物质的代谢井然有序，相互协调进行。
这是生物体的基本特征，是在生物进化过程中形成的一种适应能力。
代谢调节的复杂程度随进化程度增加而增高。
单细胞生物主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节，即所谓原始调节或细胞水平代谢调节。
高等生物不仅细胞水平代谢调节更为精细复杂，还出现了内分泌细胞及内分泌器官，形成了通过激素发挥代谢调节作用的激素水平代谢调节。
高等动物的代谢调节还涉及复杂的神经系统，形成了在中枢神经系统控制下，多种激素相互协调，对机体代谢进行综合调节的所谓整体水平代谢调节。
上述三级代谢调节中，细胞水平代谢调节是基础，激素及神经对代谢的调节需通过细胞水平代谢调节实现。
一、细胞水平的物质代谢调节主要调节关键酶活性（一）各种代谢酶在细胞内区隔分布是物质代谢及其调节的亚细胞结构基础在同一时间，细胞内有多种物质代谢进行。
参与同一代谢途径的酶，相对独立地分布于细胞特定区域或亚细胞结构（表12-2），形成所谓区隔分布，有的甚至结合在一起，形成多酶复合体。
酶的这种区隔分布，能避免不同代谢途径之间彼此干扰，使同一代谢途径中的系列酶促反应能够更顺利地连续进行，既提高了代谢途径的进行速度，也有利于调控。
表12-2 主要代谢途径（多酶体系）在细胞内的分布（二）关键酶活性决定整个代谢途径的速度和方向每条代谢途径由一系列酶促反应组成，其反应速率和方向由其中一个或几个具有调节作用的关键酶活性决定。
这些在代谢过程中具有调节作用的酶称为关键酶( key enzyme)，特点包括：①常常催化一条代谢途径的第一步反应或分支点上的反应，速度最慢，其活性能决定整个代谢途径的总速度。
②常催化单向反应或非平衡反应，其活性能决定整个代谢途径的方向。
③酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂调节。
生物化学与分子生物学(人卫第九版)-10代谢的整合与调节
2. 别构效应剂通过改变酶分子构象改变酶活性
别构酶
催化亚基 调节亚基
别构效应剂： 底物、终产物 其他小分子代谢物
别构效应剂 + 酶的调节亚基
疏松
紧密
酶的构象改变
亚基聚合
亚基解聚
酶分子多聚化
酶的活性改变 （激活或抑制 ）
※ 别构效应的机制有两种：
（1）调节亚基含有一个“假底物”（pseudosubstrate）序列 “假底物”序列能阻止催化亚基结合底物，抑制酶活性；效应剂结合调
F-2,6-BP、AMP、ADP、F-1,6-BP F-1,6-BP、ADP、AMP
AMP、CoA、NAD+、ADP、AMP 乙酰CoA、草酰乙酸、ADP
ADP、AMP AMP
乙酰CoA 乙酰CoA、柠檬酸、异柠檬酸 ADP、GDP PRPP
柠檬酸、ATP ATP、丙氨酸 葡糖-6-磷酸 ATP、乙酰CoA、NADH 柠檬酸、NADH、ATP 琥珀酰CoA、NADH ATP ATP、葡糖-6-磷酸 葡萄糖、F-1,6-BP、F-1-P AMP 软脂酰CoA、长链脂酰CoA ATP、GTP IMP、AMP、GMP UMP
节亚基导致“假底物”序列构象变化，释放催化亚基，使其发挥催化作用。 如cAMP激活PKA。
（2）别构效应剂与调节亚基结合，能引起酶分子三级和/或四级结构在“T” 构象（紧密态、无活性／低活性）与“R”构象（松弛态、有活性／高活性） 之间互变，从而影响酶活性。如氧调节Hb。
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 别构效应剂（底物、终产物、其他小分子代谢物）
（二）关键酶活性决定整个代谢途径的速度和方向
※ 关键酶（key enzymes） 代谢过程中具有调节作用的酶。
代谢调节与代谢工程
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代谢工程基本过程21
3 代谢工程的基本过程
(1)代谢分析与代谢设计 代谢工程的研究对象是代谢途径，
因此必须对代谢网络中的一些酶及产物 进行研究和分析。相对随机突变而言， 代谢工程的一个显著特点就是工作具有 定向性，因为它在修饰靶点选择、试验 设计以及数据分析方面占有绝对优势。
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(1)改变代谢途径方法
加速限速反应
增加限速酶的表达量，来提高产物 产率。然而限速酶反应的改变可能会给 整个代谢网络带来负面影响。
改变分支代谢途径流向
提高代谢分支点某一分支代谢途径 酶活力，使其在与其它的分支代谢途径 的竞争中占据优势，从而提高目的代谢 产物的产量。
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(2)扩展代谢途径
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系统研究代谢流及其控制机制包括以下三 大基本步骤
①建立一种能尽可能多的观察代谢网络并测 定其流量的方法。
为了做到这一点，通常从测定细胞外代谢 产物的浓度入手进行简单的物料平衡。由于一 个代谢途径的代谢流并不等于该途径中一个或 多个酶的活性，所以酶法分析并不能提供代谢 网络真正的代谢流信息，除非相应的酶在体外 分析条件下存在并具有活性。因此，在代谢分 析中，酶法分析常会错误地显示相似数量级的 代谢流，从而导精选致ppt 产生不正确的结论。 9
但是，对于比较复杂的代谢系统，代谢流分 析就显得棘手。
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代谢中间产物作为生物合成的前体及能量 供应者，转向终产物的碳流的大小将最终 决定终产物的产率。中间代谢产物的代谢 流改变会受到细胞的抑制，并引起胞内功 能的严重改变。传统的代谢工程对中间产 物的生理作用考虑较少，从而使产率远远 达不到所计算的理论最大产率。
学习_物质代谢的整合与调节
HSL↑ 脂肪动员↑
肝
酮体
脂肪酸
甘油
氧化供能
六、肾能进行糖异生和酮体生 成
肾髓质无线粒体，主要由 糖酵解供能；肾皮质主要由脂 酸、酮体有氧氧化供能。
一般情况下，肾糖异生只 有肝糖异生葡萄糖量的10%。 长期饥饿（5~6周），肾糖异生 可达每天40g，与肝糖异生的量
第五节
物质代谢调节的主要方 式
The main way for Regulation of Metabolism
糖分解增强
ATP↑
抑制异柠檬酸脱氢酶
（三羧酸循环关键酶）
柠檬酸堆积， 出现线粒体
脂酸合成增加 ，分解抑制
激活乙酰CoA羧化酶
（脂酸合成关键酶）
二、糖、脂和蛋白质代谢通过中 间代谢物而相互联系
糖、脂、蛋白质和核酸通过共同的 中间代谢物、柠檬酸循环、生物氧化等彼 此联系且相互转变。一种物质代谢障碍可 引起其他物质代谢的紊乱。
合成尿素：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ及鸟氨酸 氨基甲酰转移酶只存在于肝细胞线粒体。
合成谷氨酰胺
四、肝参与多种维生素和辅酶的代 （一）肝在脂溶性谢维生素吸收和血液
运输中具有重要作用
胆汁酸——脂溶性维生素A、D、E和K吸 收
视黄醇结合蛋白——结合运输视黄醇 维生素D结合蛋白——结合运输维生素D
（二）肝储存多种维生素
各种物质代谢之间互有联系，相互依存 。
二、机体物质代谢不断受到精细
调节
内外环 境不断
影响机体代谢
变化
适应环境 的变化
机体有精细的调 节机制，调节代 谢的强度、方向 和速度
三、各组织、器官物质代谢各具特 色
不同的组 织、器官
结构不同
酶系的种类 、含量不同
细胞的分泌与代谢调节
由免疫细胞分泌的具有免疫功能的球蛋白，参与机体的免疫应答。
分泌过程及调控机制
分泌过程
包括合成、储存、释放和运输四个基本步骤。其中合 成和储存主要发生在细胞内，而释放和运输则涉及到 细胞膜和细胞外环境。
调控机制
细胞分泌受到多种因素的调节，包括神经调节、体液 调节和自身调节等。例如，神经递质可以与靶细胞膜 上的受体结合，通过改变细胞膜的通透性或激活细胞 内信号转导途径来调节细胞的分泌活动；激素则可以 通过与靶细胞内的受体结合，影响基因表达和蛋白质 合成等过程来调节细胞的代谢和分泌功能。此外，细 胞自身的代谢状态和环境因素也可以影响细胞的分泌 活动。
能量代谢与ATP合成
ATP的合成途径
通过细胞内的氧化磷酸化和光合磷酸化等途径，将ADP和 磷酸合成ATP，储存能量。
能量代谢的调节
通过细胞内的能量感受器和信号传导途径，调节能量代谢 相关酶的活性，维持能量平衡。
线粒体在能量代谢中的作用
线粒体是细胞内进行氧化磷酸化的主要场所，通过电子传 递链和氧化磷酸化酶系的作用，合成ATP并提供能量。
神经内分泌细胞
位于神经系统内，通过分泌神经递质或激素调节机体 生理活动，如下丘脑神经元、垂体细胞等。
免疫细胞
如浆细胞，可分泌抗体参与体液免疫应答。
分泌物质种类与功能
激素
由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性物质，经血液循环作 用于靶器官或靶细胞，调节其生理功能。
酶
由消化腺和细胞分泌的具有催化功能的蛋白质，促进生物体内的化 学反应。
细胞的分泌与代谢 调节
汇报人：XX 2024-01-20
目录
• 细胞分泌概述 • 细胞代谢调节基础 • 细胞分泌与代谢相互作用 • 细胞内外信号传导与分泌代谢关系 • 激素在细胞分泌和代谢中作用 • 细胞自噬在分泌和代谢中作用
基因组和代谢组的组合分析研究
基因组和代谢组的组合分析研究随着科学技术的不断发展，基因组学和代谢组学的研究也日益受到重视。
这两个领域从不同的角度探究生物的全局信息，但它们并非孤立存在，相反，两个领域的数据可以结合起来进行分析，从而更深入地理解生物的本质。
基因组学是指对一个生物体内全部基因组的研究。
基因组学的研究对象是基因，其包含的信息十分复杂和庞大。
人类基因组的大小超过三万亿碱基对，如果把这些碱基对以字体大小11号排印在A4纸上，就足以覆盖10万个足球场。
但即使我们已经得到了生物的完整基因组序列，仍然需要更进一步的研究。
给基因组数据赋予生物学意义的方法之一是基因功能注释。
通过各种实验技术，如基因表达或基因敲除，我们才可以获得基因的生物学意义。
代谢组学，则是对生物的代谢状态进行全面研究。
代谢组学的研究对象是代谢物，其生成、代谢和转运与生命过程息息相关。
人类代谢物的种类多达数万种，每种代谢物都反映了不同的生物学状态。
代谢组学可以通过检测代谢物的相对量和代谢途径，为生物研究提供量身定制的生物标志物和代谢通路信息。
在人类疾病和生物系统异常的诊断中，代谢组学也极受关注。
结合基因组和代谢组数据进行分析，可以为生物研究带来新的视角和领域。
基因与代谢之间的联系可以通过代谢调控信号通路揭示出来。
换句话说，代谢物可以作为精确定量的信息来反映基因在细胞中的表达和功能。
通过对生物样本的同步分析，基因和代谢作为桥梁，使得生物的研究更全面和综合。
基因组和代谢组的组合分析技术又称之为"组合计算生物学"，主要分为两种方法：一种是基于单个基因或基因集，分析它们与代谢物之间的关系。
这种方法通常称为联合分析；另一种是直接对基因组和代谢组进行联合分析，从而发现不同的分子水平之间的相关关系。
这种方法通常称为整合分析。
在实际的研究中，这两个方法可以相互补充，以提高解释生物学变异的能力。
联合分析和整合分析可以应用于几乎任何类型的基因组学或代谢组学数据。
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• 氨基酸也可作为合成磷脂的原料 。 丝氨酸 胆胺 磷脂酰丝氨 酸 脑磷脂
胆碱
卵磷脂
• 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸。
脂肪
甘油
磷酸甘油醛
糖酵解途径
丙酮酸 某些非必需氨基酸 其他α-酮酸
（4）氨基酸是合成核酸的重要 原料
天冬氨酸 谷氨酰胺 一碳单位
甘氨酸
合成嘌呤
合成嘧啶
• 合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。
第十一章
物质代谢调节与整合
REGULATION AND INTEGRATION OF METABOLISM
第一节 代谢的稳态和整体性
Homeostasis and Integration of Metabolism
一、代谢调节维持稳态
生物体对抗外环境变化，维持内环境恒定， 即稳态（homeostasis）。 从生物化学角度认识稳态，就是生物体通过 调节机制，补偿外环境变化而维持的代谢动 力 学 稳 定 状 态 —— 代 谢 稳 态 （ metabolic
糖
葡萄糖或糖原 磷酸丙糖
甘 酸 、 糖 及 脂 肪 代 谢 的 联 系
α-磷酸甘油 PEP
丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸
丙酮酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
苏氨酸
乙酰CoA
乙酰乙酰CoA 亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸
酮体
草酰乙酸
柠檬酸
天冬氨酸 天冬酰胺
延胡索酸 苯丙氨酸 酪氨酸
3. 酮体氧化分解
4. 氨基酸分解代谢
3. 合成酮体 4. 合成胆固醇
从能量供应的角度看，三大营养素可以互相 代替，并互相制约。 一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节 约蛋白质的消耗。
任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他 物质的降解。 例如： 脂肪分解增强
ATP 增多
ATP/ADP 比值增高
TAC
琥珀酰CoA
CO2
α-酮戊二酸 CO2 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸
目录
异亮氨酸 甲硫氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸
第二节 肝在代谢调节与整合中的作用
Roles of the Liver in Metabolic Regulation and Integration
一、肝是物质代谢的核心器官
空腹状态： 肝中葡萄糖-6-磷酸酶使肝糖原分解↑，补充 血糖。 同时肝中有一系列糖异生的关键酶。 饥饿状态： 以糖异生为主 脂肪动员↑→酮体合成↑
三、肝是内源性脂类和酮体合成的场所 （一）肝是内源性甘油三酯合成的主要场所
（二）饥饿时肝合成酮体供应肝外组织/器官
（三）血浆胆固醇及磷脂主要来源于肝
肝内进行的脂类代谢主要有哪些？
（1）糖代谢与脂代谢的相互联系
糖可以转变为脂肪。当摄入的糖量超过体内能量消 耗时，除合成少量糖原储存在肝及肌肉外，糖经 有氧氧化生成大量乙酰CoA。 乙酰CoA是合成脂肪酸和胆固醇的主要原料。另一个 糖代谢中间产物磷酸二羟丙酮又是生成甘油的材 料。 柠檬酸及 ATP 可变构激活乙酰辅酶 A 羧化酶，使由糖 代谢源源而来的大量乙酰辅酶A得以羧化成丙二酰 辅酶A，进而合成脂酸及脂肪在脂肪组织中储存， 即糖可以转变为脂肪。
脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。
甘油
甘油激酶
肝、肾、肠
磷酸-甘油
脂 肪
脂酸
葡 萄 糖
乙酰CoA
葡萄糖
（2）糖代谢与氨基酸代谢的相互联系
除生酮氨基酸亮氨酸和赖氨酸外， 体内氨基酸都可通过脱氨基作用，生成相 应的a-酮酸。
这些a-酮酸可彻底氧化分解并释放ATP； 也可经糖异生中间产物经糖异生过程转变 成糖。
（一）肝的组织结构和化学组成决定其在 代谢中的核心作用 （二）肝在物质代谢中承担加工、输送、 分配的角色
二、肝是糖代谢转换和糖异生的主要器官 肝是维持血糖正常水平的重要器官 作用：维持血糖浓度恒定，保障全身各组织， 尤其是大脑和红细胞的能量供应 肝内进行那些糖代谢途径？
肝细胞膜有葡糖转运蛋白2,可使肝细胞内的葡 萄糖浓度与血糖浓度保持一致。 葡萄糖激酶对葡萄糖的亲和力低,且不被产物葡 萄糖-6-磷酸所抑制。 饱食状态：饱食状态血糖浓度高时，仍可不停 将摄取的葡萄糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸。 用于氧化供能，合成糖元储存，还可将过多糖 则转化为脂肪，以VLDL形式输出肝。
homeostasis）。
二、各种物质代谢途径整合为统一的整体 （一）各种代谢途径的共同特性是代谢整合的基础 1．各种物质代谢途径“汇聚”共同的代谢池 2．ATP是能量“流通”的共同形式 3．分解代谢途径产生的NADPH为合成代谢提供还原 当量 4．分解/合成代谢途径具有共同的中间代谢物 5．线粒体是代谢途径和代谢调节信号的整合点
糖分解被抑制
6-磷酸果糖激酶-1被抑制 （糖分解代谢限速酶之一）
2．各类物质代谢通过共同中间产物相互联系、相互 转化 体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立， 而是相互关联的。 它们通过共同的中间代谢物，即两种代谢途径汇合 时的中间产物，经三羧酸循环和生物氧化等联成 整体。 三者之间可以互相转变，当一种物质代谢障碍时可 引起其他物质代谢的紊乱。
脂肪酸的氧化
脂肪酸的合成及酯化
酮体的生成
胆固醇的合成与转变及排泄
脂蛋白与载脂蛋白的合成
脂蛋白的降解
四、肝有合成尿素及调整氨基酸代谢池的功能 １ 在血浆蛋白质代谢中的作用 合成与分泌血浆蛋白质，γ球蛋白除外，几乎所有 的血浆蛋白质都来自肝。 肝还是清除血浆蛋白质（清蛋白除外）的重要器官。 大多数血浆蛋白质是糖蛋白，可被肝细胞膜唾液酸 酶催化，脱去糖基末端唾液酸。并被肝细胞膜上 特异的受体识别，经内吞作用进入肝细胞，并在 溶酶体中降解。
糖代谢中间代谢物仅能在体内转变成12种非 必需氨基酸。所以，不能用糖完全来代替 食物中蛋白质的供应。相反，蛋白质在一 定程度上可以代替糖。
丙氨酸 糖 丙酮酸 天冬氨酸 乙酰CoA 草酰乙酸 α-酮戊二酸 谷氨酸
柠檬酸
（3）氨基酸可转变为脂肪而脂类不
能转变为氨基酸
蛋白质可转变为脂肪。生酮氨基酸
氨基酸 乙酰CoA 脂肪
（二）各种代谢途径相互联系形成统一 的整体
1．各种物质代谢途径在能量代谢方面相互补充、 相互制约 三大营养素 糖 脂肪 蛋白质 乙酰CoA
2H
共同中 间产物
共同最终 代谢通路
TAC
CO2 ATP+H2O
来 源
1. 糖的有氧氧化 2. 脂肪酸氧化分解
去 路
1. 进入三羧酸循环
2. 合成脂肪酸
乙酰CoA