11章 物质代谢联系及调节 2
11物质代谢的联系与调节
第二节 物质代谢的调节
2.1 代谢调节的实质
恒态(stable state)是机体代谢的基本状态。恒态的破 坏意味着疾病或机体的死亡。机体通过代谢调节维持 恒态。
代谢的调节主要是对酶进行调节，包括酶的活性和 酶量。尤其是途径中的关键酶（限速酶、调节酶）， 使他们的活性不致过高或过低，不会缺乏也不会不适 时表达，以保持整个机体的代谢以恒态的方式进行。
丙酮酸脱羧酶 磷酸化/脱磷酸
磷酸果糖激酶 磷酸化/脱磷酸
丙酮酸脱氢酶 磷酸化/脱磷酸
HMGCoA还原酶 磷酸化/脱磷酸
HMGCoA还原酶激酶磷酸化/脱磷酸
乙酰CoA羧化酶 磷酸化/脱磷酸
甘油三酯脂肪酶 磷酸化/脱磷酸
黄嘌呤氧化脱氢酶 SH/-S-S-
激活/抑制 激活/抑制 抑制/激活 抑制/激活 抑制/激活 抑制/激活 抑制/激活 激活/抑制 抑制/激活 激活/抑制
(2) 化学修饰由酶催化引起共价键的变化，酶促反应具 有级联放大效应。（效率高）
(3) 磷酸化与脱磷酸是最常见的。(经济有效)
(4) 许多化学修饰酶也同时受到变构调节，酶的化学修 饰和变构调节两者相辅相成。 （完善）
例：糖原分解作用中的磷酸化酶b
（三）酶含量的调节
1. 酶蛋白合成
酶合成的调节方式有两种类型： 酶合成的诱导 酶合成的阻遏
• 被调节的酶称为变构酶或别构酶 (allosteric enzyme)
• 使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂 (allosteric effector)
• 变构激活剂allosteric effector ——引起酶活性增加的变构效应剂。
• 变构抑制剂allosteric effector ——引起酶活性降低的变构效应剂。
物质代谢的联系与调节笔记
第十一章. 物质代谢的联系与调节一．新陈代谢：物质的合成与分解并与环境的相互联系二．本章主要内容（1）物质代谢的特点与相互联系（2）物质代谢调节1. 细胞水平的调节（酶的调节）2. 激素水平的调节（体液调节）3. 整体水平的代谢调节（神经－体液调节）第一节．物质代谢的特点1.整体性2.调节性：体内各种物质代谢均受控于机体的精细调节，代谢的强度、速度、方向不断的适应内外环境的变化。
3.特色性：各组织、器官结构不同，酶系的种类、含量不同,------代谢途径及功能各不相同。
4.代谢池：各种代谢物均具有各自共同的代谢池5.能量形式：ATP6.还原当量：NADPH第二节．物质代谢的相互联系一、在能量代谢上的相互联系共同中间代谢物：乙酰辅酶A共同最后分解途径：三羧酸循环和呼吸链共同能量形式：ATP供能：互相代替，互相制约。
一种供能物质代谢占优势，抑制或节约其他供能物质。
二、糖、脂和蛋白质代谢通过共同中间产物相互联系（一）糖在体内可转变为脂，脂酸不能转变为糖当摄入的糖量超过体内能量消耗时，糖可以转变为脂肪。
脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。
（二）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可与糖相互转变 20种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。
（三）蛋白质/氨基酸可转变为脂肪，而脂类不能转变为氨基酸蛋白质1.生糖氨基酸可通过丙酮酸转变为3-磷酸甘油参与脂肪的合成2.脂肪只有甘油部分可转变为非必需氨基酸。
（四）氨基酸是合成核酸的重要原料1.嘌呤，嘧啶的合成需要天冬氨酸、谷氨酰胺，嘌呤的合成还需要甘氨酸2.合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供第二节．代谢调节方式葡萄糖合成糖原储存（肝、肌肉）乙酰CoA磷酸二羟丙酮合成脂肪 脂肪脂酸乙酰葡萄糖1.代谢调节普遍存在于生物界，是生物体的重要特征2.代谢调节分为三级水平调节⏹细胞水平代谢调节、激素水平代谢调节及整体水平代谢的调节统称为三级水平代谢调节。
⏹在代谢调节的三级水平中，细胞水平代谢调节是基础，激素及神经对代谢的调节都是通过细胞水平的代谢调节实现的。
生物化学物质代谢的联系与调节ppt课件
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
生物化学 第11章、代谢调控
色氨酸操纵子 调节基因产生的阻遏蛋白没有生物) 酶蛋白
阻遏蛋白不能跟操纵基因结 合, 结构基因可以表达 B:有色氨酸 色氨酸与阻遏蛋白结合,从 而使阻遏蛋白能够结合到 操纵基因,结构基因不表达
代谢产物
色氨酸合成途径还存在色氨酸操纵子中衰
减子所引起的衰减调节。
操纵子（operon ）：指原核生物基因表达的的 调控单位。包括一个操纵基因(operator,O) ， 一群功能相关的结构基因(S）和专管转录起始 的启动基因(P)。
调节 基因
R
启动 操纵 基因 基因
P O S
1
结构 基因
S
2
S
3
操纵子
操纵子可分为：
可诱导操纵子：基因在正常情况下不表 达，
加入诱导物后基因表达。如乳糖操纵子 可阻遏操纵子：基因在正常情况下表达， 有辅阻遏物存在时不表达。如色氨酸操纵子
酶促反应的前馈和反馈
：
前馈作用（feedforward）：代谢途径中前
面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。
前馈激活——底物对后面的酶起激活作用。
前馈抑制——底物对后面的酶起抑制作用
丙酮酸激酶
G → G-6-P → F-6-P → FDP →→→ PEP
前馈激活
丙酮酸
乙酰CoA+CO2 + H2O + ATP
前馈抑制
乙酰CoA羧化酶
丙二酸单酰CoA+ADP+ Pi
反馈调节（feedback）—某一代谢途径的产物或 终产物积累时，反过来对反应序列前头的限速 酶发生的调节作用
正反馈（反馈激活）——产物能使反应速度加快 负反馈（反馈抑制）——产物能使反应速度减慢
第11章-物质代谢的联系与调节1022共59页文档
各代谢途径的有关酶类，常组成酶体系， 分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中，使不 同的代谢途径在细胞不同区域内进行。
胞液：糖酵解、糖原合成 与分解、糖异生、磷酸戊 糖途径、脂酸合成酶系
线粒体：三羧酸循环、氧 化磷酸化、呼吸链、脂酸 氧化酶系
胞核：核酸合成酶系
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。
二、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互联系
（一）糖代谢与脂代谢的相互联系
糖变脂
合成糖原储存（肝、肌肉）
摄糖过多
乙酰辅酶A↑
柠檬酸↑ATP↑
肥胖
及血TG ↑
变构 乙酰辅酶A
+ 羧化酶↑
储脂 ↑
合成
脂酸↑
脂肪的甘油部分能在体内转变为糖， 但脂酸不能转变为糖
7. 肾 能进行糖异生（与肝相当），并能 储存糖原；亦能利用酮体氧化供能； 肾髓质无线粒体，只能通过糖酵解供能。
第四节 代谢调节（重点与难点）
代谢调节作用的三个水平：
• 细胞水平的代谢调节（酶活性和酶量，代谢 物浓度，区室化）---本章重点
• 激素水平的代谢调节（内分泌细胞→激素→细 胞内代谢）
• 整体水平的代谢调节（中枢神经→神经递质 →效应器→激素分泌→细胞内代谢）
脂肪 动员 脂肪分解代谢
甘油↑ 脂酸 ↑
α-磷酸甘油↑ （少）
糖异生
有赖于糖代谢 正常进行
高酮血症
乙酰CoA↑↑ （多）
糖↑（少）
糖代谢 草酰乙酸
三羧酸 循环
（二）糖代谢与氨基酸代谢的相互联系
除生酮aa（Leu和Lys）外，其余aa均可 生成-酮酸，并循糖异生途径转变为糖 糖代谢中间产物可氨基化转变为非必需
代谢的相互关系及调控
第十一章代谢的相互关系及调节控制I 主要内容本章重点讲了两个方面问题，一是生物体内不同物质代谢的相互联系，二是生物体内物质代谢的调控。
一、物质代谢的相互联系糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢和核酸代谢是广泛存在于各种生物体内的四大物质代谢途径，不同途径之间的相互关系集中体现为各有所重，相互转化，又相互制约的关系。
二、代谢调节的一般原理代谢的调节控制方式有分子水平调节、细胞水平调节、激素水平调节和神经水平调节四种，其中神经水平调节是高等动物所特有的，细胞水平是所有生物体共有的，各种类型的调节都是由细胞水平来实现的。
细胞水平调控是一切调控的最重要基础，细胞水平调节主要分为酶的区域化分布调节、底物的可利用性、辅因子的可利用性调节、酶活性的调节、酶量调节五种形式。
（一）酶的区域化分布调节（二）底物的可利用性（三）辅助因子的可利用性（四）酶活性调节酶活性调节是通过对现有酶催化能力的调节，最基本的方式是酶的反馈调节，亦即通过代谢物浓度对自身代谢速度的调节作用，反馈调节作用根据其效应的不同分为正反馈调节和负反馈调节。
反馈是结果对行为本身的调节或输出对输入的调节，在物质代谢调节中引用反馈是指产物的积累对本身代谢速度的调节。
反馈抵制调节包括顺序反馈调节、积累反馈调节、协同反馈调节和同功酶调节四种。
(五) 酶量的调节细胞内的酶可以根据其是否随外界环境条件的改变而改变分为组成酶和诱导酶。
组成酶是催化细胞内各种代谢反应的酶，如糖酵解、三羧酸循环等。
诱导酶则是其含量可以随外界条件发生变化的一些酶类。
它的产生或消失可以使细胞获得或失去代谢某一种物质的能力。
1.原核生物基因表达调控操纵子学说是F. Jacob 和 J. Monod 于1961年首先提出来用于解释原核生物基因表达调控的一个理论。
该理论认为一个转录调控单位包括：结构基因、调节基因、启动子和操纵基因四个部分，其中操纵基因加上它所控制的一个或几个结构基因构成的转录调控功能单位称为操纵子。
第十一章代谢调节讲解
第十一章代谢调节—、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iT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右而起作用的：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肖方式。
酶的调节是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方而对代谢进行调节的。
细胞是一个髙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虽庞大、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；参与三竣酸循环、脂肪酸B ■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^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巧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人操纵基因（0）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泄位等；翻译水平上的调节包括，mRNA 本身核苜酸组成和排列（如SD序列），反义RNA 的调节，inRNA的稳宅性等方而。
物质代谢的联系与调节PPT课件
磷酸-甘油
葡 萄
肝、肾、肠
脂
糖
肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
1目7 录
脂肪分解代谢的强度及顺利进行，还有赖于 糖代谢的正常进行。
• 饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时:
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
1目8 录
（二）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可 与糖相互转变
20种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。
例如：
磷酸戊糖途径
NADPH + H+
乙酰CoA
脂酸、胆固醇
目9 录
第二节
物质代谢的相互联系
Interrelationships among Metabolic Pathways of Carbohydrates, Lipids,
and Proteins
1目0 录
一、在能量代谢上相互联系相互制约
的活性及含量进行调节，这种调节称为原始调 节或细胞水平代谢调节。
3目7 录
高等生物 —— 三级水平代谢调节
• 细胞水平代谢调节 • 激素水平代谢调节
高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的 内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其它细 胞发挥代谢调节作用。
• 整体水平代谢调节
在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神 经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分 泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的 互相协调而对机体代谢进行综合调节。
酶的含量调节。
4目6 录
（二）小分子代谢物通过改变关键酶的构象 别构调节酶活性
1、代谢途径中的关键酶大多是别位酶 别构酶（allosteric enzyme） 别构调节（allosteric regulation） 别构效应剂（allosteric effector）
物质代谢的联系与调节PPT课件
（一）酶结构的调节
调节：别构调节、共价调节、同工酶、酶原激活
1、别/变构调节 （allosteric regulation） 某些小分子可与酶蛋白特殊部位结合，引起酶 分子构象变化，由此改变酶活性。不涉及共价 键变化。受别位调节的酶称为别位酶（别构酶-allosteric enzyme） 能使酶发生构象变化的小分子物质为效应物或 变构剂。一般多是代谢产物或作用物
丙酮酸氧化 三羧酸循环
糖异生
磷酸戊糖途径
主要关键酶 糖原磷酸化酶
糖原合酶
磷酸果糖激酶Ⅰ、己糖激酶、 丙酮酸激酶 丙酮酸脱氢酶系
柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶 、 α酮戊二酸脱氢酶 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙 酮酸羧激酶，果糖二磷酸酶 葡萄糖6磷酸脱氢酶
脂肪分解
激素敏感性甘油三酯脂肪酶
脂肪酸分解 肉毒碱酰基转移酶 Ⅰ
酶a(有活性)
Pi 酶b磷酸酶 H2O
【例2】促进糖原合成的糖原合酶
ATP
ADP
糖原合酶I
糖原合酶激酶
糖原合酶D
(有活性)
糖原合酶磷
(无活性)
Pi
酸酶 H2O
共价修饰与级联放大
（2）特点 ➢ 修饰过程需要其它酶的催化，酶从活性到非活性 的互变需不同的酶分别催化。 ➢ 化学修饰引起酶分子共价键的改变，因一个酶可 催化多个酶蛋白修饰，即出现级联放大作用。 ➢ 修饰过程需耗能
脑
• 耗能大，耗氧多。 • 葡萄糖为主要能源。 • 不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。
肌肉
• 合成、储存糖原； • 通常以脂酸氧化为主要供能方式； 剧烈运
动时，以糖酵解为主。
红 细 胞
• 能量主要来自糖酵解。
脂肪组织
第十一章 物质代谢的相互联系及其调节(编写)
第十一章物质代谢的相互联系及其调节第一节物质代谢的相互联系一、糖、脂、蛋白质在能量代谢上的相互联系二、糖、脂、蛋白质及核酸代谢之间的相互联系第二节物质代谢的调节一、细胞水平的代谢调节二、激素水平的代谢调节三、整体水平的代谢调节第十一章物质代谢的相互联系及其调节物质代谢、能量代谢与代谢调节是生命存在的三大要素。
生命体都是由糖类、脂类、蛋白质、核酸四大类基本物质和一些小分子物质构成的。
虽然这些物质化学性质不同，功能各异，但它们在生物体内的代谢过程并不是彼此孤立、互不影响的，而是互相联系、互相制约、彼此交织在一起的。
机体代谢之所以能够顺利进行，生命之所以能够健康延续，并能适应千变万化的体内、外环境，除了具备完整的糖、脂类、蛋白质与氨基酸、核苷酸与核酸代谢和与之偶联的能量代谢以外，机体还存在着复杂完善的代谢调节网络，以保证各种代谢井然有序、有条不紊地进行。
第一节物质代谢的相互联系一、糖、脂、蛋白质在能量代谢上的相互联系糖类、脂类及蛋白质都是能源物质均可在体内氧化供能。
尽管三大营养物质在体内氧化分解的代谢途径各不相同，但乙酰CoA是它们代谢的中间产物，三羧酸循环和氧化磷酸化是它们代谢的共同途径，而且都能生成可利用的化学能ATP。
从能量供给的角度来看，三大营养物质的利用可相互替代。
一般情况下，机体利用能源物质的次序是糖（或糖原）、脂肪和蛋白质（主要为肌肉蛋白），糖是机体主要供能物质（占总热量50％～70％），脂肪是机体储能的主要形式（肥胖者可多达30％～40％）。
机体以糖、脂供能为主，能节约蛋白质的消耗，因为蛋白质是组织细胞的重要结构成分。
由于糖、脂、蛋白质分解代谢有共同的代谢途径限制了进入该代谢途径的代谢物的总量，因而各营养物质的氧化分解又相互制约，并根据机体的不同状态来调整各营养物质氧化分解的代谢速度以适应机体的需要。
若任一种供能物质的分解代谢增强，通常能代谢调节抑制和节约其它供能物质的降解，如在正常情况下，机体主要依赖葡萄糖氧化供能，而脂肪动员及蛋白质分解往往受到抑制；在饥饿状态时，由于糖供应不足，则需动员脂肪或动用蛋白质而获得能量。
第十一章物质代谢的相互联系及其调节
3.糖尿病患者体内的代谢调节
糖尿病是一种内分泌代谢紊乱性疾病，以持续血糖浓 度增高为特征。临床上分为：Ⅰ型糖尿病（青少年型 或胰岛素依赖型）和Ⅱ型糖尿病（成年型或非胰岛素 依赖型）。 （一）糖代谢紊乱 （二）脂代谢紊乱 （三）蛋白质代谢紊乱
胰高血糖素、 肾上腺素等
A C
AT P
AC(有活性)
物质代谢过程中所伴随的能量的贮存、释放、转移和利 用等称为能量代谢。
一方面，糖类、脂类和蛋白质均可在体内氧化产能供机 体利用，三大营养物质可相互替代。
另一方面各营养物质的氧化分解又相互制约，并根据不 同的机体状态来调整其代谢速度以适应机体的需要。
（二）糖、脂、蛋白质及核酸代谢之间 的相互联系
糖原磷酸酶化蛋酶 白分子磷酸上化的／某脱磷些酸基团可激在活另/抑一制种酶的催化下，与
磷酸化酶b激酶
磷酸化／脱磷酸
激活/抑制
磷酸化酶某磷些酸酶化学基磷团酸化发／生脱可磷酸逆地共价抑制结/合激活从而影响酶的活性，
糖元合成酶
磷酸化／脱磷酸
抑制/激活
甘油三酯酶脂活肪酶性的这种调节方式称为酶的化学修饰或共价修饰
AMP、ADP
果糖的－某1,6一－部二位磷酸以酶非共价5’键- A的M方P 式可逆A结MP合、，FD使P酶的构象发生
糖原分解 改磷变酸并化影酶响b 其催化AM活P性、，G-从1-P而、调Pi节A代TP谢、反G-应6-的P、速葡度萄，糖 这种
糖原合成 糖原合酶
G-6-P
脂肪酸合成对乙酶酰活Co性A的羧化调酶节方式柠称檬为酸别、异构柠调檬节酸或变长链构脂调酰节Co。A
现出激素的生物学效应。 根据激素作用受体部位不同，激素可分为：细胞膜受
体激素和细胞内受体激素。
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共价键的改变
无
有
其它酶的参与
不需要
需要
不同点 级联放大
无
有
能量
不一定
需要
意义
调节代谢方向 信号转导
4. 酶含量调节
（1） 酶蛋白合成的诱导与阻遏
组成（型）酶（constitutive enzyme）：在任何时间 、任何条件下，在细胞内的浓度维持恒定的酶， 如 3- 磷 酸 甘 油 醛 脱 氢 酶 （ 3-phosphoglyceraldehyde dehydrogenase，GAPDH）。
可阻遏酶（repressible enzyme）：酶的表达因某些底 物或其类似物存在而减少，这类酶称为可阻遏酶， 这种现象称为阻遏（repression）。
效应剂 别 构 中 心
活性中心
物质代谢的联系与调节
被调节的酶称为变构酶或别构酶，使酶发生变构效 应的物质，称为变构效应剂。
变构调节的机制：
催化部位 变构酶
调节部位
变构效应剂：底物、终产物 其它小分子代谢物
物质代谢的联系与调节
变构效应剂 + 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 ）
③ 与酶含量调节方式比较，共价修饰调节耗能少 而经济。
④ 共价修饰经常偶联变构调节、激素调节，形成 由信号分子（激素等）、转导分子和效应分子 （关键酶）组成的级联反应，使细胞内酶活性 调解更精细、更协调。
别构调节与化学修饰调节的异同点
别构调节
共价调节
共同点
① 具有两种活性形式相互转变 ② 构象改变
① 催化的反应速度最慢； ② 催化的反应常需要较大的活化能； ③ 催化的反应常为单向反应； ④ 酶活性常受多种效应物（底物、代谢产物等）的调节。
物质代谢的联系与调节
对关键酶活性的调节方式：
1.酶活力调节
快调节
（1）变构调节 (allosteric regulation)
（2）化学修饰调节 (chemical modification)
细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节，细胞内酶呈区 域化分布。
细胞质：酵解;磷酸 戊糖途径;糖原合成 分解;脂肪酸合成
线粒体：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
物质代谢的联系与调节
同工酶强化了组织或细胞的代谢和功能特异性。
代谢途径的速度、方向由其中的关键酶（key enzyme）活 性决定，酶水平调节主要是对关键酶活性的调节。关键酶 催化的反应具有下述特点:
11.2 体内物质代谢的调控及方式
1
物质代谢的联系与调节
代谢调节的三级水平：
酶或细胞水平调节（基础） 激素水平调节 神经水平调节
单细胞生物 主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶活力 及含量进行调节，这种调节称为细胞水平调节。
高等生物具三级水平的代谢调节。
物质代谢的联系与调节
1. 细胞内酶定位的区域化
化学修饰的主要方式：
磷酸化 - - - 去磷酸化 乙酰化 - - - 脱乙酰化 甲基化 - - - 去甲基化 腺苷化 - - - 脱腺苷化 泛素化 - - - 去泛素化
磷酸和去磷酸化是共价修饰的常见方式，其中磷酸 化通常是由蛋白激酶（protein kinase）催化完成，磷 酸化位点主要是Ser、Thr、Tyr的羟基。
去磷酸化多由蛋白磷酸酶（protein phosphatase）催化 完成。
催化蛋白质丝氨酸/苏氨酸残基的羟基发生磷酸化修 饰的蛋白激酶称为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（ serine/threonine kinase, STK）。 催T化he 肽Stru链ctu上resP酪oosf氨itthioe酸nKsi残onfats基heeD的Co-m羟aanidn基sNO-磷Treier酸mntien化dalt修oLoSb饰heosw的th蛋e R白ela激tiv酶e (A)称Rib为bo酪n d氨iagr酸am蛋of 白the激Aur酶ora（-A stytrruoctsuirnee. (Bp)rFoAteKinstrkuicntuarse.e(,CT) PEpKh）A2 。structure.
物质代谢的联系与调节
蛋白激酶A：2个催化亚基C，2个调节亚基R（假底物） C与R结合时抑制酶活性，变构剂cAMP与调节亚基R 结合时，使催化亚基C与R分离。
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。
-
-H
A E1 B
பைடு நூலகம்
2.酶含量调节
慢调节
物质代谢的联系与调节
2. 变构调节
许多内源性或外源性小分子化合物作为变构效应剂（allosteric effecter）可与酶蛋白分子活性中心以外的某一部位，即调节部 位或变构部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化、从而改变 酶的活性。这种调节称为酶的变构调节（allosteric regulation），也 称为别构调节。
可诱导酶（inducible enzyme）：酶基因的表达可因 某些底物或其类似物存在而增加，这类酶称为可 诱导酶，这种现象称为诱导。
诱导剂（inducer）：可与调节蛋白/因子直接结合， 增加（酶）基因表达的化合物称为诱导剂，如半乳 糖 或 其 类 似 物 异 丙 基 硫 代 半 乳 糖 苷 （ isopropyl thiogalactoside，IPTG）。
ATP
ADP
Thr Ser -OH Tyr 酶蛋白
Pi
蛋白激酶
蛋白磷酸酶
H2O
Thr Ser -O-PO32-
Tyr 磷酸化的 酶蛋白
单一的磷酸化修饰是不可逆的，细胞内磷酸化与去 磷酸化协同作用可实现酶的活性调节。
共价修饰调节的特点：
① 反应迅速，见效快
② 关键酶的共价键变化是酶催化的反应，有级联 放大效应，调节效率常较变构调节高。
C
E2 J D
E3 F
-G
顺序反馈抑制示意图
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
促进糖的储存
抑制糖原分解
③ 变构调节使不同的代谢途径相互协调。
+
柠檬酸
–
乙酰辅酶A 羧化酶
6-磷酸果糖激酶-1
促进脂酸的合成
抑制糖酵解
3. 共价修饰调节
共价修饰调节：酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化 下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变。具 有这种调节方式的关键酶称为共价修饰酶。