沈阳药科大学生物化学
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一、代谢抑制剂 （一）代谢抑制剂的概念和意义：
指能够抑制机体代谢某一反应或某一过程的 物质。
（二）代谢（或酶）抑制剂的种类
1、作用于细胞壁或细胞膜的抑制剂 2、核酸代谢和蛋白质生物合成抑制剂 3、蛋白质水解和氨基酸代谢的抑制剂 4、糖代谢的抑制剂 5、脂类代谢的抑制剂 6、电子传递体和氧化磷酸化抑制剂
– 能量代谢：物质在机体内进行化学变化的过程，伴随有 能量转移的过程
（二）同化作用和异化作用
• 同化作用：由外界环境摄取营养物质，通过消 化、吸收在体内进行一系列复杂而有规律的化 学变化，转化为机体自身物质。
• 异化作用：机体自身原有物质不断转化为代谢 废物排出体外
（三）合成代谢与分解代谢
• 合成代谢：由简单的小分子物质合成复杂的大 分子物质的过程
第十二章
代谢和代谢调控总论
第一节 新陈代谢的概念和研究方法
一、物质代谢的概念
（一）物质代谢的含义
• 新陈代谢：机体与外界环境不断进行物质交换的过 程
• 通过消化、吸收、中间代谢和排泄四个阶段来完成 • 中间代谢：
– 物质代谢：经过消化、吸收的外界营养物质和体内原有 的物质，在全身一切组织和细胞中进行的多种多样的化 学变化的过程
• 分解代谢：复杂的大分子物质分解为二氧化碳、 水和氨
二、能量代谢的概念
（一）代谢过程中能量的变化 • 机体从外界环境中摄取营养物质，这些物质进
行分解代谢时释放能量，储存于高能化合物， 供生命活动需要。 • 合成代谢吸收能量
（二）食物的卡价和呼吸商
• 食物的卡价（热价）：食物在体内被氧化分解至 最终产物所释放的能量
Leabharlann Baidu2ATP
肝磷酸化酶b （二聚体，无活性）
2Pi
激酶 脂酶
4ADP
肝磷酸化酶a （二聚体，有活性）
2H2O
4ATP
2肌磷酸化酶b （二聚体，无活性）
4Pi
激酶 脂酶
4ADP
肌磷酸化酶a （四聚体，有活性）
4H2O
图8-17 糖原合成、分解的共价修饰调节
激素（胰高血糖素、肾上腺素） (+)
腺苷酸环化酶
例如：苯巴比妥
2、酶蛋白降解
• 改变酶蛋白分子降解的速度也能调节细胞内酶 的含量。
（三）细胞代谢调控在生产实践中的作用
1、降低代谢产物的浓度
（1）赖氨酸的发酵生产 （2）肌苷和肌苷酸的发酵生产
2、添加诱导物类似物
（1）赖氨酸的发酵生产
天冬氨酸激酶
天冬氨酸
天冬氨酸磷酸
天冬氨酸半醛
高丝氨酸 苏氨酸
• 用于维持体温及支持各种器官的基本运行，如 呼吸、循环、分泌及排泄等。
第三节 代谢调控总论
• 细胞或酶水平的调节：代谢物通过影响细胞内 酶活力和酶合成量的变化，改变合成或分解代 谢过程的速度。
• 激素水平的调节：内分泌腺所分泌的激素，通 过体液输送到组织，作用于靶细胞，改变酶活 性，调节代谢反应的方向和速度
• 神经系统调节：中枢神经的控制下，通过神经 递质对效应器发生直接影响，或者改变激素的 分泌，再通过各种激素的互相协调，对整体的 代谢进行综合调节
一、细胞或酶水平的调节
• 两种方式：
– 酶活力的调节 – 酶合成量的调节
（一）酶活力的调节
1、反馈调节与别构酶 • 限速酶 • 反馈抑制
– 正反馈 – 负反馈
2、ATP、ADP和AMP的调节
• 磷酸果糖激酶1 • 糖原合成酶 • 糖原磷酸化酶
途径3
途径1
糖原
葡萄糖
CO2＋H2O＋ATP
途径2
3、酶的共价修饰调节
• 酶分子多肽链上的某些基团，在另一些酶的催 化下可与变构剂进行可逆共价结合，结合后引
起分子变构，使酶的活力发生变化（激活或抑 制），而达到调节作用。
• 别构酶 • 别构效应剂
– 别构激活剂 – 别构抑制剂
肝胆固醇生物合成的反馈调控
2乙酰CoA
乙酰乙酰CoA
HMGCoA还原酶
HMGCoA
MVA
鲨烯
（—）
胆固醇
大肠杆菌CTP生物合成的反馈调控
ATC酶
天冬氨酸+氨基甲酰磷酸
氨基甲酰天冬氨酸
UMP UTP CTP
（—）
氨基酸生物合成的反馈调控
天冬氨酸激酶
2、激素和神经系统对代谢调节的上下级关系
•上级内分泌腺对下级内分泌腺的调节控制
神经信息 大脑皮层
下丘脑 促释放因子或抑制因子(第一级) 垂体 垂体前叶促激素(第二级)
内分泌腺 外周激素(第三级)
靶细胞
3、负反馈作用
下丘脑 CRH 垂体前叶 ACTH 肾上腺皮质 肾上腺皮质激素
第四节 代谢抑制剂和抗代谢物
ATP
cAMP
A激酶 (无活性)
A激酶 (活性)
(+)
糖原合成酶 糖原合成酶-P
磷酸化酶激酶
(+) 磷酸化酶激酶-P (+)
Pi 磷蛋白磷酸酶-1
(-)
磷酸化酶b 磷酸化酶a
Pi 磷蛋白磷酸酶-1 (-)
Pi
A激酶 (活性)
磷蛋白磷酸酶-1 (-)
磷蛋白磷酸酶抑制剂-P (+) 磷蛋白磷酸酶抑制剂
（二）酶量的调节
– 每克糖、脂肪和蛋白质的卡价分别是17、38和17千焦
• 呼吸商（RQ）：机体与外界环境在呼吸过程中 所交换的二氧化碳与氧的摩尔比
– 糖、脂肪和蛋白质的呼吸商分别是1.0、0.7和0.8
（三）基础代谢
• 基础代谢：人体在清醒而安静状态中，没有食 物的消化与吸收作用的情况下，处于适宜温度， 所消耗的能量。
天冬氨酸
天冬氨酸磷酸
天冬氨酸半醛
高丝氨酸 苏氨酸
α酮丁酸
赖氨酸
蛋氨酸
异亮氨酸
协同反馈抑制与顺序反馈抑制
协同反馈抑制： 两个或以上的反馈抑制作用，其作用点是一
个酶，反馈作用的强度大于两者作用之和。
顺序反馈抑制： 串联反应中每一步的中间代谢产物都能反馈
抑制合成其本身的酶，从而造成终产物的反馈 抑制作用逆向于串联反应的传递。
α酮丁酸
赖氨酸
蛋氨酸
异亮氨酸
（2）肌苷和肌苷酸的发酵生产
磷酸核糖焦磷酸
磷酸核糖胺
次黄嘌呤
肌苷
肌苷酸
诱变阻断
AMP
GMP
二、激素和神经系统的调节
1、激素和神经系统调节的概念 ＊激素水平的调节：
内分泌腺所分泌的激素通过体液运送到靶细 胞而对代谢的调节 ＊神经-体液性调节
在中枢神经系统的直接控制下或间接通过激 素对机体进行综合性调节
1. 酶蛋白合成和诱导的阻遏 • 酶的诱导剂：加速酶合成的化合物 • 酶的阻遏剂：减少酶合成的化合物 （1）底物对酶合成的诱导
例如：尿素循环中精氨酸酶受食物蛋白质诱导
（2）产物对酶合成的阻遏
例如：肝脏中HMGCoA合成酶受胆固醇阻遏
（3）激素对酶合成的诱导
例如：胰岛素诱导糖酵解中关键酶的合成
（4）药物对酶合成的诱导
指能够抑制机体代谢某一反应或某一过程的 物质。
（二）代谢（或酶）抑制剂的种类
1、作用于细胞壁或细胞膜的抑制剂 2、核酸代谢和蛋白质生物合成抑制剂 3、蛋白质水解和氨基酸代谢的抑制剂 4、糖代谢的抑制剂 5、脂类代谢的抑制剂 6、电子传递体和氧化磷酸化抑制剂
– 能量代谢：物质在机体内进行化学变化的过程，伴随有 能量转移的过程
（二）同化作用和异化作用
• 同化作用：由外界环境摄取营养物质，通过消 化、吸收在体内进行一系列复杂而有规律的化 学变化，转化为机体自身物质。
• 异化作用：机体自身原有物质不断转化为代谢 废物排出体外
（三）合成代谢与分解代谢
• 合成代谢：由简单的小分子物质合成复杂的大 分子物质的过程
第十二章
代谢和代谢调控总论
第一节 新陈代谢的概念和研究方法
一、物质代谢的概念
（一）物质代谢的含义
• 新陈代谢：机体与外界环境不断进行物质交换的过 程
• 通过消化、吸收、中间代谢和排泄四个阶段来完成 • 中间代谢：
– 物质代谢：经过消化、吸收的外界营养物质和体内原有 的物质，在全身一切组织和细胞中进行的多种多样的化 学变化的过程
• 分解代谢：复杂的大分子物质分解为二氧化碳、 水和氨
二、能量代谢的概念
（一）代谢过程中能量的变化 • 机体从外界环境中摄取营养物质，这些物质进
行分解代谢时释放能量，储存于高能化合物， 供生命活动需要。 • 合成代谢吸收能量
（二）食物的卡价和呼吸商
• 食物的卡价（热价）：食物在体内被氧化分解至 最终产物所释放的能量
Leabharlann Baidu2ATP
肝磷酸化酶b （二聚体，无活性）
2Pi
激酶 脂酶
4ADP
肝磷酸化酶a （二聚体，有活性）
2H2O
4ATP
2肌磷酸化酶b （二聚体，无活性）
4Pi
激酶 脂酶
4ADP
肌磷酸化酶a （四聚体，有活性）
4H2O
图8-17 糖原合成、分解的共价修饰调节
激素（胰高血糖素、肾上腺素） (+)
腺苷酸环化酶
例如：苯巴比妥
2、酶蛋白降解
• 改变酶蛋白分子降解的速度也能调节细胞内酶 的含量。
（三）细胞代谢调控在生产实践中的作用
1、降低代谢产物的浓度
（1）赖氨酸的发酵生产 （2）肌苷和肌苷酸的发酵生产
2、添加诱导物类似物
（1）赖氨酸的发酵生产
天冬氨酸激酶
天冬氨酸
天冬氨酸磷酸
天冬氨酸半醛
高丝氨酸 苏氨酸
• 用于维持体温及支持各种器官的基本运行，如 呼吸、循环、分泌及排泄等。
第三节 代谢调控总论
• 细胞或酶水平的调节：代谢物通过影响细胞内 酶活力和酶合成量的变化，改变合成或分解代 谢过程的速度。
• 激素水平的调节：内分泌腺所分泌的激素，通 过体液输送到组织，作用于靶细胞，改变酶活 性，调节代谢反应的方向和速度
• 神经系统调节：中枢神经的控制下，通过神经 递质对效应器发生直接影响，或者改变激素的 分泌，再通过各种激素的互相协调，对整体的 代谢进行综合调节
一、细胞或酶水平的调节
• 两种方式：
– 酶活力的调节 – 酶合成量的调节
（一）酶活力的调节
1、反馈调节与别构酶 • 限速酶 • 反馈抑制
– 正反馈 – 负反馈
2、ATP、ADP和AMP的调节
• 磷酸果糖激酶1 • 糖原合成酶 • 糖原磷酸化酶
途径3
途径1
糖原
葡萄糖
CO2＋H2O＋ATP
途径2
3、酶的共价修饰调节
• 酶分子多肽链上的某些基团，在另一些酶的催 化下可与变构剂进行可逆共价结合，结合后引
起分子变构，使酶的活力发生变化（激活或抑 制），而达到调节作用。
• 别构酶 • 别构效应剂
– 别构激活剂 – 别构抑制剂
肝胆固醇生物合成的反馈调控
2乙酰CoA
乙酰乙酰CoA
HMGCoA还原酶
HMGCoA
MVA
鲨烯
（—）
胆固醇
大肠杆菌CTP生物合成的反馈调控
ATC酶
天冬氨酸+氨基甲酰磷酸
氨基甲酰天冬氨酸
UMP UTP CTP
（—）
氨基酸生物合成的反馈调控
天冬氨酸激酶
2、激素和神经系统对代谢调节的上下级关系
•上级内分泌腺对下级内分泌腺的调节控制
神经信息 大脑皮层
下丘脑 促释放因子或抑制因子(第一级) 垂体 垂体前叶促激素(第二级)
内分泌腺 外周激素(第三级)
靶细胞
3、负反馈作用
下丘脑 CRH 垂体前叶 ACTH 肾上腺皮质 肾上腺皮质激素
第四节 代谢抑制剂和抗代谢物
ATP
cAMP
A激酶 (无活性)
A激酶 (活性)
(+)
糖原合成酶 糖原合成酶-P
磷酸化酶激酶
(+) 磷酸化酶激酶-P (+)
Pi 磷蛋白磷酸酶-1
(-)
磷酸化酶b 磷酸化酶a
Pi 磷蛋白磷酸酶-1 (-)
Pi
A激酶 (活性)
磷蛋白磷酸酶-1 (-)
磷蛋白磷酸酶抑制剂-P (+) 磷蛋白磷酸酶抑制剂
（二）酶量的调节
– 每克糖、脂肪和蛋白质的卡价分别是17、38和17千焦
• 呼吸商（RQ）：机体与外界环境在呼吸过程中 所交换的二氧化碳与氧的摩尔比
– 糖、脂肪和蛋白质的呼吸商分别是1.0、0.7和0.8
（三）基础代谢
• 基础代谢：人体在清醒而安静状态中，没有食 物的消化与吸收作用的情况下，处于适宜温度， 所消耗的能量。
天冬氨酸
天冬氨酸磷酸
天冬氨酸半醛
高丝氨酸 苏氨酸
α酮丁酸
赖氨酸
蛋氨酸
异亮氨酸
协同反馈抑制与顺序反馈抑制
协同反馈抑制： 两个或以上的反馈抑制作用，其作用点是一
个酶，反馈作用的强度大于两者作用之和。
顺序反馈抑制： 串联反应中每一步的中间代谢产物都能反馈
抑制合成其本身的酶，从而造成终产物的反馈 抑制作用逆向于串联反应的传递。
α酮丁酸
赖氨酸
蛋氨酸
异亮氨酸
（2）肌苷和肌苷酸的发酵生产
磷酸核糖焦磷酸
磷酸核糖胺
次黄嘌呤
肌苷
肌苷酸
诱变阻断
AMP
GMP
二、激素和神经系统的调节
1、激素和神经系统调节的概念 ＊激素水平的调节：
内分泌腺所分泌的激素通过体液运送到靶细 胞而对代谢的调节 ＊神经-体液性调节
在中枢神经系统的直接控制下或间接通过激 素对机体进行综合性调节
1. 酶蛋白合成和诱导的阻遏 • 酶的诱导剂：加速酶合成的化合物 • 酶的阻遏剂：减少酶合成的化合物 （1）底物对酶合成的诱导
例如：尿素循环中精氨酸酶受食物蛋白质诱导
（2）产物对酶合成的阻遏
例如：肝脏中HMGCoA合成酶受胆固醇阻遏
（3）激素对酶合成的诱导
例如：胰岛素诱导糖酵解中关键酶的合成
（4）药物对酶合成的诱导