生物化学：第十二章 物质代谢的整合与调节
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。
第十二章 激素对代谢的调节
对心肌的作用
胰高血糖素可使心肌的CAMP（环腺 苷酸）增加，使心跳加快，CO增加，平均 动腺Fe升高，增加心肌耗氧量。
胰高血糖素对运动的 反映和适应
对运动的反应
短时间静维持一 定运动时，血浆胰高 血糖素浓度不变。进 行长时间运动时，血 浆胰高血糖素浓度逐 渐升高。
对训练的适应
耐力训练可使安静 时血浆胰高血糖素浓度 下降。
质合成作用，使该部受损细胞产生多肽类活性物的能力受抑制。
剧烈运动对人体来说也是一种应激刺激。运动一切 的应激称为运动应激，它属于生理应激。生理应激的三 个阶段是：1）机体对刺激的直接反应及代偿反应，如运 动时呼吸频率和心率加快，血压升高；2）机体对刺激的 部分或全部适应，表现为机体某些机能提高以适应所接 受的刺激；3）刺激结束后的恢复阶段，这时应激反应和 适应反应逐渐消失，机体恢复到运动前状态。 应激时各种刺激，作用于外周和中枢神经的不同部 位，最后经下丘脑—腺垂体—肾上腺皮质轴使促肾上腺 皮质激素释放激素（CRH），促肾上皮质激素（ACTH） 和肾上腺皮质激素分泌增加。一次应激可使肾上腺皮质 激素的分泌持续几个小时。刺激愈强，分泌量愈高，持 续时间愈长。
胰岛素的生物学作用 胰岛素对ห้องสมุดไป่ตู้动的反应和适应
胰高血糖素的生物学作用
对心肌的作用
胰高血糖素对运动的反映和适应
胰岛素的生物学作用
对糖代谢的作用
1) 胰岛素促进外周组织细胞 摄取葡萄糖
2) 促进葡萄糖磷酸化生成， 并进步氧化生成丙酮酸， 并通过增强磷酸酶的作用， 使丙酮酸生成乙酰COA， 在乙酰COA酸化酶的作用 下生成脂肪酸，然后转送 到脂肪组织贮存。
甲状腺素对运动的反 应和适应
1) 对运动的反应 一次运动后甲状腺素总浓度没有变 化，但游离T4的浓度提高35%。
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。
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
物质代谢的联系与调节《生物化学》复习提要
物质代谢的联系与调节第一节物质代谢的特点(一)整体性体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政，而是同时进行的，而且彼此互相联系，或相互转变，或相互依存，构成统一的整体。
(二)代谢调节机体存在精细的调节机制，不断调节各种物质代谢的强度、方向和速度以适应内外环境的变化。
代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。
(三)各组织、器官物质代谢各具特色由于各组织、器官的结构不同，所含有酶系的种类和含量各不相同，因而代谢途径及功能各异，各具特色。
例如肝在糖、脂、蛋白质代谢上具有特殊重要的作用，是人体物质代谢的枢纽。
(四)各种代谢物均具有各自共同的代谢池无论是体外摄人的营养物或体内各组织细胞的代谢物，只要是同一化学结构的物质在进行中间代谢时，不分彼此，参加到共同的代谢池中参与代谢。
(五)ATP是机体能量利用的共同形式糖、脂及蛋白质在体内分解氧化释出的能量，均储存在ATP的高能磷酸键中。
(六)NADPH是合成代谢所需的还原当量参与还原合成代谢的还原酶则多以NADPH为辅酶，提供还原当量。
如糖经戊糖磷酸途径生成的NADPH既可为乙酰辅酶A合成脂酸，又可为乙酰辅酶A 合成固醇提供还原当量。
第二节物质代谢的相互联系一、在能量代谢上的相互联系乙酰辅酶A是三大营养物共同的中间代谢物，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同代谢途径，释出的能量均以ATP形式储存。
从能量供应的角度看，这三大营养素可以互相代替，并互相制约。
二、糖、脂和蛋白质代谢之间的联系体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立，而是相互关联。
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，三羧酸循环和生物氧化等联成整体。
(一)糖代谢与脂代谢的相互联系当摄人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，生成的柠檬酸及ATP可变构激活乙酰辅酶A竣化酶，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。
【生化精品课件】 物质代谢调节与整合
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。
本节内容结束
第十一章
物质代谢调节与整合
REGULATION AND INTEGRATION OF
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）。
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。
甘油激酶 甘油
磷酸-甘油
葡 萄
肝、肾、肠
脂
糖
肪
脂酸
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；
糖 葡萄糖或糖原
甘油三酯
脂肪
磷酸丙糖
α-磷酸甘油
脂肪酸
氨
PEP
基 酸
丙氨酸 半胱氨酸
丙酮酸
、 丝氨酸 糖 苏氨酸
异亮氨酸 乙酰CoA 亮氨酸
乙酰乙酰CoA
酮体
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。
生物化学第十二章代谢调节
精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 脯氨酸
氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 糖
葡萄糖或糖原 磷酸丙糖 磷酸烯醇型丙酮酸
丙氨酸 半胱氨酸 甘氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸
脂肪
甘油三酯 3-磷酸甘油 脂肪酸
丙酮酸
亮氨酸 异亮氨酸 色氨酸
乳酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 酮体
亮氨酸 赖氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸
天冬氨酸 天冬酰胺
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
原核生物乳糖操纵子
原核生物乳糖操纵子(诱导型操纵子)
•其控制区包括：启动子（P) 和操纵基因。
•结构基因：由β -半乳糖苷酶基因（lacZ），通透 酶基因（lacY）和乙酰化酶基因（lacA）串联在 一起构成。
有色氨酸时，阻遏蛋白与色氨酸结合后才 能与操纵基因结合，从而阻止色氨酸合成 酶类的转录。
trpR P1O trpEtrpD 结合
阻遏物 色氨酸
P2
不转录
trpC trpBtrpA
用于表达载体的trp启动子一般只包含 启动基因、操纵基因、和部分trpE基 因。 目的基因 P1O trpE
大肠杆菌色氨酸操纵子的衰减作用的可能机制
[NADH]/[NAD+]对代谢的调节 金属离子浓度对代谢的调节
酶的含量
合成调节 降解调节
第三节
基因表达的调控
操纵子学说—转录水平的调控 操纵子——由结构基因与上游的启动子、操纵基 因共同构成的原核基因表达的协同单位。
结构基因（编码蛋白质，S）
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）
生物化学12代谢调节
约50%临床药物的靶点是G蛋白偶联受体
tangbinghua@
2．三聚体G蛋白（trimeric G protein）
参与信号转导的两类G蛋白之一，GPCR的效应蛋白 三聚体G蛋白有两种结构状态：无活性的Gαβγ•GDP和
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第一节 代谢的相互联系
一．物质代谢的相互联系 二．能量代谢的相互协作
关系
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一、物质代谢的相互联系
（一）糖和脂质的转化 （二）糖和氨基酸的转化 （三）氨基酸和脂质的转化 （四）糖、脂质、氨基酸与核苷酸代谢的联系
《生物化学》
第十二章 代谢调节
唐炳华（北京中医药大学） 中国中医药出版社
教学大纲
掌握：细胞水平的代谢调节代谢途径的区域化分布， 关键酶，关键酶的变构调节、化学修饰调节的机制、 特点和意义；激素水平的代谢调节蛋白激酶A途径， 糖皮质激素作用机制
熟悉：激素水平的代谢调节激素与受体，蛋白激酶C 途径，甲状腺激素作用机制
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6．转导效应
（1）短期效应 又称核外效应 （2）长期效应 又称核内效应
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四、蛋白激酶C途径
tangbinghua@
四、蛋白激酶C途径
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四、蛋白激酶C途径
腺苷酸环化酶是变构酶，被Gs激活后催化合成cAMP
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4．cAMP
第二信使 cAMP cGMP IP3 DAG Ca2+
效应蛋白 蛋白激酶A 蛋白激酶G IP3门控钙通道 蛋白激酶C 钙调蛋白激酶
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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。
生物化学：第十二章 物质代谢的整合与调节
羧化酶
负反馈调节 丙二酰CoA
浓度高时
脂酰CoA
变构抑制剂
防止代谢终产物积累
②变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。
+
糖原合酶
G-6-P
–
糖原磷酸化酶
促进糖的储存
抑制糖的氧化
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
磷酸果糖激酶-1
促进脂酸的合成
抑制糖的氧化
一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂
第一节
物质代谢的特点
• 整体性 • 代谢调节 • 各组织、器官物质代谢各具特点 • 各种代谢物均具有各自共同的代谢池 • ATP是机体能量利用的共同形式 • NADPH是合成代谢所需的还原当量
第二节 物质代谢的相互联系
Connection of PathwaysΒιβλιοθήκη 一、能量代谢的相互协作关系
三大营养素可在体内氧化供能
SH/-S-S-
酶活性改变 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
脱氢酶/氧化酶
酶促化学修饰调节的特点及生理意义
需另外酶的参与 共价修饰磷酸化与去磷酸化最常见 具有级联放大效应 耗能少，作用快
酶含量调节
ATP 循环学说
电子呼吸传递链
胰岛素
酶
物质代谢间的联系与整合
• 物质代谢特点 • 物质代谢间的联系 • 各器官代谢特点---肝脏、心、
脑等
物质代谢的调节
• 分子细胞水平-----酶的细胞定位、关 键酶与酶活性调节 • 激素水平-----细胞膜受体与核受体 • 神经体液的整体调节
查锡良《生物化学与分子生物学》(第8版)笔记和考研真题详解
第五章维生素与无机盐
5.1复习笔记 5.2考研真题详解
第六章糖代谢 第七章脂质代谢
第八章生物氧化 第九章氨基酸代谢
第十一章非营养物 质代谢
第十章核苷酸代谢
第十二章物质代谢 的整合与调节
第六章糖代谢
6.1复习笔记 6.2考研真题详解
第七章脂质代谢
7.1复习笔记 7.2考研真题详解
第八章生物氧化
8.1复习笔记 8.2考研真题详解
第九章氨基酸代谢
9.1复习笔记 9.2考研真题详解
第十章核苷酸代谢
10.1复习笔记 10.2考研真题详解
第十一章非营养物质代谢
11.1复习笔记 11.2考研真题详解
第十二章物质代谢的整合与调节
12.1复习笔记 12.2考研真题详解
第十四章 DNA的生 物合成
查锡良《生物化学与分子生物 学》（第8版）笔记和考研真题
详解
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
知识
技术
分子生物 学
精华
分子
复习
代谢
笔记
真题
教材 复习
生物
第版
笔记
结构
真题
功能
基因
物质
内容摘要
内容摘要
第十三章真核基因 与基因组
第十五章 DNA损伤 与修复
第十六章 RNA的生 物合成
第十七章蛋白质的生 物合成
第十八章基因表达调 控
第十九章细胞信号转 导的分子机制
第十三章真核基因与基因组
十四物质代谢的相互联系和调节控制
（二）糖代谢与蛋白质代谢的相互关系
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
01
糖 →→ α-酮酸 氨基酸 蛋白质
02
NH3
03
蛋白质 氨基酸 α-酮酸 糖
04
（生糖氨基酸）
05
1
由脂肪合成蛋白质的可能性是有限的，实际上仅限于Glu。
2
蛋白质间接地转变为脂肪。
（三）脂类代谢与蛋白质代谢的相互关系
01
脂肪
02
甘油
03
磷酸二羟丙酮
04
脂肪酸
05
乙酰CoA
06
氨基酸碳架
07
氨基酸
08
蛋白质
09
蛋白质
10
氨基酸
11
酮酸或乙酰CoA
12
脂肪酸
13
脂肪
14
（生酮氨基酸）
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
蛋白质代谢为嘌呤和嘧啶的合成提供许多原料；糖类产生二羧基氨基酸的酮酸前身，又是戊糖的来源。
核苷酸的一些衍生物具重要生理功能(如CoA, NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。
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。
各类物质代谢都离不开具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。
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
(二)酶水平的调节
1、酶活性的调节 1）酶的别构效应 酶活性的前馈和反馈调节 2）产能反应与需能反应的调节 3）酶的共价修饰与级联放大机制 2、基因表达的调节 1）原核生物基因表达调节 2）真核生物基因表达调节
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。
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
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视黄醇结合蛋白的合成，Vit D结合蛋白的合成 维生素的转化
Vit D3 → 25-(OH)-Vit D3 水溶性维生素→辅酶的组成成分
五、肝在激素代谢中的作用
激素的灭活 (inactivation of hormone) 激素主要在肝中转化，降解或失去
ATP 循环学说
电子呼吸传递链
胰岛素
酶
物质代谢间的联系与整合
• 物质代谢特点 • 物质代谢间的联系 • 各器官代谢特点---肝脏、心、
脑等
物质代谢的调节
• 分子细胞水平-----酶的细胞定位、关 键酶与酶活性调节 • 激素水平-----细胞膜受体与核受体 • 神经体液的整体调节
饱食、空腹、饥饿、应激 • 肥胖-----代谢失衡
第十二章
物质代谢的整合与调节
Integration & Regulation of Metabolism
2015-11-10
➢基础生化（生理） 生物大分子结构与功能 物质代谢 合成与分解（营养物质与非营养物质） 能量转换 调节---酶 （神经体液） 遗传信息传递（分子生物学） （复制、转录、翻译） ➢临床生化（病理）
第一节
物质代谢的特点
• 整体性 • 代谢调节 • 各组织、器官物质代谢各具特点 • 各种代谢物均具有各自共同的代谢池 • ATP是机体能量利用的共同形式 • NADPH是合成代谢所需的还原当量
第二节 物质代谢的相互联系
Connection of Pathways
一、能量代谢的相互协作关系
三大营养素可在体内氧化供能
磷脂酰丝氨酸
胆胺
脑磷脂
胆碱
卵磷脂
3. 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸
脂肪
甘油
某些非必需氨基酸
磷酸甘油醛
糖酵解途径
丙酮酸
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
1. 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
甘油激酶 甘油
磷酸-甘油
葡 萄
肝、肾、肠
脂
糖
肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
3. 脂肪的分解代谢受糖代谢的影响 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
（二）葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变
1. 大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸， 可转变为糖
三大营养素各 自代谢途径 糖
60%以上
脂肪
25%
蛋白质
少量
共同中 间产物
乙酰CoA
共同代谢 途径
2H
TAC
CO2
ATP
糖原合成
（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
合成脂肪 脂肪酸 （脂肪组织）
磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油
甘油二脂途径
2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖
脑
脑主要利用葡萄糖供能且耗氧量大
（一）葡萄糖和酮体是脑的主要能量物质
葡萄糖为主要能源， 每天消耗约100g。不能利 用脂酸，葡萄糖供应不足 时，利用酮体。
（二）脑耗氧量高达全身耗氧总量的四分之一
（三）脑具有特异的氨基酸及其代谢调节机制
骨骼肌
骨骼肌主要氧化脂肪酸，强烈运动产生大量乳酸
• 合成、储存肌糖原和磷酸肌酸； • 通常以脂酸氧化为主要供能方式；
活性的过程称为激素的灭活。
* 主要方式：生物转化
脂肪组织
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
例如：
脱氨基
丙氨酸
丙酮酸
糖异生 葡萄糖
2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸
丙氨酸
天冬氨酸
糖
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰CoA
α-酮戊二酸 谷氨酸
柠檬酸
（三）氨基酸可转变为多种脂质但脂质几乎不 能转变为氨基酸
1. 蛋白质可以转变为脂肪
氨基酸
乙酰CoA
脂肪
2. 氨基酸可作为合成磷脂的原料
丝氨酸
饥饿
脂解激素↑
HSL↑ 脂肪动员↑Biblioteka 肝 酮体脂肪酸 甘油
氧化供能
心脏
心肌优先利用脂肪酸氧化分解供能
（一）心肌可利用多种营养物质及其代谢中间产物 为能源
正常优先以脂酸为燃料产生 ATP。能量可依次以消耗自由脂 酸、葡萄糖、酮体等能源物质提 供。
脂肪酸 葡萄糖 乳酸 酮体
（二）心肌细胞分解营养物质供能方式以有氧氧化为主 心肌细胞富含LDH1、肌红蛋白、细胞色素及线粒体。
剧烈运动时，以糖酵解为主。
（一）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。
（二）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
肾
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。
三、肝在蛋白质代谢中的代谢
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） ▪ 清除血浆蛋白质（清蛋白除外）
在氨基酸代谢中的作用
▪ 氨基酸的脱氨基、脱羧基、脱硫、转甲基 等（支链氨基酸除外）。
▪ 清除血氨及胺类，合成尿素。
四、肝在维生素代谢中的作用
脂溶性维生素的吸收 维生素的储存
2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供
第三节
各器官代谢特点
Metabolic Profile of Organs
肝脏
一、肝在糖代谢中的作用
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。
葡萄糖转运体2 Ⅳ型己糖激酶(葡萄糖激酶)
不同营养状态下肝内如何进行糖代谢？
饱食状态 肝糖原合成↑ 过多糖则转化为脂肪，以VLDL形式输出
空腹状态 肝糖原分解↑
饥饿状态 以糖异生为主 ※脂肪动员↑→酮体合成↑ →节省葡萄糖
二、肝在脂类代谢中的作用
消化吸收 分泌胆汁，其中胆汁酸为脂类消化吸收所必需
合成 脂肪酸、甘油三酯、酮体、 胆固醇 、磷脂
分解 脂肪酸的β氧化、 胆固醇的降解与排泄、LDL 的降解
运输 合成与分泌 VLDL; HDL; apo CⅡ; LCAT