第十三章 代谢调节复习过程
代谢调节
内容
物质代谢的相互联系 细胞水平的代谢调节 激素水平的代谢调节 整体调节
第一节 物质代谢的相互联系
一、糖、脂类、蛋白质代谢间的联系
1. 能量代谢的相互协作关系 2. 物质代谢的相互转变关系
1) 糖与脂类之间的转变 2) 糖与氨基酸之间的转变 3) 氨基酸与脂类之间的转变
（一）能量代谢的相互协作关系
（生长因子、细胞因子、神经递质、激素）
信
息
与靶细胞上特异受体结合
传
递
细胞内信号转换
表现效应
根据激素受体的定位：
激素
作用于膜受体的激素
（蛋白质、多肽、儿茶酚胺）
作用于细胞内受体的激素
（类固醇激素、甲状腺素）
亲水 疏水
一、细胞膜受体激素的调节作用
cAMP-蛋白激酶途径 Ca2+-依赖性蛋白激酶途径 cGMP-蛋白激酶途径 酪氨酸蛋白激酶途径
常见的第二信使：
cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+
不同的第二信使产生不同的生物效应
肾上腺素+受体 G蛋白→G蛋白 腺苷酸环化酶→腺苷酸环化酶
ATP→cAMP ×2 蛋白激酶→蛋白激酶
糖原合成抑制
糖原合成酶D（Pi） 糖原合成酶I
磷酸化酶b激酶→磷酸化酶b激酶(Pi) ×4 糖原磷酸酶b→糖原磷酸酶a ×6 糖原分解增强
机体的供பைடு நூலகம்特点
糖：60%以上 脂肪：25%左右 蛋白质：少量
不同组织器官的能量来源不同
心脏：酮体、乳酸、游离脂肪酸等 肾髓质、红细胞：糖酵解 脑组织：葡萄糖为唯一供能物质
（二）物质代谢的相互转变关系
1. 糖与脂类之间的转变：以糖变脂肪为主
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
药学第13章代谢和代谢调控总论
丝氨酸
磷脂酰丝氨酸
胆胺
脑磷脂
胆碱
卵磷脂
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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。
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（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系
1. 氨基酸是体内合成核酸的重要原料
天冬氨酸 甘氨酸
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一、整体性
脂类 糖类
蛋白质
水 无机盐
维生素
消化吸收 中间代谢 废物排泄
• 各种物质代谢之间互有联系，相互依存。
5 医学ppt
二、代谢调节
内外环境 不断变化
影响机体代谢
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
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三、各组织、器官物质代谢各具特色
例如
磷酸戊糖途径
NADPH + H+
乙酰CoA
脂酸、胆固醇
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物质代谢的研究方法
➢ 利用指出机体的方法 ➢ 使用病变动物 ➢ 切除器官法 ➢ 脏器灌注法 ➢ 组织切片或匀浆法 ➢ 纯酶法及酶抑制剂法 ➢ 同位素示踪法 ➢ 使用亚细胞成分的方法 ➢ 致突变法 ➢ 转基因和基因敲除法
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磷酸-甘油
葡 萄
肝、肾、肠
脂
糖
肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
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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
代谢调节 ppt课件
糖 类 脂 类 氨 基 酸 和 核 苷 酸 之 间 的 代 谢 联 系
蛋白质
氨基酸
核酸
核苷酸
淀粉、糖原
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
脂肪
生糖氨基酸
甘氨酸 天冬氨酸 谷氨酰氨 丙氨酸 甘氨酸 丝氨酰 苏氨酸 半胱氨酸 天冬氨酸 天冬酰氨 酪氨酸 天冬氨酸 苯丙酰氨 异亮氨酸 甲硫酰氨 苏氨酸 缬氨酸 谷氨酸 谷氨酰氨 组氨酸 脯氨酸 精氨酸
一．糖代谢与脂类代谢的相互关系
磷酸二羟丙酮 糖
酵解 有氧氧化
甘油
从头合成
脂肪 脂肪酸 糖 丙酮酸 草酰乙酸
糖异生
丙酮酸
乙酰辅酶A
脂 肪
-磷酸甘油 脂肪酸
-氧化
磷酸二羟丙酮 乙酰辅酶A
乙醛酸 循环 琥珀酸
TCA
脂肪代谢和糖代谢的关系
3-磷酸甘油 三酰甘油 脂肪酸
糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖
C.无活性阻遏蛋白
mRNA
阻遏蛋白(无活性)
径的酶互相干扰，而且有利于它们协调地发挥作用。 酶在细胞内隔离和集中分布是代谢调节的一种重 要方式。
细胞质:酵解;磷 戊糖途径;糖原 合成;脂肪酸合 成
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
酶 定 位 的 区 域 化
细胞核:核酸合成 内质网:蛋白质合成 ;磷脂合成
变构剂可以分为两类
变构激活剂：变构剂与酶分子结合后，酶的构象 变构抑制剂：变构剂与酶分子结合所引起的酶的
发生了变化，这种新的构象有利于底物分子与酶 的结合，使酶促反应速度提高。 构象变化不利于与底物的结合，表现出一定程度 的抑制作用。 构激活剂。
一般代谢产物变构抑制剂，而代谢底物往往是变
代谢调节的主要方式 PPT
（四）化学修饰调节通过酶促共价修饰调节酶活性
1. 酶促共价修饰有多种形式 化学修饰的主要方式 磷酸化 - - - 去磷酸 乙酰化 - - - 脱乙酰 甲基化 - - - 去甲基 腺苷化 - - - 脱腺苷 SH 与 – S — S – 互变
别构调节 (allosteric regulation)
化学修饰调节 (chemical modification)
（三）别构调节通过别构效应改变关键酶活性
1. 别构调节是生物界普遍存在的代谢调节方式
一些小分子化合物能与酶蛋白分子活性中心外的特定 部位特异结合，改变酶蛋白分子构象、从而改变酶活性， 这种调节称为酶的别构调节(allosteric regulation)。
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）
一、细胞内物质代谢主要通过对关键酶活性的调节来实现的
• 细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 • 细胞内酶呈隔离分布。 • 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶的活性决定。 • 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。
（一）各种代谢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
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。
代谢的调节课件
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2. 酶的共价修饰
（1）通过其它酶对酶上的某些基团进行修饰，使酶活 性处于活性与无活性的互变状态。
（2）方式：
磷酸化/去磷酸化
乙酰化/脱乙酰化
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• 所有氨基酸，无论是生糖的、生酮的，还是 兼生的都可以在动物体内转变成脂肪。生酮 氨基酸可以通过解酮作用转变成乙酰CoA之 后合成脂肪酸，生糖氨基酸既然能异生成糖， 自然也可以转变成脂肪，可直接或者间接生 成丙酮酸。此外，蛋氨酸，丝氨酸等还是合 成磷脂的原料。
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• 在动物体内脂肪转变成葡萄糖是有限度的。 脂肪的分解产物包括甘油和脂肪酸。
• 其中甘油是生糖物质。奇数脂肪酸分解生成 丙酰CoA可以经甲基丙二酸单酰CoA途径转 变成琥珀酸，然后进入异生过程生成葡萄糖 （例如在反刍动物）。
• 然而偶数脂肪酸β-氧化产生的乙酰CoA可能 通过三羧酸循环变成草酰乙酸后，有少量变 成糖。油料种子萌发时动用大量的脂肪并转 化成糖类。
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• 当动物缺乏糖的摄入（如饥饿）时，体内蛋 白的分解加强，间接地转变成糖异生途径中 的某种中间产物，再沿异生途径合成糖，以 满足机体对葡萄糖的需要和维持血糖水平的 稳定。
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（三）脂代谢与蛋白质代谢的关系
1、脂肪合成蛋白质是有限的：
FA β-氧化 乙酰CoA → TCA → α-酮戊二酸
TCA
草酰乙酸
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（3）产能反应与需能反应的 调节
[ATP] + ½[ADP]
能荷＝ [ATP]+[ADP]+[AMP]
v 定义：细胞内总的腺苷酸系统中所负荷的高能 磷酸键的数目。
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第十三章代谢调节
一、填空题：
1．生物体内的代谢调节在三种不同的水平上进行，即、和。
2．代谢途径的终产物浓度可以控制自身形成的速度，这种现象被称为。
3．酶对细胞代谢的调节是最基本的代谢调节，主要有二种方式：和。
4．不同代谢途径可以通过交叉点代谢中间物进行转化，在糖、脂、蛋白质及核酸的相互转化过程中三个最关键的代谢中间物是、和。
沟通糖、脂代谢的关键化合物是。
5．1961年，法国生物学家Monod和Jacob提出了关于原核生物基因结构及表达调控的学说。
6．正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用调控，而真核细胞常用调控模式。
8．许多代谢途径的第一个酶是限速酶，终产物多是它的，对它进行，底物多为其。
9．原核细胞酶的合成速率主要在水平进行调节。
10．乳糖操纵子的诱导物是，色氨酸操纵子的辅阻遏物是。
二、选择题(只有一个最佳答案)：
1．下列与能量代谢有关的过程除哪个外都发生在线粒体中？（）
A、糖酵解
B、三羧酸循环
C、脂肪酸的β-氧化
D、氧化磷酸化
2．在什么情况下，乳糖操纵子的转录活性最高？（）
A、高乳糖，低葡萄糖
B、高乳糖，高葡萄糖
C、低乳糖，低葡萄糖
D、低乳糖，高葡萄糖
3．催化糖酵解与磷酸戊糖途径的酶主要分布在细胞中什么部位（）
A、核
B、胞质
C、线粒体
D、质膜
4．各种分解途径中，放能最多的途径是：（）
A、糖酵解
B、三羧酸循环
C、 —氧化
D、氧化脱氨基
5．操纵子调节系统属于哪一种水平的调节？（）
A、复制水平的调节
B、转录水平的调节
C、转录后加工的调节
D、翻译水平的调节
6．下列关于操纵基因的论述哪个是正确的？（）
A、能专一性地与阻遏蛋白结合
B、是RNA聚合酶识别和结合的部位
C、是诱导物和辅阻遏物的结合部位
D、能于结构基因一起转录但未被翻译
7．以下有关阻遏蛋白的论述哪个是正确的？（）
A、阻遏蛋白是调节基因表达的产物
B、阻遏蛋白妨碍RNA聚合酶与启动子结合
C、阻遏蛋白RNA聚合酶结合而抑制转录
D、阻遏蛋白与启动子结合而阻碍转录的启动
8．阻遏蛋白结合的位点是：（）
A、调节基因
B、启动因子
C、操纵基因
D、结构基因
9．在乳糖操纵子模型中，操纵基因专门控制是否转录与翻译。
（）
A、结构基因
B、调节基因
C、起动因子
D、阻遏蛋白
10．按照操纵子学说，对基因转录起调控作用的是：（）
A、诱导酶
B、阻遏蛋白
C、RNA聚合酶
D、DNA聚合酶
三、是非题（在题后括号内打√或×）：
1．蛋白激酶和蛋白磷酸酶对蛋白质进行磷酸化和去磷酸化的共价修饰是真核细胞代谢的重要方式。
（）
2．共价修饰调节酶被磷酸化后活性增大，去磷酸化后活性降低。
（）
3．操纵基因又称操纵子，如同启动基因又称启动子一样。
（）
4．别构酶又称变构酶，催化反应物从一种构型转化为另一种构型。
（）
5．细胞内区域化在代谢调节上的作用，除把不同的酶系统和代谢物分隔在特定区间外，还通过膜上的运载系统调节代谢物、辅助因子和金属离子的浓度。
（）
6．组成酶是细胞中含量较为稳定的酶。
（）
四、问答题：
1．为什么说三羧酸循环是糖、脂和蛋白质三大物质代谢的共同通路？
2．举例说明原核生物基因表达的调节。
3．举例说明什么叫级联放大作用。
五、名词解释：
操纵子阻遏物
参考答案：
第十三章代谢调节
一、填空题：
1．生物体内的代谢调节在三种不同的水平上进行，即分子水平、细胞水平和多细胞整体水平。
2．代谢途径的终产物浓度可以控制自身形成的速度，这种现象被称为反馈。
3．酶对细胞代谢的调节是最基本的代谢调节，主要有二种方式：酶活性的调节和酶量的调节。
4．不同代谢途径可以通过交叉点代谢中间物进行转化，在糖、脂、蛋白质及核酸的相互转化过程中三个最关键的代谢中间物是乙酰CoA 、丙酮酸和6-磷酸-葡萄糖。
沟通糖、脂代谢的关键化合物是乙酰CoA 。
5．1961年，法国生物学家Monod和Jacob提出了关于原核生物基因结构及表达调控的操纵子学说。
6．正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用负调控，而真核细胞常用正调控模式。
8．许多代谢途径的第一个酶是限速酶，终产物多是它的别构抑制剂，对它进行反馈抑制，底物多为其别构激活剂。
9．原核细胞酶的合成速率主要在转录水平进行调节。
10．乳糖操纵子的诱导物是乳糖，色氨酸操纵子的辅阻遏物是色氨酸。
二、选择题(只有一个最佳答案)：
1-5：A A B B B 6-10：A A C A B
三、是非题（在题后括号内打√或×）：
1．蛋白激酶和蛋白磷酸酶对蛋白质进行磷酸化和去磷酸化的共价修饰是真核细胞代谢的重要方式。
（√）
2．共价修饰调节酶被磷酸化后活性增大，去磷酸化后活性降低。
（×）
3．操纵基因又称操纵子，如同启动基因又称启动子一样。
（×）
4．别构酶又称变构酶，催化反应物从一种构型转化为另一种构型。
（×）
5．细胞内区域化在代谢调节上的作用，除把不同的酶系统和代谢物分隔在特定区间外，还通过膜上的运载系统调节代谢物、辅助因子和金属离子的浓度。
（√）
6．组成酶是细胞中含量较为稳定的酶。
（√）
四、问答题：
1．为什么说三羧酸循环是糖、脂和蛋白质三大物质代谢的共同通路？
答：①三羧酸循环是乙酰CoA最终氧化生成CO2和H2O的途径。
②糖代谢产生的碳骨架最终进入三羧酸循环氧化。
③脂肪分解产生的甘油可通过有氧氧化进入三羧酸循环氧化，脂肪酸经β-氧化产生乙酰CoA可进
入三羧酸循环氧化。
④蛋白质分解产生的氨基酸经脱氨后碳骨架可进入三羧酸循环，同时，三羧酸循环的中间产物可
作为氨基酸的碳骨架接受氨后合成必需氨基酸。
所以，三羧酸循环是三大物质代谢共同通路。
2．举例说明原核生物基因表达的调节。
答：基因表达调节的机制。
可以用Jocob和Monod提出的操纵子学说来解释。
以乳糖操纵子为例，说明分解代谢的调节。
乳糖操纵子由启动基因，操纵基因和结构基因组成，此外，还有一个调节基因，它编码产生阻遏蛋白。
当培养基中有乳糖存在时，乳糖作为诱导物与阻遏蛋白结合，阻止阻遏蛋白与操纵基因结合，结构基因得以表达；结果培养基中的乳糖被分解供给细胞。
再以色氨酸操纵子为例，说明合成代谢的调节。
当细胞中色氨酸过量时，由调节基因表达产生的阻遏蛋白与色氨酸结合成为有活性的阻遏蛋白，与操纵基因结合，阻止结构基因表达。
色氨酸的调节基因与操纵子结构基因不连锁。
3．举例说明什么叫级联放大作用。
答：含氮类激素作用于靶细胞的剂量是非常小的，但是一旦与靶细胞上相应的受体结合就会导致多个腺苷酸环化酶活化生成多个cAMP；每个cAMP可激活多个蛋白激酶，每个蛋白激酶也可激活多个底物；这样下去就可导致非常明显的生理效应发生，这种逐级放大作用称为级联放大作用。
肾上腺素和胰高血糖素以及其它以cAMP为第二信使的激素都是用这种方式进行作用。
此外，为促肾上腺皮质激素以钙离子作为第二信使，通过磷酸肌醇级联放大作用，在细胞内引起一系列的反应。