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第34章 细胞代谢调控 539页
细胞代谢 代谢的调节
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1
一、细胞代谢
代谢途径交叉形成网络 物质代谢的特点
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2
1.代谢途径交叉形成网络
在能量代谢方面、物质代谢之间的相互联系
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3
①在能量代谢方面的相互联系
糖、脂、蛋白质是体内氧化供能的三大物质。 乙酰CoA是三大物质共同的中间代谢物。 三羧酸循环和氧化磷酸化是三大物质最后分解的共同代
代谢和重要中间物： 6－磷酸－葡萄糖；丙酮酸；乙酰CoA
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5
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6
糖代谢与脂代谢的相互联系
糖可以转变为脂肪。 动物中，脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。 植物和微生物中，脂肪通过乙醛酸循环和糖异
生转变为糖。 脂肪分解代谢的强度和顺利进行，有赖于糖代
谢的正常进行。
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11
血液组织（blood）
是联系各种组织间代谢反应的桥梁。携带氧、代谢产 物、激素、酶等等。
机体各组织代谢是否正常往往能从血液中的一些代谢 产物指标反应出来。
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12
二、代谢的调节
细胞水平
➢ 酶水平调节
✓ 酶活性调节 ✓ 酶量调节
➢ 酶在细胞内的集中存在与隔离分布
整体水平
➢ 激素对代谢的调节 ➢ 神经系统对代谢的调节
变构效应剂可以是酶的底物，也可能是酶体系的终产物或 其他代谢物。
变构效应剂浓度的改变可调节代谢的强度、方向及细胞能 量的供需平衡。
变构效应剂引起酶分子构象改变，表现为亚基的聚合、解 聚或聚合为多聚体。
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21
②化学修饰调节（共价修饰调节）
概念：酶蛋白肽链上某些氨基酸残基在另一种酶的催化 下，发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变，这 种调节称之。
7
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
20种氨基酸除亮氨酸和赖氨酸外均可转变为糖。 糖代谢中间代谢物仅能在体内转变为12种非必需氨
基酸，其余8种必需氨基酸必须从食物摄取。
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8
脂代谢与蛋白质代谢的相互联系
各种氨基酸均可转变为脂肪、胆固醇等脂类物质。 动物中，脂肪绝大部分不能在体内转变为氨基酸。 植物和微生物中，脂肪通过乙醛酸循环间接转变
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17
①别构调节作用(变构调节作用）
概念：小分子化合物与酶蛋白分子活性中心外 的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变 化，从而改变酶的活性，这种调节称之。
代谢途径中的关键酶大多是变构酶 变构酶、变构效应、变构效应剂、变构激活剂、
变构抑制剂
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18
别构调节的实现
酶促反应的前馈和反馈
谢途径，释放的能量均以ATP形式存在。 从能量供应的角度看，这三大营养素可以互相代替，并
相互制约。 一般情况下，供能以糖及脂为主，并尽量节约Pr的消耗。 任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他供能
物质的降解。
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4
②物质代谢之间的相互联系 540页
糖代谢与脂肪代谢的相互关系 糖代谢与蛋白质代谢的关系 脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系 核酸与其他物质代谢的相互关系
为氨基酸。
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9
核酸代谢与糖、脂、蛋白质代谢的相互联系
许多核苷酸在糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢中起重要 作用。如ATP、UTP、CTP、GTP以及CoA、NAD(P)＋、FAD 等辅酶。
氨基酸是核酸合成的重要原料。如嘌呤的合成需要Gly、 Asp、Gln和一碳单位，嘧啶的合成需要Asp、Gln和一 碳单位。
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24
酶促化学修饰的特点
酶都具无活性和有活性两种形式，它们之 间在两种不同酶的催化下发生共价修饰， 可以互相转变。
催化互变反应的酶在体内受调节因素如激 素的控制。
是体内快速调节酶活性经济而有效的方式。 和变构调节不同，化学修饰是由酶催化引
起的共价键的变化，而且是酶促反应，故 有放大效应。
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13
1.酶水平调节
酶的两种功能： ➢ 催化各种生物化学反应； ➢ 调节和控制代谢的速度、方向和途径，是 新陈代谢的调节元件。
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14
关键酶的调节意义
代谢途径的速度和方向是由酶体系中一个或几个具有调 节作用的关键酶的活性所决定的。
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15
关键酶所催化反应的特点
Βιβλιοθήκη Baidu27
2. 细胞内酶的隔离分布
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28
3.激素水平的代谢调节
不同激素作用于不同组织产生不同的生物效 应，表现出较高的组织特异性和效应特异性。
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25
变构调节与化学修饰比较表
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26
(2)酶量的调节
基因表达调节：酶生物合成在转录水平和翻
译水平受到调节。
➢ 酶蛋白合成的诱导与阻遏 ➢ 酶的底物、产物、激素或药物均可影响酶的合成。 ➢ 诱导与阻遏作用在酶蛋白合成的转录或翻译过程起
作用，以前者较为常见。
酶蛋白的降解
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它催化的反应速度最慢，其活性决定整个代谢途 径的总速度。
这类酶催化单向反应，它的活性决定整个代谢途 径的方向。
这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或 效应剂的调节。
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16
（1）酶活性调节
别构调节作用(通过别构酶的别构效应来实现） 共价修饰调节作用 特异激活剂和抑制剂 酶原激活
磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。
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10
2.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色 各种代谢物均具有各自共同的代谢池 物质在体内氧化分解释放的能量，均储存
在ATP的高能磷酸键中。 但ATP不是体内 能量利用的唯一形式。 NADPH是合成代谢所需的还原力
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底物 Ｅ１
产物
＋
－
[ATP]/[ADP][Pi] －－ATP系统的质量作用比
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19
表：
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20
变构调节的机理
变构酶常常是由两个以上亚基组成。
亚基分催化亚基和调节亚基
变构效应剂通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构象的 改变，从而影响酶与底物的结合，使酶活性被激活或抑制。
化学修饰的方式：磷酸化与脱磷酸、乙酰化与脱乙酰、 甲基化与脱甲基、腺苷化与脱腺苷等。
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22
磷酸化与脱磷酸
是化学修饰中最常见的修饰方式。 磷酸化修饰位点：酶蛋白分子中丝氨酸、
苏氨酸和酪氨酸的羟基。 酶的磷酸化与脱磷酸反应分别由蛋白激
酶及蛋白磷酸酶催化完成。
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23
表：
细胞代谢 代谢的调节
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1
一、细胞代谢
代谢途径交叉形成网络 物质代谢的特点
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2
1.代谢途径交叉形成网络
在能量代谢方面、物质代谢之间的相互联系
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3
①在能量代谢方面的相互联系
糖、脂、蛋白质是体内氧化供能的三大物质。 乙酰CoA是三大物质共同的中间代谢物。 三羧酸循环和氧化磷酸化是三大物质最后分解的共同代
代谢和重要中间物： 6－磷酸－葡萄糖；丙酮酸；乙酰CoA
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糖代谢与脂代谢的相互联系
糖可以转变为脂肪。 动物中，脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。 植物和微生物中，脂肪通过乙醛酸循环和糖异
生转变为糖。 脂肪分解代谢的强度和顺利进行，有赖于糖代
谢的正常进行。
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血液组织（blood）
是联系各种组织间代谢反应的桥梁。携带氧、代谢产 物、激素、酶等等。
机体各组织代谢是否正常往往能从血液中的一些代谢 产物指标反应出来。
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二、代谢的调节
细胞水平
➢ 酶水平调节
✓ 酶活性调节 ✓ 酶量调节
➢ 酶在细胞内的集中存在与隔离分布
整体水平
➢ 激素对代谢的调节 ➢ 神经系统对代谢的调节
变构效应剂可以是酶的底物，也可能是酶体系的终产物或 其他代谢物。
变构效应剂浓度的改变可调节代谢的强度、方向及细胞能 量的供需平衡。
变构效应剂引起酶分子构象改变，表现为亚基的聚合、解 聚或聚合为多聚体。
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21
②化学修饰调节（共价修饰调节）
概念：酶蛋白肽链上某些氨基酸残基在另一种酶的催化 下，发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变，这 种调节称之。
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糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
20种氨基酸除亮氨酸和赖氨酸外均可转变为糖。 糖代谢中间代谢物仅能在体内转变为12种非必需氨
基酸，其余8种必需氨基酸必须从食物摄取。
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脂代谢与蛋白质代谢的相互联系
各种氨基酸均可转变为脂肪、胆固醇等脂类物质。 动物中，脂肪绝大部分不能在体内转变为氨基酸。 植物和微生物中，脂肪通过乙醛酸循环间接转变
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①别构调节作用(变构调节作用）
概念：小分子化合物与酶蛋白分子活性中心外 的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变 化，从而改变酶的活性，这种调节称之。
代谢途径中的关键酶大多是变构酶 变构酶、变构效应、变构效应剂、变构激活剂、
变构抑制剂
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别构调节的实现
酶促反应的前馈和反馈
谢途径，释放的能量均以ATP形式存在。 从能量供应的角度看，这三大营养素可以互相代替，并
相互制约。 一般情况下，供能以糖及脂为主，并尽量节约Pr的消耗。 任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他供能
物质的降解。
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②物质代谢之间的相互联系 540页
糖代谢与脂肪代谢的相互关系 糖代谢与蛋白质代谢的关系 脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系 核酸与其他物质代谢的相互关系
为氨基酸。
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核酸代谢与糖、脂、蛋白质代谢的相互联系
许多核苷酸在糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢中起重要 作用。如ATP、UTP、CTP、GTP以及CoA、NAD(P)＋、FAD 等辅酶。
氨基酸是核酸合成的重要原料。如嘌呤的合成需要Gly、 Asp、Gln和一碳单位，嘧啶的合成需要Asp、Gln和一 碳单位。
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酶促化学修饰的特点
酶都具无活性和有活性两种形式，它们之 间在两种不同酶的催化下发生共价修饰， 可以互相转变。
催化互变反应的酶在体内受调节因素如激 素的控制。
是体内快速调节酶活性经济而有效的方式。 和变构调节不同，化学修饰是由酶催化引
起的共价键的变化，而且是酶促反应，故 有放大效应。
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1.酶水平调节
酶的两种功能： ➢ 催化各种生物化学反应； ➢ 调节和控制代谢的速度、方向和途径，是 新陈代谢的调节元件。
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关键酶的调节意义
代谢途径的速度和方向是由酶体系中一个或几个具有调 节作用的关键酶的活性所决定的。
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关键酶所催化反应的特点
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2. 细胞内酶的隔离分布
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3.激素水平的代谢调节
不同激素作用于不同组织产生不同的生物效 应，表现出较高的组织特异性和效应特异性。
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变构调节与化学修饰比较表
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(2)酶量的调节
基因表达调节：酶生物合成在转录水平和翻
译水平受到调节。
➢ 酶蛋白合成的诱导与阻遏 ➢ 酶的底物、产物、激素或药物均可影响酶的合成。 ➢ 诱导与阻遏作用在酶蛋白合成的转录或翻译过程起
作用，以前者较为常见。
酶蛋白的降解
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它催化的反应速度最慢，其活性决定整个代谢途 径的总速度。
这类酶催化单向反应，它的活性决定整个代谢途 径的方向。
这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或 效应剂的调节。
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（1）酶活性调节
别构调节作用(通过别构酶的别构效应来实现） 共价修饰调节作用 特异激活剂和抑制剂 酶原激活
磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供。
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2.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色 各种代谢物均具有各自共同的代谢池 物质在体内氧化分解释放的能量，均储存
在ATP的高能磷酸键中。 但ATP不是体内 能量利用的唯一形式。 NADPH是合成代谢所需的还原力
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底物 Ｅ１
产物
＋
－
[ATP]/[ADP][Pi] －－ATP系统的质量作用比
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表：
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变构调节的机理
变构酶常常是由两个以上亚基组成。
亚基分催化亚基和调节亚基
变构效应剂通过非共价键与调节亚基结合，引起酶构象的 改变，从而影响酶与底物的结合，使酶活性被激活或抑制。
化学修饰的方式：磷酸化与脱磷酸、乙酰化与脱乙酰、 甲基化与脱甲基、腺苷化与脱腺苷等。
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22
磷酸化与脱磷酸
是化学修饰中最常见的修饰方式。 磷酸化修饰位点：酶蛋白分子中丝氨酸、
苏氨酸和酪氨酸的羟基。 酶的磷酸化与脱磷酸反应分别由蛋白激
酶及蛋白磷酸酶催化完成。
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表：