生物化学代谢的联系及调节

糖
甘氨酸
磷酸二羟丙酮
甘油
类 脂 类
天冬氨酸 谷氨酰氨
丙氨酸 甘氨酸
生酮氨基酸
氨
丝氨酰
亮氨酸
PEP 丙酮酸
丙二单酰CoA
基
苏氨酸 半胱氨酸
赖氨酸 酪酰氨
酸
色氨酸
乙酰乙酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
和
天冬氨酸
笨丙氨酸
核
天冬酰氨
异亮氨酸
苷 酸
酪氨酸
天冬氨酸 苯丙酰氨
亮氨酸 色氨酸
之 间
异亮氨酸 甲硫酰氨
的
苏氨酸
cAMP，cGMP）。
第二节 代谢调节的多样性
一、代谢途径交叉形成网络 二、代谢的单向性和限速反应 三、ATP是通用的能量载体 四、细胞结构对代谢途径的分隔调节 五、代谢的调节层次(细胞, 激素, 神经)
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
脂肪
氨基酸
核苷酸
1-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
生糖氨基酸
核糖-5-磷酸
脂肪酸
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;
酶 定 位 的 区 域 化
细胞核:核酸合成
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
内质网:蛋白质合成 ;磷脂合成
真核细胞主要代谢途径与酶的区域分布
代谢途径（酶或酶系） 细胞内分布 代谢途径（酶或酶系） 细胞内分布
糖酵解 三羧酸循环 磷酸戊糖途径 糖异生 糖原合成与分解 脂肪酸β氧化 脂肪酸合成 呼吸链 多种水解酶 磷脂合成
胞液 线粒体 胞液 胞液 胞液 线粒体 胞液 线粒体 溶酶体 内质网
氧化磷酸化(呼吸链) 尿素合成 蛋白质合成 DNA合成 mRNA合成 tRNA合成 rRNA合成 血红素合成 胆红素生成 胆固醇合成
糖原（或淀粉）
1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖
己糖激酶 葡萄糖
6-磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶
果糖 激酶
1，6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮
2磷酸烯醇丙酮酸
丙酮酸 激酶
PEP羧激酶 2草酰乙酸
2丙酮酸
丙酮酸羧化酶
ATP是通用的能量载体
能荷=
[ATP]+0.5[ADP] —————————
线粒体 胞液、线粒体 内质网、胞液 细胞核 细胞核 核质 核仁 胞液、线粒体 微粒体、胞液 内质网、胞液
代谢调控的层次
细胞水平的调节作用 激素水平的调控作用 神经水平的调控作用
细胞-酶水平调控作用
酶除了具有催化功能外，还具有调节和控制各类生 物化学反应速度、方向和途径的功能。
细胞-酶水平调控是通过调节细胞内的酶的种类、数 量、分布及活性来控制各种代谢过程或生理过程。
乙醛酸 循环
糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖
磷酸二羟丙酮 磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸 琥珀酸
二 糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
糖代谢为蛋白质的合成提供碳源和能源：如糖分解过程中可产生 丙酮酸，丙酮酸经TCA循环产生α—酮戊二酸和草酰乙酸，它们 均可经加氨基或氨基移换作用形成相应的氨基酸。另外，糖分解 过程中产生的能量可供氨基酸和蛋白质的合成之用。
一．糖代谢与脂类代谢的相互关系
磷酸二羟丙酮 甘油
脂肪
糖
酵解
从头合成
丙酮酸 乙酰辅酶A
脂肪酸
有氧氧化
-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮
糖
丙酮酸
脂 肪
乙醛酸
脂肪酸
-氧化
乙酰辅酶A
循环 琥珀酸
草酰乙酸
糖异生
TCA
脂肪代谢和糖代谢的关系
三酰甘油
3-磷酸甘油 脂肪酸
甘油
氧
合
化
成
丙酮 酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
三羧酸 循环
脂肪酸
TCA循环 乙酰辅酶A
草酰乙酸
草酰乙酸
—酮戊二酸
—酮戊二酸
苹果酸
乙醛酸循环 琥珀酸
蛋
生酮氨基酸
白
质
生糖氨基酸
乙酰乙酸 丙酮酸
脂Hale Waihona Puke Baidu酸
甘油 乙酰辅酶A
氨基酸
氨基酸
脂肪
丙二酸单酰辅酶 A
四 核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
• 核酸是细胞内重要的遗传物质，控制着蛋白质的合成，影响细胞
的成分和代谢类型。
• 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备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。
• 核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP + ，
CoA等）
共同中间物进 入三羧酸循环, 氧化脱下的氢由 电子传递链传递 生成H2O，释放 出大量能量，其 中一部分通过磷 酸化储存在ATP 中。
糖的分解代谢和糖异 生的关系
天冬氨酸
（PEP） 丙氨酸
（胞液） （线粒体）
（转氨基作用） 谷氨酸
糖分解和糖异生途径中相对独 立的单向反应
二磷酸果糖 磷酸酯酶
第十一章
代谢的联系及调节
周口师范学院生命科学系
(2008. 12)
主要内容
第一节 物质代谢间的联系 第二节 代谢调节的多样性 第三节 酶活性调节 第四节 基因表达水平调节 第五节 激素和神经水平调节
第一节 物质代谢间的联系
一．糖代谢与脂类代谢的相互关系 二．糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 三．脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 四．核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
代
缬氨酸
草酰乙酸 苹果酸
延胡索酸 琥珀酸
乙醛酸
柠檬酸
谢
谷氨酸
联 系
谷氨酰氨 组氨酸
脯氨酸
琥珀酰CoA -酮戊二酸
异柠檬酸
精氨酸
脂肪
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
NADPH
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
生物氧化的三个 阶段
大分子降解 成基本结构 单位
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
蛋白质分解产生的氨基酸，在体内可以转变为糖。如：多数氨 基酸在脱氨后转变为丙酮酸，经糖原异生作用可生成糖，这类 氨基酸称为生糖氨基酸。
糖 →→ α-酮酸
NH3 氨基酸
蛋白质
蛋白质
氨基酸
α-酮酸
糖
（生糖氨基酸）
三 脂类代谢与蛋白质代谢的关系 脂类与蛋白质之间可以相互转化：
脂类分子中的甘油 丙酮酸
-氧化
[ATP]+[ADP]+[AMP]
指细胞内ATP、ADP、AMP系统中可供利用的高
能磷酸键的量度。
生物体内糖代谢和脂类代谢虽然受到柠檬酸、乙 酰辅酶A等物质的调节，但调节控制中起决定作用 的是ATP、AMP这些反应能荷物质。
酶在细胞内的区域化分布
各种代谢途径的酶都集中并分布于具有一 定结构的亚细胞或存在于胞浆的可溶部分。 避免各种代谢途径的酶互相干扰，而且有利 于它们协调地发挥作用。
酶水平的调节作用主要有两种方式：一是通过激活 或抑制酶的活性；二是通过影响酶的合成或降解速 度，即改变细胞内酶的含量。这种酶水平的调节作 用是生物调控最重要的形式。