第十三章代谢调节(Metabolicregulation)
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效应。
（3）意义
是快速调节酶活性的另一种方式。
肾上腺素 + 受体 肾上腺素-受体 无活性G蛋白→活性型G蛋白
化学修饰的级联式的调节
无活性腺苷酸环化酶→活性型腺苷酸环化酶
ATP →cAMP
无活性型糖原合成酶D
无活性蛋白激酶A →活性型蛋白激酶A →
活性型糖原合成酶 i
无活性磷酸化酶b激酶→活性型磷酸化酶b激酶
第十三章
代谢调节
(Metabolic regulation)
葡萄糖
物质代谢相互联系
脂肪
氨基酸
பைடு நூலகம்
氨基酸
氨基酸 氨基酸
氨基酸
核苷酸 (蛋白质)
第一节
物质代谢的相互联系
一. 糖、脂类和蛋白质代谢间的相互联系
（一）能量代谢的相互协调
糖、脂和蛋白质三大营养物均可作为供能物质。
一般情况下，优先利用糖氧化供能；
解聚 聚合
或
疏松 紧密
变构激活剂
C
（高活性）
C
有活性
R
变构抑制剂
（低活性）
无活性
（3）变构调节生理意义
fatty acid
丙二酸单酰CoA
羧化酶
（+）
G
G-6-P
F-6-P
FPK
FDP
丙酮酸 CO2 草酰乙酸
乙酰CoA
(-)
柠檬酸 意义： 快速改变代谢速度、甚至方向，防止产物堆积和能源浪费。
α-酮酸
（极大部分）
G
CO2 + H2O + 能
3. 氨基酸与脂类之间的转变
NH3
1. Pr. a.a α-酮酸
乙酰CoA
丙酮酸 二羟丙酮-P
非必需FA
脂肪 甘油-P
β-氧化
脂肪酸 （大量）
2. 脂肪
乙酰CoA
[O]（很易）
CO2 + H2O + 能
甘油 （少量）
丙酮酸 （还原氨基化） 丙氨酸
（极少量）
变构调节
变构剂 构象改变 （底物、 产物 或其它小分子物质） 激素 .酶等 共价键改变
化学修饰
耗能少、作用快、有放 大效应，可满足应激需要
酶数量 调节
诱导剂、阻遏剂
数量增加
耗能多，调节效应出
（激素、药物、底物）
或减少
现慢，但维持时间长久
(1) 诱导剂诱导酶蛋白合成的机制
2． 酶促化学修饰调节 （1） 概念 (最常见的化学修饰——磷酸化与脱磷酸)
ATP E E ——OH 蛋白激酶 磷蛋白磷酸酶 Pi H2O ADP EE ——O-PO3
* 使酶蛋白中Ser、Thr或Tyr的羟基发生磷酸化修饰，从而 快速改变酶活性
酶促化学修饰对酶活性的影响
酶 糖原磷酸化酶 磷酸化酶b激酶 糖原合成酶 丙酮酸脱羧酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸脱氢酶 化学修饰类型 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 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
糖异生
脂肪酸β-氧化 三羧酸循环 酮体生成
胞液
线粒体 线粒体 肝细胞线粒体
DNA及RNA合成
多种水解酶 呼吸链
细胞核
溶酶体 线粒体
二.关键酶活性的调节
(ATP/AMP) (-)
FPK
(-)
GK
(-)
PyK
G
G-6-P
F-6-P
FDP
FDPE
PEP
Pyr
乳酸
(+) (ATP/AMP) 关键酶(key enzyme)： 是指只能催化单向反应的、速度较慢的酶，调节此酶活性 可以影响整个代谢反应速度，甚至改变代谢方向。
一. 酶的区域化分布
各种物质代谢往往定位在细胞内某一特定区域
内进行,
这是由于每个代谢途径中相互有关联的
在细胞内呈区域化分布。
酶构成一个多酶体系,
主要代谢途径（多酶体系）在细胞内的分布
多酶体系 糖酵解 磷酸戊糖途径 糖原合成 脂肪酸合成 分布 胞液 胞液 胞液 胞液 多酶体系 胆固醇合成 磷脂合成 尿素合成 蛋白质合成 分布 胞液和内质网 内质网 线粒体和胞液 核糖体
二.
三大营养物与核苷酸代谢之间的联系
蛋白质
丝/甘/色氨酸 “ -C ” 糖 脂 蛋白质
天冬/甘/谷氨酰胺
嘧啶碱/嘌呤碱
葡萄糖
（戊糖磷酸途径）
能
[O]
5-P-R
核苷酸
第二节 细胞水平的代谢调节
高等动物体内，有三个层次的调节机制：
整体水平 激 素 水 平 细 胞 水 平
细胞水平调节是整个代谢调节的基础
HMG-CoA还原酶
乙酰CoA羧化酶 激素敏感脂肪酶
磷酸化/脱磷酸
磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸
抑制/激活
抑制/激活 激活/抑制
（2）特点
① ② 酶的激活或抑制两种状态的互变, 受不同的酶催化; 常见的磷酸化与脱磷酸化修饰，是经济有效的调节 方式； ③ 酶分子发生共价修饰；
④
发生级联式的、一环扣一环的化学修饰，具有快速放大
细胞水平的调节
变构调节
酶的结构调节 （快调） 酶促化学修饰调节 诱导 酶蛋白的合成 酶的数量调节 （慢调） 阻抑 酶蛋白的降解
细胞水平 的调节
（一）酶结构调节
1. (1) • 变构调节(allosteric regulation ) 概念 变构调节*
•
•
变构效应剂
变构激活剂
•
•
变构抑制剂
变构酶*
（各代谢途径中的关键酶大多属于变构酶）
（2）变构调节机制
①
变构酶组成
是由多亚基构成的寡聚体
催化亚基(catalytic subunit)
调节亚基(regulatory subunit)
②
变构酶以两种构象形式存在
有活性 / 高活性 无活性 / 低活性
③ 变构剂以非共价键与调节亚基结合
引起酶蛋白的空间构象发生改变而改变酶活性
3-P-甘油 脂肪
P-二羟丙酮
脂肪酸 （大量）
乙酰CoA
酮体
异生为 糖 （极少量） CO2 + H2O + 能
供脑、心肌组织氧化利用。
2.
2. G
糖与氨基酸之间的转变
还原氨基化
α-酮酸
丙酮酸 -酮戊二酸 草酰乙酸
非必需氨基酸（12种）
丙氨酸 谷氨酸 天冬氨酸
1.
Pr.
a.a （18种）
NH3
糖异生
当糖供应充足时，一部分糖还可以转变为脂肪储存起来；
当糖供应不足时，可以动员脂肪产能，尽量节约蛋白质； 当长时间饥饿时，除了利用脂肪外，还可大量分解蛋白 质，严重时，可威胁生命。
（二）物质上的相互转变关系
1. 糖与脂类之间的转变
P-二羟丙酮 P- 甘油 丙酮酸 乙酰CoA 甘油三酯 FA
G
3-P-甘油醛
无活性糖原磷酸化酶b →活性型糖原磷酸化酶a 糖原→1-磷酸葡萄糖
（二）酶数量的调节
⒈
• •
酶蛋白合成的诱导与阻遏(发生在转录水平)
诱导剂（inducer） 阻遏剂(repressor)
⒉ 酶降解的调节
几种酶活性调节方式的比较
调节方式 调节物质 酶分子变化 特点及生理意义
作用快， 防止产物堆 积和能源浪费
（3）意义
是快速调节酶活性的另一种方式。
肾上腺素 + 受体 肾上腺素-受体 无活性G蛋白→活性型G蛋白
化学修饰的级联式的调节
无活性腺苷酸环化酶→活性型腺苷酸环化酶
ATP →cAMP
无活性型糖原合成酶D
无活性蛋白激酶A →活性型蛋白激酶A →
活性型糖原合成酶 i
无活性磷酸化酶b激酶→活性型磷酸化酶b激酶
第十三章
代谢调节
(Metabolic regulation)
葡萄糖
物质代谢相互联系
脂肪
氨基酸
பைடு நூலகம்
氨基酸
氨基酸 氨基酸
氨基酸
核苷酸 (蛋白质)
第一节
物质代谢的相互联系
一. 糖、脂类和蛋白质代谢间的相互联系
（一）能量代谢的相互协调
糖、脂和蛋白质三大营养物均可作为供能物质。
一般情况下，优先利用糖氧化供能；
解聚 聚合
或
疏松 紧密
变构激活剂
C
（高活性）
C
有活性
R
变构抑制剂
（低活性）
无活性
（3）变构调节生理意义
fatty acid
丙二酸单酰CoA
羧化酶
（+）
G
G-6-P
F-6-P
FPK
FDP
丙酮酸 CO2 草酰乙酸
乙酰CoA
(-)
柠檬酸 意义： 快速改变代谢速度、甚至方向，防止产物堆积和能源浪费。
α-酮酸
（极大部分）
G
CO2 + H2O + 能
3. 氨基酸与脂类之间的转变
NH3
1. Pr. a.a α-酮酸
乙酰CoA
丙酮酸 二羟丙酮-P
非必需FA
脂肪 甘油-P
β-氧化
脂肪酸 （大量）
2. 脂肪
乙酰CoA
[O]（很易）
CO2 + H2O + 能
甘油 （少量）
丙酮酸 （还原氨基化） 丙氨酸
（极少量）
变构调节
变构剂 构象改变 （底物、 产物 或其它小分子物质） 激素 .酶等 共价键改变
化学修饰
耗能少、作用快、有放 大效应，可满足应激需要
酶数量 调节
诱导剂、阻遏剂
数量增加
耗能多，调节效应出
（激素、药物、底物）
或减少
现慢，但维持时间长久
(1) 诱导剂诱导酶蛋白合成的机制
2． 酶促化学修饰调节 （1） 概念 (最常见的化学修饰——磷酸化与脱磷酸)
ATP E E ——OH 蛋白激酶 磷蛋白磷酸酶 Pi H2O ADP EE ——O-PO3
* 使酶蛋白中Ser、Thr或Tyr的羟基发生磷酸化修饰，从而 快速改变酶活性
酶促化学修饰对酶活性的影响
酶 糖原磷酸化酶 磷酸化酶b激酶 糖原合成酶 丙酮酸脱羧酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸脱氢酶 化学修饰类型 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸 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
糖异生
脂肪酸β-氧化 三羧酸循环 酮体生成
胞液
线粒体 线粒体 肝细胞线粒体
DNA及RNA合成
多种水解酶 呼吸链
细胞核
溶酶体 线粒体
二.关键酶活性的调节
(ATP/AMP) (-)
FPK
(-)
GK
(-)
PyK
G
G-6-P
F-6-P
FDP
FDPE
PEP
Pyr
乳酸
(+) (ATP/AMP) 关键酶(key enzyme)： 是指只能催化单向反应的、速度较慢的酶，调节此酶活性 可以影响整个代谢反应速度，甚至改变代谢方向。
一. 酶的区域化分布
各种物质代谢往往定位在细胞内某一特定区域
内进行,
这是由于每个代谢途径中相互有关联的
在细胞内呈区域化分布。
酶构成一个多酶体系,
主要代谢途径（多酶体系）在细胞内的分布
多酶体系 糖酵解 磷酸戊糖途径 糖原合成 脂肪酸合成 分布 胞液 胞液 胞液 胞液 多酶体系 胆固醇合成 磷脂合成 尿素合成 蛋白质合成 分布 胞液和内质网 内质网 线粒体和胞液 核糖体
二.
三大营养物与核苷酸代谢之间的联系
蛋白质
丝/甘/色氨酸 “ -C ” 糖 脂 蛋白质
天冬/甘/谷氨酰胺
嘧啶碱/嘌呤碱
葡萄糖
（戊糖磷酸途径）
能
[O]
5-P-R
核苷酸
第二节 细胞水平的代谢调节
高等动物体内，有三个层次的调节机制：
整体水平 激 素 水 平 细 胞 水 平
细胞水平调节是整个代谢调节的基础
HMG-CoA还原酶
乙酰CoA羧化酶 激素敏感脂肪酶
磷酸化/脱磷酸
磷酸化/脱磷酸 磷酸化/脱磷酸
抑制/激活
抑制/激活 激活/抑制
（2）特点
① ② 酶的激活或抑制两种状态的互变, 受不同的酶催化; 常见的磷酸化与脱磷酸化修饰，是经济有效的调节 方式； ③ 酶分子发生共价修饰；
④
发生级联式的、一环扣一环的化学修饰，具有快速放大
细胞水平的调节
变构调节
酶的结构调节 （快调） 酶促化学修饰调节 诱导 酶蛋白的合成 酶的数量调节 （慢调） 阻抑 酶蛋白的降解
细胞水平 的调节
（一）酶结构调节
1. (1) • 变构调节(allosteric regulation ) 概念 变构调节*
•
•
变构效应剂
变构激活剂
•
•
变构抑制剂
变构酶*
（各代谢途径中的关键酶大多属于变构酶）
（2）变构调节机制
①
变构酶组成
是由多亚基构成的寡聚体
催化亚基(catalytic subunit)
调节亚基(regulatory subunit)
②
变构酶以两种构象形式存在
有活性 / 高活性 无活性 / 低活性
③ 变构剂以非共价键与调节亚基结合
引起酶蛋白的空间构象发生改变而改变酶活性
3-P-甘油 脂肪
P-二羟丙酮
脂肪酸 （大量）
乙酰CoA
酮体
异生为 糖 （极少量） CO2 + H2O + 能
供脑、心肌组织氧化利用。
2.
2. G
糖与氨基酸之间的转变
还原氨基化
α-酮酸
丙酮酸 -酮戊二酸 草酰乙酸
非必需氨基酸（12种）
丙氨酸 谷氨酸 天冬氨酸
1.
Pr.
a.a （18种）
NH3
糖异生
当糖供应充足时，一部分糖还可以转变为脂肪储存起来；
当糖供应不足时，可以动员脂肪产能，尽量节约蛋白质； 当长时间饥饿时，除了利用脂肪外，还可大量分解蛋白 质，严重时，可威胁生命。
（二）物质上的相互转变关系
1. 糖与脂类之间的转变
P-二羟丙酮 P- 甘油 丙酮酸 乙酰CoA 甘油三酯 FA
G
3-P-甘油醛
无活性糖原磷酸化酶b →活性型糖原磷酸化酶a 糖原→1-磷酸葡萄糖
（二）酶数量的调节
⒈
• •
酶蛋白合成的诱导与阻遏(发生在转录水平)
诱导剂（inducer） 阻遏剂(repressor)
⒉ 酶降解的调节
几种酶活性调节方式的比较
调节方式 调节物质 酶分子变化 特点及生理意义
作用快， 防止产物堆 积和能源浪费