第十四章 代谢调节综述(2013)_PPT幻灯片
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第一节 物质代谢的相互联系
细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同 代谢途径，以少数种类的反应转化种类繁多的分子。不同 代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中 三个关键的中间物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。
代谢途径的联系：相互转变，相互制约, 殊途同归
物质代谢的特点
1、 TCA是中心环节 代谢途径交叉形成网络，主要联系物：丙酮酸、乙酰CoA、 柠檬酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸。
阻遏作用（repression）：
指用阻遏物（repressor）阻止或降低酶的合成，这种作 用称阻遏作用。
通过诱导和阻遏来控制酶的生物合成，这样细胞中的酶只有 需要它的时候，它才产生，不需要它的时候，它就不产生。
（二） 酶活性的调节
❖ 反馈抑制 ❖ 活化作用 ❖ 共价修饰
1 反馈抑制（feedback inhibition）：
4、 分解为合成提供还原力和能量
物质代谢的基本要略在于：生成ATP、还原力和结构单元用于体内生物合成。 NADPH专一用于还原性生物合成，NADH和FADH2主要功能是通过呼吸链产生ATP。 ATP来源：（1）底物水平磷酸化、（2）绿色植物和光合细菌的光合磷酸化、
（3）呼吸链的氧化磷酸化。 NADPH来源： （1）植物光合电子传递链 （2）磷酸戊糖途径 （3）乙酰CoA由线粒体转移到细胞质时伴随有NADH的氧化和NADP+的还原，所产
天冬氨酰磷酸 天冬氨酰半醛
Lys 高丝氨酸
Met
分支酸 预苯酸 氨基苯甲酸
Try Phe Trp
Thr
酮丁酸
Ile
谷氨酸
谷氨酰胺合酶
Gly Ala
反硝化作用 氧化亚氮
Gln
Trp
氨甲酰磷酸
His
CTP AMP
2 活化作用：
▪ 前体活化 ▪ 反馈活化
3 共价修饰（covalent modification）
2、 分解、合成途径往往是分开的，不是简单的逆反应。 在一条代谢途径中，某些关键部位的正反应和逆反应，往往 由两种不同的酶催化，一种酶催化正反应，另一种酶催化逆 反应。
3、 ATP是通用的能量载体 乙酰CoA进入TCA后，完全氧化生成CO2、H2O，释放的自由 能被ADP捕获转运。否则，自由能以热能形式散发到周围环 境中。
⑴多酶体系在细胞中区域化，为酶水平的调节创造了有利条件, 使某些调节因素可以专一地影响细胞内某一部分的酶活性， 而不致影响其它部位酶的活性。
⑵此外，酶定位的区域化，使它与底物和辅助在细胞器内一起 相对浓缩，利于在细胞局部范围内快速进行各个代谢反应。
酶
细胞质:酵解;磷 戊糖途径;糖原
定 合成;脂肪酸合 成;
一 酶水平的调节
※ 酶含量的调节（基因表达调控） ※ 酶活性的调节（酶原激活、别构效应、共价修饰） ※ 酶定位的区域化
（一） 酶含量的调节 (基因表达)
诱导
酶含量的调节
阻遏
终产物的阻遏 分解代谢产物阻遏
诱导作用（induction）：
指用诱导物（inducer）来促进酶的合成，这种作用称 诱导作用。
也称负反馈，这是生物体普遍存在的一种调节机 制，反馈抑制是指反应终产物对自身合成途径中 的酶活力起抑制作用，大多是对第一个酶的活力 起抑制作用。
反馈抑制在代谢中见了很多，特别是在氨基酸和 核苷酸的生物合成中，这类例子更多。
氨基酸合成的反馈调控
赤藓糖-4-磷酸
+
磷酸烯醇式丙酮酸
天冬氨酸
脱氧庚酮糖酸-7-磷酸 脱氢奎尼酸 莽草酸
( 无活性)
ATP
H2O
糖原合成酶 b ( 无活性)
P
糖原磷酸化酶 a ( 有活性)
P
ADP
（三） 酶定位的区域化
酶在细胞内有一定的布局和定位。催化不同代谢途径的酶类， 往往分别组成各种多酶体系。多酶体系存在于一定的亚细胞 结构区域中，或存在于胞质中，这种现象称为酶的区域化。
功能：浓缩效应，防止干扰，便于调节。
生的NADPH可用于脂肪酸合成
有机物分解产生构造源料和能量大致可以分三个阶段：（1）将大分子分解为 小分子单元，释放的能量不能被利用。
（2）将各种小分子单元分解为共同的降解产物乙酰CoA，产生还原力NADPH和 少量ATP。
（3）乙酰CoA通过TCA被完全氧化成CO2，脱下的电子经氧化磷酸化产生大量的 ATP。
并称化学修饰，就是在调节酶分子上以共价键连上 与或脱下某种特殊的化学基团，从而引起酶活性的改变， 这类酶称共价修饰酶。自从1955年Krebs和Sutherland等 有关糖原磷酸化酶的研究以来，到目前已经知道的有100 多种酶在它被翻译后进行共价修饰。
目前已知有6种类型的共价修饰酶
① 磷酸化/脱磷酸化 ② 腺苷酰化/脱腺苷酰化 ③ 乙酰化/脱乙酰化 ④ 尿苷酰化/脱尿苷酰化 ⑤ 甲基化/脱甲基化 ⑥ S-S/SH相互转变
糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控
糖原的分解和合成都是根据机体的需要由一系列的调控机制进行调控，其
限速酶分别为糖原磷酸化酶和糖原合成酶。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化 的共价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似， 但其效果相反。
糖原合成酶 a ( 有活性)
OH
Pi
糖原磷酸化酶 b OH
位
的
Biblioteka Baidu
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
动 物 细 胞 结 构 和 代 谢 途 径
二 激素的调节
三 神经调节
❖ 直接控制 ❖ 间接控制
细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同 代谢途径，以少数种类的反应转化种类繁多的分子。不同 代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中 三个关键的中间物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。
代谢途径的联系：相互转变，相互制约, 殊途同归
物质代谢的特点
1、 TCA是中心环节 代谢途径交叉形成网络，主要联系物：丙酮酸、乙酰CoA、 柠檬酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸。
阻遏作用（repression）：
指用阻遏物（repressor）阻止或降低酶的合成，这种作 用称阻遏作用。
通过诱导和阻遏来控制酶的生物合成，这样细胞中的酶只有 需要它的时候，它才产生，不需要它的时候，它就不产生。
（二） 酶活性的调节
❖ 反馈抑制 ❖ 活化作用 ❖ 共价修饰
1 反馈抑制（feedback inhibition）：
4、 分解为合成提供还原力和能量
物质代谢的基本要略在于：生成ATP、还原力和结构单元用于体内生物合成。 NADPH专一用于还原性生物合成，NADH和FADH2主要功能是通过呼吸链产生ATP。 ATP来源：（1）底物水平磷酸化、（2）绿色植物和光合细菌的光合磷酸化、
（3）呼吸链的氧化磷酸化。 NADPH来源： （1）植物光合电子传递链 （2）磷酸戊糖途径 （3）乙酰CoA由线粒体转移到细胞质时伴随有NADH的氧化和NADP+的还原，所产
天冬氨酰磷酸 天冬氨酰半醛
Lys 高丝氨酸
Met
分支酸 预苯酸 氨基苯甲酸
Try Phe Trp
Thr
酮丁酸
Ile
谷氨酸
谷氨酰胺合酶
Gly Ala
反硝化作用 氧化亚氮
Gln
Trp
氨甲酰磷酸
His
CTP AMP
2 活化作用：
▪ 前体活化 ▪ 反馈活化
3 共价修饰（covalent modification）
2、 分解、合成途径往往是分开的，不是简单的逆反应。 在一条代谢途径中，某些关键部位的正反应和逆反应，往往 由两种不同的酶催化，一种酶催化正反应，另一种酶催化逆 反应。
3、 ATP是通用的能量载体 乙酰CoA进入TCA后，完全氧化生成CO2、H2O，释放的自由 能被ADP捕获转运。否则，自由能以热能形式散发到周围环 境中。
⑴多酶体系在细胞中区域化，为酶水平的调节创造了有利条件, 使某些调节因素可以专一地影响细胞内某一部分的酶活性， 而不致影响其它部位酶的活性。
⑵此外，酶定位的区域化，使它与底物和辅助在细胞器内一起 相对浓缩，利于在细胞局部范围内快速进行各个代谢反应。
酶
细胞质:酵解;磷 戊糖途径;糖原
定 合成;脂肪酸合 成;
一 酶水平的调节
※ 酶含量的调节（基因表达调控） ※ 酶活性的调节（酶原激活、别构效应、共价修饰） ※ 酶定位的区域化
（一） 酶含量的调节 (基因表达)
诱导
酶含量的调节
阻遏
终产物的阻遏 分解代谢产物阻遏
诱导作用（induction）：
指用诱导物（inducer）来促进酶的合成，这种作用称 诱导作用。
也称负反馈，这是生物体普遍存在的一种调节机 制，反馈抑制是指反应终产物对自身合成途径中 的酶活力起抑制作用，大多是对第一个酶的活力 起抑制作用。
反馈抑制在代谢中见了很多，特别是在氨基酸和 核苷酸的生物合成中，这类例子更多。
氨基酸合成的反馈调控
赤藓糖-4-磷酸
+
磷酸烯醇式丙酮酸
天冬氨酸
脱氧庚酮糖酸-7-磷酸 脱氢奎尼酸 莽草酸
( 无活性)
ATP
H2O
糖原合成酶 b ( 无活性)
P
糖原磷酸化酶 a ( 有活性)
P
ADP
（三） 酶定位的区域化
酶在细胞内有一定的布局和定位。催化不同代谢途径的酶类， 往往分别组成各种多酶体系。多酶体系存在于一定的亚细胞 结构区域中，或存在于胞质中，这种现象称为酶的区域化。
功能：浓缩效应，防止干扰，便于调节。
生的NADPH可用于脂肪酸合成
有机物分解产生构造源料和能量大致可以分三个阶段：（1）将大分子分解为 小分子单元，释放的能量不能被利用。
（2）将各种小分子单元分解为共同的降解产物乙酰CoA，产生还原力NADPH和 少量ATP。
（3）乙酰CoA通过TCA被完全氧化成CO2，脱下的电子经氧化磷酸化产生大量的 ATP。
并称化学修饰，就是在调节酶分子上以共价键连上 与或脱下某种特殊的化学基团，从而引起酶活性的改变， 这类酶称共价修饰酶。自从1955年Krebs和Sutherland等 有关糖原磷酸化酶的研究以来，到目前已经知道的有100 多种酶在它被翻译后进行共价修饰。
目前已知有6种类型的共价修饰酶
① 磷酸化/脱磷酸化 ② 腺苷酰化/脱腺苷酰化 ③ 乙酰化/脱乙酰化 ④ 尿苷酰化/脱尿苷酰化 ⑤ 甲基化/脱甲基化 ⑥ S-S/SH相互转变
糖原合成酶和糖原磷酸化酶的调控
糖原的分解和合成都是根据机体的需要由一系列的调控机制进行调控，其
限速酶分别为糖原磷酸化酶和糖原合成酶。它们的活性是受磷酸化或去磷酸化 的共价修饰的调节及变构效应的调节。二种酶磷酸化及去磷酸化的方式相似， 但其效果相反。
糖原合成酶 a ( 有活性)
OH
Pi
糖原磷酸化酶 b OH
位
的
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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
动 物 细 胞 结 构 和 代 谢 途 径
二 激素的调节
三 神经调节
❖ 直接控制 ❖ 间接控制