细胞代谢与基因表达调控
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核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，
cAMP，cGMP）。
糖
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
类
氨基酸
核苷酸
1-磷酸葡萄糖
脂
类 生糖氨基酸
氨
甘氨酸
核糖-5-磷酸
6-磷酸葡萄糖 磷酸二羟丙酮
基
天冬氨酸 谷氨酰氨
酸
丙氨酸
和
甘氨酸 丝氨酰
生酮氨基酸
亮氨酸
PEP 丙酮酸
核
苏氨酸 半胱氨酸
• 目前已知的变构酶均为寡聚酶，含两个或两个 以上的亚基，一般分子量较大，而且具有复杂 的空间结构。
• 大多数由变构酶催化的反应不遵守米氏方程， 由变构剂所引起的抑制作用也不服从典型的竞 争性或非竞争性抑制作用的数量关系。
代谢物
别
构
活性
中
中心
心
3、共价修饰
酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下， 可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变， 使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰 （Covalent moldification ）。目前已知有六种修饰方 式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰 化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/ 去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。
甘油
磷酸二羟丙酮
糖代谢
脂肪
脂肪酸 -氧化 乙酰CoA乙(植醛酸物循环) 琥珀酸 糖异生 糖
TCA
三酰甘油
脂肪代谢和糖代谢的关糖系原（或淀粉）
3-磷酸甘油
1，6-二磷酸果糖
脂肪酸
甘油
氧
合
化
成
丙酮 酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
磷酸二羟丙酮 磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸 苹果酸
三羧酸 循环
乙醛酸 循环
延胡索酸
第一节 细胞代谢的调节网络
一、代谢途径交叉形成网络 1、糖代谢与脂类代谢的相互关系 2、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 3、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 4、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
糖代谢与脂类代谢的相互联系
有氧氧化 乙酰CoA，NADPH 从头合成 脂肪酸
糖
脂肪
酵解 磷酸二羟丙酮
α -磷酸甘油
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。
（有活性）
（2）共价修饰调节作用可以产生酶的连续 激活现象，所以具有信号放大效应。例 如肾上腺素引起糖原分解过程中的一系 列磷酸化激活步骤，其结果将激素的信 号被逐级放大了约300万倍。
酶级联系统 调控示意图
意义：由于
肾上腺素或 胰高血糖素
1、腺苷酸环化酶
（无活性）
腺苷酸环化酶（活性）
肾上腺素或 胰高血糖素
琥珀酸
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
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）
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
甘油 脂肪
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 乙酰CoA 氨基酸碳架
氨基酸
蛋白质
蛋白质 氨基酸 酮酸或乙酰CoA （生酮氨基酸）
脂肪酸 脂肪
核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
• 共价调节酶有如下两个特点：
（1）被修饰的酶可以有两种互变形式，即一种为活性形 式（具有催化活性），另一种为非活性形式（无催化 活性）。正反两个方向的互变均发生共价修饰反应， 并且都将引起酶活性的变化。
例：糖原磷酸化酶的共价修饰
磷酸化酶
（无活性）
ATP
ADP
激酶
磷酸酯酶
P -OH
H2O
磷酸化酶 P
1
酶的共价修饰 反应是酶促反 应，只要有少 量信号分子 （如激素）存
2、ATP
cAMP
2
102
3、蛋白激酶
R、cAMP
3
（无活性） 蛋白激酶（活性）
在，即可通过 加速这种酶促 反应，而使大 量的另一种酶 发生化学修饰， 从而获得放大 效应。这种调
ATP ADP
4、磷酸化酶激酶
4
（无活性） 磷酸化酶激酶（活性）
（1）、反馈活化 （2）、反馈抑制
反馈活化
由代谢产物作为变构剂来活化在此产
物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活 性的作用，称为反馈活化。
反馈抑制
由代谢产物作为变构剂来抑制在此产 物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活 性的作用，称为反馈抑制。这是一种反馈 机制，多数情况下控制合成代谢。
2、、变构调节（别构调节）
（1）变构酶和变构调节作用
• 有些酶分子除了具有活性中心（结合部位和催 化部位）外，还存在一个特殊的调控部位，即 变构中心。
• 变构中心虽然不是酶活性中心的组成部分，但 它可以与某些化合物（称为变构剂）发生非共 价结合，引起酶分子构象的改变，对酶起到激 活或抑制的作用。这类酶通常称为变构酶，由 于变构剂与变构中心的结合而引起酶活性改变 的现象则称为变构调节作用。
104
ATP ADP
5
106
5、磷酸化酶 b
（无活性） 磷酸化酶 a（活性）
代谢调节的四级水平： 酶水平调节 细胞水平调节 激素水平调节 多细胞整体水平调节 神经水平调节
二、酶水平的调节
（一）、酶活性的调节 （二）、酶含量的调节
1、酶促反应的前馈和反馈
酶促反应的前馈和反馈，以下重点介绍反馈
一种运动效果对于这种运动的影响年 就是反馈（feedback ）。在酶促反应中的 产物或最终产物都能影响变构酶的活性， 以此来调节代谢的进行，若促进活化的为 正反馈，反之为负反馈。
柠檬酸 异柠檬酸
二、分解代谢和合成代谢的单向性
1、细胞的能量状态决定代谢的方向 2、关键的调控步骤决定代谢的方向
第二节 酶 活 性 调 节
一、代谢调节的概念 二、酶水平的调节
代谢调节
生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同 时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调 节机制，才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发 育的需要。调节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及 生命。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理 功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。
赖氨酸 酪酰氨
苷 酸
天冬氨酸 天冬酰氨
色氨酸 笨丙氨酸
异亮氨酸
乙酰乙酰CoA
之
酪氨酸
间
天冬氨酸 苯丙酰氨
亮氨酸ห้องสมุดไป่ตู้色氨酸
草酰乙酸
的 异亮氨酸
代
甲硫酰氨 苏氨酸
苹果酸 延胡索酸
谢
缬氨酸
联
谷氨酸 谷氨酰氨
系
组氨酸
脯氨酸
琥珀酸 琥珀酰CoA
-酮戊二酸
精氨酸
脂肪
甘油
脂肪酸
丙二单酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
乙醛酸
cAMP，cGMP）。
糖
蛋白质 核酸
淀粉、糖原
类
氨基酸
核苷酸
1-磷酸葡萄糖
脂
类 生糖氨基酸
氨
甘氨酸
核糖-5-磷酸
6-磷酸葡萄糖 磷酸二羟丙酮
基
天冬氨酸 谷氨酰氨
酸
丙氨酸
和
甘氨酸 丝氨酰
生酮氨基酸
亮氨酸
PEP 丙酮酸
核
苏氨酸 半胱氨酸
• 目前已知的变构酶均为寡聚酶，含两个或两个 以上的亚基，一般分子量较大，而且具有复杂 的空间结构。
• 大多数由变构酶催化的反应不遵守米氏方程， 由变构剂所引起的抑制作用也不服从典型的竞 争性或非竞争性抑制作用的数量关系。
代谢物
别
构
活性
中
中心
心
3、共价修饰
酶分子中的某些基团，在其它酶的催化下， 可以共价结合或脱去，引起酶分子构象的改变， 使其活性得到调节，这种方式称为酶的共价修饰 （Covalent moldification ）。目前已知有六种修饰方 式：磷酸化/去磷酸化，乙酰化/去乙酰化，腺苷酰 化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/ 去甲基化，氧化（S-S）/还原(2SH)。
甘油
磷酸二羟丙酮
糖代谢
脂肪
脂肪酸 -氧化 乙酰CoA乙(植醛酸物循环) 琥珀酸 糖异生 糖
TCA
三酰甘油
脂肪代谢和糖代谢的关糖系原（或淀粉）
3-磷酸甘油
1，6-二磷酸果糖
脂肪酸
甘油
氧
合
化
成
丙酮 酸
乙酰 CoA
植物或微 生物
磷酸二羟丙酮 磷酸烯醇丙酮酸
草酰乙酸 苹果酸
三羧酸 循环
乙醛酸 循环
延胡索酸
第一节 细胞代谢的调节网络
一、代谢途径交叉形成网络 1、糖代谢与脂类代谢的相互关系 2、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 3、脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系 4、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
糖代谢与脂类代谢的相互联系
有氧氧化 乙酰CoA，NADPH 从头合成 脂肪酸
糖
脂肪
酵解 磷酸二羟丙酮
α -磷酸甘油
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。
（有活性）
（2）共价修饰调节作用可以产生酶的连续 激活现象，所以具有信号放大效应。例 如肾上腺素引起糖原分解过程中的一系 列磷酸化激活步骤，其结果将激素的信 号被逐级放大了约300万倍。
酶级联系统 调控示意图
意义：由于
肾上腺素或 胰高血糖素
1、腺苷酸环化酶
（无活性）
腺苷酸环化酶（活性）
肾上腺素或 胰高血糖素
琥珀酸
糖代谢与蛋白质代谢的相互联系
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）
脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系
甘油 脂肪
磷酸二羟丙酮
脂肪酸 乙酰CoA 氨基酸碳架
氨基酸
蛋白质
蛋白质 氨基酸 酮酸或乙酰CoA （生酮氨基酸）
脂肪酸 脂肪
核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系
• 共价调节酶有如下两个特点：
（1）被修饰的酶可以有两种互变形式，即一种为活性形 式（具有催化活性），另一种为非活性形式（无催化 活性）。正反两个方向的互变均发生共价修饰反应， 并且都将引起酶活性的变化。
例：糖原磷酸化酶的共价修饰
磷酸化酶
（无活性）
ATP
ADP
激酶
磷酸酯酶
P -OH
H2O
磷酸化酶 P
1
酶的共价修饰 反应是酶促反 应，只要有少 量信号分子 （如激素）存
2、ATP
cAMP
2
102
3、蛋白激酶
R、cAMP
3
（无活性） 蛋白激酶（活性）
在，即可通过 加速这种酶促 反应，而使大 量的另一种酶 发生化学修饰， 从而获得放大 效应。这种调
ATP ADP
4、磷酸化酶激酶
4
（无活性） 磷酸化酶激酶（活性）
（1）、反馈活化 （2）、反馈抑制
反馈活化
由代谢产物作为变构剂来活化在此产
物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活 性的作用，称为反馈活化。
反馈抑制
由代谢产物作为变构剂来抑制在此产 物合成过程中某一酶（通常为限速酶）活 性的作用，称为反馈抑制。这是一种反馈 机制，多数情况下控制合成代谢。
2、、变构调节（别构调节）
（1）变构酶和变构调节作用
• 有些酶分子除了具有活性中心（结合部位和催 化部位）外，还存在一个特殊的调控部位，即 变构中心。
• 变构中心虽然不是酶活性中心的组成部分，但 它可以与某些化合物（称为变构剂）发生非共 价结合，引起酶分子构象的改变，对酶起到激 活或抑制的作用。这类酶通常称为变构酶，由 于变构剂与变构中心的结合而引起酶活性改变 的现象则称为变构调节作用。
104
ATP ADP
5
106
5、磷酸化酶 b
（无活性） 磷酸化酶 a（活性）
代谢调节的四级水平： 酶水平调节 细胞水平调节 激素水平调节 多细胞整体水平调节 神经水平调节
二、酶水平的调节
（一）、酶活性的调节 （二）、酶含量的调节
1、酶促反应的前馈和反馈
酶促反应的前馈和反馈，以下重点介绍反馈
一种运动效果对于这种运动的影响年 就是反馈（feedback ）。在酶促反应中的 产物或最终产物都能影响变构酶的活性， 以此来调节代谢的进行，若促进活化的为 正反馈，反之为负反馈。
柠檬酸 异柠檬酸
二、分解代谢和合成代谢的单向性
1、细胞的能量状态决定代谢的方向 2、关键的调控步骤决定代谢的方向
第二节 酶 活 性 调 节
一、代谢调节的概念 二、酶水平的调节
代谢调节
生命是靠代谢的正常运转维持的。生命有限的空间内同 时有那麽多复杂的代谢途径在运转，必须有灵巧而严密的调 节机制，才能使代谢适应外界环境的变化与生物自身生长发 育的需要。调节失灵便会导致代谢障碍，出现病态甚至危及 生命。在漫长的生物进化历程中，机体的结构、代谢和生理 功能越来越复杂，代谢调节机制也随之更为复杂。
赖氨酸 酪酰氨
苷 酸
天冬氨酸 天冬酰氨
色氨酸 笨丙氨酸
异亮氨酸
乙酰乙酰CoA
之
酪氨酸
间
天冬氨酸 苯丙酰氨
亮氨酸ห้องสมุดไป่ตู้色氨酸
草酰乙酸
的 异亮氨酸
代
甲硫酰氨 苏氨酸
苹果酸 延胡索酸
谢
缬氨酸
联
谷氨酸 谷氨酰氨
系
组氨酸
脯氨酸
琥珀酸 琥珀酰CoA
-酮戊二酸
精氨酸
脂肪
甘油
脂肪酸
丙二单酰CoA
乙酰CoA
胆固醇
乙醛酸