生物化学CAI课件A 第12章 物质代谢的相互 联系和调节 作者 高新旺 祁新芝 河南省周口卫校 目录 学习目标 物质代谢的调节物质代谢的调节 复习题复习题 物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系 重点内容：三大代谢的相互联系代谢的相互联系、、 细胞水平的调节 学习目标 1描述物质代谢的相互联系 2说出限速酶、变构 酶、变构调节和 酶促化学修饰调节的概念及其生理意义 2图示作用于细胞膜受体的激素及作 用于细胞内受体的激素的调节过程 学时分配 第一节 1 学时 第二节 2学时 第一节 物质代谢的相互联系 糖、脂肪和蛋白质三大类有机物质可以通过三羧酸循环及 某些共同的中间产物保持相互联系或转变 一、糖与脂肪的联系 糖可以大量的转变为脂肪，而脂肪只能少量的转变为糖 糖代谢生成的磷酸丙糖可转变为α-磷酸甘油；乙酰辅酶A 可合成脂肪酰辅酶A，两者正是合成脂肪的原料所以糖摄入 过量时机体利用不了可以大量的转变为脂肪而储存 脂肪分解生成的甘油经α-磷酸甘油虽然很容易转变为糖， 但甘油在脂脂中所占的比例很少，而占肪肪比例很大的三分子 高级脂肪酸却不能转变为糖。
这是因为脂肪酸分解生成的乙酰 辅酶A不能转变成丙酮酸（丙酮酸脱氢酶催化的反应是不可逆 的，体内又没有催化乙酰辅酶A转变成丙酮酸的酶）所以脂 肪只能少量的转变为糖（见下页图示） 下图：糖与脂肪的联系 葡萄糖磷酸二羟丙酮ɑ-磷酸甘油 丙酮酸 乙酰辅酶A 脂肪酰辅酶A脂肪 三羧酸循环 甘油 脂肪酸 H20、CO2 单向反应 二、糖与蛋白质的联系 蛋白质可以转变为糖糖只能转变为非必需氨 基酸参与蛋白质的合成，但不能转变为必需氨基 酸，所以糖不能单独转变为蛋白质（糖分子中没有 氮元素 ） 糖代谢生成的各种α-酮酸经氨基化可生成相应 的非必需氨基酸 蛋白质分解生成各种氨基酸，其中大多数可经 α-酮酸转变为糖（糖异生），如甘氨酸、丙氨酸、 谷氨酸、谷氨酰胺、组氨酸、半胱氨酸、精氨酸、 缬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰 胺、异亮氨酸、丝氨酸、脯氨酸、色氨酸、苏氨 酸、酪氨酸等（见下页图示） 下图：糖与蛋白质的联系 葡萄糖 丙酮酸 非必需氨基酸 蛋 白 质 8种必需氨 基酸 α-酮酸 三羧酸循环 α-酮酸 乙酰辅酶A 三、蛋白质与脂肪的联系 蛋白质可以转变为脂肪。
脂肪只能少量的转变为非必 需氨基酸参与蛋白质的合成，而不能单独转变为蛋白质 蛋白质代谢生成的各种氨基酸都可经乙酰辅酶A转变为 脂肪酸，生糖氨基酸可转变为甘油 ，二者进而合成脂肪 脂肪分解生成甘油和脂肪酸，甘油可转变为丙酮酸进 而生成非必需氨基酸；脂肪酸经β-氧化生成 乙酰辅酶A， 乙酰辅酶A主要进入三羧酸循环彻底氧化，虽可生成α-酮 酸再转变为相应的非必需氨基酸，但需消耗三羧酸循环的 成分才能实现（见下页图示） 下图∶蛋白质与脂肪的联系 蛋 白 质 生糖 氨基酸 生酮 氨基酸 乙酰 辅酶A 脂肪酰 辅酶A 脂 肪 丙酮酸α-磷酸甘油 脂 肪 甘油 脂肪酸 非必需氨基酸 乙酰辅酶A三羧酸循环 蛋白质 （不易实现） 糖脂肪 磷酸丙糖 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 天冬氨酸 α-磷酸甘油脂肪酸 乙酰辅酶A乙酰乙酸 赖、亮、异亮 色、酪、苯丙、亮 缬、蛋、苏、异亮 苯丙、酪 谷氨酸 谷氨酰胺 组 脯 精 丝氨酸 丙氨酸 半 色 丝 甘 三羧酸循环 柠檬酸 α-酮戊二酸 琥珀酰辅酶A 草酰乙酸 延胡索酸 上图：三大代谢的相互联系 第二节 物质代谢的调节 代谢调节按其调节水平，大致分为三个层次： （一）细胞水平的调节 这是生物最基本的调节方式。
主要是通过改变限速酶 的结构或含量以影响酶活性，对物质代谢进行调节所谓 限速酶是指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶这些 限速酶不但可以影响整条代谢途径的总速度，甚至还可改 变代谢方向 1．酶结构的调节 这种调节是使业已存在的酶通过其 结构改变来调节酶的活性，因此可快速适应机体的需要 ①变构调节 某些物质能结合于酶分子的非催化部位 ，诱导酶蛋白分子构象发生改变，从而使酶的活性改变， 这种调节方式称为变构调节，或称别构调节如果接受调节 后酶活性增高，则称为变构激活；反之则为变构抑制受调节的酶称 为变构酶或别构酶能引起变构调节的物质称为变构剂多数变构酶 系由多亚基构成，其中有的为调节亚基，有的为催化亚基也有的变 构酶由一条肽链组成，其结构分区为调节部位和催化部位如胆固醇 可变构抑制胆固醇合成的限速酶--HMG CoA还原酶的活性 ②化学修饰 某些酶分子上的一些基团 ，受其它酶的催化而发生化学变化，从而 使酶活性改变，这种调节称为化学修饰 最常见的化学修饰方式是磷酸化和脱磷酸 化如糖原合成的限速酶糖原合成酶及糖 原分解的限速酶磷酸化酶，在磷酸化后活 性分别降低和升高，最终促进糖原合成（ 见糖代谢章）。
2．酶含量的调节 酶的合成与降解可以影响 酶的含量，从而影响酶的活性，这是最根本的调 节但由于酶是蛋白质，其基因表达及生物合成 过程耗时、耗能，因此属于慢调节许多作用物 可诱导或阻遏相应酶的基因表达，而使酶蛋白合 成量增多或减少，从而使酶活性增高或降低，最 终影响代谢通路进行的速度 3．酶在亚细胞结构中分隔分布 在真核细胞 中，由于酶的分布呈区域化，而使各类代谢分布 在不同亚细胞结构中进行既不互相干扰，又可 使作用物在局部浓集如脂肪酸合成在胞液中进 行，而脂肪酸分解粒体中进行 （二）激素（内分泌）水平的调节 细胞与细胞之间，以及各远离的器官之间，可 通过 激素来调节其代谢与功能它们的作用特点是：① 浓度 低；②半衰期较短；③激素与其特异受体结合才能发挥作 用激素可通过内分泌、旁分泌或自分泌的方式发挥作 用按其受体所在部位，可将激素分为作用于细胞膜受体 的激素和作用于细胞内受体的激素 1．作用于细胞膜受体的激素 这类激素多为肽类或蛋 白质，包括、生长因子及细胞因子等它们的作用原理： 激素与其特异细胞膜受体结合后受体构象改变，通过 激活膜上腺苷酸环化酶，使ATP环化生成cAMP。
cAMP作 为细胞内第二信使，可变构激活蛋白激酶，从而使细胞内 靶蛋白磷酸化，引起生物学效应（见下页图示） 下图：作用于细胞膜受体的激素作用机理 2．作用于细胞内受体的激素 类固醇激素和甲状腺素可以透过细胞 膜，与细胞内受体结合成激素受体复合物 此激素受体复合物改变分子结构后进入细胞 核在核内可与相应DNA区段上的调节部位 结合（活化基因），从而调控相应基因的表 达（见下页图示） 下图：类固醇激素通过细胞内受体的调节机理 类固醇激素 生物效应 诱导蛋白 核蛋白体 mRNA 细胞核 DNA 受体 激素－受体复合物 （三）整体水平的调节 机体通过神经体液途径，对各组织的物质 代谢进行调节，以适应不断变化的内外环境， 力求在动态中维持相对的稳态，利于组织更新 及提供生命活动的能源以饥饿为例：短期饥 饿时，肝糖原分解增强，肝中糖异生增加，维 持血糖浓度恒定，为脑组织提供能源物质；脂 肪动员增加，分解产生脂肪酸，为肌肉组织提 供能源物质长期饥饿时，肝糖原耗竭，糖异 生作用减弱；脂肪大量动员，其中间代谢产物 酮体成为脑、心、肾、肌肉组织的主要供能物 质 复习题 1名词解释： ①关键酶 ②限速酶 ③变构酶 ④变构调节 ⑤ 酶促化学修饰调节 2问答题 ① 简述三大代谢的相互联系 ②简述并图示作用于细胞膜受体的激素之作用原理 ③简述并图示作用于细胞内受体的激素之作用原理 本章完 20050825 。