第十二章物质代谢的联系与调节
物质代谢是生命现象的基本特征，是生命活动的物质基础。物质代谢是由许多连续的和相关的代谢途径所组成，而代谢途径(如糖的氧化，脂肪酸的合成等)又是由一系列的酶促化学反应组成。
在正常情况下，各种代谢途径几乎全部按照生理的需求，有节奏、有规律地进行，同时，为适应体内外环境的变化，及时地调整反应速度，保持整体的动态平衡。可见，体内物质代谢是在严密的调控下进行的。
代谢调节机制普遍存在于生物界，是生物在长期进化过程中逐步形成的一种适应能力。进化程度越高的生物，其代谢调节的机制越复杂。
单细胞的微生物受细胞内代谢物浓度变化的影响，改变其各种相关酶的活性和酶的含量，从而调节代谢的速度，这是细胞水平的代谢调节，是生物体在进化上较为原始的调节方式。
较复杂的多细胞生物，出现了内分泌细胞。高等动物则出现了专门的内分泌器官，这些器官所分泌的激素可以对其他细胞发挥代谢调节作用。激素可以改变某些酶的催化活性或含量，也可以改变细胞内代谢物的浓度，从而影响代谢反应的速度，这称为激素水平的调节。
高等动物不仅有完整的内分泌系统，而且还有功能复杂的神经系统。在中枢神经的控制下，或者通过神经递质对效应器直接发生影响，或者通过改变某些激素的分泌，来调节某些细胞的功能状态，并通过各种激素的互相协调而对整体代谢进行综合调节，这种调节即称整体水平的调节。
以上所述的细胞水平的代谢调节、激素水平的调节和整体水平的调节，在高等动物和人体内全都存在。
1．细胞水平的调节---通过对细胞内酶的调节来实现。
2．激素水平的调节---协调不同细胞、组织与器官之间的代谢。
3．神经系统的调节---在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调节网络。
第一节物质代谢的相互联系
机体内各种组织、器官和各种细胞在功能上都不会独立于整体之外，而是处于一个严密的整体系统中。一个组织可以为其它组织提供底物，也可以代谢来自其它组织的物质。这些器官之间的相互联系是依靠神经－内分泌系统的调节来实现的。神经系统可以释放神经递质来影响组织中的代谢，又能影响内分泌腺的活动，改变激素分泌的状态，从而实现机体整体的代谢协调和平衡。
如在早期饥饿、饥饿和饱食情况下机体的代谢调节过程。在早期饥饿时，
血糖浓度有下降趋势，这时肾上腺素和糖皮质激素的调节占优势，促进肝糖原分解和肝脏糖异生作用，在短期内维持血糖浓度的恒定，以供给脑组织和红细胞等重要组织对葡萄糖的需求。
若饥饿时间继续延长，则肝糖原被消耗殆尽，这时糖皮质激素也参与发挥调节作用，促进肝外组织蛋白分解为氨基酸，便于肝脏利用氨基酸、乳酸和甘油等物质生成葡萄糖，这在一定程度上维持了血糖浓度的恒定；这时，脂肪动员也加强，分解为甘油和脂肪酸，肝脏将脂肪酸分解生成酮体，酮体在此时是脑组织和肌肉等器官重要的能量来源。
在饱食情况下，胰岛素发挥重要作用，它促进肝脏合成糖原和将糖转变为脂肪，抑制糖异生；胰岛素还促进肌肉和脂肪组织的细胞膜对葡萄糖的通透性，使血糖容易进入细胞，并被氧化利用。
图：早期饥饿情况下机体主要组织间代谢联系
图：饥饿情况下机体主要组织间代谢联系图：饱食情况下机体主要组织间代谢关系
不同代谢途径通过共同代谢中间代谢物形成代谢网络；不同的代谢途径通过交叉点上关键的共同中间代谢物得以沟通，形成经济有效、运转良好的代谢网络。
最关键的中间物：6-磷酸葡萄糖、丙酮酸和乙酰CoA。
各代谢还有与其他代谢相同的中间物：磷酸二羟丙酮、磷酸烯醇式丙酮酸、草酰乙酸、α-酮戊二酸、磷酸核糖等，在沟通代谢网络中也起着重要作用。
一、糖与脂肪代谢的相互转变
二、糖代谢与蛋白代谢通过TCA循环的相互沟通
三、脂肪代谢与蛋白代谢的相互关系
生酮氨基酸可转变为脂肪，而脂肪酸有限合成蛋白质
四、核酸和其它物质代谢的相互关系P540图：
五、ATP、NADP的作用（P541）
ATP是通用的能量载体；NADP以还原力的形式携带能量。
第二节代谢的调节
Ⅰ、酶水平的调节
细胞水平的调节主要是通过对酶的控制来实现，因此又称为酶调节，包括酶在胞内的分布差异、酶活性的改变及酶量的变化等方式改变代谢的速度。
一、酶区域定位的调节
细胞内的不同部位分布着不同的酶，称为酶的区域定位或酶分布的分隔
性，这个特性决定了细胞内不同的部位进行着不同的代谢。这种区域化的分布，使得各种代谢途径不致互相干扰，而又彼此协调。
二、酶水平的调节
（一）酶含量变化的调节（粗调）
细胞内酶的浓度的改变也可以改变代谢速度。其中主要是对基因表达的调节。活化基因则合成相应的酶，酶量增加；钝化基因则基因关闭，停止酶的合成，酶量降低。这种调节方式为迟缓调节，所需时间较长，但作用时间
持久。
除通过改变酶分子的结构来调节细胞内原有酶的活性外，生物体还可通过改变酶的合成或降解速度以控制酶的绝对含量来调节代谢。要升高或降低某种酶的浓度，除调节酶蛋白合成的诱导和阻遏过程外，还必须同时控制酶降解的速度。
1.酶合成的调节
⑴酶的底物或产物、激素以及药物等都可以影响酶的合成。
一般将加强酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)，减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)。诱导剂和阻遏剂可在转录水平或翻译水平影响蛋白质的合成，但以影响转录过程较为常见。这种调节作用要通过一系列蛋白质生物
⑵底物对酶合成的诱导作用
受酶催化的底物常常可以诱导该酶的合成，此现象在生物界普遍存在。高等动物体内，因有激素的调节作用，底物诱导作用不如微生物体内那么重要，但是,某些代谢途径中的关键酶也受底物的诱导调节。
⑶产物对酶合成的阻遏
代谢反应的终产物不但可通过变构调节直接抑制酶体系中的关键酶或催化起始反应作用的酶，有时还可阻遏这些酶的合成。
例如，在胆固醇的生物合成中，β-羟-β-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶是关键酶，它受胆固醇的反馈阻遏。但这种反馈阻遏只在肝脏和骨髓中发生，肠粘膜中胆固醇的合成似乎不受这种反馈调节的影响。因此摄食大量胆固醇，血浆胆固醇仍有升高的危险。此外，如δ-氨基-γ-酮戊酸(ALA)合成酶，它是血红素合成酶系中的起始反应酶，它受血红素的反馈阻遏。
⑷激素对酶合成的诱导作用
激素是高等动物体内影响酶合成的最重要的调节因素。糖皮质激素能诱导一些氨基酸分解代谢中起催化起始反应作用的酶和糖异生途径关键酶的合成，而胰岛素则能诱导糖酵解和脂肪酸合成途径中的关键酶的合成。
⑸药物对酶合成的诱导作用
很多药物和毒物可促进肝细胞微粒体中单加氧酶(或称混合功能氧化酶)或其他一些药物代谢酶的诱导合成，从而促进药物本身或其他药物的氧化失活，这对防止药物或毒物的中毒和累积有着重要的意义。其作用的本质，也属于底物对酶合成的诱导作用。另一方面，它也会因此而导致出现耐药现象。如，长期服用苯巴比妥的病人，会因苯巴比妥诱导生成过多的单加氧酶而使苯巴比妥药效降低。氨甲喋呤治疗肿瘤时，也可因诱导叶酸还原酶的合成而使原来剂量的氨甲喋呤不足，而出现药物失效现象。
2.酶分子降解的调节
细胞内酶的含量也可通过改变酶分子的降解速度来调节。饥饿情况下，精氨酸酶的活性增加，主要是由于酶蛋白降解的速度减慢所致。饥饿也可使乙酰辅酶A羧化酶浓度降低，这除了与酶蛋白合成减少有关外，还与酶分子的降解速度加强有关。苯巴比妥等药物可使细胞色素b5和NADPH-细胞色素Ｐ450还原酶降解减少，这也是这类药物使单加氧酶活性增强的一个原因。
酶蛋白受细胞内溶酶体中蛋白水解酶的催化而降解，因此，凡能改变蛋白水解酶活性或蛋白水解酶在溶酶体内分布的因素，都可间接地影响酶蛋白的降解速度。有关情况尚了解不多。总之，通过酶降解以调节酶含量的重要性不如酶的诱导和阻遏作用。
（二）酶活性的调节（微调）
通过控制酶的活性来控制代谢速度。对酶的控制主要是由改变酶的分子结构来实现的。
1.酶原的活化调节
2.变构调节
⑴概念
某些物质能与酶分子上的非催化部位特异地结合，引起酶蛋白的分子构象发生改变，从而改变酶的活性，这种现象称为酶的变构调节或称别位调节(allosteric regulation)。受这种调节作用的酶称为别构酶或变构酶(allosteric enzyme)，能使酶发生变构效应的物质称为变构效应剂(allosteric effector)；如变构后引起酶活性的增强，则此效应剂称为激活变构剂(allosteric activator)或正效应物；反之则称为抑制变构剂(allosteric inhibitor)或负效应物。变构调节在生物界普遍存在，它是机体内快速调节酶活性的一种重要方式。
⑵生理意义
变构效应在酶的快速调节中占有特别重要的地位。在前面已经提及，代谢速度的改变，常常是由于影响了整条代谢通路中催化第一步反应的酶或整条代谢反应中限速酶的活性而引起的。这些酶对底物不遵守米氏动力学原则。它们往往受到一些代谢物的抑制或激活，这些抑制或激活作用大多是通过变构效应来实现的。
因而,这些酶的活力可以极灵敏地受到代谢产物浓度的调节，这对机体的自身代谢调控具有重要的意义。
例如，变构酶对于人体能量代谢的调节具有重要意义。在休息状态下，机体能量消耗降低，ATP在细胞内积聚，而A TP是磷酸果糖激酶的抑制变构剂，所以导致F-6-P和G-6-P的积聚，G-6-P又是已糖激酶的抑制变构剂，从而减少葡萄糖的氧化分解。同时，A TP也是丙酮酸激酶和柠檬酸合成酶的抑制变构剂，更加强了对葡萄糖氧化分解的抑制，从而减少了ATP的进一步生成。反之，当体内ATP减少而ADP或AMP增加时，AMP则可抑制果糖1,6-二磷酸酶的活性，降低糖异生，同时激活磷酸果糖激酶和柠檬酸合成酶等酶，加速糖的分解氧化，利于体内ATP的生成。这样，通过变构调节，使体内A TP的生成不致过多或过少，保证了机体的能源被有效利用。
⑶变构调节的机理
能受变构调节的酶，常常是由两个以上亚基组成的聚合体。有的亚基与作用物结合，起催化作用，称为催化亚基；有的亚基与变构剂结合，发挥调节作用，称调节亚基。但也可在同一亚基上既存在催化部位又存在调节部位。变构剂与调节亚基(或部位)间是非共价键的结合，结合后改变酶的构象(如变为疏松或紧密)，从而使酶活性被抑制或激活。
变构酶与米－曼氏酶不同，其动力学不符合米曼氏方程式：酶促反应速度和作用物浓度的关系曲线不呈矩形，而常常呈S形，S形曲线与氧合血红蛋白的解离曲线相似。
当变构剂与调节亚基(或部位)结合后，变物剂对酶分子的构象发生什么样的影响呢?下面以果-1,6-二磷酸酶为例来阐述这一过程。
果糖-1,6-二磷酸酶是由四个结构相同的亚基所组成，每个亚基的分子量约为310,000Da（31万Da）。每个亚基上既有催化部位也有调节部位。在催化部位上能结合一分子果糖-1,6-二磷酸，在调节部位上能结合一分子变构剂。此酶有两种存在形式，即紧密型(T型、高活性)与松弛型(R型、低活性)。AMP是此酶的抑制变构剂。当酶处于T型时，因其调节部位转至聚合体内部而难以与AMP结合，故对AMP不敏感而表现出较高的活性。在第一个AMP分子与调节部位结合后，T型逐步转变成R型，各亚基构象相继发生改变，调节部位相继暴露，与AMP的亲和力逐步增加，酶的活性逐渐减弱，这就是果糖-1,6-二磷酸酶由紧密型变成松弛型的变构过程。抑制变构剂促进高活性型到低活性型的转变，激活变构剂则促进低活性型到高活性型的转变。这一变构过程是可逆的。
变构效应剂可以是酶的底物，也可以是酶系的终产物，还有的是与它们结构不同的其他化合物，一般说，都是小分子物质。一种酶可有多种变构效应剂存在。
果糖-1,6-二磷酸酶的变构过程是T型与R型的可逆转变。有些酶的变构效应还可表现为酶分子的聚合或解聚，如乙酰CoA羧化酶，它是脂肪酸合成过程中的关键酶。它是由四种不同亚基构成的原聚体，每个亚基有不同的功能，分别是：生物素载体蛋白，它能结合辅基生物素；生物素羧化酶，它能催化生物素发生羧化反应；羧基转移酶，它能将生物素上的羧基转移给乙酰CoA形成丙二酰CoA；乙酰CoA羧化酶能与柠檬酸或异柠檬酸结合，使原聚体聚合为多聚体。Kieinschmidt等已在电子显微镜下看到了由柠檬酸和异柠檬酸使原聚体聚合形成的纤维状的多聚体。只有多聚体酶才有催化活性。ATP-Mg2+可使多聚体解聚为原聚体而使酶失活。长链脂酰-CoA可拮抗柠檬酸的促聚合作用，因此，它们都是该酶的变构抑制剂。
3.酶的共价修饰
⑴酶分子化学修饰的概念
酶分子肽链上的某些基团可在另一种酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变，这个过程称为酶的酶促化学修饰(chemical modification)。如磷酸化和脱磷酸，乙酰化和去乙酰化，腺苷化和去腺苷化，甲基化和去甲基化以及-SH基和-S-S-基互变等，其中磷酸化和脱磷酸作用在物质代谢调节中最为常见。
细胞内存在着多种蛋白激酶(Protein Kinase)，它们可以将ATP分子中的γ-磷酸基团转移至特定的蛋白分子底物上，使后者磷酸化。磷酸化反应可以发生在丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基上。催化丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化的酶统称为蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶(Protein Serine/Threonine Kinase)。催化酪氨酸残基磷酸化的酶统称为蛋白酪氨酸激酶(ProteinTyrosine Kinase)。
与此相对应的，细胞内亦存在着多种蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶(ProteinSerine/Threonine Phosphotase)和蛋白酪氨酸磷酸酶(Protein Tyrosine Phosphotase)，它们可将相应的磷酸基团移去。酶的化学修饰象变构调节一样，也是机体物质代谢中快速调节的一种重要方式。
⑵酶促化学修饰的机理
肌肉糖元磷酸化酶的酶促化学修饰是研究得比较清楚的一个例子。该酶有两种形式，即无活性的磷酸化酶b和有活性的磷酸化酶a。磷酸化酶b是二聚体，分子量约为85,000Da。它在酶的催化下，使每个亚基分别接受ATP供给的一个磷酸基团，转变为磷酸化酶a，后者具有高活性。两分子磷酸化酶a二聚体可以再聚合成活性较低的(低于高活性的二聚体)磷酸化酶a四聚体。
⑶酶促化学修饰的特点
A.绝大多数酶促化学修饰的酶都具有无活性(或低活性)与有活性(或高活性)两种形式。
它们之间的互变反应，正逆两方向都有共价变化，由不同的酶进行催化，而催化这互变反应的酶又受机体调节物质(如激素)的控制。
B.存在瀑布式效应
由于酶促化学修饰是酶所催化的反应，故有瀑布式(逐级放大)效应。少量的调节因素就可通过加速这种酶促反应，使大量的另一种酶发生化学修饰。因此，这类反应的催化效率常较变构调节高。
C.磷酸化与脱磷酸是常见的酶促化学修饰反应。
一分子亚基发生磷酸化常需消耗一分子ATP，这与合成酶蛋白所消耗的ATP相比，显然是少得多；同时酶促化学修饰又有放大效应，因此，这种调节方式更为经济有效。
D.此种调节同变构调节一样,可以按着生理的需要来进行。
在前述的肌肉糖元磷酸化酶的化学修饰过程中，若细胞要减弱或停止糖元分解，则磷酸化酶a在磷酸酶的催化下，即水解脱去磷酸基而转变成无活性的磷酸化酶b，从而减弱或停止了糖元的分解。
此外，酶促化学修饰与变构调节只是两种主要的调节方式。对某一种酶来说，它可以同时受这两种方式的调节。
如，糖元磷酸化酶受化学修饰的同时，也是一种变构酶，其二聚体的每个亚基都有催化部位和调节部位。它可由AMP激活，并受ATP抑制。细胞中
同一种酶受双重调节的意义可能在于：变构调节是细胞的一种基本调节机制，它对于维持代谢物和能量平衡具有重要作用，但当效应剂浓度过低，不足以与全部酶分子的调节部位结合时，就不能动员所有的酶发挥作用，故难以应急。当在应激等情况下，若有少量肾上腺素释放，即可通过cAMP启动一系列的瀑布式的酶促化学修饰反应，快速转变磷酸化酶b成为有活性的磷酸化酶a，加速糖元的分解，迅速有效地满足机体的急需。
对酶分子中一定氨基酸侧链基团进行化学修饰，使其共价连接某些化学基团，或去掉某些化学基团，酶的活性从而发生改变。
酶的共价修饰除磷酸化/去磷酸化外，还有腺苷酰化/去腺苷酰化，尿苷酰化/去尿苷酰化，甲基化/去甲基化，乙酰化/去乙酰化，ADP-糖基化、S-S/SH 等多种形式。
哺乳动物中磷酸化/去磷酸化是酶共价修饰调节的主要形式，而核苷酰化则是细菌中酶共价修饰调节的主要形式。
4.亚基的聚合与解聚
有一些寡聚酶通过与一些小分子调节因子结合，使得酶的亚基发生聚合或解聚，从而使酶发生活性态与非活性态间的互变。调节因子通常与酶的调节中心以非共价结合。在这种调节酶中，多数是聚合时为活性态，解聚是为非活性态，少数例外。
5.反馈调节
代谢底物、中间产物及终产物常常可以作为影响关键酶的效应物。对关键酶的活性起到促进或抑制作用，这就是前馈和反馈调节。
⑴前馈与反馈的概念
①、前馈--代谢底物和调节作用
前馈是指代谢底物或代谢途径中早期的中间产物，对途径中后面某步反应酶活性的影响，从而影响整个代谢途径的速度。如果底物（或中间产物）浓度增高，使酶激活，或酶的活性提高，称为正前馈；相反，底物浓度增高，酶活下降，使代谢速度减慢，称为负前馈。
②、反馈—终产物的调节作用
在更多的情况下，一个代谢途径的终产物（或某些中间产物）对关键酶的活性产生更重要的影响，称为反馈。如果终产物浓度增高，刺激关键酶的活性，称为正反馈；反之，终产物的积累抑制关键酶的活性，称为负反馈。
反馈抑制的类型
负反馈又称反馈抑制，是反馈调节中最普遍，最重要的形式。按代谢途径的不同，可以分为线性反馈与分支代谢反馈，在分支反馈中又有不同的类型。
⑵、反馈抑制的类型
①、线性代谢的反馈调节
线性代谢是指由一定的代谢底物开始，一个反应接一个反应，前一个反应的产物是后一个反应的底物，形成连续的、线性代谢途径，直到整个代谢终产物的形成。
②分支代谢的反馈调节
在许多物质的合成中，常常由相同的原料合成两种或多种终末产物，称为分支代谢。
其特点是每一个分支途径的终产物常常控制分支后第一个酶，同时每一个终产物又对整个途径的第一个酶有部分抑制。这是细菌等原核生物中普通存在的调节方式。不同的原核生物中分支代谢途径的调节方式又有区别，常见的有下列几种不同的调节方式。
a.多价反馈抑制
当一条代谢途径中有两个以上终产物时，每一终产物单独存在并不对整个代谢途径起抑制作用，只有几个最终产物同时过多时才能对途径中第一个
酶产生抑制作用，这种调节方式称多价反馈抑制。
b.协同反馈抑制
协同反馈抑制与多价反馈抑制的相同之处：是几个终产物同时过量时才抑制关键酶的活性。两者的区别在于：在多价反馈抑制中，一个终产物单独过量时并不产生抑制作用，但在协同反馈抑制中，一个终产物单独过量虽不抑制途径中的第一个酶，但是它可抑制相应分支上的第一个酶的活性，因而并不影响其他分支上的代谢，只有在所有终产物都过量时，才抑制整个途径中第一个酶。
c.累积反馈抑制
几个最终产物中任何一个产物过多时都能对某一酶发生部分抑制作用，但要达到最大效果，则必须几个最终产物同时过多，各终产物的反馈抑制有累积作用，这样的调节方式称为累积反馈抑制。
d.合作反馈抑制
任何一个终产物单独过多时，只部分地抑制第一个酶的活性，几个终产物同时过多时，可引起强烈抑制，其抑制程度大于各自单独存在时抑制作用的总和，这种调节称为合作反馈抑制，或增效反馈抑制。
e.顺序反馈抑制
⑶反馈调节的机制
终产物（或中间产物）浓度的变化如何调节关键酶的活性？显然，终产物必须作用于关键酶，二者发生结合，但这种结合是非共价的、可逆的，因此不同于共价修饰。具有反馈调节的酶通过结构的变化来改变酶活性涉及到几种不同的调节机制
①变构酶调节
别构酶：通过构象的变化来改变酶的活性。
脱敏作用：由于别构酶的催化亚基和调节亚基具有不同的空间结构，可以选择性地利用一些变性条件使调节亚基的敏感性明显降低或丧失，但仍保留酶的催化活性（催化亚基不变性），这种现象称为脱敏作用。
②同工酶调节
在分支代谢中，在分支点之前的一个较早反应（关键反应）是由几个同工酶催化时，分支代谢的几个终产物分别对这几个同工酶产生抑制作用，从而起到协同调节的功效。一个终产物控制一种同工酶，只有在所有终产物都过量时，几个同工酶才全部被抑制，反应完全终止。
③多功能酶调节
多功能酶是指一种酶分子具有两种或多种催化活力的酶。如果一个多功能酶既具有催化分支代谢中共同途径第一步反应的活性，又具有催化分支后第一步的活性，那么这种调节将是比同工酶调节更灵活、更精密的调节机制。因为一个终产物的过量，在使共同途径第一步反应受到部分抑制的同时，分支途径第一步反应也受到抑制，使代谢沿着其他分支进行。因此，一个产物的过量不致干扰其他产物的生成。
Ⅱ神经系统对代谢的调节作用
神经系统传递信息是靠一定的神经通路，以电位变化的形式传布的，它既能直接影响代谢活动，又能影响内分泌腺分泌激素而间接控制新陈代谢的进行。
Ⅲ激素对代谢的调节作用
激素对物质代谢的起着调节控制的作用，不同激素对代谢的影响不同。对同一种物质的代谢，可由一种激素来调节，也可由作用相反的两种激素来调节；另一方面，一种激素也可以调节几种物质的代谢，以促进各种物质的
分解代谢之间，分解代谢与合成代谢之间的调节。
一、激素分泌的调节
细胞的物质代谢反应不仅受到局部环镜的影响，即各种代谢底物、产物的正、负反馈调节，而且还受来自于机体其它组织器官的各种化学信号的控制，激素就属于这类化学信号。
激素是一类由特殊的细胞合成并分泌的化学物质，它随血液循环于全身，作用于特定的组织或细胞(称为靶组织或靶细胞，target cell)，指导细胞物质代谢沿着一定的方向进行。
根据激素受体在细胞内存在的部位的不同，可将激素分为两类：
⑴膜受体激素：蛋白质类，肽类和儿茶酚类激素的受体存在于细胞质膜上，为膜镶嵌的糖蛋白。
⑵胞内受体蛋白：一些相对分子质量较小的蔬水性激素的受体存在于细胞内，主要存在于核内，或存在于胞液中，激素——受体结合后再转入核内，调节基因活性，刺激基因表达。
同一激素可以使某些代谢反应加强，而使另一些代谢反应减弱，从而适应整体的需要。对于每一个细胞来说，激素是外源性调控信号，而对于机体整体而言，它仍然属于内环境的一部分。通过激素来控制物质代谢是高等动物体内代谢调节的一种重要方式。
激素的作用必须通过其受体来实现。受体是一类可以与相应的配体(ligand)特异地结合的物质，常为糖蛋白或脂蛋白。激素作为一类配体，与受体的结合具有高度的特异性和亲和性。只有那些具有相应受体的细胞才可以成为该激素的靶细胞。
在糖、脂类和氨基酸代谢过程中，具有重要调节作用的激素胰岛素、肾上腺素和胰高血糖素等(具体作用见代谢各章)均为水溶性物质，因此不能进入细胞内。但这类激素的受体均存在于细胞膜表面，那么它们是如何通过与细胞膜表面受体结合，将位于胞外的化学信号传递至胞内，又是如何引起细胞内各种代谢过程的改变的呢？这里以肾上腺素为例做一简要说明。
1. cAMP是激素在细胞内的信使
五十年代初期，Sutherland在实验中发现，肝细胞组织切片若加入肾上腺素，可以加速肝糖原分解为葡萄糖；测定磷酸化酶(分解肝糖元的酶)，发现其活性增加。因此他认为，磷酸化酶是肝糖元分解的限速酶，肾上腺素能激活此酶。但是，若用纯化的磷酸化酶与肾上腺素一起温育，后者对酶则没有激活作用。由此提示，肾上腺素激活磷酸化酶是一间接过程，需要肝细胞中其它物质的协助。
进一步对肝匀浆做试验，若其中加入ATP、Mg2+及肾上腺素，则磷酸化酶又可被激活。若只取肝匀浆离心后的上清液，则不能观察到肾上腺素的这
种激活作用；只有再加入沉淀中的细胞膜，激活效应才又恢复。这一实验表明，肾上腺素对磷酸化酶的激活至少需要两种以上的因素。后来的实验证实，肾上腺素首先作用于细胞膜，使膜上的腺苷酸环化酶活化，后者使细胞内ATP 在Mg2+的存在下转变为cAMP，而cAMP可再使胞浆中的磷酸化酶b转变为磷酸化酶a。由于肾上腺素并不进入细胞，其作用是通过细胞内cAMP传递的，因此将cAMP称为细胞内信使(Intracellular Messenger)。
cAMP广泛存在于生物界，但其在正常细胞中的含量甚微，仅为0.1μM，在激素作用下，可升高约100倍。细胞中cAMP的浓度除了与催化cAMP生成的腺苷酸环化酶有关外，还受到催化cAMP分解的磷酸二酯酶的控制。
有许多药物能抑制磷酸二酯酶的活性，如甲基黄嘌呤(包括茶碱、氨茶碱和咖啡因等)。二丁基-cAMP不易被磷酸二酯酶水解，同时又能抑制此酶活性，故有提高cAMP水平的作用。
激素中多数激素可使cAMP的生成加速，少数激素（如胰岛素）则可以降低细胞内cAMP的浓度。大部分肽类激素，包括胰高血糖素、甲状腺素、降钙素、抗利尿激素和催产素等以及儿茶酚胺类激素均可通过相应的受体激活靶细胞膜上的腺苷酸环化酶，从而使胞内cAMP的浓度增加。
激素与其专一性细胞膜受体结合后，是如何激活腺苷酸环化酶的呢？近来有人认为：GTP和GTP调节蛋白即G蛋白，起着介导激素对腺苷酸环化酶激活的作用。当激素与受体结合后，G蛋白与GTP结合，生成GTP-G蛋白复合物，后者能活化腺苷酸环化酶。
2. cAMP依赖性蛋白激酶是cAMP的靶分子
cAMP作为变构剂作用于cAMP依赖性蛋白激酶(cAMP-dependent Protein Kinase A激酶)。这种蛋白激酶由两个亚基组成，一个亚基是催化亚基，具有催化蛋白质磷酸化的作用；另一个亚基是调节亚基，是催化亚基的抑制物。当调节亚基与催化亚基结合时，酶呈无活性状态。cAMP的效应是与调节亚基结合，使后者发生变构而脱离催化亚基，从而使催化亚基进入激活状态。
活化形式的催化亚基在ATP的作用下，使细胞中的相应底物磷酸化，从而改变这些蛋白质的功能：有些被激活，有些则被抑制。
例如，糖原分解过程中的磷酸化酶可在A激酶的作用下被磷酸化而激活，而糖原合成酶则在A激酶的作用下被磷酸化而失去活性。总的效应是糖原分解加强和糖原合成的抑制，使血糖浓度升高。
总之，很多多肽和儿茶酚胺类激素的作用是通过下列过程来实现的，即激素与膜受体结合→腺苷酸环化酶活性↑→cAMP水平↑→A激酶被激活→蛋白质发生磷酸化→生理效应发生。
G蛋白在膜受体和腺苷酸环化酶间具有中介作用。它的发现使我们更为深入地认识了激素的作用机理。
第九章物质代谢的联系与调节 内容提要 物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。体内各种物质代谢是相互联系、相互制约的。体内物质代谢的特点：①整体性；②在精细调节下进行；③各组织器官物质代谢各具特色；④具有共同的代谢池；⑤ATP是共同能量形式；⑥NADPH是代谢所需的还原当量。各代谢途径之间可通过共同枢纽性中间产物互相联系和转变。糖、脂肪、蛋白质等营养素在供应能量上可互相代替，互相制约，但不能完全互相转变，因为有些代谢反应是不可逆的。各组织、器官有独特的代谢方式。肝是物质代谢的中心。从肠道吸收进入人体的营养素，几乎都是经肝的处理和中转；各器官所需的营养素大多也通过肝的加工或转变，有的代谢终产物还需通过肝解毒和排出。 代谢调节可分为三级水平：一是细胞水平调节，主要通过改变关键酶的活性来实现。酶活性调节有两种方式：酶的变构调节和酶蛋白的化学修饰调节。变构调节系变构剂与酶的调节亚基结合引起酶分子构象改变，导致其催化活性改变，不涉及共价键与组成的变化。而酶的化学修饰调节是酶催化的化学反应，涉及酶蛋白的化学结构共价键与组成的变化；有磷酸化、甲基化、乙酰化等方式，以磷酸化为主；化学修饰调节具有放大效应；以调节代谢强度为主。变构调节与化学修饰调节两者相辅相成，均为快调节。二是激素水平调节，通过激素与靶细胞受体特异结合，将激素信号转化为细胞内一系列化学反应，最终表现出激素的生物学效应。根据受体在细胞内的部位不同，激素可分为膜受体激素（蛋白质、肽类及儿茶酚胺类激素），通过与膜受体结合可将信号跨膜传递入细胞内，胞内受体激素（类固醇激素、甲状腺素），可通过细胞膜进入细胞内与胞内受体（大多在核内）结合，形成二聚体，作为转录因子与DNA上特定核苷酸序列即激素反应元件（HRE）结合，以调控该元件所辖特定基因的表达。三是神经系统可通过内分泌腺间接调节代谢，也可直接对组织、器官直接施加影响，进行整体调节，从而使机体代谢处于相对稳定状态。饥饿及应激时物质代谢的改变是整体代谢调节的结果。 一、选择题 【A型题】 1．变构剂与酶结合的部位是（） A．活性中心的底物结合部位 B．活性中心催化基团 C．酶的—SH基团 D．活性中心以外特殊部位 E．活性中心以外任何部位 2．关于关键酶，叙述正确的是（） A．关键酶常位于代谢途径的起始反应 B．关键酶多为变构酶 C．若某代谢物有几条代谢途径，则分叉点的第一个反应也常是关键酶所在 D．代谢途径中关键酶的相对活性最高 E．催化的反应可逆进行 3．关于酶的化学修饰叙述错误的是（） A．酶以有活性(高活性)和无活性(低活性)两种形式存在 B．变构调节是快速调节，化学修饰不是快速调节
第9章物质代谢的联系与调节 一、名词解释 1．关键酶（key enzymes） 2．变构调节(allosteric regulation) 3．酶的共价修饰(enzyme covalent modification) 二、选择题 A1型题 1．关于机体物质代谢特点的叙述，错误的是（） A．内源或外源的代谢物共同参与代谢 B．各组织器官有不同的功能及代谢特点 C．各种合成代谢所需还原当量是NADH D．物质代谢不断调节以适应外界环境 E．各种物质代谢间相互联系成整体 2．在肝细胞有充足ATP供应时，下列哪项叙述是错误的（）A．三羧酸循环减少 B．呼吸链氧化减弱 C．抑制丙酮酸羧化酶 D．脂酸合成加强 E．丙酮酸激酶活性下降 3．作为糖与脂肪代谢交叉点的物质是（） A．α-酮戊二酸 B．3-磷酸甘油醛 C．草酰乙酸 D．磷酸二羟丙酮 E．6-磷酸葡萄糖 4．关于肝脏代谢的特点，错误的是（） A．将糖原最终分解成葡萄糖 B．是体内唯一进行糖异生的器官 C．能将氨基酸脱下的氨合成尿素 D．是脂酸氧化的重要部位 E．肝和肌肉可进行糖原的合成 5．关于各器官代谢特点的叙述，错误的是（） A．肝脏是糖异生的重要部位 B．饥饿时大脑也只以葡萄糖供能 C．心耗用的能源物质依次为酮体、乳酸、自由脂肪酸及葡萄糖D．红细胞只以糖酵解产生ATP E．肝是机体物质代谢的枢纽 6．不能在胞液进行的代谢途径是（） A．脂酸合成 B．尿苷酸的合成 C．肝糖原合成 D．脂酸β-氧化 E．磷酸戊糖途径 7．只能在线粒体进行的代谢途径是（）
A．磷酸戊糖途径 B．糖原合成分解 C．酮体合成途径 D．糖酵解途径 E．脂酸合成 8．关键酶调节的特点是（） A．关键酶催化途径中的可逆反应 B．酶调节不影响整个体系代谢速度 C．其催化反应活性在酶体系中较高 D．都是催化代谢途径中间反应的酶 E．可受底物及多种代谢物的调节 9．关于酶别构调节的叙述，错误的是（） A．别构激活是最常见的别构调节 B．别构酶多为几个亚基的寡聚酶 C．别构效应剂可结合酶的调节部位 D．别构调节属于酶活性快速调节 E．别构调节引起酶蛋白构象改变 10．关于酶的共价修饰调节，错误的是（） A．具有放大效应 B．涉及共价键的变化 C．属于酶活性迟缓调节 D．催化效率常较变构调节高 E．以磷酸化与脱磷酸化最为常见 11．关于酶含量调节的叙述，错误的是（） A．属于酶活性的迟缓调节 B．属于细胞水平的代谢调节 C．产物常可诱导酶的合成 D．底物常可诱导酶的合成 E．激素或药物可诱导酶的合成 12．下列哪种激素属于胞内受体激素（） A．胰岛素 B．促甲状腺素 C．生长激素 D．甲状腺素 E．肾上腺素 13．短期饥饿时机体代谢的改变，描述错误的是（）A．肌组织蛋白分解增加 B．肝脏酮体生成增加 C．糖异生途径加强 D．组织利用葡萄糖增多 E．脂肪动员增加 14．在应激状态下血中成分的改变，描述错误的是（）A．脂肪动员加强 B．肾上腺素水平增加
物质代谢的联系和调节 知识要点 代谢调节是生物在长期进化过程中，为适应外界条件而形成的一种复杂的生理机能。通过调节作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一，使生物体能更好地利用环境条件来完成复杂的生命活动。根据生物的进化程度不同，代谢调节作用可在不同水平上进行：低等的单细胞生物是通过细胞内酶的调节而起作用的；多细胞生物则有更复杂的激素调节和神经调节。因为生物体内的各种代谢反应都是通过酶的催化作用完成的，所以，细胞内酶的调节是最基本的调节方式。酶的调节是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方面对代谢进行调节的。 细胞是一个高效而复杂的代谢机器，每时每刻都在进行着物质代谢和能量的转化。细胞内的四大类物质糖类、脂类、蛋白质和核酸，在功能上虽各不相同，但在代谢途径上却有明显的交叉和联系，它们共同构成了生命存在的物质基础。代谢的复杂性要求细胞有数量庞大、功能各异和分工明确的酶系统，它们往往分布在细胞的不同区域。例如参与糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶主要存在胞浆中；参与三羧酸循环、脂肪酸β-氧化和氧化磷酸化的酶主要存在于线粒体中；与核酸生物合成有关的酶大多在细胞核中；与蛋白质生物合成有关的酶主要在颗粒型内质网膜上。细胞内酶的区域化为酶水平的调节创造了有利条件。 生物体内酶数量的变化可以通过酶合成速度和酶降解速度进行调节。酶合成主要来自转录和翻译过程，因此，可以分别在转录水平、转录后加工与运输和翻译水平上进行调节。在转录水平上，调节基因感受外界刺激所产生的诱导物和辅阻遏物可以调节基因的开闭，这是一种负调控作用。而分解代谢阻遏作用通过调节基因产生的降解物基因活化蛋白（CAP）促进转录进行，是一种正调控作用，它们都可以用操纵子模型进行解释。操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由启动子（P）、操纵基因（O）和在功能上相关的几个结构基因组成；转录后的调节包括，真核生物mRNA转录后的加工，转录产物的运输和在细胞中的定位等；翻译水平上的调节包括，mRNA本身核苷酸组成和排列（如SD序列），反义RNA的调节，mRNA的稳定性等方面。 酶活性的调节是直接针对酶分子本身的催化活性所进行的调节，在代谢调节中是最灵敏、最迅速的调节方式。主要包括酶原激活、酶的共价修饰、反馈调节、能荷调节及辅因子调节等。 习题 一、选择题 1、糖酵解中，下列哪一个催化的反应不是限速反应？（） A、丙酮酸激酶 B、磷酸果糖激酶 C、己糖激酶 D、磷酸丙糖异构酶 2、磷酸化酶通过接受或脱去磷酸基而调节活性，因此它属于：（） A、别（变）构调节酶 B、共价调节酶 C、诱导酶 D、同工酶 3、下列与能量代谢有关的途径不在线粒体内进行的是：（） A、三羧酸循环 B、脂肪酸β氧化 C、氧化磷酸化 D、糖酵解作用 4、关于共价修饰调节酶，下列哪种说法是错误的？（） A、这类酶一般存在活性和无活性两种形式， B、酶的这两种形式通过酶促的共价修饰相互转变 C、伴有级联放大作用 D、是高等生物独有的代谢调节方式 5、阻遏蛋白结合的位点是：（） A、调节基因 B、启动因子 C、操纵基因 D、结构基因 6、下面哪一项代谢是在细胞质内进行的：（） A、脂肪酸的β-氧化 B、氧化磷酸化 C、脂肪酸的合成 D、TCA
第九章物质代谢的联系与调节单选题 1调节物质代谢体内最基础的层次是 A 细胞水平 B 激素水平 C 神经调节 D 整体水平 E 器官水平 2激素必需与靶细胞的什么物质结合才能发挥调节作用 A 受体 B 配体 C 核小体 D 质膜 E 线粒体 3通过第二信使进行调节是那种物质进行调节的主要方式 A 细胞水平 B 脂溶性激素 C 水溶性激素 D 神经递质 E 整体水平 4饥饿时机体胰岛素的分泌是 A 骤然增加 B 缓慢增加 C 骤然减少 D 缓慢减少 E 分泌量基本不变 5肝脏平时与饥饿时的主要供能物质是 A 血糖 B 脂肪酸 C 酮体 D 氨基酸 E 核苷酸 6应急时需要调动的是机体哪一水平的调节 A 细胞水平 B 激素水平 C 神经水平 D 整体水平 E 局部水平 7代谢调节的基础是通过什么发挥作用 A 神经 B 内分泌腺 C 激素 D 核酸 E 酶 8神经系统通过那一部分联系激素进行机体的整体调节 A 大脑皮层 B 延髓 C 下丘脑 D 交感神经 E 迷走神经 9限速酶的米氏常数在多酶体系的众多酶中 A 最大 B 较大 C 适中 D 最小 E 较小 10快速调节是指酶的 A 变构 B 化学修饰 C 酶合成 D 酶降解 E 酶分布
名词解释 1细胞水平调节 2激素水平调节 3整体水平调节 4关键酶 5限速酶 6整体水平调节 7第二信使 8别构酶 9别构激活剂 10蛋白激酶 问答题 1为什么说细胞水平的调节是机体代谢调节的基础？2机体代谢调节方式有多种，相互之间如何联系？3试描述机体细胞水平的主要调节方式。 4化学修饰调节的主要方式和生理意义是什么？ 5试比较酶别构和化学修饰调节的异同点。 6酶含量如何进行细胞水平的调节？ 7试分析饥饿时机体进行整体水平调节的情况。 8平时与饥饿时机体内能量主要来源有何不同？ 9酶在细胞内的隔离分布有什么重要意义？ 10糖尿病时代谢调节紊乱表现在哪里？
第二部分物质代谢与调节（2） 氨基酸、核苷酸代谢与代谢的联系及调节 第七章氨基酸代谢 要求： 掌握必需氨基酸的概念、种类及氮平衡概念；掌握体内氨基酸代谢的转氨基作用、氧化脱氨基作用及联合脱氨基作用；掌握体内氨的来源、转运和去路；掌握尿素的合成部位、主要过程及限速酶；掌握谷氨酰胺的生成与分解。 熟悉一碳单位的概念、来源与功能；熟悉四氢叶酸与一碳单位代谢的关系；蛋氨酸与转甲基作用；苯丙氨酸、酪氨酸代谢概况。 提要： 氨基酸是蛋白质的基本组成单位。 血液氨基酸的来源和去路保持动态平衡，它有三个来源：①食物蛋白质经过消化吸收进入体内的氨基酸；②组织蛋白质分解释放的氨基酸；③体内代谢过程中合成的某些氨基酸。其中以食物蛋白质为主要来源。有三条去路：①主要是合成组织蛋白质；②转变为有特殊生理功能的各种含氮化合物，如核酸、某些激素和神经递质等；③氧化分解，释放能量。 组成蛋白质的氨基酸有廿种，其中八种是人体需要而不能自行合成，必须由食物供给的，称为必需氨基酸。它们为苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸及蛋氨酸。其余十二种氨基酸在体内可以合成，称为非必需氨基酸。 蛋白质具有高度种属特异性，进入机体前必须先水解成氨基酸，然后再被吸收入体内，否则会产生过敏。蛋白质的消化作用主要在小肠中进行，由内肽酶的胰蛋白酶、糜蛋白酶及弹性蛋白酶，外肽酶的羧基肽酶及氨基肽酶协同作用，水解成氨基酸，二肽即可被吸收。 未被消化吸收的氨基酸及蛋白质在肠道细菌的作用下，生成许多对人体有害的物质（吲哚、酚类、胺类和氨等），此过程称蛋白质的腐败作用。这些物质进入体内后，经肝脏的生物转化作用转变成易溶于水的无害物质随尿排出。 参加体内代谢的氨基酸，除经食物消化吸收来的以外，还来自组织蛋白质的分解和自身合成。这些氨基酸混为一体，构成氨基酸代谢库，其浓度较恒定，它反映了氨基酸代谢保持动态平衡的情况。 氨基酸的一般分解代谢包括脱氨基作用和脱羧基作用。人与动物体内氨基酸脱氨基的主要方式有：氧化脱氨基作用、转氨基作用和联合脱氨基作用等。 催化氨基酸氧化脱氨基的主要酶为L-谷氨酸脱氢酶（辅酶是NAD+或NADP+）。
第十一章物质代谢的相互联系及其调节 第一节物质代谢的相互联系 一、糖、脂、蛋白质在能量代谢上的相互联系 二、糖、脂、蛋白质及核酸代谢之间的相互联系 第二节物质代谢的调节 一、细胞水平的代谢调节 二、激素水平的代谢调节 三、整体水平的代谢调节
第十一章物质代谢的相互联系及其调节 物质代谢、能量代谢与代谢调节是生命存在的三大要素。生命体都是由糖类、脂类、蛋白质、核酸四大类基本物质和一些小分子物质构成的。虽然这些物质化学性质不同，功能各异，但它们在生物体内的代谢过程并不是彼此孤立、互不影响的，而是互相联系、互相制约、彼此交织在一起的。机体代谢之所以能够顺利进行，生命之所以能够健康延续，并能适应千变万化的体内、外环境，除了具备完整的糖、脂类、蛋白质与氨基酸、核苷酸与核酸代谢和与之偶联的能量代谢以外，机体还存在着复杂完善的代谢调节网络，以保证各种代谢井然有序、有条不紊地进行。 第一节物质代谢的相互联系 一、糖、脂、蛋白质在能量代谢上的相互联系 糖类、脂类及蛋白质都是能源物质均可在体内氧化供能。尽管三大营养物质在体内氧化分解的代谢途径各不相同，但乙酰CoA是它们代谢的中间产物，三羧酸循环和氧化磷酸化是它们代谢的共同途径，而且都能生成可利用的化学能ATP。从能量供给的角度来看，三大营养物质的利用可相互替代。一般情况下，机体利用能源物质的次序是糖（或糖原）、脂肪和蛋白质（主要为肌肉蛋白），糖是机体主要供能物质（占总热量50％～70％），脂肪是机体储能的主要形式（肥胖者可多达30％～40％）。机体以糖、脂供能为主，能节约蛋白质的消耗，因为蛋白质是组织细胞的重要结构成分。由于糖、脂、蛋白质分解代谢有共同的代谢途径限制了进入该代谢途径的代谢物的总量，因而各营养物质的氧化分解又相互制约，并根据机体的不同状态来调整各营养物质氧化分解的代谢速度以适应机体的需要。若任一种供能物质的分解代谢增强，通常能代谢调节抑制和节约其它供能物质的降解，如在正常情况下，机体主要依赖葡萄糖氧化供能，而脂肪动员及蛋白质分解往往受到抑制；在饥饿状态时，由于糖供应不足，则需动员脂肪或动用蛋白质而获得能量。 二、糖、脂、蛋白质及核酸代谢之间的相互联系 体内糖、脂、蛋白质及核酸的代谢是相互影响，相互转化的，其中三羧酸循环不仅是三大营养物质代谢的共同途径，也是三大营养物质相互联系、相互转变的枢纽。同时，一种代谢途径的改变必然影响其他代谢途径的相应变化，当糖代谢失调时会立即影响到蛋白质代谢和脂类代谢。 （一）糖代谢与脂代谢的相互联系 糖和脂类都是以碳氢元素为主的化合物，它们在代谢关系上十分密切。一般来说，机体摄入糖增多而超过体内能量的消耗时，除合成糖原储存在肝和肌外，可大量转变为脂肪贮存
物质代谢调节 一级要求单选题 1体内物质代谢有几个不同的调节层次 A 1 B 2 C 3 D 4 E 5 C 2调节物质代谢体内最基础的层次是 A细胞水平 B 激素水平 C 神经调节 D 整体水平 E 器官水平 A 3糖原分解的限速酶是 C A磷酸二酯酶 B 磷酸酶 C 磷酸化酶 D 葡萄糖激酶 E 丙酮酸激酶 C 4脂肪酸合成的限速酶是 A甘油三酯脂肪酶 B 甘油二酯脂肪酶 C 甘油一酯脂肪酶 D 乙酰辅酶A羧化酶 E 脂蛋白脂肪酶 D 5HMGCoA合成酶是什么代谢途径的限速酶 A胆固醇合成 B 胆固醇分解 C 胆固醇代谢转变 D 酮体分解 E 酮体生成 E 6甘油三酯脂肪酶是甘油三酯什么代谢途径中的限速酶 A合成 B 分解 C 储存 D 动员 E 转变 B 7磷酸果糖激酶是什么代谢途径中的别构调节酶 A三羧酸循环 B 糖异生 C 葡萄糖分解 D 糖原合成 E 糖原分解 C 8三羧酸循环中的别构调节酶是 A柠檬酸合成酶 B α-酮戊二酸脱氢酶 C 琥珀酸脱氢酶 D 延胡索酸酶 E 苹果酸脱氢酶 A 9（糖原）磷酸化酶化学修饰激活的方式是 A-S-S-氧化生成 B -SH还原生成 C 与cAMP结合 D 磷酸化 E 脱磷酸化 D 10胆固醇对肝中胆固醇合成代谢酶活性的调节方式是 A变构 B 化学修饰 C 阻遏 D 诱导 E 酶的降解 C 11激素必需与靶细胞的什么物质结合才能发挥调节作用 A受体 B 配体 C 核 D 质膜A 12激素对代谢调节的机制或方式按其溶解度不同可分为几种 A 1 B 2 C 3 D 4 E 5 B 13通过第二信使进行调节是那种物质进行调节的主要方式 A细胞水平 B 脂溶性激素 C 水溶性激素
第十一章物质代谢的相互联系和代谢调节 一、选择题 1、糖酵解中，下列（）催化的反应不是限速反应。 A、丙酮酸激酶 B、磷酸果糖激酶 C、己糖激酶 D、磷酸丙糖异构酶 2、磷酸化酶通过接受或脱去磷酸基而调节活性，因此它属于（）。 A、别（变）构调节酶 B、共价调节酶 C、诱导酶 D、同工酶 3、下列与能量代谢有关的途径不在线粒体内进行的是（）。 A、三羧酸循环 B、脂肪酸β氧化 C、氧化磷酸化 D、糖酵解作用 4、关于共价修饰调节酶，下列（）说法是错误的。 A、这类酶一般存在活性和无活性两种形式， B、酶的这两种形式通过酶促的共价修饰相互转变 C、伴有级联放大作用 D、是高等生物独有的代谢调节方式 5、阻遏蛋白结合的位点是（）。 A、调节基因 B、启动因子 C、操纵基因 D、结构基因 6、下面哪一项代谢是在细胞质内进行的（）。 A、脂肪酸的β-氧化 B、氧化磷酸化 C、脂肪酸的合成 D、TCA 7、在乳糖操纵子模型中，操纵基因专门控制（）是否转录与翻译。 A、结构基因 B、调节基因 C、起动因子 D、阻遏蛋白 ８、有关乳糖操纵子调控系统的论述（）是错误的。 A、大肠杆菌乳糖操纵子模型也是真核细胞基因表达调控的形式 B、乳糖操纵子由三个结构基因及其上游的启动子和操纵基因组成 C、乳糖操纵子有负调节系统和正调节系统 D、乳糖操纵子负调控系统的诱导物是乳糖 ９、下列有关阻遏物的论述（）是正确的。 A、阻遏物是代谢的终产物 B、阻遏物是阻遏基因的产物 C、阻遏物与启动子部分序列结合而阻碍基因转录 D、阻遏物与RNA聚合酶结合而阻碍基因转录 10、脊椎动物肌肉组织中能储存高能磷酸键的是（）。 A、ATP B、磷酸肌酸 C、ADP D、磷酸精氨酸 11、下列不属于高能化合物的是（）。 A、磷酸肌酸 B、乙酰辅酶A C、磷酸烯醇式丙酮酸 D、3-磷酸甘油酸 12、下面柠檬酸循环中不以NAD+为辅酶的酶是（）。 A、异柠檬酸脱氢酶 B、α-酮戊二酸脱氢酶 C、苹果酸脱氢酶 D、琥珀酸脱氢酶
物质代谢的联系与调节 一、选择题 （一） A 型题 1 ．关于三大营养物质代谢相互联系错误的是 : A ．乙酰辅酶 A 是共同中间代谢物 B ． TCA 是氧化分解成 H 2 O 和 CO 2 的必经之路 C ．糖可以转变为脂肪 D ．脂肪可以转变为糖 E ．蛋白质可以代替糖和脂肪供能 2 ．胞浆中不能进行的反应过程是 A ．糖原合成和分解 B ．磷酸戊糖途径 C ．脂肪酸的β - 氧化 D ．脂肪酸的合成 E ．糖酵解途径 3 ．关于机体物质代谢特点的叙述，错误的是 A ．内源或外源代谢物共同参与物质代谢 B ．物质代谢不断调节以适应外界环境 C ．合成代谢与分解代谢相互协调而统一 D ．各组织器官有不同的功能及代谢特点 E ．各种合成代谢所需还原当量是 NADH 4 ．在胞质内进行的代谢途径有 A ．三羧酸循环 B ．脂肪酸合成 C ．丙酮酸羧化 D ．氧化磷酸化 E ．脂肪酸的β - 氧化 5 ．关于糖、脂类代谢中间联系的叙述，错误的是 A ．糖、脂肪分解都生成乙酰辅酶 A B ．摄入的过多脂肪可转化为糖原储存 C ．脂肪氧化增加可减少糖类的氧化消耗 D ．糖、脂肪不能转化成蛋白质 E ．糖和脂肪是正常体内重要能源物质 6 ．关于肝脏代谢的特点的叙述，错误的是 A ．能将氨基酸脱下的氨合成尿素 B ．将糖原最终分解成葡萄糖 C ．糖原合成及储存数量最多 D ．是脂肪酸氧化的重要部位 E ．是体内唯一进行糖异生的器官 7 ．乙酰辅酶 A 羧化酶的变构激活剂是 A ．软脂酰辅酶 A 及其他长链脂酰辅酶 A B ．乙酰辅酶 A C ．柠檬酸及异柠檬酸 D ．丙二酰辅酶 A E ．酮体 8 ．在生理情况下几乎以葡萄糖为唯一能源，但长期饥饿时则主要以酮体供能的组织是 A ．脑 B ．红细胞 C ．肝脏 D ．肌肉 E ．肾脏 9 ．关于变构调节叙述有误的是 A ．变构效应剂与酶共价结合 B ．变构效应剂与酶活性中心外特定部位结合 C ．代谢终产物往往是关键酶的变构抑制剂 D ．变构调节属细胞水平快速调节 E ．变构调节机制是变构效应剂引起酶分子构象发生改变 10 ．关于酶化学修饰调节叙述不正确的是 A ．酶一般都有低 ( 无 ) 活性或高 ( 有 ) 活性两种形式 B ．就是指磷酸化或脱磷酸 C ．酶的这两种活性形式需不同酶催化才能互变 D ．一般有级联放大效应 E ．催化上述互变反应的酶本身还受激素等因素的调节
第十五章物质代谢的相互联系和调节控制 一：填空题 1.生物体内的代谢调节在三种不同的水平上进行，即________________、________________和________________。 2.代谢途径的终产物浓度可以控制自身形成的速度，这种现象被称为________________。 3.连锁代谢反应中的一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，导致原始信使的放大。这样的连锁代谢反应系统，称为________________系统。 4.酶对细胞代谢的调节是最基本的代谢调节，主要有二种方式：________________和________________。 5.高等生物体内，除了酶对代谢的调节外，还有________________和________________对代谢的调节。 6.生物合成所需的基本要素是________________、________________和小分子前体。 7.不同生物大分子的分解代谢均可大致分为三个阶段：将大分子降解为较小分子的________________；将不同的小分子转化为共同的降解产物________________；经________________完全氧化。 8.构通糖、脂代谢的关键化合物是________________。 9.不同代谢途径可以通过交叉点代谢中间物进行转化，在糖、脂、蛋白质及核酸的相互转化过程中三个最关键的代谢中间物是________________、________________和________________。 10.真核生物DNA的复制受到三个水平的调控：________________、________________和________________的调控。 11.遗传信息的表达受到严格的调控，包括________________即按一定的时间顺序发生变化，和________________即随细胞内外环境的变化而改变。 12.1961年，法国生物学家Monod和Jacob提出了关于原核生物基因结构及表达调控的________________学说。 13.对一个特定基因而言，其内含子在基因表达过程中需要被切除，除了RNA剪接(拼接)方式外，近年来还发现有________________。 14.谷氨酰胺合成酶的活性可被________________和________________共价修饰调节，这是存在于细菌中的一种共价修饰调节酶活性的方式。 15.真核生物产生的分泌蛋白N端有一段________________氨基酸构成的信号肽，可以引导蛋白质穿过内质网膜，信号肽插入膜并随后被切除是与翻译过程同时进行的，称为________________插入；真核细胞内的大部分线粒体蛋白质、叶绿体蛋白质等，是在合成并释放后再进行跨膜运送的，称为________________插入。 16.在哺乳动物细胞中，一种特殊的蛋白质________________与特定蛋白质的结合可以使后者带上选择性降解的标记。 二：是非题 1.[ ]在动物体内蛋白质可以转变为脂肪，但不能转变为糖。 2.[ ]多数肿瘤细胞糖代谢失调表现为糖酵解升高。 3.[ ]代谢中代谢物浓度对代谢的调节强于酶活性对代谢的调节。 4.[ ]真核生物DNA复制起点的序列专一性要低于细菌和病毒。 5.[ ]基因表达的调控关键在于转录水平的调控。 6.[ ]乳糖可以诱导乳糖操纵子的表达，所以乳糖对乳糖操纵子的调控属于正调控系统。 7.[ ]蛋白质的磷酸化和去磷酸化是可逆反应，该可逆反应是由同一种酶催化完成的。 8.[ ]细胞内许多代谢反应受到能量状态的调节。 9.[ ]真核生物基因表达的调控单位是操纵子。 10.[ ]酶的磷酸化和脱磷酸化作用主要在高等动物细胞中进行；酶的腺苷酰化和脱腺苷酰化作用则是细菌中共价修饰酶活性的一种重要方式。 11.[ ]研究表明，蛋白质的寿命与成熟蛋白质的C末端氨基酸有关。 12.[ ]蛋白质的选择性降解需要A TP提供能量。 三：单选题 1.[ ]人最能耐受下列哪种营养物的缺乏？ A.蛋白质 B.糖类 C.脂类 D.碘 E.钙 2.[ ]下图表示一个假设的生物合成途径，该途径中某一种酶缺陷的微生物在含X的介质中生长时，发现有大量的M和L，但没有Z。问哪个酶发生了突变？
第9章物质代谢的联系与调节 学习要求 1．掌握细胞内酶的隔离分布，代谢调节变构调节的定义，化学修饰调节的定义、类型及意义；三级水平代谢调节的基本方式及意义，细胞水平的调节。 2．熟悉激素水平的调节机制，膜受体激素和胞内受体激素有哪些？酶含量的调节；物质代谢的相互联系。 3．了解整体水平的调节，各组织器官的代谢特点及联系。 基本知识点 一、物质代谢的特点及联系 体内各种物质代谢相互联系并相互制约。体内物质代谢的特点：①整体性；②在精细调节下进行；③各组织器官物质代谢各具特征；④代谢物具共同的代谢池；⑤能量生成和消耗以ATP为中心；⑥NADPH提供代谢所需的还原当量。各代谢途径之间可通过共同枢纽性中间产物互相联系和转变。糖、脂肪、蛋白质等作为能源物质在供应能量上可互相代替，互相制约，但不能完全互相转变。各组织、器官有独特的代谢方式以完成特定功能。肝是各种物质代谢的中心和枢纽。 二、代谢调节方式 机体存在三级水平的代谢调节，包括细胞水平调节、激素水平调节和以中枢神经系统为主导的整体水平调节。 （一）细胞水平调节主要通过调节关键酶的活性实现，其中通过改变现有酶分子的结构调节酶活性的方式，发生较快。也可通过改变酶的含量影响酶活性，此调节缓慢而持久。对酶结构调节包括酶的变构调节及酶蛋白的化学修饰调。对物质代谢和某些关键酶，两种调节各有作用，相辅相成。 （二）激素水平调节中，激素与靶细胞受体特异结合，将代谢信号转化为细胞内一系列信号转导级联过程，最终表现出激素的生物学效应。激素可分为膜受体激素及胞内受体激素。前者为蛋白质、多肽及儿茶酚胺类激素，具亲水性，需结合膜身体才能将信号跨膜传递入细胞内。后者为疏水性激素，可透过细胞膜与胞内受体（大多在核内）结合，形成二聚体，作为转录因子与DNA上的特定激素反应元件（HRE）结合，以调控该元件调控的特定基因的表达。 （三）整体水平调节是指神经系统通过内分泌腺间接调节代谢和直接影响组织、器官以调节代谢的方式，使机体代谢相对稳定，适应环境改变。饥饿及应急时通过改变多种激素分泌，整体调节引起体内物质代谢的改变。正常食欲、进食和能量消耗的平衡受
1.关于机体各器官物质代谢的叙述哪一项是错误的 A、肝脏是机体物质代谢的中心和枢纽 B、心脏对葡萄糖的分解以有氧氧化为主 C、通常情况下大脑主要以葡萄糖供能 D、红细胞所需能量主要来自葡萄糖酵解途径 E、肝脏是体内进行糖异生的唯一器官 2.人体活动利用的直接供能物质主要是 A、ATP B、GTP C、磷酸肌酸 D、葡萄糖 E、脂酸 3.关于糖、脂、氨基酸三大营养物质代谢的错误叙述是 A、乙酰CoA是糖、脂、氨基酸分解代谢共同的中间产物 B、三羧酸循环是糖、脂、氨基酸彻底氧化的最终共同途径 C、糖、脂不能转变为蛋白质 D、过多摄入糖类化合物，可转变为脂肪 E、脂类物质都可以转变为糖 4.关于短期饥饿时机体代谢改变的叙述，错误的是 A、脂肪的动员增加 B、糖异生途径加强 C、肝脏酮体生成增加 D、增加肌组织蛋白分解 E、组织利用葡萄糖增多 5.最直接联系核苷酸合成与糖代谢的物质是 A、葡萄糖 B、6-磷酸葡萄糖 C、1-磷酸葡萄糖 D、1，6-二磷酸果糖 E、5-磷酸核糖 6.乙酰CoA的代谢去路不包括 A、进入三羧酸循环，彻底氧化为二氧化碳和水 B、羧化为丙二酰CoA，进一步合成脂酸 C、生成生酮氨基酸 D、生成酮体，作为能源 E、合成胆固醇 7.脂肪动员增加时，脂酸在肝内分解产生的乙酰CoA最易转变为 A、非必需氨基酸 B、二氧化碳、水和能量 C、肝糖原 D、酮体 E、胆固醇 8.饥饿时，造成血中酮体增高的原因主要是 A、葡萄糖氧化分解增高 B、脂酸氧化分解增高 C、氨基酸氧化分解增高 D、核苷酸分解加速 E、糖原分解增多 9.三羧酸循环所需草酰乙酸通常主要来自于 A、食物直接提供 B、天冬氨酸脱氨基 C、苹果酸脱氢 D、糖代谢丙酮酸羧化 E、以上都不是 10.在体内不能直接由草酰乙酸转变而来的化合物是 A、天冬氨酸 B、磷酸烯醇式丙酮酸 C、苹果酸 D、柠檬酸 E、乙酰乙酸 11.从营养的角度看，下列叙述正确的是 A、糖完全可以替代蛋白质 B、脂肪完全可以替代蛋白质 C、胆固醇完全可以替代蛋白质 D、核酸完全可以替代蛋白质 E、体内蛋白质需要从外界摄取 12.位于糖酵解、糖异生、磷酸戊糖途径、糖原合成及糖原分解各条代谢途径交叉点上的化合物是 A、1-磷酸葡萄糖 B、6-磷酸葡萄糖 C、1，6-二磷酸果糖 D、3-磷酸甘油醛 E、乙酰CoA 13.糖、脂酸及氨基酸分解代谢的交叉点是 A、α-磷酸甘油 B、丙酮酸 C、α-酮戊二酸 D、琥珀酸 E、乙酰CoA
第十二章物质代谢的联系与调节 物质代谢是生命现象的基本特征，是生命活动的物质基础。物质代谢是由许多连续的和相关的代谢途径所组成，而代谢途径(如糖的氧化，脂肪酸的合成等)又是由一系列的酶促化学反应组成。 在正常情况下，各种代谢途径几乎全部按照生理的需求，有节奏、有规律地进行，同时，为适应体内外环境的变化，及时地调整反应速度，保持整体的动态平衡。可见，体内物质代谢是在严密的调控下进行的。 代谢调节机制普遍存在于生物界，是生物在长期进化过程中逐步形成的一种适应能力。进化程度越高的生物，其代谢调节的机制越复杂。 单细胞的微生物受细胞内代谢物浓度变化的影响，改变其各种相关酶的活性和酶的含量，从而调节代谢的速度，这是细胞水平的代谢调节，是生物体在进化上较为原始的调节方式。 较复杂的多细胞生物，出现了内分泌细胞。高等动物则出现了专门的内分泌器官，这些器官所分泌的激素可以对其他细胞发挥代谢调节作用。激素可以改变某些酶的催化活性或含量，也可以改变细胞内代谢物的浓度，从而影响代谢反应的速度，这称为激素水平的调节。 高等动物不仅有完整的内分泌系统，而且还有功能复杂的神经系统。在中枢神经的控制下，或者通过神经递质对效应器直接发生影响，或者通过改变某些激素的分泌，来调节某些细胞的功能状态，并通过各种激素的互相协调而对整体代谢进行综合调节，这种调节即称整体水平的调节。 以上所述的细胞水平的代谢调节、激素水平的调节和整体水平的调节，在高等动物和人体内全都存在。 1．细胞水平的调节---通过对细胞内酶的调节来实现。 2．激素水平的调节---协调不同细胞、组织与器官之间的代谢。 3．神经系统的调节---在神经系统参与下由酶和激素共同构成的调节网络。 第一节物质代谢的相互联系 机体内各种组织、器官和各种细胞在功能上都不会独立于整体之外，而是处于一个严密的整体系统中。一个组织可以为其它组织提供底物，也可以代谢来自其它组织的物质。这些器官之间的相互联系是依靠神经－内分泌系统的调节来实现的。神经系统可以释放神经递质来影响组织中的代谢，又能影响内分泌腺的活动，改变激素分泌的状态，从而实现机体整体的代谢协调和平衡。 如在早期饥饿、饥饿和饱食情况下机体的代谢调节过程。在早期饥饿时，
第十四章物质代谢的相互关系和调节控制 在动态生物化学的学习中，我们分别研究了糖、脂肪、核酸和蛋白质的代谢，但是这样分类是人为的，只是为了便于问题的叙述。生物体内的代谢过程不是孤立的，各代谢途径之间相互联系、相互制约，构成一个协调统一的整体。如果这些代谢之间的协调关系受到破坏，便会发生代谢紊乱，甚至引起疾病。机体在正常的情况下，既不会引起某些代谢产物的不足或过剩，也不会造成某些原料的缺乏或积聚，这主要是由于机体内有一套精确而有效的代谢调节机构来适应外界的变化。本章介绍生物体内物质代谢之间的相互联系和调节控制。 第一节物质代谢的相互联系 在生物体内，各类物质代谢相互联系、相互制约，在一定条件下，各类物质又可相互转化。现将四类主要物质：糖、脂、蛋白质和核酸代谢之间的联系分别加以讨论。 一、糖代谢和脂肪代谢的联系 糖可以转变为脂肪，这一代谢转化过程在植物、动物和微生物中普遍存在。油料作物种子中脂肪的积累；用含糖多的饲料喂养家禽家畜，可以获得育肥的效果；某些酵母，在含糖的培养基中培养，其合成的脂肪可达干重的40%。这都是糖转变成脂肪的典型例子。 二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 蛋白质由氨基酸组成。某些氨基酸相对应的α—酮酸可来自糖代谢的中间产物。如由糖分解代谢产生的丙酮酸、草酰乙酸、α—酮戊二酸经转氨作用可分别转变为丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸。谷氨酸可进一步转变成脯氨酸、羟脯氨酸、组氨酸和精氨酸等其它氨基酸。 三、蛋白质代谢和脂肪代谢的相互联系 组成蛋白质的所有氨基酸均可在动物体内转变成脂肪。生酮氨基酸在代谢中先生成乙酰CoA，然后再生成脂肪酸；生糖氨基酸可直接或间接生成丙酮酸，丙酮酸不但可变成甘油，也可以氧化脱羧生成乙酰CoA后生成脂肪酸，进一步合成脂肪。 脂肪水解成甘油和脂肪酸以后，变成丙酮酸和其它一些α—酮酸，所以它和糖一样，可以转变成各种非必需氨基酸。脂肪酸经β—氧化作用生成乙酰CoA，乙酰CoA经三羧酸循环与草酰乙酸生成α—酮戊二酸，α—酮戊二酸转变成谷氨酸后再转变成其它氨基酸。由于产生α—酮戊二酸的过程需要草酰乙酸，而草酰乙酸是由蛋白质与糖所产生的，所以脂肪转变成氨基酸的数量是有限的。植物种子萌发时，脂肪转变成氨基酸较多。 四、核酸代谢与糖、脂肪和蛋白质代谢的相互联系 核酸是细胞中重要的遗传物质，它通过控制蛋白质的合成，影响细胞的组成成分和代谢类型。核酸不是重要的供能物质，但是许多核苷酸在代谢中起重要作用。 糖代谢中通过磷酸戊糖途径产生的五碳糖核糖是核苷酸生物合成的重要原料，糖异生作用需要A TP，糖的合成需要UTP。因此，核苷酸与糖代谢关系密切。 核苷酸碱基合成需要的CO2，可由糖和脂肪分解的产物得来。脂肪酸和脂肪的合成需A TP，磷脂的合成需要CTP，因此，核苷酸与脂肪代谢也有密切的关系。 甘氨酸、甲酸盐、谷氨酰胺、天冬氨酸和氨等物质，是合成嘌呤碱或嘧啶的原料。
第十一章. 物质代谢的联系与调节 一．新陈代谢：物质的合成与分解并与环境的相互联系二．本章主要内容 （1）物质代谢的特点与相互联系 （2）物质代谢调节 1. 细胞水平的调节（酶的调节） 2. 激素水平的调节（体液调节） 3. 整体水平的代谢调节（神经－体液调节）
第一节．物质代谢的特点 1.整体性 2.调节性：体内各种物质代谢均受控于机体的精细调节，代 谢的强度、速度、方向不断的适应内外环境的 变化。 3.特色性：各组织、器官结构不同，酶系的种类、含量不同, ------代谢途径及功能各不相同。 4.代谢池：各种代谢物均具有各自共同的代谢池 5.能量形式：ATP 6.还原当量：NADPH 第二节．物质代谢的相互联系 一、在能量代谢上的相互联系 共同中间代谢物：乙酰辅酶A 共同最后分解途径：三羧酸循环和呼吸链 共同能量形式：ATP 供能：互相代替，互相制约。 一种供能物质代谢占优势， 抑制或节约其他供能物质。 二、糖、脂和蛋白质代谢通过共同中间产物相互联系 （一）糖在体内可转变为脂，脂酸不能转变为糖 当摄入的糖量超过体内能量消耗时，糖可以转变为脂肪。
脂肪绝大部分不能在体内转变为糖。 （二）绝大多数氨基酸的碳链骨架在体内可与糖相互转变 20种氨基酸除亮氨酸及赖氨酸外均可转变为糖。 （三）蛋白质/氨基酸可转变为脂肪，而脂类不能转变为氨基酸蛋白质 1.生糖氨基酸可通过丙酮酸转变为3-磷酸甘油参与脂肪的合成 2.脂肪只有甘油部分可转变为非必需氨基酸。 （四）氨基酸是合成核酸的重要原料 1.嘌呤，嘧啶的合成需要天冬氨酸、谷氨酰胺，嘌呤的合成还需要甘氨酸 2.合成核苷酸所需的磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供 第二节．代谢调节方式 葡萄糖 合成糖原储存（肝、肌肉） 乙酰CoA 磷酸二羟丙酮 合成脂肪 脂肪 脂酸 乙酰 葡萄 糖