生物化学合工大第十三章物质代谢调节控制
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物质代谢的调节控制-全国高中生物竞赛之《生物化学简明教程》课件
膜结构把细胞分为许多区域，称为酶的区室化。 酶的区室化作用保证了代谢途径的定向和有序，也使合成 途径和分解途径彼此独立、分开进行。
16/16.物质代谢的调节控制 16.3 细胞水平的调节
16/16.物质代谢的调节控制 16.4 多细胞整体水平的调节
通过代谢中间物在细胞中传递信息。
激素对代 谢的调节
O
低水平转录
16/16.物质代谢的调节控制 （3）酶合成的阻遏作用
当培养基中乳糖浓度降 低而葡萄糖浓度升高时
细胞中cAMP 浓度升高
乳糖作为诱导剂 与阻抑蛋白结合
cAMP与CAP结 合并使之激活
CAP与启动基因结合并促使 RNA聚合酶与启动基因结合
基因转录 激活
促使阻抑蛋白与 操纵基因分离
16/16.物质代谢的调节控制 （3）酶合成的阻遏作用
16/16.物质代谢的调节控制
16.2 分子水平的调节
16.2.2 基因表达的调节 1.原核生物基因表达调节 （1）酶合成的诱导作用 酶合成的诱导作用某些物质（诱导物）能促进细胞内酶的合成 操纵子：原核生物绝大多数基因按功能相关性成簇地串联、密集于染色体上， 共同组成一个转录单位
16/16.物质代谢的调节控制 16.2 分子水平的调节 16.2.2 基因表达的调节
3.酶的化学修饰
别构与化学修饰协作效应 【例3】肌肉中磷酸化酶b经AMP别构激活后易接受激酶催化，生成磷酸化酶a；
不易受磷酸酶作用脱去p，使磷酸化酶a稳定性。
16/16.物质代谢的调节控制 16.3 细胞水平的调节
原核细胞
无明显的细胞器，其细胞质膜上连接有各种代谢 所需要的酶
细 胞 水 平
真核细胞
16/16.物质代谢的调节控制 16.1 物质代谢的相互关系 16.1.3 能量代谢的共性
生物化学 物质代谢的联系与调节
定义：关键酶是指代谢途径中某一个或几个酶的活 性改变，可以改变整个途径的反应速度和方向， 这样的酶称为关键酶或限速酶。 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。
一些重要代谢途径的限速酶
代谢途径
糖酵解
限速酶
己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶
磷酸戊糖途径
糖异生 三羧酸循环 糖原合成 糖原分解
胰岛素
糖皮质激素 诱导合成
HMG-CoA
诱导合成
磷酸烯醇式 丙酮酸羧基酶 草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸
HMG-CoA 还原酶
甲羟戊酸（MVA）
糖异生增强
抑制合成
胆固醇
(4)药物对酶合成的诱导
苯巴比妥 诱导合成 单加氧酶 （肝微粒体） RH+O2 NADPH+H+ ROH+H2O NADP+
2。酶蛋白降解的调节 （1）主要是细胞溶酶体中的蛋白水解酶的作用。 （2）细胞中的由多种蛋白水解酶组成的蛋白酶体的 作用。
ATP
HMG-CoA HMG-CoA还原酶 甲羟戊酸 （-） 胆固醇
真核细胞主要代谢途径与酶在细胞内的隔离分布 代谢途径 细胞内分布 代谢途径 细胞内分布 糖酵解 三羧酸循环 磷酸戊糖途径 糖异生 糖原合成与分解 氧化磷酸化 磷脂合成 脂肪酸合成
脂肪动员 脂酸β氧化
细胞液 线粒体 细胞液 细胞液 细胞液 线粒体 内质网 细胞液
3. 级联调节
肾上腺素 肾上腺素受体
G蛋白（无活性） 肾上腺素—肾上腺素受体 G蛋白（有活性） 腺苷酸环化酶 （无活性） 腺苷酸环化酶 （有活性）
ATP
cAMP 蛋白激酶A （有活性） 糖原合酶a （有活性） 糖原合酶b—P （无活性） 糖原合成减少
一些重要代谢途径的限速酶
代谢途径
糖酵解
限速酶
己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶
磷酸戊糖途径
糖异生 三羧酸循环 糖原合成 糖原分解
胰岛素
糖皮质激素 诱导合成
HMG-CoA
诱导合成
磷酸烯醇式 丙酮酸羧基酶 草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸
HMG-CoA 还原酶
甲羟戊酸（MVA）
糖异生增强
抑制合成
胆固醇
(4)药物对酶合成的诱导
苯巴比妥 诱导合成 单加氧酶 （肝微粒体） RH+O2 NADPH+H+ ROH+H2O NADP+
2。酶蛋白降解的调节 （1）主要是细胞溶酶体中的蛋白水解酶的作用。 （2）细胞中的由多种蛋白水解酶组成的蛋白酶体的 作用。
ATP
HMG-CoA HMG-CoA还原酶 甲羟戊酸 （-） 胆固醇
真核细胞主要代谢途径与酶在细胞内的隔离分布 代谢途径 细胞内分布 代谢途径 细胞内分布 糖酵解 三羧酸循环 磷酸戊糖途径 糖异生 糖原合成与分解 氧化磷酸化 磷脂合成 脂肪酸合成
脂肪动员 脂酸β氧化
细胞液 线粒体 细胞液 细胞液 细胞液 线粒体 内质网 细胞液
3. 级联调节
肾上腺素 肾上腺素受体
G蛋白（无活性） 肾上腺素—肾上腺素受体 G蛋白（有活性） 腺苷酸环化酶 （无活性） 腺苷酸环化酶 （有活性）
ATP
cAMP 蛋白激酶A （有活性） 糖原合酶a （有活性） 糖原合酶b—P （无活性） 糖原合成减少
生物化学课件 第13章：代谢和代谢调控
中。 ② 蛋白酶体降解途径。待降解的蛋白与泛素
（ubiquitin）结合，在蛋白酶体内降解。
34
（三）细胞代谢调控在生产实践中的作用
1. 降低代谢终产物的浓度 减少反馈抑制，有利于中间代谢或支路代谢 产物的积累。
2. 添加诱导物的类似物
乳糖类似物IPTG对大肠杆菌β-半乳糖苷酶的诱导 35
二、激素和神经系统的调节（了解）
9
（三）基础代谢 基础代谢basal metabolism： 人体在清醒而安静的状态中，同时又没有食物的消 化与吸收作用的情况，并处于适宜温度下，所消耗 的能量。
主要用于维持体温及支持各种器官的基本运行（呼吸、 循环、分泌及排泄） 5900～7500kJ/day
人体释放能量需维持基础代谢、肌肉、脑力活动能耗。
28
2. ATP、ADP、AMP的调节（变构剂）
29
3. 共价修饰 cocalent modification
定义：酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发
生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变，这 种调节称为酶的共价修饰调节。
包括：磷酸化与去磷酸化； 乙酰化与去乙酰化； 甲基化与去甲基化； 腺苷化与脱腺苷化， -SH与－S－S－的互变。
1.激素与神经系统调节 神经-体液调节
2.激素神经对代谢调节的关系 三级调控
神经末梢释放因子（下丘脑） →促激素生成（垂体）→激素 分泌（内分泌腺）
上级对下级控制调节。
3.负反馈作用 下一级可反馈对上一级进行调 控（负反馈）
下丘脑
CRH 垂体前叶 ACTH 肾上腺皮质 皮质激素
靶细胞
36
第四节 代谢抑制剂和抗代谢物
影响激素分泌
21
一、细胞或酶水平的调节 细胞内酶呈隔离分布。
（ubiquitin）结合，在蛋白酶体内降解。
34
（三）细胞代谢调控在生产实践中的作用
1. 降低代谢终产物的浓度 减少反馈抑制，有利于中间代谢或支路代谢 产物的积累。
2. 添加诱导物的类似物
乳糖类似物IPTG对大肠杆菌β-半乳糖苷酶的诱导 35
二、激素和神经系统的调节（了解）
9
（三）基础代谢 基础代谢basal metabolism： 人体在清醒而安静的状态中，同时又没有食物的消 化与吸收作用的情况，并处于适宜温度下，所消耗 的能量。
主要用于维持体温及支持各种器官的基本运行（呼吸、 循环、分泌及排泄） 5900～7500kJ/day
人体释放能量需维持基础代谢、肌肉、脑力活动能耗。
28
2. ATP、ADP、AMP的调节（变构剂）
29
3. 共价修饰 cocalent modification
定义：酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发
生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变，这 种调节称为酶的共价修饰调节。
包括：磷酸化与去磷酸化； 乙酰化与去乙酰化； 甲基化与去甲基化； 腺苷化与脱腺苷化， -SH与－S－S－的互变。
1.激素与神经系统调节 神经-体液调节
2.激素神经对代谢调节的关系 三级调控
神经末梢释放因子（下丘脑） →促激素生成（垂体）→激素 分泌（内分泌腺）
上级对下级控制调节。
3.负反馈作用 下一级可反馈对上一级进行调 控（负反馈）
下丘脑
CRH 垂体前叶 ACTH 肾上腺皮质 皮质激素
靶细胞
36
第四节 代谢抑制剂和抗代谢物
影响激素分泌
21
一、细胞或酶水平的调节 细胞内酶呈隔离分布。
物质代谢的调节控制总结
物质代谢的调节控制总结一、物质代谢的相互调节1、在能量代谢上的相互联系糖2、物质代谢之间的相互联系1）糖代谢与脂代谢的相互联系摄入的糖量超过能量消耗时脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪的分解代谢受糖代谢的影响：饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时2）糖与氨基酸代谢的相互联系①大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸，可转变为糖。
②糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需氨基酸3）脂类与氨基酸代谢的相互联系①蛋白质可以转变为脂肪氨基酸——α-酮戊二酸——乙酰CoA——脂肪②氨基酸可作为合成磷脂的原料③脂肪的甘油可转变为非必需氨基酸4）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系①氨基酸是体内合成核酸的重要原料②磷酸戊糖途径提供核糖磷酸5）核酸代谢与糖、脂肪、蛋白质代谢的相互联系二、代谢调节的种类与机制1、基本概念1）代谢网络细胞中生物分子成千上万，它们最终都与几类基本代谢联系，进入一定的代谢途径，从而物质代谢有条不紊进行。
不同的代谢途径又通过交叉点上关键的共同中间代谢产物得以通，形成经济有效、运转良好的代谢网络。
2）代谢调节：生物体对自身各种代谢途径方向的控制和代谢反应速度的调节。
普遍存在于生物界，是生物的重要特征。
3）单细胞生物：主要通过细胞内代谢物浓度的变化、对酶的活性及含量进行调节，这种调节方式称为原始调节或分子水平代谢调节。
4）高等生物：三级水平代谢调节（分子水平、细胞水平、激素水平与神经系统的整体水平）。
①内分泌细胞及器官分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。
②在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。
③分子水平调节是整个代谢调节的基础。
2、分子水平的调节1）代谢途径的速度和方向由关键酶的活性决定限速酶：速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度。
催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。
13第十三章物质代谢调节与细胞信号转导
护理学专业本科教材
生物化学
这些亲水性激素分子不能直接透过细胞 膜传递信号，而是作为第一信使分子与相应 的靶细胞膜受体结合后，由受体将激素的调 节信号跨膜传递到细胞内。再通过第二信使 及信号蛋白的级联放大，产生细胞代谢效应。
护理学专业本科教材
生物化学
2．胞内受体激素 胞内受体即定位于细胞内的受体。能
护理学专业本科教材
生物化学
3．神经递质 神经递质是神经突触所释放的化学信号分
护理学专业本科教材
生物化学
细胞通讯和细胞信号转导是高等生物生命活动 的基本机制。细胞间通讯途径多样。
细胞间通讯 细胞自身作用
间隙连接：作用快，细胞同步性高 直接 接触 膜结合蛋白介导：作用较快
间接 内分泌：血液，激素，作用持久，与受体亲和性高 联系 旁分泌：组织液，局部和神经突出，作用短，亲和力低
三羧酸循环 柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体
糖异生
丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖双磷酸酶-1、葡萄糖-6-磷酸酶
糖原合成
糖原合酶
糖原分解
糖原磷酸化酶
合成 羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶
护理学专业本科教材
生物化学
（一）变构调节 变构调节在生物界普遍存在，它是体内
护理学专业本科教材
生物化学
脂溶性信号分子： 类固醇衍生物类：如肾上腺皮质激素、性激素等； 脂肪酸衍生物类：如前列腺素。 脂溶性化学分子信号的主要受体位于胞浆或 细胞核内。
护理学专业本科教材
生物化学
2．局部化学介质 局部化学介质又称旁分泌信号。由某些细 胞产生并分泌的生理活性物质，如组胺、前列 腺素、绝大部分的生长因子和细胞因子等。
护理学专业本科教材
生物化学
这些亲水性激素分子不能直接透过细胞 膜传递信号，而是作为第一信使分子与相应 的靶细胞膜受体结合后，由受体将激素的调 节信号跨膜传递到细胞内。再通过第二信使 及信号蛋白的级联放大，产生细胞代谢效应。
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生物化学
2．胞内受体激素 胞内受体即定位于细胞内的受体。能
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生物化学
3．神经递质 神经递质是神经突触所释放的化学信号分
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生物化学
细胞通讯和细胞信号转导是高等生物生命活动 的基本机制。细胞间通讯途径多样。
细胞间通讯 细胞自身作用
间隙连接：作用快，细胞同步性高 直接 接触 膜结合蛋白介导：作用较快
间接 内分泌：血液，激素，作用持久，与受体亲和性高 联系 旁分泌：组织液，局部和神经突出，作用短，亲和力低
三羧酸循环 柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体
糖异生
丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖双磷酸酶-1、葡萄糖-6-磷酸酶
糖原合成
糖原合酶
糖原分解
糖原磷酸化酶
合成 羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶
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生物化学
（一）变构调节 变构调节在生物界普遍存在，它是体内
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生物化学
脂溶性信号分子： 类固醇衍生物类：如肾上腺皮质激素、性激素等； 脂肪酸衍生物类：如前列腺素。 脂溶性化学分子信号的主要受体位于胞浆或 细胞核内。
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生物化学
2．局部化学介质 局部化学介质又称旁分泌信号。由某些细 胞产生并分泌的生理活性物质，如组胺、前列 腺素、绝大部分的生长因子和细胞因子等。
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生物化学(合工大)第十三章物质代谢的调节控制
（2）胰高血糖素
胰高血糖素为胰岛的α -细胞分泌的多肽激素，由29个氨基 酸组成，人和猪的胰高血糖素的氨基酸序列完全一样，其 结构如下： His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-LysTyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-GlnTrp-Leu-Met-Asp-Thr 胰高血糖素主要是促进肝糖原分解，使血糖升高，与肾上 腺素作用相似。其作用原理是激活肝细胞中的腺苷酸环化 酶，使cAMP浓度升高，从而提高磷酸化酶活性，促进肝糖 原分解。
肾上腺素
肾上腺分为髓质和皮质两部分。髓质分泌 肾上腺素和少量去甲肾上腺素。去甲肾上 腺素主要由交感神经末梢分泌。他们也是 酪氨酸的衍生物，为R-构型。
HO HO HO CH CH2 NHCH3 HO OH 肾上腺素 CH CH2 NH2 OH 去甲肾上腺素
肾上腺素功能
肾上腺素具有与交感神经兴奋相似 的作用，使血管收缩，心脏活动加 强，血压升高，临床上被用来作为 升压药物，起抗休克作用。
甲状腺素生理功能
在甲状腺素的合成中，碘化过程并不是 发生在游离的酪氨酸上，而是甲状腺球 蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应。 主要是促进糖、脂及蛋白质的代谢；促 进机体的生长发育和组织分化；对中枢 神经系统、循环系统、造血过程、肌肉 活动及智力和体质的发育等均有显著机能减退或切除甲状腺时， 将引起发育迟缓，身材矮小，行动呆笨而缓 慢； 成年动物甲状腺机能减退时，出现厚皮病， 心博减慢，基础代谢降低，性机能低下。 反之，甲状腺机能亢进，动物眼球突出，心 跳加快，基础代谢增高，消瘦，神经系统兴 奋性提高，表现为神经过敏等.
生物化学激素与代谢调控
细胞内仅有单一的E1基因。 E2基因有多种。 E3不仅与E2结合，还要识别特异的底物蛋白质。细胞内有许多不同的E3.
E3 Ubiquitin Ligase:
Ub
-S-
E2
substrate
E3
Ub
Ub
Ub
Ub
多聚泛素分子（多于4个）修饰的蛋白质被蛋白酶体（proteasome)识别和降解。
多聚泛素链通常是通过泛素分子的第48位赖氨酸（K-48）与下一个泛素分子羧基末端的甘氨酸形成酰胺键（异肽键，isopeptide bond)相连。
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）
腺苷酸环化酶
（无活性）
腺苷酸环化酶
（有活性）
ATP
cAMP
蛋白激酶A (PKA)
（无活性）
蛋白激酶A (PKA)
（有活性）
糖原合成酶
（有活性）
糖原合成酶
P
（无活性）
磷酸化酶b激酶
（无活性）
磷酸化酶b激酶
P
（有活性）
磷 蛋 白 磷 酸 酶 1
磷 蛋 白 磷 酸 酶 1
细胞膜受体
细胞内受体
细胞内受体及作用机制
1
2
3
4
5
细胞膜受体分类
G蛋白偶联受体 离子通道受体 具有内在酶活性的受体 与酪氨酸蛋白激酶活性相关的受体
G蛋白和G蛋白偶联受体
G蛋白：一般是指任何可与鸟苷酸结合的蛋白质的总称。 它们的共同特征是： 由α，β，γ等3个不同的亚单位构成的异聚体。 具有结合GTP或GDP的能力，并具有GTP酶活性，能将与之结合的GTP分解形成GDP。 其本身的构象改变可进一步激活（或抑制）效应蛋白，使后者活化。 对G蛋白激活后的精确反应，由特定的α，β，γ亚型和下游靶分子的特殊亚型同时控制。
《代谢的调节控制》课件
详细描述
负反馈是指某一生理指标出现偏差时，调节机构会发出纠正指令，使该指标向正常范围回归；正反馈 是指某一生理指标未达到正常范围时，调节机构会发出指令，使该指标继续升高或降低；前馈是在生 理过程发生异常变化时，通过前馈控制预先采取措施防止异常继续发展。
代谢调节控制的类型
总结词
代谢调节控制主要分为酶的调节、激素调节和神经调节三种类型。
蛋白质对代谢的调节
总结词
蛋白质在代谢调节中发挥重要作用。
VS
详细描述
蛋白质是细胞生长和修复所必需的，同时 也是多种激素和酶的组成成分。例如，胰 岛素是一种蛋白质激素，对糖代谢具有重 要调节作用。此外，蛋白质还参与了细胞 信号转导和基因表达等复杂过程，对代谢 的精细调控至关重要。
维生素和矿物质对代谢的调节
激素对脂肪代谢的调节控制
胰岛素
促进脂肪细胞对葡萄糖的摄取和利用，同时抑制脂肪 分解和酮体生成。
胰高血糖素
促进脂肪分解和酮体生成，同时抑制脂肪细胞对葡萄 糖的摄取。
肾上腺素
促进脂肪分解和脂肪酸氧化，同时抑制脂肪细胞对葡 萄糖的摄取。
激素对蛋白质代谢的调节控制
胰岛素
促进蛋白质合成，同时抑制蛋白质分解。
胰高血糖素
促进蛋白质分解，同时抑制蛋白质合成。
糖皮质激素
促进蛋白质分解，同时抑制蛋白质合成，同时参 与炎症反应和免疫应答等生理过程。
03
神经系统对代谢的调节控 制
神经系统的结构与功能
神经元
是神经系统的基本单位，具有感受刺激、传递 信息、处理信息的功能。
神经胶质细胞
支持、保护、营养神经元的作用，还参与构成 髓鞘和神经纤维。
《代谢的调节控制 》ppt课件
目 录
负反馈是指某一生理指标出现偏差时，调节机构会发出纠正指令，使该指标向正常范围回归；正反馈 是指某一生理指标未达到正常范围时，调节机构会发出指令，使该指标继续升高或降低；前馈是在生 理过程发生异常变化时，通过前馈控制预先采取措施防止异常继续发展。
代谢调节控制的类型
总结词
代谢调节控制主要分为酶的调节、激素调节和神经调节三种类型。
蛋白质对代谢的调节
总结词
蛋白质在代谢调节中发挥重要作用。
VS
详细描述
蛋白质是细胞生长和修复所必需的，同时 也是多种激素和酶的组成成分。例如，胰 岛素是一种蛋白质激素，对糖代谢具有重 要调节作用。此外，蛋白质还参与了细胞 信号转导和基因表达等复杂过程，对代谢 的精细调控至关重要。
维生素和矿物质对代谢的调节
激素对脂肪代谢的调节控制
胰岛素
促进脂肪细胞对葡萄糖的摄取和利用，同时抑制脂肪 分解和酮体生成。
胰高血糖素
促进脂肪分解和酮体生成，同时抑制脂肪细胞对葡萄 糖的摄取。
肾上腺素
促进脂肪分解和脂肪酸氧化，同时抑制脂肪细胞对葡 萄糖的摄取。
激素对蛋白质代谢的调节控制
胰岛素
促进蛋白质合成，同时抑制蛋白质分解。
胰高血糖素
促进蛋白质分解，同时抑制蛋白质合成。
糖皮质激素
促进蛋白质分解，同时抑制蛋白质合成，同时参 与炎症反应和免疫应答等生理过程。
03
神经系统对代谢的调节控 制
神经系统的结构与功能
神经元
是神经系统的基本单位，具有感受刺激、传递 信息、处理信息的功能。
神经胶质细胞
支持、保护、营养神经元的作用，还参与构成 髓鞘和神经纤维。
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目 录
《生物化学》j13物质代谢的联系及其调节
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
1
2、ATP
cAMP
2
R、cAMP 蛋白激酶（活性）
ATP ADP
102
3
3、蛋白激酶
（无活性）
4、磷酸化酶激酶
（无活性）
4
104
5
磷酸化酶激酶（活性）
ATP ADP
5、磷酸化酶 b
（无活性） 磷酸化酶 a（活性）
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。
核苷酸的一些衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，
cAMP，cGMP）。
脂肪代谢和糖代谢的关系
3-磷酸甘油 三酰甘油 脂肪酸
• • • • • • • • • • •
二、判断题： 1、高浓度的ATP有利于蛋白质和核酸的合成过程。 2、糖代谢和蛋白质代谢的联系是依靠几种酮酸联系。 3、当有诱导物存在时，可与阻遏物结合，使阻遏物恢复 活性。 4、操纵基因又称操纵子。 5、变构酶的分子构象可以受到效应物的作用而改变。 6、酶量的调节称为“快调”或“微调”。 7、酶原是刚合成沒有活性的酶分子。 8、共价修饰酶需要断裂一些肽段才具有活性。 9、EMP的酶系存在于线粒体中。 10、细胞核中存在许多蛋白质合成的酶系。
cAMP -CAP
葡萄糖降解物与cAMP的关系
ATP 葡萄糖
降低cAMP浓度 cAMP 使CAP呈失活状态
腺苷酸 环化酶 cAMP
磷酸二 酯酶
抑制
生物化学名称解释——物质代谢的调节控制
1.代谢网络：细胞中生物分子成千上万，它们最终都与几类基本代谢联系，进入一定的代谢途径，从而使物质代谢有条不紊进行。
不同的代谢途径又通过交叉点上关键的共同中间代谢产物得以沟通，形成经济有效、运转良好的代谢网络。
2.代谢调节：生物体对自身各种代谢途径方向的控制和代谢反应速度的调节。
普遍存在于生物界，是生物的重要特征。
3.限速：速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度。
4.酶活性的调节：通过改变酶的活性在数秒、数分钟内完成的快速代谢调节，包括变构调节和化学修饰调节。
5.酶量的调节：通过改变酶的含量在数小时、几天内完成的迟缓代谢调节，包括酶蛋白降解和酶蛋白合成的诱导与阻遏。
6.代谢终产物反馈调节：抑制或激活反应途径中的关键酶，使代谢物不致生成过多。
7.应激(stress)：指机体受到一些异乎寻常的刺激，如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的“紧张状态”。
8.组成型表达：组成型蛋白的基因表达不受时期、部位、环境的影响。
9.非组成型表达：调节型蛋白/适应型蛋白的基因表达受时期、部位、环境的影响。
10.时间特异性：按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，在多细胞生物又称阶段特异性。
11.空间特异性：细胞特异性／组织特异性。
12.基因表达调控：生物体通过特定的蛋白质与DNA、蛋白质与蛋白质之间的相互作用来控制基因是否表达，或调节表达产物的多少，以满足生物体的自身需求以及适应环境变化的过程。
13.协调表达调节：在一定机制控制下，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达。
14.反式作用：基因表达的产物(蛋白质或RNA)从合成的场所扩散到目标场所而发挥作用的过程。
此基因表达产物被称为反式作用因子（trans-acting factor）。
15.顺式作用：顺式作用元件对基因表达起调控作用的过程，它只在原位发挥DNA序列的作用，仅影响与其物理上相连的DNA序列的活性。
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为了保证生命活动（如生长、发育、分 化、繁殖、代谢和运动等）能够有条不 紊地进行，所有生物体内发生的生物化 学过程都必须受到有效的调控。
生物调控机制是生物在长期进化过程中 逐步形成的。生物进化程度愈高，调控 机制愈完善、愈复杂。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
调控的分子生物学基础
调控的本质是化学物质与机体组织中具 有重要功能的生物大分子之间进行物理 化学反应的最终结果。
肾上腺素功能
肾上腺素具有与交感神经兴奋相似 的作用，使血管收缩，心脏活动加 强，血压升高，临床上被用来作为 升压药物，起抗休克作用。
肾上腺素主要是调节糖代谢, 它能 够促进肝糖原和肌糖原的分解，增 加血糖和血中的乳酸含量。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
多肽及蛋白质激素
由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、 胃肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多 肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各 样的功能。
第一节 代谢调控的类型
神经调控作用 激素调控作用 细胞水平的调节作用
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
神经调控作用
人及高等动物具有高度发达的神控制之下。神经系统既直接 影响各种酶的合成，又影响内分泌腺分泌激 素的种类和水平，所以神经系统的调节具有 整体性特点。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
胰岛素
胰岛素是由胰腺中胰岛的β-细胞分泌的一种 含有51个氨基酸残基的蛋白质激素。
胰岛素由两条多肽链组成胰岛素的生理功能主 要是促进细胞摄取葡萄糖；促进肝糖原和肌糖 原的合成；抑制肝糖原的分解。
胰岛素具有抑制细胞内腺苷酸环化酶活性作用， 使cAMP产生显著减少，导致糖原分解速度减慢。 胰岛素的生理功能与肾上腺素的作用相反。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
（2）胰高血糖素
胰高血糖素为胰岛的α-细胞分泌的多肽激素，由29个氨基 酸组成，人和猪的胰高血糖素的氨基酸序列完全一样，其结 构如下：
这些能够与化学物质发生结合并产生相 应作用的生物大分子，一般称为受体。
调控分生物体内物质的调控和外源化学 物质的调控。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
物质之间的相互作用
包括生物大分子之间的相互识别与作用，如核酸与 蛋白质之间的作用多糖与蛋白质之间的相互作用； 蛋白质与蛋白质之间的相互作用。
有机小分子与生物大分子之间的相互作用，如辅酶 与酶之间的相互作用。
有机分子与酶或蛋白质受体之间的相互作用。 底物与酶分子之间的识别以及相互作用。 无机金属离子与生物大分子之间的相互作用，如金
属离子与酶或蛋白质之间的络合；与生物小分子 （辅酶、ATP等）之间的络合作用。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
控制作用。 4.在医疗上，激素也是一类重要药物。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
激素的分类
在生物激素中，动物激素最为重要。植物激素主要为 植物生长调节剂。
根据激素的化学结构和调控功能，一般可以分为三类 （1）含氮激素。包括蛋白质激素、多肽激素、氨基
酸衍生物激素等。 （2）类固醇激素。性腺和肾上腺皮质分泌的激素大
神经系统对生命活动的调控在很大程度上是 通过调节激素的分泌来实现的。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
第二节 激素调节功能
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
激素调控作用
激素是生物体内特定细胞产生的的对某些 靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。
激素是生物细胞分泌的一类特殊化学物质，它对 各种生命活动和代谢过程具有调控功能。
II
N2H
I
N2H
甲状腺素
三碘甲腺原氨
甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内 70-80%的碘富集在其中。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
甲状腺素生理功能
在甲状腺素的合成中，碘化过程并不是 发生在游离的酪氨酸上，而是甲状腺球 蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应。
主要是促进糖、脂及蛋白质的代谢；促 进机体的生长发育和组织分化；对中枢 神经系统、循环系统、造血过程、肌肉 活动及智力和体质的发育等均有显著作 用。
第十三章 物质代谢的调节控制
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
第一节 代谢调控的类型 第二节 激素的调节作用 第三节 细胞水平的反馈调节机制 第四节 基因表达的调节控制 第五节 糖代谢与脂代谢调节 第六节 代谢调节与微生物发酵
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
生命现象是生物体内发生的极其复杂的 生物化学过程的综合结果。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
肾上腺素
肾上腺分为髓质和皮质两部分。髓质分泌 肾上腺素和少量去甲肾上腺素。去甲肾上 腺素主要由交感神经末梢分泌。他们也是 酪氨酸的衍生物，为R-构型。
HO HO
HO
CH CH2 NHCH3 HO OH
CH CH2 NH2 OH
肾上腺素
去甲肾上腺素
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
多数是类固醇激素。 （3）脂肪酸衍生物激素。主要由生殖系统及其它组
织分泌产生。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
甲状腺激素
甲状腺所分泌的激素主要是甲状腺素和少量的 三碘甲腺原氨酸。三碘甲腺原氨酸的活性约为 甲状腺素的5－10倍。二者的结构如下：
II
II
HOO -C 2-H CH-C HO OO OH-C 2-H CH-CO
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
幼年动物若甲状腺机能减退或切除甲状腺时， 将引起发育迟缓，身材矮小，行动呆笨而缓 慢；
成年动物甲状腺机能减退时，出现厚皮病， 心博减慢，基础代谢降低，性机能低下。
反之，甲状腺机能亢进，动物眼球突出，心 跳加快，基础代谢增高，消瘦，神经系统兴 奋性提高，表现为神经过敏等.
激素调控往往是局部性的，并且直接或间接受到 神经系统的控制。
通常一种激素只作用于一定的细胞组织，不同的 激素调节不同的物质代谢或生理过程。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
激素具有以下几个特点：
1.含量少；在生物体某特定组织细胞产生。 2.通过体液的运动被输送到其他组织中发挥
作用。 3.作用很大，效率高，在新陈代谢中起调节
生物调控机制是生物在长期进化过程中 逐步形成的。生物进化程度愈高，调控 机制愈完善、愈复杂。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
调控的分子生物学基础
调控的本质是化学物质与机体组织中具 有重要功能的生物大分子之间进行物理 化学反应的最终结果。
肾上腺素功能
肾上腺素具有与交感神经兴奋相似 的作用，使血管收缩，心脏活动加 强，血压升高，临床上被用来作为 升压药物，起抗休克作用。
肾上腺素主要是调节糖代谢, 它能 够促进肝糖原和肌糖原的分解，增 加血糖和血中的乳酸含量。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
多肽及蛋白质激素
由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、 胃肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多 肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各 样的功能。
第一节 代谢调控的类型
神经调控作用 激素调控作用 细胞水平的调节作用
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
神经调控作用
人及高等动物具有高度发达的神控制之下。神经系统既直接 影响各种酶的合成，又影响内分泌腺分泌激 素的种类和水平，所以神经系统的调节具有 整体性特点。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
胰岛素
胰岛素是由胰腺中胰岛的β-细胞分泌的一种 含有51个氨基酸残基的蛋白质激素。
胰岛素由两条多肽链组成胰岛素的生理功能主 要是促进细胞摄取葡萄糖；促进肝糖原和肌糖 原的合成；抑制肝糖原的分解。
胰岛素具有抑制细胞内腺苷酸环化酶活性作用， 使cAMP产生显著减少，导致糖原分解速度减慢。 胰岛素的生理功能与肾上腺素的作用相反。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
（2）胰高血糖素
胰高血糖素为胰岛的α-细胞分泌的多肽激素，由29个氨基 酸组成，人和猪的胰高血糖素的氨基酸序列完全一样，其结 构如下：
这些能够与化学物质发生结合并产生相 应作用的生物大分子，一般称为受体。
调控分生物体内物质的调控和外源化学 物质的调控。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
物质之间的相互作用
包括生物大分子之间的相互识别与作用，如核酸与 蛋白质之间的作用多糖与蛋白质之间的相互作用； 蛋白质与蛋白质之间的相互作用。
有机小分子与生物大分子之间的相互作用，如辅酶 与酶之间的相互作用。
有机分子与酶或蛋白质受体之间的相互作用。 底物与酶分子之间的识别以及相互作用。 无机金属离子与生物大分子之间的相互作用，如金
属离子与酶或蛋白质之间的络合；与生物小分子 （辅酶、ATP等）之间的络合作用。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
控制作用。 4.在医疗上，激素也是一类重要药物。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
激素的分类
在生物激素中，动物激素最为重要。植物激素主要为 植物生长调节剂。
根据激素的化学结构和调控功能，一般可以分为三类 （1）含氮激素。包括蛋白质激素、多肽激素、氨基
酸衍生物激素等。 （2）类固醇激素。性腺和肾上腺皮质分泌的激素大
神经系统对生命活动的调控在很大程度上是 通过调节激素的分泌来实现的。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
第二节 激素调节功能
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
激素调控作用
激素是生物体内特定细胞产生的的对某些 靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。
激素是生物细胞分泌的一类特殊化学物质，它对 各种生命活动和代谢过程具有调控功能。
II
N2H
I
N2H
甲状腺素
三碘甲腺原氨
甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内 70-80%的碘富集在其中。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
甲状腺素生理功能
在甲状腺素的合成中，碘化过程并不是 发生在游离的酪氨酸上，而是甲状腺球 蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应。
主要是促进糖、脂及蛋白质的代谢；促 进机体的生长发育和组织分化；对中枢 神经系统、循环系统、造血过程、肌肉 活动及智力和体质的发育等均有显著作 用。
第十三章 物质代谢的调节控制
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
第一节 代谢调控的类型 第二节 激素的调节作用 第三节 细胞水平的反馈调节机制 第四节 基因表达的调节控制 第五节 糖代谢与脂代谢调节 第六节 代谢调节与微生物发酵
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
生命现象是生物体内发生的极其复杂的 生物化学过程的综合结果。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
肾上腺素
肾上腺分为髓质和皮质两部分。髓质分泌 肾上腺素和少量去甲肾上腺素。去甲肾上 腺素主要由交感神经末梢分泌。他们也是 酪氨酸的衍生物，为R-构型。
HO HO
HO
CH CH2 NHCH3 HO OH
CH CH2 NH2 OH
肾上腺素
去甲肾上腺素
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
多数是类固醇激素。 （3）脂肪酸衍生物激素。主要由生殖系统及其它组
织分泌产生。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
甲状腺激素
甲状腺所分泌的激素主要是甲状腺素和少量的 三碘甲腺原氨酸。三碘甲腺原氨酸的活性约为 甲状腺素的5－10倍。二者的结构如下：
II
II
HOO -C 2-H CH-C HO OO OH-C 2-H CH-CO
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
幼年动物若甲状腺机能减退或切除甲状腺时， 将引起发育迟缓，身材矮小，行动呆笨而缓 慢；
成年动物甲状腺机能减退时，出现厚皮病， 心博减慢，基础代谢降低，性机能低下。
反之，甲状腺机能亢进，动物眼球突出，心 跳加快，基础代谢增高，消瘦，神经系统兴 奋性提高，表现为神经过敏等.
激素调控往往是局部性的，并且直接或间接受到 神经系统的控制。
通常一种激素只作用于一定的细胞组织，不同的 激素调节不同的物质代谢或生理过程。
生物化学合工大第十三章物质代谢 调节控制
激素具有以下几个特点：
1.含量少；在生物体某特定组织细胞产生。 2.通过体液的运动被输送到其他组织中发挥
作用。 3.作用很大，效率高，在新陈代谢中起调节