生物化学 第13章 代谢调节

第十三章脂类代谢第一节概述一、生理功能（一）储存能量，是水化糖原的6倍（二）结构成分，磷脂、胆固醇等（三）生物活性物质，如激素、第二信使、维生素等二、消化吸收（一）消化：主要在十二指肠，胰脂肪酶有三种：甘油三酯脂肪酶，水解生成2-单脂酰甘油需胆汁和共脂肪酶激活，否则被胆汁酸盐抑制；胆固醇酯酶，生成胆固醇和脂肪酸；磷脂酶A2，生成溶血磷脂和脂肪酸。

食物中的脂肪主要是甘油三酯，与胆汁结合生成胆汁酸盐微团，其中的甘油三酯70%被胰脂肪酶水解，20%被肠脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。

微团逐渐变小，95%的胆汁酸盐被回肠重吸收。

（二）吸收：水解产物经胆汁乳化，被动扩散进入肠粘膜细胞，在光滑内质网重新酯化，形成前乳糜微粒，进入高尔基体糖化，加磷脂和胆固醇外壳，形成乳糜微粒，经淋巴系统进入血液。

甘油和小分子脂肪酸（12个碳以下）可直接进入门静脉血液。

（三）转运：甘油三酯和胆固醇酯由脂蛋白转运。

在脂蛋白中，疏水脂类构成核心，外面围绕着极性脂和载脂蛋白，以增加溶解度。

载脂蛋白主要有7种，由肝脏和小肠合成，可使疏水脂类溶解，定向转运到特异组织。

1. 乳糜微粒转运外源脂肪，被脂肪酶水解后成为乳糜残留物。

2. 极低密度脂蛋白转运内源脂肪，水解生成中间密度脂蛋白，（IDL或LDL1），失去载脂蛋白后转变为低密度脂蛋白，3. 低密度脂蛋白又称β脂蛋白，转运胆固醇到肝脏。

β脂蛋白高易患动脉粥样硬化。

4. 高密度脂蛋白由肝脏和小肠合成，可激活脂肪酶，有清除血中胆固醇的作用。

LDL/HDL称冠心病指数，正常值为2.0+_0.75. 自由脂肪酸与清蛋白结合，构成极高密度脂蛋白而转运。

第二节甘油三酯的分解代谢一、甘油三酯的水解（一）组织脂肪酶有三种，脂肪酶、甘油二酯脂肪酶和甘油单酯脂肪酶，逐步水解R3、R1、R2，生成甘油和游离脂肪酸。

（二）第一步是限速步骤，肾上腺素、肾上腺皮质激素、高血糖素通过cAMP和蛋白激酶激活，胰岛素和前列腺素E1相反，有抗脂解作用。

第十三章代谢调节一、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．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。

构通糖、脂代谢的关键化合物是。

4．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。

5．1961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。

6．正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用调控，而真核细胞常用调控模式。

7．乳糖操纵子的天然诱导物是，实验室里常用作为乳糖操纵子的安慰诱导物诱导β-半乳糖苷酶的产生。

8．许多代谢途径的第一个酶是限速酶，终产物多是它的，对它进行，底物多为其。

9．原核细胞酶的合成速率主要在水平进行调节。

10．乳糖操纵子的诱导物是，色氨酸操纵子的辅阻遏物是。

二、选择题(只有一个最佳答案)：1．下列与能量代谢有关的过程除哪个外都发生在线粒体中？（）A、糖酵解B、三羧酸循环C、脂肪酸的β-氧化D、氧化磷酸化2．IPTG可以诱导乳糖操纵子(lacOperon)的表达，这是因为：（）A、IPTG与乳糖操作子(lacoperator)结合，诱导转录B、IPTG与LACI基因产物结合，并抑制其活性C、抑制β-半乳糖苷酶的活性D、促进Lac阻遏物的活性E、IPTG与LACI基因产物结合，并激活其活性3．在什么情况下，乳糖操纵子的转录活性最高？（）A、高乳糖，低葡萄糖B、高乳糖，高葡萄糖C、低乳糖，低葡萄糖D、低乳糖，高葡萄糖4．真核细胞参与基因表达调节的调控区比原核细胞复杂是因为（）A、真核细胞的细胞核具有双层膜B、原核细胞的基因总是以操纵子的形式存在C、原核细胞调节基因表达主要是在翻译水平D、真核细胞需要控制细胞特异性的基因表达E、真核细胞基因组含有太多的重复序列5．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6．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7．三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8．催化糖酵解与磷酸戊糖途径的酶主要分布在细胞中什么部位（）A、核B、胞质C、线粒体D、微粒体E、质膜9．催化三羧酸循环与脂肪酸β-氧化的酶分布在细胞内的什么部位（）A、胞质B、胞膜C、胞核D、内质网E、线粒体10．氨基酸分解代谢调节的别构酶是（）A、转氨酶B、脱羧酶C、转甲基酶D、己糖激酶E、谷氨酸脱氨酶11．糖异生限速酶的别构调节激活剂是（）A、A TPB、ADPC、AMPD、dA TPE、cAMP 12．各种分解途径中，放能最多的途径是：（）A、糖酵解B、三羧酸循环C、 -氧化D、氧化脱氨基13．操纵子调节系统属于哪一种水平的调节？（）A、复制水平的调节B、转录水平的调节C、转录后加工的调节D、翻译水平的调节14．下列关于操纵基因的论述哪个是正确的？（）A、能专一性地与阻遏蛋白结合B、是RNA聚合酶识别和结合的部位C、是诱导物和辅阻遏物的结合部位D、能于结构基因一起转录但未被翻译15．以下有关阻遏蛋白的论述哪个是正确的？（）A、阻遏蛋白是调节基因表达的产物B、阻遏蛋白妨碍RNA聚合酶与启动子结合C、阻遏蛋白RNA聚合酶结合而抑制转录D、阻遏蛋白与启动子结合而阻碍转录的启动16．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17．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18．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19．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20．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21．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、TCA22．在乳糖操纵子模型中，操纵基因专门控制是否转录与翻译。

糖代谢的生物化学调节糖代谢是生物体内一个重要的代谢过程，通过一系列的生物化学反应，将摄入的碳水化合物转化为能量和存储形式。

这一过程涉及多个关键酶的调节，以保持机体内部代谢平衡。

本文将探讨糖代谢的生物化学调节机制。

1. 糖代谢的基本过程糖代谢的基本过程主要包括糖的吸收、储存、释放和利用。

当我们进食含糖食物时，消化系统中的酶将复杂的糖类分解为单糖，如葡萄糖。

这些单糖通过细胞膜转运蛋白进入细胞内，并在细胞质中进行代谢。

2. 葡萄糖调节机制葡萄糖是糖代谢的主要物质，其浓度在血液中需要维持在一定的范围内。

当血糖浓度过高时，胰岛素释放，促进葡萄糖的摄入和利用。

胰岛素通过激活葡萄糖转运蛋白和糖原合成酶，促使葡萄糖转化为糖原储存起来。

当血糖浓度过低时，胰岛素的分泌减少，肝细胞将糖原分解为葡萄糖释放到血液中，以维持血糖水平。

3. 糖原和糖酵解的调节糖原是一种储存在肝脏和肌肉中的多糖，能够释放葡萄糖以满足机体能量需求。

糖原的合成受到胰岛素的促进，而其分解则受到胰高血糖素和肾上腺素的调节。

当机体需要能量时，肾上腺素的分泌增加，激活糖原磷酸化酶，使得糖原分解为葡萄糖。

4. 糖酵解调节糖酵解是将葡萄糖分解为乳酸或丙酮酸的过程，产生少量的ATP。

当氧气供应不足时，糖酵解是细胞的主要能源来源。

糖酵解的过程中，多个关键酶受到调节，如磷酸果糖激酶、葡萄糖激酶和磷酸三磷酸异构酶等。

这些酶的活性可以通过磷酸化、糖酮-糖磷酸酯循环以及底物浓度等因素进行调节。

5. 糖异生的调节糖异生是指在机体无法通过摄入糖类满足能量需求时，通过非糖类物质合成葡萄糖。

糖异生主要发生在肝细胞中，其中多糖、脂肪和氨基酸是糖异生的补给物。

多个酶参与糖异生的调节，其中磷酸烯醇式还原酶和磷酸果糖-6-磷酸酶是关键酶，其活性受到内分泌激素和底物浓度的调控。

总结：糖代谢的生物化学调节涉及多个酶的活性调控，其中胰岛素和肾上腺素是重要的调节激素。

胰岛素在血糖浓度高时促进糖的储存和利用，而肾上腺素则在能量需求增加时促进糖原分解和糖酵解。

代谢调节（一）名词解释1．诱导酶（Inducible enzyme）2．标兵酶（Pacemaker enzyme）3．操纵子（Operon）4．衰减子（Attenuator）5．阻遏物（Repressor）6．辅阻遏物（Corepressor）7．降解物基因活化蛋白（Catabolic gene activator protein）8．腺苷酸环化酶（Adenylate cyclase）9．共价修饰（Covalent modification）10．级联系统（Cascade system）11．反馈抑制（Feedback inhibition）12．交叉调节（Cross regulation）13．前馈激活（Feedforward activation）14．钙调蛋白（Calmodulin）（二）英文缩写符号1. CAP（Catabolic gene activator protein）：2. PKA（Protein kinase）：3. CaM（Calmkdulin）：4. ORF（Open reading frame）：（三）填空题1. 哺乳动物的代谢调节可以在、、和四个水平上进行。

2. 酶水平的调节包括、和。

其中最灵敏的调节方式是。

3. 酶合成的调节分别在、和三个方面进行。

4. 合成诱导酶的调节基因产物是，它通过与结合起调节作用。

5. 在分解代谢阻遏中调节基因的产物是，它能与结合而被活化，帮助与启动子结合，促进转录进行。

6. 色氨酸是一种，能激活，抑制转录过程。

7. 乳糖操纵子的结构基因包括、和。

8. 在代谢网络中最关键的三个中间代谢物是、和。

9. 酶活性的调节包括、、、、和。

10.共价调节酶是由对酶分子进行，使其构象在和之间相互转变。

11.真核细胞中酶的共价修饰形式主要是，原核细胞中酶共价修饰形式主要是。

（四）选择题1. 利用操纵子控制酶的合成属于哪一种水平的调节：A．翻译后加工 B．翻译水平 C．转录后加工 D．转录水平2. 色氨酸操纵子调节基因产物是：A．活性阻遏蛋白 B．失活阻遏蛋白C．cAMP受体蛋白 D．无基因产物3. 下述关于启动子的论述错误的是：A．能专一地与阻遏蛋白结合 B．是RNA聚合酶识别部位C．没有基因产物 D．是RNA聚合酶结合部位4. 在酶合成调节中阻遏蛋白作用于：A．结构基因 B．调节基因 C．操纵基因 D．RNA聚合酶5. 酶合成的调节不包括下面哪一项：A．转录过程 B．RNA加工过程C．mRNA翻译过程 D．酶的激活作用6. 关于共价调节酶下面哪个说法是错误的：A．都以活性和无活性两种形式存在 B．常受到激素调节C．能进行可逆的共价修饰 D．是高等生物特有的调节方式7. 被称作第二信使的分子是：A．cDNA B．ACP C．cAMP D．AMP8．反馈调节作用中下列哪一个说法是错误的：A．有反馈调节的酶都是变构酶 B．酶与效应物的结合是可逆的C．反馈作用都是使反速度变慢 D．酶分子的构象与效应物浓度有关（五）是非判断题（）1.分解代谢和合成代谢是同一反应的逆转，所以它们的代谢反应是可逆的。

物质代谢的联系与调节第一节物质代谢的特点(一)整体性体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政，而是同时进行的，而且彼此互相联系，或相互转变，或相互依存，构成统一的整体。

(二)代谢调节机体存在精细的调节机制，不断调节各种物质代谢的强度、方向和速度以适应内外环境的变化。

代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。

(三)各组织、器官物质代谢各具特色由于各组织、器官的结构不同，所含有酶系的种类和含量各不相同，因而代谢途径及功能各异，各具特色。

例如肝在糖、脂、蛋白质代谢上具有特殊重要的作用，是人体物质代谢的枢纽。

(四)各种代谢物均具有各自共同的代谢池无论是体外摄人的营养物或体内各组织细胞的代谢物，只要是同一化学结构的物质在进行中间代谢时，不分彼此，参加到共同的代谢池中参与代谢。

(五)ATP是机体能量利用的共同形式糖、脂及蛋白质在体内分解氧化释出的能量，均储存在ATP的高能磷酸键中。

(六)NADPH是合成代谢所需的还原当量参与还原合成代谢的还原酶则多以NADPH为辅酶，提供还原当量。

如糖经戊糖磷酸途径生成的NADPH既可为乙酰辅酶A合成脂酸，又可为乙酰辅酶A 合成固醇提供还原当量。

第二节物质代谢的相互联系一、在能量代谢上的相互联系乙酰辅酶A是三大营养物共同的中间代谢物，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同代谢途径，释出的能量均以ATP形式储存。

从能量供应的角度看，这三大营养素可以互相代替，并互相制约。

二、糖、脂和蛋白质代谢之间的联系体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立，而是相互关联。

它们通过共同的中间代谢物，即两种代谢途径汇合时的中间产物，三羧酸循环和生物氧化等联成整体。

(一)糖代谢与脂代谢的相互联系当摄人的糖量超过体内能量消耗时，除合成少量糖原储存在肝及肌肉外，生成的柠檬酸及ATP可变构激活乙酰辅酶A竣化酶，使由糖代谢源源而来的大量乙酰辅酶A得以羧化成丙二酰辅酶A，进而合成脂酸及脂肪在脂肪组织中储存，即糖可以转变为脂肪。

物质代谢调节1．细胞水平调节：细胞水平的调节主要是细胞内酶水平的调节。

方式：细胞内酶呈隔离分布、代谢调节作用点（限速酶、关键酶）、酶的别构调节、酶的化学修饰、同工酶对物质代谢的调节、酶含量的调节2．关键酶：催化代谢途径定向步骤的酶，往往是代谢途径反应的第一个酶。

在可逆反应中偏向一个方向，决定着多酶体系的催化方向。

限速酶：体内代谢是一系列酶促反应的总和。

整个代谢途径速度取决于多酶体系中催化活力最低、米氏常数最大、催化反应速度最慢的酶。

此酶起着限速作用，代谢调节的作用点。

生理意义：①限速酶的催化活力最低，Km最大，催化反应速度最慢，故它的速度决定了整个代谢途径的总速度。

②关键酶多为催化各代谢途径反应的第一个酶，在催化可逆反应中往往极度偏向一个方向，故它的定向决定着多酶体系催化代谢反应的方向。

③代谢调节主要是通过对限速酶与关键酶活性的调节而实现的，而关键酶大多同时又是限速酶，所以它们是代谢调节的作用点。

例：己糖激酶3．酶的别构调节：小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象的轻微改变，从而引起酶活性的改变，这种调节称为酶的别构调节。

方式:生理意义：①代谢终产物反馈抑制反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。

②别构调节使机体维持在相对恒定的生理状态。

例：HMG-CoA还原酶4．酶的化学修饰：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，这种调节称为酶的化学修饰。

生理意义：①催化的反应具有放大效应，比别构调节调节效率高。

②消耗的ATP少于酶蛋白合成所需。

③比酶蛋白合成的调节迅速。

④是体内酶活性经济、高效的调节方式。

例：磷酸化酶。