细胞内酶呈隔离分布。代谢途径的速度、方向由其中的关键酶的活性决定。细胞水平的代谢调节主要是对酶活性与酶量的调节。酶的隔离分布的意义1. 避免了各种代谢途径互相干扰。2. 有助于各调节因素准确地调控特定的代谢过程。3. 可通过调节膜对代谢物的选择性通透作用来调节代谢。关键酶key enzyme / 限速酶pacemaker enzyme / 调节酶regulatory enzyme  enzyme that sets the rate of the entire biochemical pathway, usually catalyzes the slowest and irreversible step, and can be regulated by a number of metabolites and effectors in addition to its substrates. 代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定。①速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶。②催化单向反应或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。③这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。关键酶催化的反应具有以下特点：例：糖代谢的关键酶快速代谢迟缓代谢数秒、数分钟通过改变酶的结构数小时、几天通过改变酶的含量变构调节(allosteric regulation) 化学修饰调节(chemical modification) 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。调节酶蛋白的合成速度调节酶蛋白的降解速度1. 变构调节的概念变构调节/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变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节或别构调节。allosteric regulation a regulatory mechanism through which a specific low-molecular-weight molecule, called an effector or a modulator, noncovalently binds to a regulatory site outside the active center of a regulatory enzyme and alters the conformation and activity of the enzyme. （二）关键酶的变构调节被调节的酶称为变构酶或别构酶(allosteric enzyme)  使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂(allosteric effector) 变构激活剂——引起酶活性增加的变构效应剂。变构抑制剂——引起酶活性降低的变构效应剂。2. 变构调节的机制变构酶催化亚基与底物结合，起催化作用调节亚基与变构效应剂结合，起调节作用变构效应剂：底物、终产物其他小分子代谢物变构效应剂+ 酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变（激活或抑制）⑴磷酸果糖激酶单体磷酸果糖激酶聚合体（无活性）（有活性）乙酰CoA 羧化酶原聚体乙酰CoA 羧化酶多聚体（无活性）（有活性）⑵PRPP 酰胺转移酶单体PRPP 酰胺转移酶二聚体（有活性）（无活性）FDP ATP 柠檬酸/异柠檬酸ATP-Mg2+ IMP 等PRPP 构象的改变——亚基的聚合与解聚3. 变构调节的生理意义①代谢终产物反馈抑制(feedback inhibition) 反应途径中的酶，使代谢物不致生成过多。乙酰CoA  乙酰CoA 羧化酶丙二酰CoA 长链脂酰CoA  ②变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P –+ 糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促进糖的储存③变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸–+ 6- 磷酸果糖激酶-1 抑制糖的氧化乙酰辅酶A  羧化酶促进脂酸的合成乙酰CoA↑（三）酶的化学修饰调节1. 化学修饰的概念化学修饰调节酶蛋白肽链上某些氨基酸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调节。chemical modification  a regulatory mechanism through which enzyme activities are regulated by means of reversible interconversion between their active and inactive forms resulted from enzyme-catalyzed covalent modification to a specific amino acid residue. 2. 化学修饰的主要方式磷酸化- - - 脱磷酸乙酰化- - - 脱乙酰甲基化- - - 去甲基腺苷化- - - 脱腺苷SH  与–S —S –互变酶的磷酸化与脱磷酸化-OH Thr Ser Tyr 酶蛋白H2O Pi 磷蛋白磷酸酶ATP ADP 蛋白激酶Thr Ser Tyr -O-PO32- 磷酸化的酶蛋白3. 化学修饰的特点①酶蛋白的共价修饰是可转换的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。　　胰高血糖素（＋）　AMP 依赖性蛋白激酶　乙酰CoA 羧化酶　　乙酰CoA 羧化酶（＋）胰岛素P 蛋白磷酸酶(有活性) (无活性) E  E–﹡（无/低活性）（有/高活性）调节因素1 ↓调节因素2 ↓↓↓调节因素n ↓↑调节因素n ↑↑↑调节因素2 ↑调节因素1  酶1 酶2 ②具有放大效应，效率较变构调节高。③磷酸化与脱磷酸是最常见的调节酶活性经济而有效的方式。同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。（四）酶量的调节1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏加速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) * * * * 第九章物质代谢的联系与调节Chapter 9  Metabolic Interrelations and Regulations 物质交换机体分解代谢（异化）氧化反应产能合成代谢（同化）还原反应耗能物质代谢能量代谢外界环境环境第一节物质代谢的特点Section 1 Characteristics of Metabolism 熟悉物质代谢的特点第二节物质代谢的相互联系Section 2 Metabolic Interrelations 1、物质代谢在能量代谢上的相互关系掌握糖、脂和蛋白质在不同能源储备状态下的代谢特点2 、糖、脂和蛋白质代谢之间的相互关系掌握糖、脂肪在体内互变的途径及条件掌握糖、氨基酸代谢途径之间的主要连接点及生酮、生糖兼生酮、必需氨基酸的种类掌握乙酰辅酶A在代谢途径中的重要性；掌握丝氨酸与磷脂在代谢上的关系；掌握某些氨基酸与一碳单位及核苷酸在代谢上的关系一、在能量代谢上的相互联系三大营养素共同中间产物共同最终代谢通路糖脂肪蛋白质乙酰CoA TAC 2H 氧化磷酸化ATP CO2 三大营养素可在体内氧化供能。从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量减少蛋白质的消耗。脂肪分解增强ATP 增多ATP/ADP 比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制其他物质的降解。糖分解被抑制6- 磷酸果糖激酶-1 被抑制（糖分解代谢限速酶之一）例如饥饿时肝糖原分解，肌糖原分解肝糖异生，蛋白质分解以脂酸、酮体分解供能为主蛋白质分解明显降低1 ~ 2 天3 ~ 4 周二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系琥珀酰CoA  延胡索酸草酰乙酸α- 酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA 丙酮酸PEP 磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α- 磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA 丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2 CO2 氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T A C cycle （一）糖代谢与脂代谢的相互联系糖原1- 磷酸葡萄糖3- 磷酸甘油醛→→→丙酮酸葡萄糖6- 磷酸葡萄糖6- 磷酸果糖1 ，6- 双磷酸果糖磷酸二羟丙酮甘油3- 磷酸甘油酮体丙酮酸苹果酸脂肪(TG) 脂肪酸脂酰CoA 脂酰CoA 乙酰CoA  草酰乙酸柠檬酸3- 磷酸甘油三羧酸循环脂肪酸丙二酰CoA  CO2 ＋H2O ＋能乙酰CoA  乙酰CoA 线粒体柠檬酸细胞液β–氧化1. 摄入的糖量超过能量消耗时，多余的糖可转变为脂肪葡萄糖乙酰CoA 合成脂肪（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸乙酰CoA 葡萄糖脂肪甘油甘油激酶肝、肾、肠3- 磷酸甘油葡萄糖3. 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高酮血症脂肪动员↑酮体生成↑（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如丙氨酸丙酮酸脱氨基糖异生葡萄糖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糖丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA 柠檬酸α- 酮戊二酸丙氨酸天冬氨酸谷氨酸氨基酸乙酰CoA 脂肪1. 蛋白质可以转变为脂肪2. 氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺脑磷脂胆碱卵磷脂（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系——但不能说，脂类可转变为蛋白质。脂肪甘油磷酸甘油醛糖酵解途径丙酮酸其他α- 酮酸某些非必需氨基酸3. 脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸（四）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甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺一碳单位合成嘌呤合成嘧啶2. 磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供第三节组织、器官的代谢特点及联系Section 3 Metabolic Characteristics of Tissues and Organs and  the Metabolic Interrelations between Them  熟悉各组织、器官在代谢上的特点第四节代谢调节Section 4 the Regulation of Metabolism 1、细胞水平的代谢调节掌握体内主要代谢途径在细胞内的分布；掌握关键酶的定义及其催化反应的特点；掌握某些重要代谢途径的关键酶；掌握变构调节与化学修饰调节的定义、调节机制及生理意义；熟悉酶量调节的几种方式2 、激素水平的代谢调节熟悉激素的分类及其在代谢调节上的特点3 、整体水平的代谢调节掌握短期饥饿与长期时饥饿体内的代谢变化熟悉应激时体内的代谢变化三级水平的代谢调节细胞水平代谢调节激素水平代谢调节整体水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素对其他细胞发挥的代谢调节。整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，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的综合调节。通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行的调节。细胞水平代谢调节一、细胞水平的代谢调节（一）细胞内酶的隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域。多酶体系在细胞内的分布