第十四章 物质代谢的相互联
系和调节控制
第一节 物质代谢的相互联系
一、糖代谢与脂肪代谢的相互关系
1,糖能转化成脂肪
Glucose→磷酸二羟丙酮 →甘油 -α-磷酸
↓
乙酰 CoA
2、脂肪不容易转化成糖
Fats→乙酰 CoA+甘油 -α-磷酸
二、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系
1、糖能转化成非必需氨基酸
Glucose→丙酮酸 →
↓
乙酰 CoA→TCA循环的中间物
2、生糖氨基酸能转化成糖
三、脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系
1、脂肪仅能转化成 Glu
Fats→乙酰 CoA→α-酮戊二酸 →Glu
草酰乙酸
2、生酮氨基酸能转化成脂肪
AA→乙酰 CoA→脂肪酸
↓
丙酮酸 →甘油
四、核酸代谢和其他物质代谢的相互关
系
1、代谢的相互关系
脂类与核酸无明显关系
蛋白质为嘌呤与嘧啶合成提供原料
糖主要提供戊糖?
2、核苷酸在代谢中的作用
ATP是能量和磷酸基转移的重要物质；
UTP用于糖的合成；
CTP用于磷脂的合成；
GTP用于蛋白质的合成。
第二节 代谢的调节
一、代谢调节的类型
神经水平调节
激素水平调节
细胞水平调节
酶水平调节
1、神经调控作用
?人及高等动物具有高度发达的神经
系统，这类生物的各种活动和代谢
的调节机制都处于中枢神经系统的
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。
?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。
2、激素调控作用
?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 。
?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 。
3、细胞 -酶水平调控作用
?细胞 -酶水平调控是通过调节细胞
内的酶的种类, 数量, 分布或活
性来控制各种代谢过程或生理过
程 。
?这类调控主要包括：细胞膜结构
的调控作用和酶的活性调控作用 。
?某些人工合成或天然存在的化学
物质也具有调控功能, 主要是表
现在对酶的活性影响方面 。
二、细胞 -酶水平的调控
?细胞内进行的错综复杂的代谢过程及生
理变化，主要是通过酶的调节来实现的。
?实际上，激素的调控作用也是通过对酶
的影响（酶的产生和酶的活性）而实现
的。
?细胞 -酶对生物体内发生的生物化学过程
的调控主要包括细胞膜结构的调控作用
和酶的活性调控作用两个方面。
（一）细胞膜结构的调控作用
? 细胞内发生的各种代谢反应及生理变
化之所以能够有条不紊地进行，首先
是由于细胞本身具有的特殊膜结构。
如果细胞的完整性受到破坏，细胞水
平的调控功能将丧失。
? 酶在细胞内有集中存在与隔离分布的
特点。
（二）酶活性的调控
酶除了具有催化功能外，还具有调
节和控制各类生物化学反应速度、
方向和途径的功能。
酶水平的调节作用主要有两种方式：
一是通过激活或抑制酶的活性；二
是通过影响酶的合成或降解速度，
即改变细胞内酶的含量。这种酶水
平的调节作用是生物调控最重要的
形式。
1、变构调节作用
有些酶分子除了具有活性中心 （ 结合部位和
催化部位 ） 外, 还存在一个特殊的调控部位,
即变构中心 。
变构中心虽然不是酶活性中心的组成部分,
但它可以与某些化合物 （ 称为变构剂 ） 发生
非共价结合, 引起酶分子构象的改变, 对酶
起到激活或抑制的作用 。 这类酶通常称为变
构酶, 由于变构剂与变构中心的结合而引起
酶活性改变的现象则称为变构调节作用 。
（ 1）变构酶和变构调节作用
目前已知的变构酶均为寡聚酶, 含两
个或两个以上的亚基, 一般分子量较
大, 而且具有复杂的空间结构 。
大多数由变构酶催化的反应不遵守米
氏方程, 由变构剂所引起的抑制作用
也不服从典型的竞争性或非竞争性抑
制作用的数量关系 。
（ 2）变构剂可以分为两类
激活变构剂：变构剂与酶分子结合后, 酶
的构象发生了变化, 这种新的构象有利于
底物分子与酶的结合, 使酶促反应速度提
高 。
抑制变构剂：变构剂与酶分子结合所引起
的酶的构象变化不利于与底物的结合, 表
现出一定程度的抑制作用 。
实验发现, 在变构酶中起催化作用, 称为
催化亚基；与变构剂结合的对反应起调节
作用, 称为调节亚基 。
2、共价修饰调控
某些酶分子上的基团可以在另一种酶催
化下发生共价修饰作用 （ 例如磷酸化或
去磷酸化作用 ）, 从而引起酶活性的激
活或抑制 。 这种作用称为共价修饰作用 。
这类酶则称为共价调节酶 。 有如下两个
特点：
（ 1） 被修饰的酶可以有两种互变形式,
即一种为活性形式 （ 具有催化活性 ）,
另一种为非活性形式 （ 无催化活性 ） 。
正反两个方向的互变均发生共价修饰反
应, 并且都将引起酶活性的变化 。
（ 2） 共价修饰调节作用可以产生酶的连
续激活现象, 所以具有信号放大效应 。
例如肾上腺素引起糖原分解过程中的一
系列磷酸化激活步骤, 其结果将激素的
信号被逐级放大了约 300万倍 。
糖原磷酸化酶
磷酸化酶 b。 该酶本身无活性,当磷
酸化酶 b 活性中心的丝氨酸残基被
磷酸化后, 即形成高活性磷酸化酶 a。
由磷酸化酶 b 转化为活化形式 a 的
反应,被磷酸化酶激酶所催化,而磷
酸化酶 a 去活化 （ 去磷酸化 ） 则由
另一种磷酸酶所催化 。
O H O H
O H O H O
P
O
P
O
P
O
P
4 A T P 4 A D P
4 H
2
O
4 P i
3、酶原的激活
有些酶在生物体内首先合成出来的是它的无
活性前体, 称为酶原 。 这些酶原在一定的条
件下, 水解去除一部分肽链, 使酶的构象发
生变化, 形成有活性的酶分子 。 酶原从无活
性状态转变成有活性状态的过程是不可逆的 。
属于这种类型的酶有消化系统的酶 （ 如胰蛋
白酶, 胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶等 ） 以及凝
血酶等 。
例如, 胰蛋白酶原分子中某一个肽键被特殊
的水解酶催化水解后, 即转变成活性的胰蛋
白酶 。
4、酶浓度的调节
酶在细胞内的含量取决于酶的合成
速度和分解速度 。 细胞根据自身活
动需要, 严格控制细胞内各种酶的
合理含量, 从而对各种生物化学过
程进行调控 。
?酶浓度调节的化学本质是基因表达
的调节。在细胞内，所合成的酶的
种类及数量是由特殊的基因信息决
定的。 DNA所携带的酶蛋白遗传信息，
需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。
在细胞内进行的转录或翻译过程都
有特定的调节控制机制，其中转录
的调控占主导地位。因此，基因表
达的调控主要在转录水平上进行。
诱导酶
大肠杆菌培养过程中如果缺少乳糖,
细胞中就不含任何可以代谢乳糖的
酶 。
但是在培养基中加入乳糖后, 大肠
杆菌就能在几分钟内合成出与乳糖
水解有关的酶, 使之能利用这种营
养物质 。
在此过程中, 乳糖起着诱导物作用 。
由乳糖诱导产生的与乳糖水解相关
的三种酶,?-半乳糖苷酶, ?-半乳
糖苷透性酶和 ?-半乳糖苷转乙酰酶,
被称为诱导酶 。
这三个酶蛋白是大肠杆菌 DNA上的三
个结构基因经过转录和翻译而合成
的 。
操纵子
?存在于原核生物中的一种主要的调
控模式是操纵子 （ operon） 调控模
式, 该模式也见于低等真核生物中 。
?在原核生物中, 若干结构基因可串
联在一起, 其表达受到同一调控系
统的调控, 这种基因的组织形式称
为 操纵子 （ operon） 。
典型的操纵子可分为 控制区 和信
息区 两部分。控制区由各种调控
基因所组成，而信息区则由若干
结构基因串联在一起构成。
i p o z y a
控制区 包括：调节基因（ i），启动
基因（ p），操纵基因（ o）；
信息区,由一个或数个结构基因串
联在一起组成。
三、激素的调节
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。
激素在机体的代谢过程或生理过程起
调控作用。
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
起调节控制作用 。
在医疗上, 激素也是一类重要药物 。
激素具有以下几个特点：
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 。 如前列腺素 。
激素的作用方式
通过 cAMP
方式起作用
的激素
通过激活基
因、形成诱
导酶起作用
的激素
通过酪氨酸
激酶起作用
的激素
通过磷酸肌
醇级联起作
用的激素
肾上腺素
（氨基酸衍
生物）
甲状腺激素
（氨基酸衍
生物）
胰岛素（多
肽激素）
某些含氮激
素
去甲肾上腺
素（氨基酸
衍生物）
性激素（固
醇类激素）
表皮生长因
子 EGF （多
肽激素）
胰高血糖素
（多肽激素）
肾上腺皮质
激素（固醇
类激素）
系和调节控制
第一节 物质代谢的相互联系
一、糖代谢与脂肪代谢的相互关系
1,糖能转化成脂肪
Glucose→磷酸二羟丙酮 →甘油 -α-磷酸
↓
乙酰 CoA
2、脂肪不容易转化成糖
Fats→乙酰 CoA+甘油 -α-磷酸
二、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系
1、糖能转化成非必需氨基酸
Glucose→丙酮酸 →
↓
乙酰 CoA→TCA循环的中间物
2、生糖氨基酸能转化成糖
三、脂肪代谢与蛋白质代谢的相互关系
1、脂肪仅能转化成 Glu
Fats→乙酰 CoA→α-酮戊二酸 →Glu
草酰乙酸
2、生酮氨基酸能转化成脂肪
AA→乙酰 CoA→脂肪酸
↓
丙酮酸 →甘油
四、核酸代谢和其他物质代谢的相互关
系
1、代谢的相互关系
脂类与核酸无明显关系
蛋白质为嘌呤与嘧啶合成提供原料
糖主要提供戊糖?
2、核苷酸在代谢中的作用
ATP是能量和磷酸基转移的重要物质；
UTP用于糖的合成；
CTP用于磷脂的合成；
GTP用于蛋白质的合成。
第二节 代谢的调节
一、代谢调节的类型
神经水平调节
激素水平调节
细胞水平调节
酶水平调节
1、神经调控作用
?人及高等动物具有高度发达的神经
系统，这类生物的各种活动和代谢
的调节机制都处于中枢神经系统的
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。
?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。
2、激素调控作用
?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 。
?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 。
3、细胞 -酶水平调控作用
?细胞 -酶水平调控是通过调节细胞
内的酶的种类, 数量, 分布或活
性来控制各种代谢过程或生理过
程 。
?这类调控主要包括：细胞膜结构
的调控作用和酶的活性调控作用 。
?某些人工合成或天然存在的化学
物质也具有调控功能, 主要是表
现在对酶的活性影响方面 。
二、细胞 -酶水平的调控
?细胞内进行的错综复杂的代谢过程及生
理变化，主要是通过酶的调节来实现的。
?实际上，激素的调控作用也是通过对酶
的影响（酶的产生和酶的活性）而实现
的。
?细胞 -酶对生物体内发生的生物化学过程
的调控主要包括细胞膜结构的调控作用
和酶的活性调控作用两个方面。
（一）细胞膜结构的调控作用
? 细胞内发生的各种代谢反应及生理变
化之所以能够有条不紊地进行，首先
是由于细胞本身具有的特殊膜结构。
如果细胞的完整性受到破坏，细胞水
平的调控功能将丧失。
? 酶在细胞内有集中存在与隔离分布的
特点。
（二）酶活性的调控
酶除了具有催化功能外，还具有调
节和控制各类生物化学反应速度、
方向和途径的功能。
酶水平的调节作用主要有两种方式：
一是通过激活或抑制酶的活性；二
是通过影响酶的合成或降解速度，
即改变细胞内酶的含量。这种酶水
平的调节作用是生物调控最重要的
形式。
1、变构调节作用
有些酶分子除了具有活性中心 （ 结合部位和
催化部位 ） 外, 还存在一个特殊的调控部位,
即变构中心 。
变构中心虽然不是酶活性中心的组成部分,
但它可以与某些化合物 （ 称为变构剂 ） 发生
非共价结合, 引起酶分子构象的改变, 对酶
起到激活或抑制的作用 。 这类酶通常称为变
构酶, 由于变构剂与变构中心的结合而引起
酶活性改变的现象则称为变构调节作用 。
（ 1）变构酶和变构调节作用
目前已知的变构酶均为寡聚酶, 含两
个或两个以上的亚基, 一般分子量较
大, 而且具有复杂的空间结构 。
大多数由变构酶催化的反应不遵守米
氏方程, 由变构剂所引起的抑制作用
也不服从典型的竞争性或非竞争性抑
制作用的数量关系 。
（ 2）变构剂可以分为两类
激活变构剂：变构剂与酶分子结合后, 酶
的构象发生了变化, 这种新的构象有利于
底物分子与酶的结合, 使酶促反应速度提
高 。
抑制变构剂：变构剂与酶分子结合所引起
的酶的构象变化不利于与底物的结合, 表
现出一定程度的抑制作用 。
实验发现, 在变构酶中起催化作用, 称为
催化亚基；与变构剂结合的对反应起调节
作用, 称为调节亚基 。
2、共价修饰调控
某些酶分子上的基团可以在另一种酶催
化下发生共价修饰作用 （ 例如磷酸化或
去磷酸化作用 ）, 从而引起酶活性的激
活或抑制 。 这种作用称为共价修饰作用 。
这类酶则称为共价调节酶 。 有如下两个
特点：
（ 1） 被修饰的酶可以有两种互变形式,
即一种为活性形式 （ 具有催化活性 ）,
另一种为非活性形式 （ 无催化活性 ） 。
正反两个方向的互变均发生共价修饰反
应, 并且都将引起酶活性的变化 。
（ 2） 共价修饰调节作用可以产生酶的连
续激活现象, 所以具有信号放大效应 。
例如肾上腺素引起糖原分解过程中的一
系列磷酸化激活步骤, 其结果将激素的
信号被逐级放大了约 300万倍 。
糖原磷酸化酶
磷酸化酶 b。 该酶本身无活性,当磷
酸化酶 b 活性中心的丝氨酸残基被
磷酸化后, 即形成高活性磷酸化酶 a。
由磷酸化酶 b 转化为活化形式 a 的
反应,被磷酸化酶激酶所催化,而磷
酸化酶 a 去活化 （ 去磷酸化 ） 则由
另一种磷酸酶所催化 。
O H O H
O H O H O
P
O
P
O
P
O
P
4 A T P 4 A D P
4 H
2
O
4 P i
3、酶原的激活
有些酶在生物体内首先合成出来的是它的无
活性前体, 称为酶原 。 这些酶原在一定的条
件下, 水解去除一部分肽链, 使酶的构象发
生变化, 形成有活性的酶分子 。 酶原从无活
性状态转变成有活性状态的过程是不可逆的 。
属于这种类型的酶有消化系统的酶 （ 如胰蛋
白酶, 胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶等 ） 以及凝
血酶等 。
例如, 胰蛋白酶原分子中某一个肽键被特殊
的水解酶催化水解后, 即转变成活性的胰蛋
白酶 。
4、酶浓度的调节
酶在细胞内的含量取决于酶的合成
速度和分解速度 。 细胞根据自身活
动需要, 严格控制细胞内各种酶的
合理含量, 从而对各种生物化学过
程进行调控 。
?酶浓度调节的化学本质是基因表达
的调节。在细胞内，所合成的酶的
种类及数量是由特殊的基因信息决
定的。 DNA所携带的酶蛋白遗传信息，
需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。
在细胞内进行的转录或翻译过程都
有特定的调节控制机制，其中转录
的调控占主导地位。因此，基因表
达的调控主要在转录水平上进行。
诱导酶
大肠杆菌培养过程中如果缺少乳糖,
细胞中就不含任何可以代谢乳糖的
酶 。
但是在培养基中加入乳糖后, 大肠
杆菌就能在几分钟内合成出与乳糖
水解有关的酶, 使之能利用这种营
养物质 。
在此过程中, 乳糖起着诱导物作用 。
由乳糖诱导产生的与乳糖水解相关
的三种酶,?-半乳糖苷酶, ?-半乳
糖苷透性酶和 ?-半乳糖苷转乙酰酶,
被称为诱导酶 。
这三个酶蛋白是大肠杆菌 DNA上的三
个结构基因经过转录和翻译而合成
的 。
操纵子
?存在于原核生物中的一种主要的调
控模式是操纵子 （ operon） 调控模
式, 该模式也见于低等真核生物中 。
?在原核生物中, 若干结构基因可串
联在一起, 其表达受到同一调控系
统的调控, 这种基因的组织形式称
为 操纵子 （ operon） 。
典型的操纵子可分为 控制区 和信
息区 两部分。控制区由各种调控
基因所组成，而信息区则由若干
结构基因串联在一起构成。
i p o z y a
控制区 包括：调节基因（ i），启动
基因（ p），操纵基因（ o）；
信息区,由一个或数个结构基因串
联在一起组成。
三、激素的调节
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。
激素在机体的代谢过程或生理过程起
调控作用。
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
起调节控制作用 。
在医疗上, 激素也是一类重要药物 。
激素具有以下几个特点：
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 。 如前列腺素 。
激素的作用方式
通过 cAMP
方式起作用
的激素
通过激活基
因、形成诱
导酶起作用
的激素
通过酪氨酸
激酶起作用
的激素
通过磷酸肌
醇级联起作
用的激素
肾上腺素
（氨基酸衍
生物）
甲状腺激素
（氨基酸衍
生物）
胰岛素（多
肽激素）
某些含氮激
素
去甲肾上腺
素（氨基酸
衍生物）
性激素（固
醇类激素）
表皮生长因
子 EGF （多
肽激素）
胰高血糖素
（多肽激素）
肾上腺皮质
激素（固醇
类激素）
