第十五章 物质代谢的
相互关系和调节控制
主要内容
? 物质代谢的相互关系
? 物质代谢的调节和控制
— 细胞内调节，激素调节，神经调节，
环境条件对代谢过程的影响
第一节 物质代谢的
相互关系
?生物机体内，各类物质代谢相互影响、相互转化。
?三羧酸循环不仅是各类物质共同的代谢途径，而
且也是它们之间相互联系的渠道。
?丙酮酸、酰基辅酶 A,?-酮戊二酸和草酰乙酸等
代谢物则是各类物质相互转化的重要中间产物。
第二节 物质代谢的
调节和控制
?生物体内的代谢调节在三种不同水平上进行,
(1) 细胞内调节
(2) 激素调节
(3) 神经调节
一、细胞内调节
(一 ) 细胞的膜结构和酶的空间分布对代谢的调节
(二 ) 酶的生物合成与降解对代谢的调节
(三 ) 酶活性对代谢的调节
(四 ) 相反单向反应对代谢的调节
(一 ) 细胞的膜结构和酶的空间分布对代谢的调节
?各种酶促反应是在复杂的膜结构中进行的，各类
酶在细胞中有各自的空间分布。
细胞膜 细胞核 内质网
溶酶体 线粒体 细胞质
图 1 5 - 2 动 植 物 细 胞 膜 结 构 和 物 质 代 谢 的 联 系 图 解 （ 质 膜, 核 及 核 仁, 内 质 膜, 线 粒 体 ）
(二 ) 酶的生物合成与降解对代谢的调节
? 直接参加代谢调节的关键性酶类统称 调节酶 。通过改
变酶分子合成或降解的速度可调节细胞内酶的浓度从
而影响代谢的速度。
(1) 酶蛋白合成的诱导与阻遏
? 酶作用的底物或产物，以及激素或药物都可影响酶的合成。
能加强酶合成的作用称诱导作用；反之则称为阻遏作用。
(2) 酶分子降解速度的调节
? 改变酶分子降解速度，也能调节细胞内酶的浓度，从而达
到调节酶促反应的速度。这类调节在细胞中的重要性不如
诱导和阻遏。
(三 ) 酶活性对代谢的调节
?酶活性的调节是以酶分子结构为基础的。一切导
致酶分子结构改变的因素都可影响酶的活性。
? 机体控制酶活力的方式有以下几种形式,
(1) 抑制作用
① 简单抑制 指一种代谢产物在细胞内累积多时，由于
物质作用定律的关系，可抑制其本身的形成。
② 反馈抑制 是指酶促反应终产物对酶活力的抑制。
(2) 活化作用
? 机体为了使代谢正常也用增进酶活力的方式进行代谢
调节。
(3) 变构作用
? 某些物质如代谢产物，能与酶分子上的非催化部位 (调节
位 )作用，使酶蛋白分子发生构象改变，从而改变酶活性
(激活或抑制 )，这类调节称为 变构调节 或 别位调节 。
? 能接受这种变构作用的酶称为变构酶或别位酶，能使酶起
变构作用的物质称为变构剂。
(4) 共价修饰
? 在调节酶分子上以共价键连上或脱下某种特殊化学基因所
引起的酶分子活性改变。
(四 ) 相反单向反应对代谢的调节
? 在代谢过程中有些可逆反应的正反两向是由两种不同的酶
催化的。细胞利用这种反应的特性即可调节其代谢物的合
成和分解速度。
? 如在 ATP存在时，果糖 -6-磷酸磷酸化形成果糖 -1,6-二磷
酸,ATP对反应 a起促进作用，对反应 b(逆反应 )则起抑制
作用。
果 糖 - 6 - 磷 酸 果 糖 - 1,6 - 二 磷 酸
P i H 2 O
A T P A D P
a
b
果 糖 - 1,6 - 二 磷 酸 酯 酶
果 糖 - 6 - 磷 酸 激 酶
二、激素的调节
(一 ) 激素的生物合成对代谢的调节
(二 ) 激素对酶活性的影响
(三 ) 激素对酶合成的诱导作用
(一 ) 激素的生物合成对代谢的调节
? 当血液中某种激素含量偏高时，有关激素由于反馈抑制
效应即对脑垂体激素和下丘脑释放激素的分泌起抑制作
用，减低其合成速度。
? 当血液中某种激素浓度偏低时，即起促进作用，加速其
合成。
? 通过有关控制机构的相互制约，即可使机体的激素浓度
水平正常而维持代谢正常运转。
(二 ) 激素对酶活性的影响
? 细胞膜上有各种激素受体，激素同膜上专一性受体结合所
成的络合物能活化膜上的腺苷酸环化酶。
? 活化后的腺苷酸环化酶能使 ATP环化形成 cAMP。
? cAMP能将激素从神经、底物等得来的各种刺激信息传到
酶反应中去，故称 cAMP为第二信使。
(三 ) 激素对酶合成的诱导作用
?有些激素对酶的合成有诱导作用，例如,
生长激素能诱导与蛋白质合成有关的某些酶的合
成，甲状腺素能诱导呼吸作用的酶类合成，胰岛
素诱导糖代谢中某些酶的合成，性激素类诱导脂
代谢酶类的合成等。
三、神经的调节
?整个活体内的代谢反应则由中枢神经系统所控制。
中枢神经系统对代谢作用的控制与调节包括,
(1) 直接作用 (2) 间接作用
四、环境条件对代谢过程的影响
?生物机体代谢过程的强度与方向和外界条件有密
切关系：如温度、氧含量的影响。
?环境条件的变化还可改变生物机体的代谢方向。
相互关系和调节控制
主要内容
? 物质代谢的相互关系
? 物质代谢的调节和控制
— 细胞内调节，激素调节，神经调节，
环境条件对代谢过程的影响
第一节 物质代谢的
相互关系
?生物机体内，各类物质代谢相互影响、相互转化。
?三羧酸循环不仅是各类物质共同的代谢途径，而
且也是它们之间相互联系的渠道。
?丙酮酸、酰基辅酶 A,?-酮戊二酸和草酰乙酸等
代谢物则是各类物质相互转化的重要中间产物。
第二节 物质代谢的
调节和控制
?生物体内的代谢调节在三种不同水平上进行,
(1) 细胞内调节
(2) 激素调节
(3) 神经调节
一、细胞内调节
(一 ) 细胞的膜结构和酶的空间分布对代谢的调节
(二 ) 酶的生物合成与降解对代谢的调节
(三 ) 酶活性对代谢的调节
(四 ) 相反单向反应对代谢的调节
(一 ) 细胞的膜结构和酶的空间分布对代谢的调节
?各种酶促反应是在复杂的膜结构中进行的，各类
酶在细胞中有各自的空间分布。
细胞膜 细胞核 内质网
溶酶体 线粒体 细胞质
图 1 5 - 2 动 植 物 细 胞 膜 结 构 和 物 质 代 谢 的 联 系 图 解 （ 质 膜, 核 及 核 仁, 内 质 膜, 线 粒 体 ）
(二 ) 酶的生物合成与降解对代谢的调节
? 直接参加代谢调节的关键性酶类统称 调节酶 。通过改
变酶分子合成或降解的速度可调节细胞内酶的浓度从
而影响代谢的速度。
(1) 酶蛋白合成的诱导与阻遏
? 酶作用的底物或产物，以及激素或药物都可影响酶的合成。
能加强酶合成的作用称诱导作用；反之则称为阻遏作用。
(2) 酶分子降解速度的调节
? 改变酶分子降解速度，也能调节细胞内酶的浓度，从而达
到调节酶促反应的速度。这类调节在细胞中的重要性不如
诱导和阻遏。
(三 ) 酶活性对代谢的调节
?酶活性的调节是以酶分子结构为基础的。一切导
致酶分子结构改变的因素都可影响酶的活性。
? 机体控制酶活力的方式有以下几种形式,
(1) 抑制作用
① 简单抑制 指一种代谢产物在细胞内累积多时，由于
物质作用定律的关系，可抑制其本身的形成。
② 反馈抑制 是指酶促反应终产物对酶活力的抑制。
(2) 活化作用
? 机体为了使代谢正常也用增进酶活力的方式进行代谢
调节。
(3) 变构作用
? 某些物质如代谢产物，能与酶分子上的非催化部位 (调节
位 )作用，使酶蛋白分子发生构象改变，从而改变酶活性
(激活或抑制 )，这类调节称为 变构调节 或 别位调节 。
? 能接受这种变构作用的酶称为变构酶或别位酶，能使酶起
变构作用的物质称为变构剂。
(4) 共价修饰
? 在调节酶分子上以共价键连上或脱下某种特殊化学基因所
引起的酶分子活性改变。
(四 ) 相反单向反应对代谢的调节
? 在代谢过程中有些可逆反应的正反两向是由两种不同的酶
催化的。细胞利用这种反应的特性即可调节其代谢物的合
成和分解速度。
? 如在 ATP存在时，果糖 -6-磷酸磷酸化形成果糖 -1,6-二磷
酸,ATP对反应 a起促进作用，对反应 b(逆反应 )则起抑制
作用。
果 糖 - 6 - 磷 酸 果 糖 - 1,6 - 二 磷 酸
P i H 2 O
A T P A D P
a
b
果 糖 - 1,6 - 二 磷 酸 酯 酶
果 糖 - 6 - 磷 酸 激 酶
二、激素的调节
(一 ) 激素的生物合成对代谢的调节
(二 ) 激素对酶活性的影响
(三 ) 激素对酶合成的诱导作用
(一 ) 激素的生物合成对代谢的调节
? 当血液中某种激素含量偏高时，有关激素由于反馈抑制
效应即对脑垂体激素和下丘脑释放激素的分泌起抑制作
用，减低其合成速度。
? 当血液中某种激素浓度偏低时，即起促进作用，加速其
合成。
? 通过有关控制机构的相互制约，即可使机体的激素浓度
水平正常而维持代谢正常运转。
(二 ) 激素对酶活性的影响
? 细胞膜上有各种激素受体，激素同膜上专一性受体结合所
成的络合物能活化膜上的腺苷酸环化酶。
? 活化后的腺苷酸环化酶能使 ATP环化形成 cAMP。
? cAMP能将激素从神经、底物等得来的各种刺激信息传到
酶反应中去，故称 cAMP为第二信使。
(三 ) 激素对酶合成的诱导作用
?有些激素对酶的合成有诱导作用，例如,
生长激素能诱导与蛋白质合成有关的某些酶的合
成，甲状腺素能诱导呼吸作用的酶类合成，胰岛
素诱导糖代谢中某些酶的合成，性激素类诱导脂
代谢酶类的合成等。
三、神经的调节
?整个活体内的代谢反应则由中枢神经系统所控制。
中枢神经系统对代谢作用的控制与调节包括,
(1) 直接作用 (2) 间接作用
四、环境条件对代谢过程的影响
?生物机体代谢过程的强度与方向和外界条件有密
切关系：如温度、氧含量的影响。
?环境条件的变化还可改变生物机体的代谢方向。
