代谢调节 (III)
生物体的代谢调节机制
生物体的代谢调节机制代谢是指生物体内发生的物质和能量的转化过程。
这一过程在生命活动中极为重要，而生物体也通过一系列的机制来调节代谢，确保身体内的化学反应平衡和能量供给。
本文将介绍生物体的代谢调节机制。
I. 内分泌系统的作用内分泌系统是生物体中的一个重要系统，它通过分泌激素调节代谢过程。
激素是一种化学物质，能够通过血液循环传到身体各处，对细胞和组织产生影响。
内分泌系统分泌的激素种类很多，它们参与调节脂肪、蛋白质和碳水化合物等物质的代谢。
例如，胰岛素是一种由胰腺分泌的激素，在血糖升高时能够让细胞吸收血糖，将其转化为能量或储存为糖原。
胰高血糖素则能够促进血糖升高，使血糖得以维持在正常水平。
甲状腺素则能够加速新陈代谢，让身体能够更快地消耗能量。
II. 神经系统的作用神经系统与内分泌系统一样，也参与调节代谢过程。
大脑和周围神经系统能够监测身体对能量的需求并作出反应。
例如，当身体需要能量时，神经系统会通过释放去甲肾上腺素来刺激脂肪组织分解脂肪，产生能量。
同时，神经系统也能够调节胃肠道的收缩和胃液的分泌，影响食欲和消化。
III. 食欲调控食欲也是生物体维持代谢平衡的重要因素。
当身体需要能量时，食欲会增加，使身体吸收更多的能量以满足需要。
而当身体不需要能量时，食欲会减少。
食欲的调节是通过多个因素达成的。
其中最重要的是胃肠道中的神经末梢，它们能够检测到胃内的物质含量和营养成分，并发送信号到大脑中的食欲中枢。
胃肠道中的荷尔蒙水平也能够影响食欲，其中最为重要的是胃饱和感素（leptin）和胃口欲素（ghrelin）。
IV. 体温调节体温是生物体代谢过程中的一个关键因素。
生物体必须维持其体温在一定范围内，否则会对生命活动产生负面影响。
体温调节主要是通过神经系统和内分泌系统来实现的。
当体温升高时，神经系统会通过控制皮肤血管的舒缩和出汗等方式降低体温。
在内分泌方面，通过释放肾上腺素和去甲肾上腺素等激素，能够加快身体的新陈代谢，提高体温。
生物化学三大代谢重点总结
第八章生物氧化1.生物氧化：物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内彻底分解时逐步释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。
2.生物氧化中的主要氧化方式：加氧、脱氢、失电子3.CO2的生成方式：体内有机酸脱羧4.呼吸链：代谢物脱下的成对氢原子通过位于线粒体内膜上的多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链，又称电子传递链。
NADH →复合物I→ CoQ →复合物III →Cyt c →复合物IV →O 产2.5个ATP (2)琥珀酸氧化呼吸链:3-磷酸甘油穿梭琥珀酸→复合物II→ CoQ →复合物III → Cyt c →复合物IV →O 产1.5个ATP 含血红素的辅基：血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶、过氧化氢酶5.细胞质NADH的氧化:胞液中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。
转运机制（1）3-磷酸甘油穿梭：主要存在于脑和骨骼肌的快肌，产生1.5个ATP（2）苹果酸-天冬氨酸穿梭：主要存在于肝、心和肾细胞；产生2.5个ATP6.ATP的合成方式：（1）氧化磷酸化：是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。
偶联部位：复合体Ⅰ、III、IV（2）底物磷酸化：是底物分子内部能量重新分布，通过高能基团转移合成ATP。
磷/氧比：氧化磷酸化过程中每消耗1摩尔氧原子（0.5摩尔氧分子）所消耗磷酸的摩尔数或合成ATP的摩尔数。
7.磷酸肌酸作为肌肉中能量的一种贮存形式第九章糖代谢一、糖的生理功能：（1）氧化供能（2）提供合成体内其它物质的原料（3）作为机体组织细胞的组成成分吸收速率最快的为-半乳糖二、血糖1.血糖：指血液中的葡萄糖正常空腹血糖浓度：3.9~6.1mmol/L2.血糖的来源：（1）食物糖消化吸收（2）肝糖原分解(3)糖异生去路：(1）氧化分解供能（2）合成糖原（3）转化成其它糖类或非糖物质3.血糖调节：肝脏调节、肾脏调节（肾糖阈）、神经调节、激素调节体内主要升血糖激素：胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素、生长激素、甲状腺素三、糖代谢1.无氧酵解(无氧或缺氧；生成乳酸；释放少量能量)关键酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶反应部位：胞液产能方式：底物磷酸化净生成2ATP⑴葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖 -1ATP⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖 -1ATP⑷ 1,6-二磷酸果糖裂解⑸磷酸丙糖的同分异构化⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸【脱氢反应】⑺ 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸【底物磷酸化】 +1*2ATP⑻ 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸⑼ 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸⑽磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化 +1*2ATP(11)丙酮酸加氢转变为乳酸生理意义：（1）是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。
03微生物代谢调节和代谢工程新-精品文档
控制不同的发酵条件，影响微生物的代谢调节系统， 使其体内代谢按人们设想的方向进行。
1. 以谷氨酸生产工艺为例 —各种发酵条件改变的影响
工业化生产开始于由水解小麦面筋或大豆蛋白质 而制取。 1957年，日本率先采用微生物发酵法生产，并投 入大规模工业化生产，这是被誉为现代发酵工业 的重大创举，使发酵工业进入调节代谢的调控阶 段。
产生菌株特点： 革兰氏阳性 不形成芽胞 没有鞭毛，不能运动 需要生物素作为生长因子 在通气条件下才能产生谷氨酸。
谷氨酸生物合成机理：
由三羧酸循环中产生的α-酮戊二酸，在谷氨酸 脱氢酶和氢供体存在下进行还原性氨化作用而 得到。
Production Process of L-Glutamic acid
酶合成的诱导作用
组成酶：不依赖于酶底物或底物的结构类似 物的存在二合成的酶。 诱导酶：依赖于某种底物或底物的结构类似 物的存在而合成的酶。
酶合成的阻遏
酶合成的阻遏：在微生物代谢中，胞内某种产物的 积累造成该产物合成途径中前面某种酶的合成受到 阻碍。
末端产物阻遏：如果代谢产物是合成途径的终产物， 则为末端产物阻遏。
分支生物合成途径的调节
酶的共价修饰 大肠杆菌谷胺酰胺合成酶 由于共价修饰引起 活力的改变 有无腺苷酰基
中间产物 t U u V v W w 末端产物
反馈抑制
末端产物直线式抑制
a A cB
b
E D
同工酶调节
C
F
G
H
能荷代谢
能荷：细胞中ATP、ADP、AMP系统中可为 代谢反应功能的高能磷酸键的量度。 表示式：P64（35） 大肠杆菌的能荷在生长期间为0.8，静止期为 0.5。
氨基酸的代谢与控制(1)
PEP+EP
DS
优先合成 切断或减弱 支路代谢 解除反馈调 节的代谢流 AS
DAHP CA
PT AS
DAHP
CA
PT
CM
PD
CM
PPA Tyr
氨茴酸
TS
PPA
PD
氨茴酸
TS
Phe 野生型
Trp
Tyr
Phe
Trp
色氨酸产生菌 30
PEP+EP
DS
PEP+EP
DS
DAHP
CM PD
DAHP
CM
CA
HD
Hom
Met Thr TD Ile Hom高产菌
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Thr TD
Met
Ile
ILe高产菌
在谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等微生物中， 天冬氨酸激酶是单一的，并受Lys和Thr的协 同反馈抑制。反馈调节易于解除，使育种简 单化，故常用作氨基酸发酵育种的出发菌株。
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二、芳香族氨基酸的生物合成机制及代谢调节
20
大肠杆菌、粗糙脉胞菌等许多微生物中， 有三种DAHP合成酶的同功酶。 在枯草芽孢杆菌中却只有一种DAHP合成 酶，受顺序反馈抑制。 在氢极毛杆菌中也有一种DAHP合成酶， 可能受积累反馈抑制。
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谷氨酸棒杆菌芳香族氨基酸的生物合成及调节机制
部分抑制 I R A
磷酸烯醇式丙酮酸+4-磷酸赤藓糖
L-天冬氨酸
①
天冬氨酰磷酸
⑧
天冬氨酰半醛
②
L-高丝氨酸
④
⑤
二氢吡啶-2，6-二羧酸
⑨ 二氨基庚二酸
L-苏氨酸
生化各思考题
生化各思考题第七章、代谢调控 1、什么是新陈代谢？新陈代谢简称代谢，是细胞中各种生物分子的合成、利用和降解反应的总和。
一般来说，新陈代谢包括了所有产生和储藏能量的反应，以及所有利用这些能量合成低分子量化合物的反应。
但不包括从小分子化合物合成蛋白质与核酸的过程。
生物新陈代谢过程可以分为合成代谢与分解代谢。
2、什么是代谢途径？代谢途径有哪些形式。
新陈代谢是逐步进行的，每种代谢都是由一连串反应组成的一个系列。
这些一连串有序反应组成的系列就叫做代谢途径。
在每一个代谢途径中，前一个反应的产物就是后一个反应的底物。
所有这些反应的底物、中间产物和产物统称为代谢中间产物，简称代谢物。
代谢途径具有线形、环形和螺旋形等形式。
有些代谢途径存在分支。
3、简述代谢途径的特点。
生物体内的新陈代谢在温和条件下进行：常温常压、有水的近中性环境。
由酶催化，酶的活性受到调控，精密的调控机制保证机体最经济地利用物质和能量。
代谢反应逐步进行，步骤繁多，彼此协调，有严格顺序性。
各代谢途径相互交接，形成物质与能量的网络化交流系统。
ATP是机体能量利用的共同形式，能量逐步释放或吸收。
4、列表说明真核细胞主要代谢途径与酶的区域分布。
代谢途径（酶或酶系）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脂肪酸β氧化脂肪酸合成呼吸链胆固醇合成磷脂合成胞液线粒体胞液胞液胞液线粒体胞液线粒体内质网、胞液内质网代谢途径（酶或酶系）细胞内分布尿素合成蛋白质合成 DNA合成 mRNA合成 tRNA合成 rRNA合成血红素合成胆红素合成多种水解酶胞液、线粒体内质网、胞液细胞核细胞核核质核仁胞液、线粒体微粒体、胞液溶酶体 5、三个关键的中间代谢物是什么？在代谢过程中关键的代谢中间产物有三种：6-磷酸葡萄糖、丙酮酸、乙酰CoA。
特别是乙酰CoA是各代谢之间的枢纽物质。
通过三种中间产物使细胞中四类主要有机物质：糖、脂类、蛋白质和核酸之间实现相互转变。
6、细胞对代谢的调节途径有哪些？调节酶的活性。
人体细胞中线粒体代谢途径的调控机制
人体细胞中线粒体代谢途径的调控机制人体细胞中的线粒体是负责产生能量的重要器官，它通过氧化还原过程来将食物中的能量转化成ATP，以供机体各个部位进行生命活动。
由于线粒体功能的重要性，线粒体的代谢途径一直是生命科学领域中研究的热点之一。
本文将介绍人体细胞中线粒体代谢途径的调控机制。
1. 氧化磷酸化过程中的调节氧化磷酸化是线粒体产生ATP的过程，它包括三个部分：呼吸链、三磷酸腺苷合成酶和磷酸转移酶。
这三个部分的调节分别影响着线粒体能量供应的速率。
其中，呼吸链中的复合物I、III和IV可以通过调节线粒体内电子传递链的电势差来调节ATP合成酶的活性。
此外，三磷酸腺苷合成酶也可以通过质子梯度来调节合成ATP的速率。
磷酸转移酶可以通过转化过程来调节氧化磷酸化过程中腺苷酸转化的速率，从而影响ATP的产生。
2. 线粒体蛋白质的修饰线粒体蛋白质的修饰也是调节线粒体代谢途径的重要机制。
磷酸化、去磷酸化、乙酰化、去乙酰化、泛素化等修饰方式均可以影响线粒体蛋白质的功能。
例如，磷酸化可以改变呼吸链中复合物的活性，从而影响ATP的合成速率；乙酰化和去乙酰化可以改变三磷酸腺苷合成酶的构象，从而影响ATP的合成速率。
3. 线粒体DNA的调节线粒体DNA中的基因编码了一些重要的蛋白质，这些蛋白质是线粒体代谢途径中不可或缺的组成部分。
线粒体DNA的复制和转录过程需要多种蛋白质的协作完成，这些蛋白质的调节会影响DNA的复制和转录。
此外，线粒体DNA的突变也会影响线粒体蛋白质的表达和功能，从而影响线粒体代谢途径的调节。
4. 线粒体外泌作用线粒体外泌作用指线粒体从细胞内释放出来并对周围细胞起到影响作用。
这种作用主要是通过释放氧化还原物、膜脂、核酸等组分来实现的。
线粒体外泌作用还被发现具有调节细胞凋亡、细胞自噬、炎症反应等多种生命活动的作用。
5. 环境因素的调节环境因素也会影响线粒体代谢途径的调节。
例如，氧气水平、温度、饮食等都可以影响线粒体氧化还原过程的效率，从而影响ATP的产生。
动物生理调节
动物生理调节动物生理调节是指动物体内的各种生理过程和功能在外界环境变化下的自我调节。
动物的生理调节不仅涉及到对内外环境的感知和应激反应，还包括对体内各项生理功能和代谢的调控。
动物通过生理调节来适应不同的环境和生活需求，以保持内部稳定和适应性。
I. 温度调节动物的体温调节是一项重要的生理调节过程。
大多数动物是通过内源性体温调节机制来保持恒定的体温，以适应不同的环境温度。
内源性体温调节是通过物种特定的调节机制来控制体温，在内部维持相对稳定的温度水平。
例如，哺乳动物具有体温恒定的能力，其体温通过神经和内分泌系统的调控来维持在较为稳定的水平。
II. 营养代谢调节动物的营养代谢调节涉及到对食物的摄入、消化和吸收等过程的调控。
动物通过感觉食物味道和嗅觉等刺激来判断食物的营养价值，并通过控制食欲和饮食行为来调节食物的摄入量。
消化系统的调节机制还包括胃酸分泌、胃肠蠕动和肠道吸收等过程的调控。
此外，动物还通过内分泌系统来调节胰岛素和葡萄糖等代谢激素的分泌，以维持血糖水平在一定范围内。
III. 水盐平衡调节动物的水盐平衡调节是保持内部稳态的重要调节机制之一。
动物通过感知体内和外部环境的水分和盐分浓度来判断水盐平衡的状态，并通过肾脏、肺部和皮肤等途径来调节水分的摄取、排泄和保留。
肾脏是动物体内水盐平衡调节的主要器官，通过调节尿液的滤过、重吸收和排泄来维持体内水分和盐分的平衡。
IV. 呼吸调节呼吸是动物体内氧气摄取和二氧化碳排出的过程，通过呼吸调节来维持体内氧气和二氧化碳的平衡。
动物通过感知体内氧气和二氧化碳浓度的变化来调节呼吸频率和深度，以满足氧气需求和排出二氧化碳。
呼吸调节还涉及到呼吸系统的结构和功能的调控，包括肺泡表面积、肺泡毛细血管网络和肺通气量等方面。
V. 循环调节循环系统是动物体内物质输送和代谢调节的重要系统。
动物通过调节心脏的收缩力和心率来调节血液的流速和循环量。
此外，动物还通过血管的扩张和收缩来调节血液的分布和流向，以满足不同组织和器官的需求。
12核苷酸代谢
AICAR转 甲酰基酶
5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷 酸（AICAR）
C-2 5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核
苷酸（FAICAR）
IMP环 水解酶
5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰 胺核苷酸（FAICAR）
次黄嘌呤核苷酸 （IMP）
②AMP和GMP的生成 延胡索酸
腺苷酸 琥珀酸
腺苷酸 代琥珀 酸裂解
酶
N 7
②胞嘧啶核苷酸（CTP）的合成
ATP
ADP ATP
UMP 尿苷酸激酶
UDP 二磷酸核苷激酶
ADP ATP
ADP
UTP 谷氨酰胺
CTP合成酶 谷氨酸
CTP
在真核细胞中，NH2来自于谷氨酰胺 的酰胺N，在细菌中来自于NH4＋。
大肠杆菌 动物
嘧啶生物合成的调控
ATCase：天冬氨酸氨基甲酰转移酶 CPS-Ⅱ：氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
12 核苷酸代谢
核苷酸的生物学功能
核酸合成的原料（DNA和RNA） 提供能量 （ATP、GTP、CTP、UTP） 代谢调节（cAMP、cGMP） 组成辅酶（NAD、NADP、FAD、CoA） 活性载体（UDP、CDP）
第一节、核酸的酶促降解 第二节、核苷酸的生物合成 第三节、核苷酸的分解代谢
第一节、核酸的酶促降解
食物核蛋白
胃酸及蛋白酶
蛋白质
核酸（DNA和RNA）
核酸酶
核苷酸（碱基－戊糖－磷酸）
核苷酸酶（磷酸单酯酶）
磷酸
核苷（碱基－戊糖）
核苷酶（核苷磷酸化酶，核苷水解酶）
核糖或脱氧核糖（戊糖）
嘌呤或嘧啶（碱基）
核酸酶
核酸酶
根据对底物专一性
核糖核酸酶 脱氧核糖核酸酶
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1、膜受体激素的作用机制 2、胞内受体激素的作用机制
肽类激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图
激素 受体
G蛋白 环化酶
ATP
cATP+PPi
细胞膜
R
c
蛋白激酶（无活性）
c+ R
蛋白激酶（有活性）
cATP
内在蛋白质的磷酸化作用
改变细胞的生理过程
细胞膜
酶
肾上腺素或 胰高血糖素
肾上腺素或
级
1、腺苷酸环化
• （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。
1、激素作用的特点
•1.含量少； •2.特异性强； •3.亲和力高； •4.与受体可逆结合； •5.受体与激素的结合具有饱和性； •6.激素类似物可与受体结合.
二、激素调节的作用机制
胰高血糖素
联
酶（无活性） 腺苷酸环化酶（活性）
系 统
2、ATP
调 控
cAMP
3、蛋白激酶 （无活性）
R、cAMP
1 2 102
示
蛋白激酶（活性）
3
意 图
ATP ADP
4、磷酸化酶激 酶（无活性）
磷酸化酶激酶（活性）
4 104
ATP ADP
5、磷酸化酶 b （无活性） 磷酸化酶 a（活性）
6、糖 原
1-磷酸葡萄糖
（2）反馈调节作用的酶
①变构酶 ②同工酶 ③多功能酶
第三节 组织器官水平调节 激素的类型与作用特点 激素调节的作用机制
一、激素的类型与作用特点
• 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。
5 106 6 108
血液
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
葡萄糖
意义：只要有少量信号分子（如激素）存在， 即可通过加速这种酶促共价修饰反应，而使 大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放 大效应。这种调节方式快速、效率极高。
甾 醇 类 激 素 作 用 原 理 示 意 图
第四节 整体水平调节
神经系统调节机制 饥饿与进食时的代谢变化
• 激素调控往往是局部性的，作用于能识别激素信 号被称为激素受体的特异物质。
• 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。
1、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。