各种物质代谢关键酶及其调节
代谢途径的调控方式关键酶及其在生物体中的功能
代谢途径的调控方式关键酶及其在生物体中的功能1. 引言代谢途径是生物体中化学反应的一系列过程，用于产生能量、合成物质和维持生命活动。
这些代谢途径必须受到调控以适应不同的生理需求和环境条件。
在代谢途径的调控中，关键酶扮演着重要的角色。
本文将探讨代谢途径的调控方式、关键酶的功能以及它们在生物体中的重要作用。
2. 代谢途径的调控方式代谢途径的调控方式有多种，包括酶活性调控、底物浓度调控、基因表达调控等。
其中，酶活性调控是最常见的方式之一。
酶活性的调控可以通过多种机制实现，如磷酸化、蛋白质结构变化以及辅因子的结合等。
这些调控机制能够快速地响应生理信号，从而使代谢途径能够适应不同的需求。
3. 关键酶的功能关键酶是代谢途径中不可或缺的组成部分，其功能十分重要。
关键酶能够调控代谢途径的速率和方向，保持代谢途径的平衡。
在光合作用中，光合酶是一个关键酶，它催化光合反应，将光能转化为化学能。
在糖酵解途径中，糖酵解酶是关键酶，它催化葡萄糖分解产生能量。
在脂肪酸合成途径中，乙酰辅酶A羧化酶是关键酶，它催化脂肪酸的合成。
这些关键酶的活性和功能直接影响代谢途径的正常进行。
4. 关键酶在生物体中的重要作用关键酶在生物体中发挥着重要的作用。
首先，关键酶能够调节代谢途径的速率，使其符合生理需求。
例如，当生物体需要更多能量时，糖酵解酶的活性会被增强，从而加速葡萄糖的分解。
其次，关键酶能够调控代谢物的浓度，保持代谢途径的平衡。
例如，酮酸酶能够调节酮体的合成，以维持血糖平衡。
此外，关键酶还参与信号传导和调节基因表达等生物过程，对细胞的正常功能发挥具有重要影响。
5. 结论代谢途径的调控方式和关键酶的功能在生物体中具有重要的意义。
了解代谢途径的调控方式和关键酶的功能能够揭示生物体内化学反应的复杂调控网络，有助于进一步理解生物体的生命活动。
未来的研究将更加深入地探索代谢途径的调控机制以及关键酶的作用，为健康和医学领域的发展提供重要的科学依据。
各种物质代谢关键酶及其调节
各种物质代谢关键酶及其调节代谢途径关键酶抑制剂激活剂糖酵解己糖激酶G6P、长链脂酰CoA 胰岛素磷酸果糖激酶-1ATP、柠檬酸ADP、AMPF-1，6-2P、F-2，6-2P 丙酮酸激酶ATP、丙氨酸、胰高血糖素F-1，6-2P糖的有氧氧化(除糖酵解) 丙酮酸脱氢酶复合体ATP、乙酰CoANADH、脂肪酸AMP、CoANAD+、Ca2+异柠檬酸脱氢酶ATP ADP、Ca2+α-酮戊二酸脱氢酶ATP、NADPH、琥珀酰CoA Ca2+磷酸戊糖途径葡糖-6-磷酸脱氢酶NADPH/NADP+比例↑NADPH/NADP+比例↓糖原合成糖原合酶糖原合酶b(无活性、磷酸化) 糖原合酶a(有活性、去磷酸化) 糖原分解糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b(去磷酸化) 糖原磷酸化酶a(磷酸化)糖异生葡糖-6-磷酸酶果糖二磷酸酶-1 果糖-2,6-二磷酸ATP/AMP 丙酮酸羧化酶乙酰CoA 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶胆固醇的合成羟甲基戊二单酰CoA还原酶(HMG CoA还原酶)甲羟戊酸、胆固醇、7β-羟胆固醇、25β-羟胆固醇、胰高血糖素、皮质醇胰岛素、甲状腺素甘油三酯的合成脂酰CoA转移酶脂肪酸的合成乙酰CoA羧化酶脂酰CoA胰高血糖素、肾上腺素、生长素柠檬酸、异柠檬酸、乙酰CoA胰岛素脂肪动员激素敏感性甘油三酯脂肪酶(HSL) 胰岛素、前列腺素E2 Adr、NA、胰高血糖素、ACTH、TRH代谢途径关键酶抑制剂激活剂脂肪酸分解(β-氧化) 肉碱脂酰转移酶I尿素的合成氨基甲酰磷酸合成酶I N-乙酰谷氨酸精氨酸代琥珀酸合成酶嘌呤核苷酸的从头合成磷酸核糖焦磷酸(PRPP)合成酶PRPP酰胺转移酶嘧啶核苷酸的从头合成氨基甲酰磷酸合成酶II(人类)天冬氨酸氨基甲酰转移酶(细菌)胆汁酸的合成胆固醇7α-羟化酶DNA的合成DNA-pol(DNA聚合酶)RNA的合成RNA-pol(RNA聚合酶)蛋白质的合成氨基酰tRNA合成酶冈崎片段的处理是复制过程中的切除修复，所需的酶——RNA酶、DNA-pol I、DNA连接酶由糖基化酶起始作用的损伤切除修复所需的酶——内切酶、外切酶、连接酶、聚合酶紫外线所致损伤修复所需的酶——蛋白质UvrA、B、C，解螺旋酶、DNA-pol I、连接酶。
运动生物化学 物质代谢的关系与调节
乙酰乙酰CoA
酮体
脂 苏氨酸
亮氨酸
肪 色氨酸 代 谢
色氨酸 草酰乙酸
亮氨酸 赖氨酸
柠檬酸
酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸
的 联
天冬氨酸 天冬酰胺
TAC
CO2
系
延胡索酸
α-酮戊二酸
谷氨酸
苯丙氨酸 酪氨酸
琥珀酰CoA CO2
异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸
精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸
二、糖、脂肪和蛋白质供能的关系
磷酸化酶激酶 （无活性）
ATP
ADP
磷酸化酶激酶 （有活性）
磷酸化酶b （无活性）
ATP
磷酸化酶a （有活性）
ADP
由激素启动磷酸化的级联机制
激素 受体
腺苷酸环 化酶活化
ATP R2C2
cAMP
（别构激活 ）
C2 + R2
磷酸化酶激酶 （无活性）
ATP
磷酸化酶激酶 （有活性）
ADP
磷酸化酶b （无活性）
通过抑制GS和增加PFK的活性分别抑制糖 原的合成和促进糖原酵解;
通过磷酸化ACCβ促进脂肪酸氧化;
通过mTOR和eEF2等信号通路抑制蛋白的 合成。
细胞应激状态（肌肉收缩、缺氧、缺血）， AMPK↑→ATP消耗↓合成↑
磷酸化酶
PPi UDPG焦磷酸化酶
Pi 糖原n
UTP
G-1-P
磷酸葡萄糖变位酶
葡萄糖-6-磷酸酶（肝）
G-6-P
G
己糖(葡萄糖)激酶
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体
腺苷环化酶
腺苷环化酶（有活性）
（无活性） ATP
cAMP
代谢酶的调控与催化机制
代谢酶的调控与催化机制代谢酶是生物体内调节代谢过程的关键分子，它们在催化特定化学反应中起着至关重要的作用。
这些酶不仅可以调控代谢通路，还能转化底物为产物，进而维持生物体内的平衡和稳定。
本文将介绍代谢酶的调控机制和催化机制，以揭示它们在生物体内的重要性。
一、代谢酶的调控机制1. 底物浓度调控代谢酶的活性可以受到反应底物的浓度变化所调控。
当底物浓度较高时，可以促进酶的活性；而当底物浓度较低时，酶的活性会受到抑制。
这种调控机制使得代谢酶能够根据底物的需求来灵活地调整代谢途径，以满足生物体内化学反应的需要。
2. 反馈调控许多代谢酶还被底物或产物通过反馈机制来调控。
当代谢酶产生一定量的底物或产物时，这些物质可以与酶结合并改变其构象，从而影响酶的活性。
这种反馈调控机制可以使代谢酶在代谢过程中保持稳定，并避免底物或产物的过量积累。
3. 磷酸化调控许多代谢酶通过磷酸化来调控其活性。
磷酸化是一个常见的酶活性调控机制，通过添加磷酸基团改变酶分子的结构，从而影响其催化活性。
磷酸化可以由激酶来催化，而磷酸酶则可以去除磷酸基团，恢复酶的活性。
这种磷酸化调控机制在细胞信号传导和代谢调节中扮演着重要角色。
二、代谢酶的催化机制1. 底物结合代谢酶催化前，底物必须与酶发生特异的结合。
这种底物结合可以通过多种方式实现，如亲和力、疏水性等。
底物与酶的结合将形成酶底物复合物，这是催化反应发生的起点。
2. 过渡态形成在底物结合后，酶将通过改变底物的构象，使其接近或达到过渡态。
过渡态是在反应进程中临时形成的高能中间体，通过酶的作用，能够降低反应能垒，加速反应速率。
3. 催化反应过渡态形成之后，酶通过催化作用来促使底物发生化学反应。
催化反应可以通过酶的活性位点上的氨基酸残基来实现，这些残基可以提供电荷或催化基团，从而参与到化学反应中。
4. 产物释放在催化反应完成后，产物会从酶中解离出来。
产物的释放是催化循环的最后一步，酶再次准备接受新的底物进行进一步的催化反应。
生物化学-第十一章-物质代谢调节控制
一、酶活性的调节
A
B
E1
C E2
D E3
催化反应速度最慢的酶：关键酶或限速酶
酶结构调节 酶数量调节 （快速调节） （迟缓调节）
1、变构调节
活性中心
代谢物
非共价键
E
别位
变构酶 E 酶结构发生改变
变构效应剂
变构激活剂 变构抑制剂
酶活性↑ 酶活性↓
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 。
呼吸链 蛋白质合成 尿素合成 三羧酸循环 氧化磷酸化 血红素合成 蛋白质降解 核酸合成
分布区域 线粒体 核糖体 胞浆、线粒体 线粒体 线粒体 胞浆、线粒体 溶酶体、蛋白酶体 细胞核
• 多酶体系的隔离分布：使物质代谢互不干扰
酶活性的调节方式： 1、快速调节，也叫酶活性调节。
2、迟缓调节，也叫酶含量调节。
• 受体分类
按受体在细胞的部位不同，分为：
Ι 膜受体 Ⅱ 细胞内受体
细胞膜受体和细胞内受体
细胞膜受体的类型 1. 离子通道偶联受体 2. G蛋白偶联受体 3. 酶偶联受体
离子通道偶联受体
G蛋白偶联受体
G蛋白
全称：鸟苷酸结合蛋白 特点： ① 由a、b、g亚基组成的异聚体； ②具有GTP酶(GTPase)的活性，能结合GTP或GDP； ③ 其本身的构象改变可活化效应蛋白。
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。
+ 糖原合酶
G-6-P –
糖原磷酸化酶
促进糖的储存
抑制糖的氧化
2、共价修饰
新陈代谢所需要的各种酶
新陈代谢所需要的各种酶酶是一种有机物，在生物体内采取特定功能的反应中发挥作用，可以协助许多化学反应的进行。
维持人体良好的生理功能，需要不断的新陈代谢，而这些新陈代谢的反应则需要各种各样的酶来参与推动。
1、脱氢酶脱氢酶是一种能够脱去结构中氢原子的特殊酶，同时它能帮助各种氧代糖类物质经过氧化降解、酯化等重要化学反应。
脱氢酶可以独立进行反应，也可以与其他的共同反应，这种能力在维持新陈代谢时同样重要。
2、脱落酶脱落酶具有催化玻尿酸脱落作用的特殊能力，在新陈代谢中发挥着重要的作用，主要是促进物质的合成过程。
通过这种合成，它可以促进细胞的新陈代谢，提高细胞的生长力，促进人体的各种生理功能。
3、肽酶肽酶是由多个肽段组成的一种蛋白质，它能够催化合成肽链的多个步骤，最后形成一系列新的物质。
这些上述物质能够参与许多新陈代谢的反应，可以协助生物体的重要机能的正常运行。
4、脂质酶水解酶脂质酶水解酶是一种可以将脂肪、甘油等复合物理分为脂肪酸、单糖和多糖等单体分子的酶。
该酶在新陈代谢中必不可少，可以分解胆固醇、脂肪酸、甘油和脂肪等，减少病理上不新陈代谢的积累。
5、胆硷酶胆硷酶是一种催化胆汁酸氧化反应的特殊酶。
胆硷酶可以促进吸收脂肪溶解物质，可以帮助它们更有效地吸收，以协助新陈代谢的顺利进行。
6、蛋白酶蛋白酶是指能从蛋白质、蛋白复合物或者有机高分子中剥离氨基酸的一类酶。
它可以有效地促进蛋白质的分解，使能活的氨基酸介质能够被人体有效地吸收。
这样一来，就可以支持新陈代谢，维持机体的稳定状态。
7、核酸酶核酸酶是一类分子特性丰富而又有特殊功能的脱氧核糖核酸酶，它可以参与许多新陈代谢反应，最重要的是促进DNA和RNA的建构与变形。
这些生物分子参与人体功能的调节，是新陈代谢正常进行的关键力量。
总之新陈代谢是一个复杂的过程，要想维持身体健康，则需要各种各样的新陈代谢酶才能发挥作用。
脱氢酶、脱落酶、肽酶、脂质酶水解酶、胆碱酶、蛋白酶和核酸酶是新陈代谢所不可缺少的，它们参与的生物反应协助人体正常运行，维持身体健康。
西综考研复习之物质代谢及其调节
西综考研复习之物质代谢及其调节物质代谢及其调节糖酵解的三个关键酶：1.己糖激酶：促进：胰岛素;抑制：6-磷酸葡萄糖(反馈)、长链脂酰CoA(变构)2.6-磷酸果糖激酶-1(最重要)：变构激活剂：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖和2,6-二磷酸果糖(其中，2,6-二磷酸果糖是最强的变构激活剂)变构抑制剂：ATP、柠檬酸3.丙酮酸激酶：变构激活剂：1,6-二磷酸果糖抑制：A TP、丙氨酸(肝内)、胰高血糖素糖酵解过程中的两次底物水平磷酸化：第一次：1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸(磷酸甘油酸激酶，可逆)第二次：磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸(丙酮酸激酶，不可逆)糖酵解过程中生成NADH+H+的反应：3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸(3-磷酸甘油醛脱氢酶)NADH+H+的去向：用于还原丙酮酸生成乳酸(缺氧时);进入呼吸传递链氧化(有氧时)。
产能：获得ATP的数量取决于NADH进入线粒体的穿梭机制(2中可能)：经苹果酸穿梭，一分子NADH+H+产生2.5ATP;经磷酸甘油酸穿梭，一分子NADH+H+产生1.5ATP糖酵解、糖异生、磷酸戊糖途径、糖原合成与分解代谢的交汇点：6-磷酸葡萄糖磷酸甘油酸激酶：在糖酵解和糖异生过程中均起作用(可逆反应)糖酵解的生理意义：1.迅速提供能量;2.机体缺氧或剧烈运动肌局部血流不足时，能量主要通过糖酵解获得;3.红细胞完全依赖糖酵解供应能量。
三羧酸循环的主要部位：线粒体丙酮酸脱氢酶复合体的辅酶有：硫胺素焦磷酸酯(TPP)、硫辛酸、FAD、NAD+、CoAATP/AMP比值增加可抑制丙酮酸脱氢酶复合体;Ca2+可激活丙酮酸脱氢酶复合体。
丙酮酸→乙酰CoA的反应不可逆，因此乙酰CoA不能异生为糖，只能经三羧酸循环彻底氧化，或是合成脂肪酸;糖代谢产生的乙酰CoA通常不会转化为酮体。
三羧酸循化“一二三四”归纳：1.一次底物水平磷酸化：琥珀酰CoA→琥珀酸(由琥珀酰CoA合成酶催化，生成的高能化合物为：GTP)2.二次脱羧：(1)异柠檬酸→α-酮戊二酸(异柠檬酸脱氢酶)(2)α-酮戊二酸→琥珀酰CoA(α-酮戊二酸脱氢酶复合体)3.三个关键酶：(1)柠檬酸合酶：变构激活剂：ADP;抑制：ATP、柠檬酸、NADH、琥珀酰CoA(2)异柠檬酸脱氢酶：激活：ADP、Ca2+;抑制：ATP(3)α-酮戊二酸脱氢酶复合体：激活：Ca2+;抑制：琥珀酰CoA、NADH4.四次脱氢：(1)异柠檬酸→α-酮戊二酸(异柠檬酸脱氢酶，生成NADH+H+)(2)α-酮戊二酸→琥珀酰CoA(α-酮戊二酸脱氢酶复合体，生成NADH+H+)(3)琥珀酸→延胡索酸(琥珀酸脱氢酶，生成FADH2)(4)苹果酸→草酰乙酸(苹果酸脱氢酶，生成NADH+H+)经氧化呼吸链产能：一分子NADH+H+生成2.5ATP;一分子FADH2生成1.5ATP琥珀酰CoA的代谢去路：1.糖异生：琥珀酰CoA→草酰乙酸(三羧酸循环)→磷酸烯醇式丙酮酸(磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶)→糖异生2.有氧氧化：(接上式)磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸→有氧氧化(三羧酸循环)3.合成其他物质：(接上式)丙酮酸→乙酰CoA(1)合成酮体;(2)合成胆固醇;(3)合成脂酸3.参与酮体的氧化：乙酰乙酸+ 琥珀酰CoA→琥珀酸+ 乙酰乙酰CoA4.合成血红素：琥珀酰CoA + 甘氨酸+ Fe2+ →血红素草酰乙酸的代谢去路：见上述乙酰CoA和酮体不能异生为糖，所以脂酸、生酮氨基酸不能进行糖异生;除生酮氨基酸外的氨基酸都可进行糖异生。
物质代谢的整合与调节
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〔一〕肝在脂质消化汲取中具有重要作用
肝细胞合成和分泌的胆汁酸，是脂质消化 汲取必不可少的物质。
肝功能下降 胆道堵塞
厌油腻、脂肪泻等
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〔二〕肝是甘油三酯和脂肪酸代谢的中枢器官
• 饱食后合成甘油三酯、 胆固醇 、磷脂，并以
VLDL形式分泌入血，供其他组织器官摄取与
利用；
• 饥饿时，肝脂肪酸β-氧化产生的大量乙酰辅酶
乳酸循环：整合糖异生与肌糖酵解途径
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四、糖酵解是成熟红细胞的供能主要途径
成熟红细胞没有线粒体， 不能进行营养物质的有氧氧化， 不能利用脂肪酸和其他非糖物 质作为能源。葡萄糖酵解是其 主要能量X。
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五、脂肪组织是储存和释放能量的重要 园地
〔一〕机体将从膳食中摄取的能量主要储存于脂 肪组织
甘油激酶 甘油
磷酸-甘油
葡 萄
肝、肾、肠
脂
糖
肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
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3. 脂肪的分解代谢受糖代谢的影响 饥饿、糖供给缺少或糖代谢障碍时：
脂肪大量动员
酮体生成增加
糖不足
草酰乙酸 相对不足
高酮血症
氧化受阻
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〔二〕葡萄糖与大局部氨基酸可以相互转变
1. 大局部氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸， 可转变为糖
例如：
脱氨基
丙氨酸
丙酮酸
糖异生 葡萄糖
学习材料
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2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需 氨基酸
丙氨酸
天冬氨酸
糖
丙酮酸
草酰乙酸
乙酰CoA
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氨基甲酰磷酸合成酶1
N-乙酰谷氨酸
精氨酸代琥珀酸合成酶
嘌呤核苷酸的从头合成
磷酸核糖焦磷酸（PRPP合成酶
PRPP酰胺转移酶
嘧啶核苷酸的从头合成
氨基甲酰磷酸合成酶11（人类）
天冬氨酸氨基甲酰转移酶（细菌）
胆汁酸的合成
胆固醇7a-羟化酶
DNA的合成
DNA-pol（DNA聚合酶）
RNA的合成
RNA-pol（RNA聚合酶）
糖原磷酸化酶b（去磷酸化）
糖原磷酸化酶a（磷酸化）
糖异生
葡糖-6-磷酸酶
果糖二磷酸酶-1
果糖-2,6-二磷酸
ATP/AMP
丙酮酸羧化酶
乙酰CoA
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
胆固醇的合成
羟甲基戊二单酰CoA还原酶
（HMG CoA还原酶）
甲羟戊酸、胆固醇、7B-羟胆固 醇、25B-羟胆固醇、胰咼血糖素、 皮质醇
蛋白质的合成
氨基酰tRNA合成酶
冈崎片段的处理是复制过程中的切除修复，所需的酶一一RNA酶、DNA-pol I、DNA连接酶
由糖基化酶起始作用的损伤切除修复所需的酶一一内切酶、外切酶、连接酶、聚合酶
紫外线所致损伤修复所需的酶一一 蛋白质UvrA、B、C，解螺旋酶、DNA-polI、连接酶
AMP、CoA
NAD、Ca2
异柠檬酸脱氢酶
ATP
ADP、Ca2+
a-酮戊二酸脱氢酶
ATP、NADPH、琥珀酰CoA
Ca2+
磷酸戊糖途径
葡糖-6-磷酸脱氢酶
NADPH/NADP+比例T
NADPH/NADP+比例J
糖原合成
糖原合酶
糖原合酶b（无活性、磷酸化）
糖原合酶a（有活性、去磷酸化）
糖原分解
糖原磷酸化酶
胰岛素、甲状腺素
甘油二酯的合成
脂酰CoA转移酶
脂肪酸的合成
乙酰CoA羧化酶
脂酰CoA
胰咼血糖素、肾上腺素、生长素
柠檬酸、异柠檬酸、乙酰CoA胰岛素
脂肪动员
激素敏感性甘油三酯脂肪酶
（Байду номын сангаасSL）
胰岛素、前列腺素E2
Adr、NA、胰高血糖素、ACTH、
TRH
代谢途径
关键酶
抑制剂
激活剂
脂肪酸分解（B-氧化）
肉碱脂酰转移酶1
各种物质代谢关键酶及其调节
代谢途径
关键酶
抑制剂
激活剂
糖酵解
己糖激酶
G6P、长链脂酰CoA
胰岛素
磷酸果糖激酶-1
ATP、柠檬酸
ADP、AMP
F-1,6-2P、F-2,6-2P
丙酮酸激酶
ATP、丙氨酸、胰高血糖素
F-1,6-2P
糖的有氧氧化（除糖酵解）
丙酮酸脱氢酶复合体
ATP、乙酰CoA NADH、脂肪酸