生物化学物质代谢的联系与调节
生物化学：第十三章 代谢调节
• 代谢调节普遍存在于生物界
单细胞生物
通过细胞内代谢物浓度的变 化，影响酶活性及含量，从而调 节代谢
——原始调节/细胞水平调节
高 等 生 细胞水平代谢调节 物
激素水平代谢调节
整体水平代谢调节
细胞水平代谢调节
细胞的膜结构及酶分布 在代谢的调节作用
酶活性的调节
多酶体系的 区域化分布
同工酶在调 节中的作用
GTP
已糖激酶
6-P-G
磷酸果糖激酶
6-P-F
磷酸果糖激酶1
6-磷酸果糖
1,6-二磷酸果糖
各种腺苷酸对磷酸果糖激酶的变构调节
变构调节的机制和特点
➢多数变构酶由多亚基构成，所以存在四级结构。 它们的变构调节一般体现在亚基的解聚和聚合上。 ➢多数变构酶由两种亚基组成：催化亚基和调节亚 基。 ➢变构酶有两种构象。 ➢变构剂与调节亚基以非共价键结合，两者的结合 程度取决于变构剂的浓度。 ➢变构调节快速短暂，一般在数分钟内完成。
甘油
某些非必需氨基酸
磷酸甘油醛
糖酵解途径
丙酮酸
其他α-酮酸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 但不能说，脂类可转变为氨基酸
• 氨基酸可以转变为脂类
氨基酸
乙酰CoA
脂肪
• 氨基酸可作为合成磷脂的原料
丝氨酸
丝氨酸磷脂
胆胺
脑磷脂
胆碱
卵磷脂
4. 核酸与糖、蛋白质
代谢的相互联系
• 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
酶结构 的调节
酶数量 的调节
一、代谢途径的区域化分布 1、代谢途径有关酶类常组成酶体系，分布
于细胞的某一区域或亚细胞结构中。
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
生物化学讲义第十章物质代谢的联系和调节
生物化学讲义第十章物质代谢的联系和调节 【目的与要求】1.熟悉三大营养物质氧化供能的通常规律与相互关系。
2．熟悉糖、脂、蛋白质、核酸代谢之间的相互联系。
3．熟悉代谢调节的三种方式。
掌握代谢途径、关键酶（调节酶）的概念；掌握关键酶（调节酶）所催化反应的特点。
熟悉细胞内酶隔离分布的意义。
熟悉酶活性调节的方式。
4．掌握变构调节、变构酶、变构效应剂、调节亚基、催化亚基的概念；5．掌握酶的化学修饰调节的概念及要紧方式。
6．熟悉激素种类及其调节物质代谢的特点。
7．熟悉饥饿与应激状态下的代谢改变。
【本章重难点】1.物质代谢的相互联系2．物质代谢的调节方式及意义3．酶的变构调节、化学修饰、阻遏与诱导4．作用于细胞膜受体与细胞内受体的激素学习内容第一节物质代谢的联系第二节物质代谢的调节第一节物质代谢的联系一、营养物质代谢的共同规律物质代谢：机体与环境之间不断进行的物质交换，即物质代谢。
物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。
二、三大营养物质代谢的相互联系糖、脂与蛋白质是人体内的要紧供能物质。
它们的分解代谢有共同的代谢通路—三羧酸循环。
三羧酸循环是联系糖、脂与氨基酸代谢的纽带。
通过一些枢纽性中间产物，能够联系及沟通几条不一致的代谢通路。
对糖、脂与蛋白质三大营养物质之间相互转变的关系作简要说明：㈠糖可转变生成甘油三酯等脂类物质（除必需脂肪酸外），甘油三酯分解生成脂肪酸，脂肪酸经β-氧化生成乙酰CoA，乙酰CoA或者进入三羧酸循环或者生成酮体，因此甘油三酯的脂肪酸成分不易生糖，但甘油部分能够转变为磷酸丙糖而生糖，但是甘油只有三个碳原子，只占甘油三酯的很小部分。
㈡多数氨基酸是生糖或者生糖兼生酮氨基酸。
因此氨基酸转变成糖较为容易。
糖代谢的中间产物只能转变成非必需氨基酸，不能转变成必需氨基酸。
㈢少数氨基酸能够生酮，生糖氨基酸生糖后，也可转变为脂肪酸（除必需脂肪酸外），因此氨基酸转变成脂类较为容易。
脂肪酸经β-氧化生成乙酰CoA进入三羧酸循环后，即以CO2形式被分解。
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
生物化学物质代谢的联系与调节ppt课件
物质代谢的联系与调节
概述
（一）物质代谢调节的概念
正常情况下，为适应内外环境的不断变化，机体 能够及时调节物质代谢的强度、速率和方向，以 维持机体内环境的稳定及代谢的顺利进行，在整 体上保持动态平衡。机体 对物质代谢的精细调 节过程称做代谢调节。
（二）代谢途 径
代谢途径是指生物 体内物质在代谢过 程中，由许多酶促 反应组成的、有秩 序的、依次连接的、 连续的化学反应。
某些代谢途径的变构酶及其变构效应剂
代谢途径 变构酶
变构激活剂
变构抑制剂
糖酵解
己糖激酶
AMP、ADP、FDP、Pi G-6-P
三羧酸循环
磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 柠檬酸合酶
FDP FDP AMP
柠檬酸 ATP、乙酰CoA ATP、长链脂酰CoA
糖异生
糖原分解 糖原合成 脂酸合成 胆固醇合成 氨基酸代谢
线粒体
胆固醇合成 细胞液和内质网
磷酸戊糖途径 细胞液
尿素合成 细胞液和线粒体
糖异生
细胞液
蛋白质合成 细胞液和内质网
糖原合成与分解 细胞液
DNA合成 细胞核
氧化磷酸化
线粒体
mRNA合成 细胞核
磷脂合成
内质网
tRNA合成 核质
脂肪酸合成
细胞液
rRNA合成 核仁
脂肪动员
细胞液
血红素合成 细胞液和线粒体
脂酸β氧化
草酰乙酸
丙酮酸
丙酮酸羧化酶
3. 级联调节
肾上腺素 肾上腺素受体
肾上腺素—肾上腺素受体
G蛋白（无活性） G蛋白（有活性）
腺苷酸环化酶 腺苷酸环化酶
（无活性）
（有活性）
ATP
物质代谢的联系与调节《生物化学》复习提要
物质代谢的联系与调节第一节物质代谢的特点(一)整体性体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机盐、维生素等的代谢不是彼此孤立各自为政，而是同时进行的，而且彼此互相联系，或相互转变，或相互依存，构成统一的整体。
(二)代谢调节机体存在精细的调节机制，不断调节各种物质代谢的强度、方向和速度以适应内外环境的变化。
代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。
(三)各组织、器官物质代谢各具特色由于各组织、器官的结构不同，所含有酶系的种类和含量各不相同，因而代谢途径及功能各异，各具特色。
例如肝在糖、脂、蛋白质代谢上具有特殊重要的作用，是人体物质代谢的枢纽。
(四)各种代谢物均具有各自共同的代谢池无论是体外摄人的营养物或体内各组织细胞的代谢物，只要是同一化学结构的物质在进行中间代谢时，不分彼此，参加到共同的代谢池中参与代谢。
(五)ATP是机体能量利用的共同形式糖、脂及蛋白质在体内分解氧化释出的能量，均储存在ATP的高能磷酸键中。
(六)NADPH是合成代谢所需的还原当量参与还原合成代谢的还原酶则多以NADPH为辅酶，提供还原当量。
如糖经戊糖磷酸途径生成的NADPH既可为乙酰辅酶A合成脂酸，又可为乙酰辅酶A 合成固醇提供还原当量。
第二节物质代谢的相互联系一、在能量代谢上的相互联系乙酰辅酶A是三大营养物共同的中间代谢物，三羧酸循环是糖、脂、蛋白质最后分解的共同代谢途径，释出的能量均以ATP形式储存。
从能量供应的角度看，这三大营养素可以互相代替，并互相制约。
二、糖、脂和蛋白质代谢之间的联系体内糖、脂、蛋白质和核酸等的代谢不是彼此独立，而是相互关联。
它们通过共同的中间代谢物，即两种代谢途径汇合时的中间产物，三羧酸循环和生物氧化等联成整体。
(一)糖代谢与脂代谢的相互联系当摄人的糖量超过体内能量消耗时，除合成少量糖原储存在肝及肌肉外，生成的柠檬酸及ATP可变构激活乙酰辅酶A竣化酶，使由糖代谢源源而来的大量乙酰辅酶A得以羧化成丙二酰辅酶A，进而合成脂酸及脂肪在脂肪组织中储存，即糖可以转变为脂肪。
物质代谢的联系和调节专业知识讲解
汇报人： 2023-12-30
目录
• 物质代谢的基本概念 • 物质代谢的联系 • 物质代谢的调节 • 物质代谢异常与疾病 • 物质代谢的研究方法 • 物质代谢的前沿进展与未来展
望
01
物质代谢的基本概念
物质代谢的定义
物质代谢
指生物体内所发生的用于维持生命活动的化学反应的总和，包括 合成代谢和分解代谢两类。
合成代谢
指生物从外界吸收各种营养物质，通过一系列化学反应将其转化 为自身组成成分，并储存能量的过程。
分解代谢
指生物体将自身组成成分分解为简单物质，并释放能量的过程。
物质代谢的过程
消化吸收
食物经过物理和化学方式被分解为可被细胞吸 收的小分子，如氨基酸、单糖和脂肪酸。
转运
吸收的小分子通过细胞膜的转运进入细胞内部 。
物质代谢与细胞信号转导的联系
激素调节物质代谢
激素作为细胞信号分子，可以调节细胞内酶的活性或影响基因的表达，从而调 节物质代谢的速度和方向。
物质代谢影响细胞信号转导
细胞内的物质代谢可以产生一些小分子信号分子，如cAMP、Ca2+等，这些信 号分子可以作为第二信使参与细胞信号转导过程。
03
物质代谢的调节
05
物质代谢的研究方法
生物化学研究方法
生物化学研究方法是通过生物化学手段来研究物质代谢的过 程。这些手段包括生物化学实验、生物化学分析和生物化学 技术等。通过这些方法，可以深入了解物质代谢的分子机制 和代谢途径。
生物化学研究方法还可以用来研究生物体内各种物质的合成 、分解和转化等过程，以及这些过程之间的相互联系和调节 机制。这些研究对于理解生物体的生命活动和疾病发生机制 具有重要意义。
生物化学(10.3)--作业物质代谢的联系与调节(附答案)
第九章 物质代谢的联系与调节名词解释物质代谢(metabolism)限速酶(1imitingvelocityenzymes)变构酶(Allostericenzyme)与变构调节(Allostericregulation)酶的化学修饰(chemicalmodifacation)泛素(Ubiquitin反馈控制(feedback)蛋白激酶(ProteinKinase)酶的诱导剂(enzymeinducer)变构调节(Allostericregulation)调节酶(regulatoryenzyme)问答题1. 简述丙酮酸在代谢中的作用。
2. 试述乙酰CoA在代谢中的作用。
3. 脂肪能否进行糖异生?4. 简述甘氨酸的生化作用。
5. 列出至少8种维生素的辅酶形式及其参与的生化代谢。
6. 简述酶的化学修饰的特点。
7 简述人体在长期饥饿状态下，物质代谢有何变化。
8. 体内脂肪酸可否转变为葡萄糖?为什么?9. 糖、脂、蛋白质在机体内是否可以相互转变?简要说明其转变的途径或不能转变的原因。
10. 为何称三羧酸循环是物质代谢的中枢，有何生理意义?11. 讨论下列物质能否相互转变?简述其理由。
12. 试述体内草酰乙酸在物质代谢中有什么作用?13. 试述丙酮酸在体内物质代谢中的重要作用。
14. 三大营养物质，即糖、脂肪和蛋白质在机体内可以相互转变吗?简述其理由。
15. 为什么减肥的人也要限制糖类的摄入量?试从营养物质代谢的角度加以解释。
16. 请列举5种肝脏特有的代谢途径(在正常情况下，其他组织器官很难或很少进行的代谢过程)，并分别说明其主要生理意义。
17. 比较脑、肝、骨骼肌在糖、脂代谢和能量代谢上的主要特点。
18. 短期饥饿时，机体如何进行三级水平调节的?19. 试述人体在短期饥饿和长期饥饿情况下，糖、脂、蛋白质代谢有何特点？20. 试比较酶的变构调节和化学修饰调节的不同。
参考答案：名词解释物质代谢(metabolism)[答案]机体在生命活动过程中不断摄人O2及营养物质，在细胞内进行中间代谢，同时不断排出CO2及代谢废物，这种机体和环境之间不断进行的物质交换即物质代谢,包括分解、合成和能量代谢。
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胆固醇合成
HMG辅酶A还原酶
尿素合成
精氨酸代琥珀酸合成酶
血红素合成
δ-氨基-γ教-学酮pp戊t 酸合酶（ALA合酶）
17
关键酶的特点
① 它催化的反应速度最 慢，它的活性决定整 个代谢途径的反应速 度，故又称限速酶。
② 它催化单向反应或非 平衡反应。
③ 它受多种代谢物的变 构调节调节,属于调节 酶
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磷酸戊糖途径 细胞液
尿素合成 细胞液和线粒体
糖异生 糖原合成与分解 氧化磷酸化 磷脂合成 脂肪酸合成
细胞液 细胞液 线粒体 内质网 细胞液
蛋白质合成 DNA合成 mRNA合成 tRNA合成 rRNA合成
细胞液和内质网 细胞核 细胞核 核质 核仁
脂肪动员 脂酸β氧化
细胞液 线粒体
血红素合成 细胞液和线粒体 胆红素生成 细胞液和微粒体
节）
✓
（
整体水平调节（神经调节）
-
）
ADP 葡 萄 -6 -磷 酸
✓ 激素水平调节
乙 酰 C oA
H M G -C o A H M G -C o A 还 原 酶
甲羟戊酸
（ -）
丙酮酸
胆固醇
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8
二、一些组织器官的物质代谢特点
糖代谢 脂代谢
蛋白质 代谢
肝
合成与储存糖原、 肝糖原分解直接补 充血糖、糖异生的 主要器官
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15
（二）物质代谢调节的基本方式
关键酶（key enzyme）
定义：关键酶是指代谢途径中某一个或几个酶的活 性改变，可以改变整个途径的反应速度和方向， 这样的酶称为关键酶或限速酶。
代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。
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16
一些重要代谢途径的限速酶
代谢途径
限速酶
糖酵解
己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶
合成脂肪但不能储 存脂肪 合成酮体但不能利 用酮体 合成胆固醇的主要 器官
合成尿素的主要器 官
脑
骨骼肌
红细胞
主要利用葡 萄糖氧化供 能
合成与储存糖原、 成熟红 肌糖原分解不能 细胞只 直接补充血糖、 进行糖
酵解
成人脑不能 可利用酮体 合成胆固醇 可利用酮体
进行脂 交换
合成少量尿 素
不能合 成
肾 糖异生
第十章
物质代谢的联系与调节
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1
概述
（一）物质代谢调节的概念
正常情况下，为适应内外环境的不断变化，机体能 够及时调节物质代谢的强度、速率和方向，以维 持机体内环境的稳定及代谢的顺利进行，在整体 上保持动态平衡。机体 对物质代谢的精细调节 过程称做代谢调节。
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2
（二）代谢途径
代谢途径是指生物体 内物质在代谢过程 中，由许多酶促反 应组成的、有秩序 的、依次连接的、 连续的化学反应。
合成和 利用酮 体
合成少 量尿素
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9
第二节 物质代谢的相互联系
一、在能量上的相互联系
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10
（肝）酮体
脂肪
葡萄糖
脂肪动员
6-磷 酸葡糖
脂酰CoA
脂肪酸 β—氧化
乙酰CoA FADN2、NADH
6-磷 酸果糖 6-磷 酸果糖激酶-1
（—） 1，6-二磷 酸果糖
三羧酸循环增强 呼吸链电子传递加速 肝外组织利用酮体
葡 萄 -6-磷 酸
脂肪酸合成
NADPH+H+
磷酸戊糖途径
甘氨酸 组氨酸 色氨酸 丝氨酸
5-磷 酸 核 糖
一碳单位 甘氨酸
嘌呤核苷酸合成 嘧啶核苷酸合成
乙醇胺
胆碱
天冬氨酸 谷氨酰胺
磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱
其它甘油磷脂
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7
（二）代谢调节精细性
葡萄糖
代谢调节的三个层次
ATP
细胞水平调节（分子水平调 己 糖 激 酶
19
2 .底物循环调节
葡 糖 -6-磷 酸 酶
葡萄糖
葡 糖 -6-磷 酸
己激酶糖
果 糖 -6-磷 酸 酶
果 糖 -6-磷 酸 果 糖 -1， 6-磷 酸
磷 酸 果 糖 激 酶 -1
磷酸烯醇式 丙酮酸羧激酶
磷酸戊糖途径 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶
糖异生
丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、
果糖-1，6-二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶
三羧酸循环
柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、
α-酮戊二酸脱氢酶复合体
糖原合成
糖原合酶
糖原分解
糖原磷酸化酶
脂肪分解
三酰甘油脂肪酶（激素敏感脂肪酶）
脂酸合成
乙酰辅酶A羧化酶
酮体合成
HMG辅酶A合酶
磷 酸 果 糖 激 酶 -1 果 糖 -1， 6-二 磷 酸
乙 酰 CoA (-)
3-磷酸甘油
草酰乙酸 柠檬酸
(-) β -氧 化 增 强
乙 酰 CoA
柠檬酸
β
(-)
乙 酰 CoA
(+ )
ATP
羧化酶
生成增加
丙 二 酸 单 酰 CoA
脂肪酸
脂肪
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5
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6
乙 酰 CoA
葡萄糖
脂肪
3-磷 酸 甘 油 醛
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3
第体性
代谢途径相互联系、相互依存、相互支持、相互制约、相互 协调
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4
饥饿或禁食
脂肪动员增强
脂 酰 CoA增 多 （细胞液）
肉 碱 -脂 酰 转 移 酶 I
脂 酰 CoA增 多 （线粒体）
葡萄糖
高 糖 低 脂 饮 食
果 糖 -6-磷 酸
ATP/ADP
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11
二、糖、脂、蛋白质和核酸代谢之间的相互联系
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12
（一）酶的区域化分布与定位 有利于各代谢途径有条不紊进行和有效调节
脂肪动员
脂肪酸
脂肪
葡萄糖
糖
脂 酰 CoA
有 氧 氧
磷酸戊糖途径
脂肪酸
葡 萄 -6-磷 酸
NADPH+H+
脂 肪 合
化
成
3-磷 酸 甘 油 醛
丙酮酸
细胞水平的调节是最原
始、最基本的调节方
式。
丙酮酸
乙 酰 C oA
H M G -C o A H M G -C o A 还 原 酶
甲羟戊酸 （ -）
胆固醇
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14
真核细胞主要代谢途径与酶在细胞内的隔离分布
代谢途径
细胞内分布 代谢途径 细胞内分布
糖酵解
细胞液
脂肪合成 细胞液
三羧酸循环
线粒体
胆固醇合成 细胞液和内质网
脂 酰 CoA
乙 酰 CoA
β-氧 化
三 羧 草酰乙酸 酸 循 环
柠檬酸 教学ppt
乙 酰 CoA
柠檬酸
草酰乙酸 13
第一节 物质代谢的调节
一、细胞水平调节
葡萄糖
细胞水平的调节指通过
ATP
其细胞内代谢物浓度 己 糖 激 酶
的变化来影响酶活性 （ - ）
ADP
和酶含量的调节方式。 葡 萄 - 6 - 磷 酸
18
1. 反 馈 调 节
（ -）
葡萄糖 己糖激酶
葡 萄 -6-磷 酸
负
果 糖 -6-磷 酸
反 馈
磷 酸 果 糖 激 酶 -1
调 节
（ -）
果 糖 -1， 6-二 磷 酸
葡 萄 -1-磷 酸 （ +）
UDP-葡 糖
糖原
糖原合酶
正反馈调节
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸激酶
（ -）
丙酮酸
ATP
乙 酰 CoA
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