第十章-物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)

第十章物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)

本章主要內(nèi)容

物質(zhì)代謝聯(lián)系概述

細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)激素對(duì)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)

物質(zhì)代謝的整體調(diào)節(jié)第一節(jié)概述

恒態(tài)(stablestate)是機(jī)體代謝的基本狀態(tài)。恒態(tài)的破壞意味著疾病或機(jī)體的死亡。機(jī)體通過(guò)代謝調(diào)節(jié)維持恒態(tài)。

代謝的調(diào)節(jié)主要是對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括酶的活性和酶量。尤其是途徑中的關(guān)鍵酶（限速酶、調(diào)節(jié)酶），使他們的活性不致過(guò)高或過(guò)低，不會(huì)缺乏也不會(huì)不適時(shí)表達(dá)，以保持整個(gè)機(jī)體的代謝以恒態(tài)的方式進(jìn)行。

代謝調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)，就是把體內(nèi)的酶組織起來(lái)，在統(tǒng)一的指揮下，互相協(xié)作，以便使整個(gè)代謝過(guò)程適應(yīng)生理活動(dòng)的需要。細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié)激素水平代謝調(diào)節(jié)整體水平代謝調(diào)節(jié)二、代謝調(diào)節(jié)的基本方式一、代謝調(diào)節(jié)的生理意義代謝調(diào)節(jié)能使生物體適應(yīng)其生長(zhǎng)發(fā)育的內(nèi)外環(huán)境變化。在正常的機(jī)體中，代謝過(guò)程總是與機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育和外界環(huán)境相適應(yīng)。代謝的調(diào)節(jié)按經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行，各種物質(zhì)的代謝速度根據(jù)機(jī)體的需要隨時(shí)改變，各種代謝產(chǎn)物既滿足需要又不會(huì)過(guò)剩。第二節(jié)細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)一、酶的定位調(diào)節(jié)

動(dòng)物細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)把細(xì)胞分為許多區(qū)域，稱為酶的區(qū)室化。

酶的區(qū)室化作用保證了代謝途徑的定向和有序，也使合成途徑和分解途徑彼此獨(dú)立、分開(kāi)進(jìn)行。細(xì)胞器主要酶及代謝途徑胞漿糖酵解途徑、磷酸戊糖途徑、糖原分解、脂肪酸合成、嘌呤和嘧啶的降解、肽酶、轉(zhuǎn)氨酶、氨酰合成酶線粒體三羧酸循環(huán)、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化、脂肪酸鏈的延長(zhǎng)、尿素生成、氧化磷酸化作用溶酶體溶菌酶、酸性磷酸酶、水解酶、包括蛋白酶、核酸酶、葡萄糖苷酶、磷酸脂酶、脂肪酶、磷脂酶及磷酸酶內(nèi)質(zhì)網(wǎng)NADH及NADPH細(xì)胞色素C還原酶、多功能氧化酶、6—磷酸葡萄糖磷酸酶、脂肪酶、蛋白質(zhì)合成途徑、磷酸甘油酯及三酯甘油合成、類固醇合成與還原高爾基體轉(zhuǎn)半乳糖苷基及轉(zhuǎn)葡萄糖糖苷基酶、5—核苷酸酶、NADH細(xì)胞色素C還原酶、6—磷酸葡萄糖磷酸酶過(guò)氧化體尿酸氧化酶、D—氨基酸氧化酶、過(guò)氧化氫酶，長(zhǎng)鏈脂肪酸氧化細(xì)胞核DNA與RNA的合成途徑二、酶的活性調(diào)節(jié)（一）變構(gòu)調(diào)節(jié)1.概念

某些物質(zhì)能與酶分子上的非催化部位特異地結(jié)合，引起酶蛋白的分子構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變酶的活性，這種現(xiàn)象稱為酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)或稱別位調(diào)節(jié)。A是原始底物B、C是中間產(chǎn)物D是終產(chǎn)物E1、E2、E3分別是催化A、B、C的不同酶，其中E1是異促變構(gòu)酶，D是E1的變構(gòu)抑制劑，A是E1的變構(gòu)激活劑2.機(jī)理

能受變構(gòu)調(diào)節(jié)的酶，常常是由兩個(gè)以上亞基組成的聚合體。有的亞基與作用物結(jié)合，起催化作用，稱為催化亞基；有的亞基與變構(gòu)劑結(jié)合，發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，稱調(diào)節(jié)亞基。但也可在同一亞基上既存在催化部位又存在調(diào)節(jié)部位。變構(gòu)劑與調(diào)節(jié)亞基(或部位)間是非共價(jià)鍵的結(jié)合，結(jié)合后改變酶的構(gòu)象，從而使酶活性被抑制或激活。△：酶亞基上的催化部位X：酶亞基上的調(diào)節(jié)部位FDP：果糖—1，6－二磷酸3.生理意義

變構(gòu)效應(yīng)在酶的快速調(diào)節(jié)中占有特別重要的地位。代謝速度的改變，常常是由于影響了整條代謝通路中催化第一步反應(yīng)的酶或整條代謝反應(yīng)中限速酶的活性而引起的。這些酶往往受到一些代謝物的抑制或激活，這些抑制或激活作用大多是通過(guò)變構(gòu)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因而，這些酶的活力可以極靈敏地受到代謝產(chǎn)物濃度的調(diào)節(jié)，這對(duì)機(jī)體的自身代謝調(diào)控具有重要的意義。（二）共價(jià)修飾調(diào)節(jié)1.概念

酶分子肽鏈上的某些基團(tuán)可在另一種酶的催化下發(fā)生可逆的共價(jià)修飾，或通過(guò)可逆的氧化還原互變使酶分子的局部結(jié)構(gòu)或構(gòu)象產(chǎn)生改變，從而引起酶活性的改變，這個(gè)過(guò)程稱為酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。酶類反應(yīng)類型效應(yīng)糖無(wú)磷酸化酶磷酸化／去磷酸化激活/抑制磷酸化酶b激酶磷酸化／去磷酸化激活/抑制磷酸化酶磷酸酶磷酸化／去磷酸化抑制/激活糖元合成酶磷酸化／去磷酸化抑制/激活丙酮酸脫羥酶磷酸化／去磷酸化抑制/激活脂肪酶（脂肪細(xì)胞）磷酸化／去磷酸化激活/抑制谷氨酰胺合成酶（大腸桿菌）腺苷化／去腺苷化抑制/激活黃嘌呤氧化（脫氫）酶－SH/-S-S-脫氫/氧化2.機(jī)理

肌肉糖元磷酸化酶有兩種形式，即無(wú)活性的磷酸化酶b和有活性的磷酸化酶a。磷酸化酶b在酶的催化下，使每個(gè)亞基分別接受ATP供給的一個(gè)磷酸基團(tuán)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峄竌，后者具有高活性。兩分子磷酸化酶a二聚體可以再聚合成活性較低的磷酸化酶a四聚體。肌肉磷酸化酶的共價(jià)修飾作用3.特點(diǎn)

酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)可在激素的作用下產(chǎn)生級(jí)聯(lián)放大的效應(yīng)，即少量的調(diào)節(jié)因素就可使大量的酶分子發(fā)生共價(jià)修飾，因此，催化效率高。同時(shí)，酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)耗能少，是一種經(jīng)濟(jì)有效的調(diào)節(jié)方式。三、酶的含量調(diào)節(jié)（一）酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏

酶的底物或產(chǎn)物、激素以及藥物等都可以影響酶的合成。一般將加強(qiáng)酶合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑，減少酶合成的化合物稱為阻遏劑。底物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)作用產(chǎn)物對(duì)酶合成的阻遏激素對(duì)酶合成的誘導(dǎo)作用藥物對(duì)酶合成的誘導(dǎo)作用（二）酶蛋白降解的調(diào)節(jié)

細(xì)胞內(nèi)酶的含量也可通過(guò)改變酶分子的降解速度來(lái)調(diào)節(jié)。酶蛋白受細(xì)胞內(nèi)溶酶體中蛋白水解酶的催化而降解，因此，凡能改變蛋白水解酶活性或蛋白水解酶在溶酶體內(nèi)分布的因素，都可間接地影響酶蛋白的降解速度。目前認(rèn)為，通過(guò)酶降解以調(diào)節(jié)酶含量的作用的重要性不如酶的誘導(dǎo)和阻遏作用。第三節(jié)激素對(duì)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)一、激素通過(guò)細(xì)胞膜受體的調(diào)節(jié)

實(shí)驗(yàn)證實(shí)，腎上腺素首先與細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合，激活G蛋白，G蛋白再激活膜上的腺苷酸環(huán)化酶，后者使細(xì)胞內(nèi)ATP轉(zhuǎn)變?yōu)閏AMP，而cAMP可再使胞漿中的磷酸化酶b轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峄竌。由于腎上腺素并不進(jìn)入細(xì)胞，其作用是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)cAMP傳遞的，因此將cAMP稱為細(xì)胞內(nèi)信使或激素的第二信使。

激素通過(guò)血液到達(dá)其專一作用的組織和細(xì)胞，稱為靶組織（targettissue）、靶細(xì)胞（targetcell），與其特異的受體結(jié)合，引起細(xì)胞內(nèi)代謝的改變，于是引起生理效應(yīng)。二、激素通過(guò)細(xì)胞內(nèi)受體的調(diào)節(jié)

非膜受體激素包括類固醇激素、前列腺素、甲狀腺素、活性維生素D及視黃醇。這些激素可透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，與其胞核內(nèi)的特異性受體結(jié)合，引起受體的構(gòu)象變化。第四節(jié)物質(zhì)代謝的整體調(diào)節(jié)

機(jī)體內(nèi)各種組織器官和細(xì)胞在功能上都不會(huì)獨(dú)立