第十章-物质代谢的调节

第十章物质代谢的调节

本章主要内容

物质代谢联系概述

细胞水平的代谢调节激素对物质代谢的调节

物质代谢的整体调节第一节概述

恒态(stablestate)是机体代谢的基本状态。恒态的破坏意味着疾病或机体的死亡。机体通过代谢调节维持恒态。

代谢的调节主要是对酶进行调节，包括酶的活性和酶量。尤其是途径中的关键酶（限速酶、调节酶），使他们的活性不致过高或过低，不会缺乏也不会不适时表达，以保持整个机体的代谢以恒态的方式进行。

代谢调节的实质，就是把体内的酶组织起来，在统一的指挥下，互相协作，以便使整个代谢过程适应生理活动的需要。细胞水平代谢调节激素水平代谢调节整体水平代谢调节二、代谢调节的基本方式一、代谢调节的生理意义代谢调节能使生物体适应其生长发育的内外环境变化。在正常的机体中，代谢过程总是与机体的生长发育和外界环境相适应。代谢的调节按经济原则进行，各种物质的代谢速度根据机体的需要随时改变，各种代谢产物既满足需要又不会过剩。第二节细胞水平的代谢调节一、酶的定位调节

动物细胞的膜结构把细胞分为许多区域，称为酶的区室化。

酶的区室化作用保证了代谢途径的定向和有序，也使合成途径和分解途径彼此独立、分开进行。细胞器主要酶及代谢途径胞浆糖酵解途径、磷酸戊糖途径、糖原分解、脂肪酸合成、嘌呤和嘧啶的降解、肽酶、转氨酶、氨酰合成酶线粒体三羧酸循环、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化、脂肪酸链的延长、尿素生成、氧化磷酸化作用溶酶体溶菌酶、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、磷脂酶及磷酸酶内质网NADH及NADPH细胞色素C还原酶、多功能氧化酶、6—磷酸葡萄糖磷酸酶、脂肪酶、蛋白质合成途径、磷酸甘油酯及三酯甘油合成、类固醇合成与还原高尔基体转半乳糖苷基及转葡萄糖糖苷基酶、5—核苷酸酶、NADH细胞色素C还原酶、6—磷酸葡萄糖磷酸酶过氧化体尿酸氧化酶、D—氨基酸氧化酶、过氧化氢酶，长链脂肪酸氧化细胞核DNA与RNA的合成途径二、酶的活性调节（一）变构调节1.概念

某些物质能与酶分子上的非催化部位特异地结合，引起酶蛋白的分子构象发生改变，从而改变酶的活性，这种现象称为酶的变构调节或称别位调节。A是原始底物B、C是中间产物D是终产物E1、E2、E3分别是催化A、B、C的不同酶，其中E1是异促变构酶，D是E1的变构抑制剂，A是E1的变构激活剂2.机理

能受变构调节的酶，常常是由两个以上亚基组成的聚合体。有的亚基与作用物结合，起催化作用，称为催化亚基；有的亚基与变构剂结合，发挥调节作用，称调节亚基。但也可在同一亚基上既存在催化部位又存在调节部位。变构剂与调节亚基(或部位)间是非共价键的结合，结合后改变酶的构象，从而使酶活性被抑制或激活。△：酶亚基上的催化部位X：酶亚基上的调节部位FDP：果糖—1，6－二磷酸3.生理意义

变构效应在酶的快速调节中占有特别重要的地位。代谢速度的改变，常常是由于影响了整条代谢通路中催化第一步反应的酶或整条代谢反应中限速酶的活性而引起的。这些酶往往受到一些代谢物的抑制或激活，这些抑制或激活作用大多是通过变构效应来实现的。因而，这些酶的活力可以极灵敏地受到代谢产物浓度的调节，这对机体的自身代谢调控具有重要的意义。（二）共价修饰调节1.概念

酶分子肽链上的某些基团可在另一种酶的催化下发生可逆的共价修饰，或通过可逆的氧化还原互变使酶分子的局部结构或构象产生改变，从而引起酶活性的改变，这个过程称为酶的共价修饰调节。酶类反应类型效应糖无磷酸化酶磷酸化／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/激活丙酮酸脱羟酶磷酸化／去磷酸化抑制/激活脂肪酶（脂肪细胞）磷酸化／去磷酸化激活/抑制谷氨酰胺合成酶（大肠杆菌）腺苷化／去腺苷化抑制/激活黄嘌呤氧化（脱氢）酶－SH/-S-S-脱氢/氧化2.机理

肌肉糖元磷酸化酶有两种形式，即无活性的磷酸化酶b和有活性的磷酸化酶a。磷酸化酶b在酶的催化下，使每个亚基分别接受ATP供给的一个磷酸基团，转变为磷酸化酶a，后者具有高活性。两分子磷酸化酶a二聚体可以再聚合成活性较低的磷酸化酶a四聚体。肌肉磷酸化酶的共价修饰作用3.特点

酶的共价修饰调节可在激素的作用下产生级联放大的效应，即少量的调节因素就可使大量的酶分子发生共价修饰，因此，催化效率高。同时，酶的共价修饰调节耗能少，是一种经济有效的调节方式。三、酶的含量调节（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏

酶的底物或产物、激素以及药物等都可以影响酶的合成。一般将加强酶合成的化合物称为诱导剂，减少酶合成的化合物称为阻遏剂。底物对酶合成的诱导作用产物对酶合成的阻遏激素对酶合成的诱导作用药物对酶合成的诱导作用（二）酶蛋白降解的调节

细胞内酶的含量也可通过改变酶分子的降解速度来调节。酶蛋白受细胞内溶酶体中蛋白水解酶的催化而降解，因此，凡能改变蛋白水解酶活性或蛋白水解酶在溶酶体内分布的因素，都可间接地影响酶蛋白的降解速度。目前认为，通过酶降解以调节酶含量的作用的重要性不如酶的诱导和阻遏作用。第三节激素对物质代谢的调节一、激素通过细胞膜受体的调节

实验证实，肾上腺素首先与细胞膜上的特异性受体结合，激活G蛋白，G蛋白再激活膜上的腺苷酸环化酶，后者使细胞内ATP转变为cAMP，而cAMP可再使胞浆中的磷酸化酶b转变为磷酸化酶a。由于肾上腺素并不进入细胞，其作用是通过细胞内cAMP传递的，因此将cAMP称为细胞内信使或激素的第二信使。

激素通过血液到达其专一作用的组织和细胞，称为靶组织（targettissue）、靶细胞（targetcell），与其特异的受体结合，引起细胞内代谢的改变，于是引起生理效应。二、激素通过细胞内受体的调节

非膜受体激素包括类固醇激素、前列腺素、甲状腺素、活性维生素D及视黄醇。这些激素可透过细胞膜进入细胞，与其胞核内的特异性受体结合，引起受体的构象变化。第四节物质代谢的整体调节

机体内各种组织器官和细胞在功能上都不会独立