13-代谢调节综述.pdf

普通高等教育“十一五”国家级规划教材 生 物 化 学 董晓燕等编写 高等教育出版社 2010年2月 第一节 酶的调节 第二节 细胞水平调节 第三节 激素水平调节 第四节 神经水平调节 第五节 代谢调节理论在实践中的应用 第一节 酶的调节 一、通过控制酶的生物合成调节代谢 二、通过控制酶活性调节代谢 三、代谢的单向性和多酶系统对代谢的调节 四、酶的隔离分布与集中存在对代谢的调节 一、通过控制酶的生物合成调节代谢 能够加速酶合成的化合物称为酶的诱 导剂。 减少酶合成的化合物称为酶的阻遏剂。 诱导剂和阻遏剂在酶蛋白生物合成的 转录或翻译中发挥作用，从而影响酶合 成过程的进行。 一、通过控制酶的生物合成调节代谢 1．诱导剂促进酶蛋白的合成 2．阻遏剂抑制酶蛋白的合成 1．诱导剂促进酶蛋白的合成 大肠杆菌乳糖操纵子是典型的诱导型调控 模式。 一般情况下，大肠杆菌利用葡萄糖作为碳 源，其生长环境中乳糖极少，因此降解乳糖 的酶不被合成。 但若乳糖成为唯一碳源时，菌体便能够合 成代谢乳糖有关的酶类，使乳糖进入菌体细 胞，并水解成为半乳糖和葡萄糖而被利用。 2．阻遏剂抑制酶蛋白的合成 大肠杆菌色氨酸操纵子是一种典型的可阻遏 型操纵子，负责调控色氨酸的生物合成，它的 激活与否完全根据培养基中有无色氨酸而定， 因此色氨酸为辅阻遏物。 当培养基中有色氨酸时，色氨酸与阻遏蛋白 结合，使阻遏蛋白由无活性的构象变为有活性 的构象，并与操纵基因结合，从而使RNA聚 合酶不能移动，结构基因不能转录。 二、通过控制酶活性调节代谢 1．变构调节 2．化学修饰 1．变构调节 变构调节： 变构酶： 变构效应剂： 变构激活剂和变构抑制剂： 变构效应剂可以是酶的底物，也可以是酶体 系的终产物或其他小分子代谢物。 在所有酶的调控机制中属于最快的一种调节 方式。 2．化学修饰 酶蛋白由另一种酶催化发生可逆或不 可逆的共价修饰，从而改变酶的活性， 这种调节称为酶的化学修饰调节。 磷酸化与脱磷酸是目前已知的最主要 的可逆共价修饰方式。 2．化学修饰 三、代谢的单向性和多酶 系统对代谢的调节 一些关键部位的代谢由不同的酶来催化其正反 应和逆反应。 一般α-酮酸脱羧的反应、激酶催化的反应、羧 化反应等都是不可逆的，这些反应常受到严密调 控，成为关键步骤。 通常将这种催化分解方向和催化合成方向由两 种酶分别担当的反应称为相对立的单向反应。 四、酶的隔离分布与集中存在 对代谢的调节 酶在细胞内的隔离分布可避免代谢途径的相互 干扰，从而保证了整体反应的有序性。 原核细胞不同酶系在细胞膜上相对集中地分布 在某些区域，使酶促反应有相对固定的场所， 从而有利于代谢速度和方向的调节。 如此复杂的酶活性调节方式进一步说明了催化 作用对于生命存在的重要意义。 第二节 细胞水平调节 一、细胞膜结构对代谢的调节 二、蛋白质定位对于代谢的调节 一、细胞膜结构对代谢的调节 生物体中代谢之所以能够有条不紊地进行，首 先是由于细胞本身具有特殊的膜结构。 真核细胞中膜结构占细胞干重的70%～80%， 内膜系统将细胞分割成许多特殊区域。 内膜系统对代谢途径的分隔可防止反应之间的 互相干扰，有利于对不同区域代谢的调控。 一、细胞膜结构对代谢的调节 除了上述分割作用外，膜结构对代谢还有以下 三种调节方式： 1．控制跨膜离子浓度和电位梯度 2 ．控制细胞和细胞器的物质运输 3．酶与膜的可逆结合 一、细胞膜结构对代谢的调节 1．控制跨膜离子浓度和电位梯度： 质子浓度梯度可合成ATP ； + Na 浓度梯度可运输氨基酸和糖； Ca2+可作为细胞内信使。 一、细胞膜结构对代谢的调节