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公司公告

无菌均质器精细的调节机制

! "#核苷酸有哪些代谢功能?有何生物学意义? ! ! $#核苷酸有哪些种类?它们有哪些合成和分解方式? ! ! %#核苷酸合成有哪些调节类型和调节机制? ! ! &#核苷酸代谢类似物对核苷酸代谢调节的作用机理和意义是什么? (安玉会) 第十一章 !物质代谢的调节 ! !本章教学要求 ! ! "细胞水平的代谢调节、酶活性的快速调节、酶含量的调节 ! ! "激素对物质代谢的调节 ! ! "整体水平的代谢调节 ! ! "代谢障碍与疾病 !!生物体的物质代谢是由许多连续和相关的代谢途径所组成,每一条代谢途径又包含一系列酶促化学 反应,各条途径相互联系、相互作用、相互制约又相互协调,是一个完整统一的过程。在正常情况下,为适 应不断变化的内、外环境,使物质代谢有条不紊地进行,生物体对其代谢具有无菌均质器精细的调节机制,不断调节各 种物质代谢的强度、方向和速率,即为代谢调节。代谢调节普遍存在于生物界,是生命的重要特征。生物 体内的代谢调节机制十分复杂,是生物在长期进化过程中逐步形成的一种适应能力。随着生物神经系统 不断发展,神经调节也不断发展。比神经调节原始的代谢调节是激素调节;而最原始也是最基础的代谢调 节则是细胞内的调节。因此,生物体内的代谢调节在三个不同水平上进行,即(")整体水平调节(神经调 节),($)细胞水平或分子水平调节。 (#)激素水平调节, !!本章将着重介绍细胞水平的调节;在介绍激素受体及其调节机理的同时简单阐述激素水平的调节,其 具体内容已分散在代谢各章中叙述;最后以应激、饥饿和糖尿病为例,探讨整体水平调节。 第一节 !细胞水平的代谢调节 一、细胞内代谢调节的基本方式 !!(一)代谢酶与代谢途径的整合与定位分布 ! !

 

"%酶在细胞内的区域化分布 !!生物体结构与功能的基本单位是细胞。生命活动过程中各种生物化学反应绝大部分是在细胞内进行 的。原核细胞无细胞核,其完成代谢所需要的各种酶类,如参与糖酵解、氧化磷酸化的酶,磷脂及脂肪酸生 物合成的酶都连接在细胞的质膜上。真核细胞中酶的分布与原核细胞不同,因具有多种内膜系统,可形成 不同胞内区域,从而导致真核细胞中酶的分布的区域化( &’()*+,(-.,*,/’.),即酶有一定的布局和定位。 各种代谢途径的酶都集中并分布于具有一定结构的亚细胞或存在于胞质的可溶部分(表 "" ")。这样不 仅避免各种代谢途径的酶互相干扰,而且有利于它们协调地发挥作用。 !!不同的代谢途径存在于细胞的不同部位,对于代谢途径的调控具有重要的作用。如脂肪酸 !氧化 酶系和合成酶系分别分布于线粒体和胞液,可避免乙酰辅酶 0的生成与利用进入无意义循环。而脂 肪酸合成所需的乙酰辅酶 0则主要来源于在线粒体中进行的糖的分解代谢,因此脂肪酸合成速率取决于 乙酰辅酶 0通过线粒体膜进入胞液的速率。所以,酶在细胞内隔离和集中分布是代谢调节的一种重要 方式。 ""!第二篇 (物质代谢 表 !! !"真核细胞主要代谢途径与酶的区域分布 代谢途径(酶或酶系)细胞内分布 糖酵解胞液 三羧酸循环线粒体 磷酸戊糖途径胞液 糖异生胞液 胆固醇合成内质网、胞液 磷脂合成内质网 氧化磷酸化(呼吸链)线粒体 尿素合成胞液、线粒体 蛋白质合成内质网、胞液 ’#$合成细胞核 代谢途径(酶或酶系)细胞内分布 糖原合成与分解胞液 脂肪酸 !氧化线粒体 脂肪酸合成胞液 呼吸链线粒体 !"#$合成细胞核 %"#$合成核质 &"#$合成核仁 血红素合成胞液、线粒体 胆红素生成微粒体、胞液 多种水解酶溶酶体 ( ()*多酶体系与多功能酶 ((为使代谢快速而有效的进行,一些代谢途径的酶往往出现集中分布。第五章已经提及,只具有三级结 构的酶称为单体酶;由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶称为寡聚酶;由几种不同功能的酶彼 此聚合形成的多酶复合物称为多酶体系。如丙酮酸脱氢酶复合体由 +个酶、 ,-个亚基组成。另外,一些 酶系在进化过程中由于基因的融合,形成具有多种不同功能却只含一条多肽链的酶称为多功能酶或串联 酶。如脂肪酸合酶体系中,一条多肽链包括 .种催化活性和 /种酰基载体蛋白( $01)。多酶体系和多功 能酶的出现,不但有助于代谢的顺利进行,还便于调控。 ( ( +*同工酶 ((催化相同化学反应的酶,其分布既有同一细胞内不同亚细胞区域化,还具有同一生物体不同组织细胞 的分布差异,并表现为许多理化性质和催化性能的差异,以同工酶为代表(详见第五章酶)。同工酶的多 肽链由不同基因或等位基因编码,或由同一基因的不同转录产物翻译生成的蛋白质。由于分子结构的差 异,虽然催化同一化学反应,但其底物专一性与亲和力以及动力学都有所不同,在代谢过程中所催化的反 应方向有所不同。所以,同工酶在不同的组织、或不同的细胞类型、或同一细胞的不同细胞器中具有不同 的质和量、不同的活性,在代谢途径中发挥不同的作用,调节代谢进行的不同方向。 (((二)代谢调节的基本方式 ((物质代谢途径由一系列的酶促反应所组成,代谢速率的改变并不是由于代谢途径中全部酶活性的改 变,而常常只取决于某些甚至某一个关键酶活性的变化。此酶通常是整条代谢通路中催化反应速率最慢、 催化单向反应,其活性受底物、产物和多种代谢物或效应剂的调节,故又称调节酶(&23456%7&8 29:8!2)、关 键酶(;28 29:8!2)或限速酶(&6%2 5?辅酶 $还原酶 尿素合成精氨酸代琥珀酸合成酶 血红素合成 $@$合成酶 第十一章 (物质代谢的调节""! 酶活性改变不但可以影响整个酶体系催化反应的总速度,甚至还可以改变代谢反应的方向。

 

例如,细胞中 !"# $ !%#的比值增加,可以抑制磷酸果糖激酶 &(和丙酮酸激酶)的活性,不但减慢糖酵解的速率,同时 还可通过激活果糖 &,’二磷酸酶而促进葡糖异生。可见,通过调节限速酶的活性而改变代谢通路的速 率与方向是体内代谢快速调节的一种重要方式。 ( ( &)反馈调节 ((代谢途径的底物或终产物常影响催化该途径起始反应的酶活性,此调节方式称为反馈调节,它存在于 所有的生物体中,是调节酶活性最精巧的方式之一。反馈调节具有两种情况,一是终产物的积累抑制初始 步骤的酶活性,使得反应减慢或停止,此种反馈称为负反馈或反馈抑制。负反馈既可使代谢产物的生成不 至于过多,又可使能量得以有效利用,不至于浪费。如葡糖 ’磷酸抑制糖原磷酸化酶以阻断糖酵解及 糖的氧化,使 !"#不至于产生过多,同时葡糖 ’磷酸又激活糖原合酶,使多余的磷酸葡糖合成糖原,能 量得以有效贮存。又如, !"#可变构抑制磷酸果糖激酶 &、丙酮酸激酶及柠檬酸合酶,阻断糖酵解、有氧 氧化及三羧酸循环,使 !"#的生成不致过多,避免浪费。还避免了产物过量生成对肌体造成危害。另一 种反馈是代谢过程中某些中间产物可使本途径的前行酶活化,加速反应的进行,这种反馈称为正反馈或反 馈激活。如果糖 &,’二磷酸是磷酸果糖激酶 &的反应产物,同时又是磷酸果糖激酶 &的激活剂,果 糖 &,’二磷酸浓度的增加有利于糖的分解代谢。 ( ( *)底物循环 ((代谢途径中某些可逆反应的正反方向是由不同酶催化的,即不同酶催化单向反应使得两个作用物互 变,由此构成的循环为底物

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点击次数:  更新时间:2016-12-02 09:23:46  【打印此页】  【关闭