•代谢调节普遍存在于生物界,是生物的重要特征:
1.细胞水平调节(酶水平的调节)
2.激素水平的调节
3.整体水平的调节(神经水平的调节)
•细胞水平代谢调节(酶水平的调节)
主要通过细胞内代谢物浓度的变化,对酶的活性及含量进行调节,这种调节称为原始调节或细胞水平代谢调节。
•代谢途径是一系列酶促反应组成的,其速度及方向由其中的关键酶决定 。
•关键酶催化的反应具有以下特点:
① 速度最慢,它的速度决定整个代谢途径的总速度,故又称其为限速酶(limiting velocity enzymes)。
② 催化单向反应不可逆或非平衡反应,它的活性决定整个代谢途径的方向。
③ 这类酶活性除受底物控制外,还受多种代谢物或效应剂的调节。
一、高等生物 —— 三级水平代谢调节
•激素水平代谢调节
高等生物在进化过程中,出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官,其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。
•整体水平代谢调节(神经系统对代谢的调节)
在中枢神经系统的控制下,或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响,或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能,并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。
二、 细胞水平的调节作用
1.酶的区室化
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。
酶活性的调节
变构调节和共价修饰调节是对关键酶活性调节的两种主要方式
酶含量的调节
细胞内的酶活性一般与其含量呈正相关。
三、细胞内酶的隔离分布

多酶体系在细胞内的分布

四、 酶活性的调节
1. 酶的变构调节:通过变构效应来实现酶活性的调节。
(1)反馈调节:代谢终末段的某一产物,可返回影响代谢初的某步反应,并影响代谢过程,这种调节方式叫反馈调节。
如果该调节使反应加速的叫正反馈;如使反应减速的为负反馈。
(2)前馈调节:代谢途径的底物,可影响代谢的某步反应,进而影响代谢全程,这种调节方式叫前馈调节,

2.反馈调节中酶活性调节的机制

3.氨基酸合成的反馈调控

糖酵解与三羧酸循环途径的调节

4.酶的共价修饰调节
酶分子中的某些基团,在其它酶的催化下,可以共价结合或脱去,引起酶分子构象的改变,使其活性得到调节,这种方式称为酶的共价修饰(Covalent moldification )
目前已知有六种修饰方式:
磷酸化/去磷酸化;乙酰化/去乙酰化;腺苷酰化/去腺苷酰化;
尿苷酰化/去尿苷酰化;甲基化/去甲基化;氧化(S-S)/还原(2SH)
例:糖原磷酸化酶的共价修饰

5.酶原的激活
无活性的酶原 被激活成有活性的酶

五、酶量的调节
1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏
加速酶合成的化合物称为诱导剂(inducer)
减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)

Francois Jacob, 1965 Jacques Monod, 1965
1961年,Jacob和Monod提出了操纵子学说,开创了基因表达调节研究的新领域。
乳糖操纵子;色氨酸操纵子
备注:Jacob ['dʒeikəb]和Monod [mə'nəud]
六、激素水平的代谢调节
•激素作用机制

•激素分类
按激素受体
Ι 膜受体激素
Ⅱ 胞内受体激素
•激素作用方式
1. 膜受体激素的作用方式

•胞内受体激素的作用方式

七、整体水平的代谢调节 (神经水平的调节)
高等动物有完善的神经系统,神经系统对代谢的调节有直接和间接的调节作用。
神经系统的直接调节作用:是大脑接受某种信号后直接对有关的组织、器官或细胞发出信息,使它们兴奋或抑制以调节代谢。
神经系统的间接调节作用:是大脑接受某种信号后通过对内分泌腺的的分泌活动的调控实现其调节作用。
(一)饥饿
短期饥饿(1~3天)

(1)蛋白质代谢变化
分加强,氨基酸异生成糖
(2)糖代谢变化
糖异生加强,
组织对葡萄糖利用降低
(3)脂代谢变化
脂肪动员加强,酮体生成增多
2. 长期饥饿
(1)蛋白质代谢变化
蛋白质分解减少
(2)糖代谢变化
肝肾糖异生增强
肝糖异生的主要原料为乳酸、丙酮酸
(3)脂代谢变化
脂肪动员进一步加强
脑组织利用酮体增加
(二)应 激
1. 概念
应激(stress)指人体受到一些异乎寻常的刺激,如创伤、剧痛、冻伤、缺氧、中毒、感染及剧烈情绪波动等所作出一系列反应的“ 紧张状态 ”。
2. 机体整体反应
•交感神经兴奋
•肾上腺髓质及皮质激素分泌增多
•胰高血糖素、生长激素增加,胰岛素分泌减少

八、不同生物的代谢调节水平


