一、教学目标

1.本章是将散在在前面各章中有关代谢之间的相互联系及其调控的内容作总结性

的综合叙述；

2.各章内容都是相互联系的，而且是如何通过这些内容的有机联系阐明生命过程

中的化学现象；

3.掌握代谢之间的相互联系及其调控过程，学习本章的同时应复习酶、激素、维

生素、和代谢各章的有关内容配合学习

二、教学重点

1.代谢之间的相互联系及调控

2.酶的变构调节、酶的反馈调节

3 .激素的调节

三、教学难点

1.糖类、脂类和蛋白质三大物质之间的联系

2.酶的调节、激素的调节

  代谢的调节

 Ⅰ、酶水平的调节

细胞水平的调节主要是通过对酶的控制来实现，因此又称为酶调节，包括酶在胞内的分布差异、酶活性的改变及酶量的变化等方式改变代谢的速度。

一、酶区域定位的调节

细胞内的不同部位分布着不同的酶，称为酶的区域定位或酶分布的分隔性，这个特性决定了细胞内不同的部位进行着不同的代谢。这种区域化的分布，使得各种代谢途径不致互相干扰，而又彼此协调。

二、酶水平的调节

（一） 酶含量变化的调节（粗调）

细胞内酶的浓度的改变也可以改变代谢速度。其中主要是对基因表达的调节。活化基因则合成相应的酶，酶量增加；钝化基因则基因关闭，停止酶的合成，酶量降低。这种调节方式为迟缓调节，所需时间较长，但作用时间持久。

除通过改变酶分子的结构来调节细胞内原有酶的活性外，生物体还可通过改变酶的合成或降解速度以控制酶的绝对含量来调节代谢。要升高或降低某种酶的浓度，除调节酶蛋白合成的诱导和阻遏过程外，还必须同时控制酶降解的速度。

1.酶合成的调节

⑴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(inducer)，减少酶合成的化合物称为阻遏剂(repressor)。诱导剂和阻遏剂可在转录水平或翻译水平影响蛋白质的合成，但以影响转录过程较为常见。这种调节作用要通过一系列蛋白质生物合成的环节，故调节效应出现较迟缓。

⑵底物对酶合成的诱导作用

受酶催化的底物常常可以诱导该酶的合成，此现象在生物界普遍存在。高等动物体内，因有激素的调节作用，底物诱导作用不如微生物体内那么重要，但是,某些代谢途径中的关键酶也受底物的诱导调节。

⑶产物对酶合成的阻遏

代谢反应的终产物不但可通过变构调节直接抑制酶体系中的关键酶或催化起始反应作用的酶，有时还可阻遏这些酶的合成。

⑷激素对酶合成的诱导作用

激素是高等动物体内影响酶合成的最重要的调节因素。糖皮质激素能诱导一些氨基酸分解代谢中起催化起始反应作用的酶和糖异生途径关键酶的合成，而胰岛素则能诱导糖酵解和脂肪酸合成途径中的关键酶的合成。

⑸药物对酶合成的诱导作用

很多药物和毒物可促进肝细胞微粒体中单加氧酶(或称混合功能氧化酶)或其他一些药物代谢酶的诱导合成，从而促进药物本身或其他药物的氧化失活，这对防止药物或毒物的中毒和累积有着重要的意义。其作用的本质，也属于底物对酶合成的诱导作用。另一方面，它也会因此而导致出现耐药现象。如，长期服用苯巴比妥的病人，会因苯巴比妥诱导生成过多的单加氧酶而使苯巴比妥药效降低。氨甲喋呤治疗肿瘤时，也可因诱导叶酸还原酶的合成而使原来剂量的氨甲喋呤不足，而出现药物失效现象。

2.酶分子降解的调节

细胞内酶的含量也可通过改变酶分子的降解速度来调节。饥饿情况下，精氨酸酶的活性增加，主要是由于酶蛋白降解的速度减慢所致。饥饿也可使乙酰辅酶A羧化酶浓度降低，这除了与酶蛋白合成减少有关外，还与酶分子的降解速度加强有关。苯巴比妥等药物可使细胞色素b₅和NADPH-细胞色素Ｐ₄₅₀还原酶降解减少，这也是这类药物使单加氧酶活性增强的一个原因。

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。有关情况尚了解不多。总之，通过酶降解以调节酶含量的重要性不如酶的诱导和阻遏作用。

（二）酶活性的调节（微调）

通过控制酶的活性来控制代谢速度。对酶的控制主要是由改变酶的分子结构来实现的。

1.酶原的活化调节

2.变构调节

⑴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(allosteric regulation)。受这种调节作用的酶称为别构酶或变构酶(allosteric enzyme)，能使酶发生变构效应的物质称为变构效应剂(allosteric effector)；如变构后引起酶活性的增强，则此效应剂称为激活变构剂(allosteric activator)或正效应物；反之则称为抑制变构剂(allosteric inhibitor)或负效应物。变构调节在生物界普遍存在，它是机体内快速调节酶活性的一种重要方式。

⑵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。在前面已经提及，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。这些酶对底物不遵守米氏动力学原则。它们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。

⑶变构调节的机理

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(如变为疏松或紧密)，从而使酶活性被抑制或激活。

3.酶的共价修饰

⑴酶分子化学修饰的概念

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，从而引起酶活性的改变，这个过程称为酶的酶促化学修饰(chemical modification)。如磷酸化和脱磷酸，乙酰化和去乙酰化，腺苷化和去腺苷化，甲基化和去甲基化以及-SH基和-S-S-基互变等，其中磷酸化和脱磷酸作用在物质代谢调节中最为常见。

⑵酶促化学修饰的机理

肌肉糖元磷酸化酶的酶促化学修饰是研究得比较清楚的一个例子。该酶有两种形式，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是二聚体，分子量约为85,000Da。它在酶的催化下，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(低于高活性的二聚体)磷酸化酶a四聚体。

 ⑶酶促化学修饰的特点

A.绝大多数酶促化学修饰的酶都具有无活性(或低活性)与有活性(或高活性)两种形式。

B.存在瀑布式效应

C.磷酸化与脱磷酸是常见的酶促化学修饰反应。

D.此种调节同变构调节一样,可以按着生理的需要来进行。

4.亚基的聚合与解聚

有一些寡聚酶通过与一些小分子调节因子结合，使得酶的亚基发生聚合或解聚，从而使酶发生活性态与非活性态间的互变。调节因子通常与酶的调节中心以非共价结合。在这种调节酶中，多数是聚合时为活性态，解聚是为非活性态，少数例外。

5.反馈调节

 代谢底物、中间产物及终产物常常可以作为影响关键酶的效应物。对关键酶的活性起到促进或抑制作用，这就是前馈和反馈调节。

⑴前馈与反馈的概念

①、前馈--代谢底物和调节作用

前馈是指代谢底物或代谢途径中早期的中间产物，对途径中后面某步反应酶活性的影响，从而影响整个代谢途径的速度。如果底物（或中间产物）浓度增高，使酶激活，或酶的活性提高，称为正前馈；相反，底物浓度增高，酶活下降，使代谢速度减慢，称为负前馈。

②、反馈—终产物的调节作用

在更多的情况下，一个代谢途径的终产物（或某些中间产物）对关键酶的活性产生更重要的影响，称为反馈。如果终产物浓度增高，刺激关键酶的活性，称为正反馈；反之，终产物的积累抑制关键酶的活性，称为负反馈。

反馈抑制的类型

负反馈又称反馈抑制，是反馈调节中最普遍，最重要的形式。按代谢途径的不同，可以分为线性反馈与分支代谢反馈，在分支反馈中又有不同的类型。

⑵、反馈抑制的类型

①、线性代谢的反馈调节

 线性代谢是指由一定的代谢底物开始，一个反应接一个反应，前一个反应的产物是后一个反应的底物，形成连续的、线性代谢途径，直到整个代谢终产物的形成。

②分支代谢的反馈调节

在许多物质的合成中，常常由相同的原料合成两种或多种终末产物，称为分支代谢。

⑶反馈调节的机制

①变构酶调节

别构酶：通过构象的变化来改变酶的活性。

脱敏作用：由于别构酶的催化亚基和调节亚基具有不同的空间结构，可以选择性地利用一些变性条件使调节亚基的敏感性明显降低或丧失，但仍保留酶的催化活性（催化亚基不变性），这种现象称为脱敏作用。

②同工酶调节

在分支代谢中，在分支点之前的一个较早反应（关键反应）是由几个同工酶催化时，分支代谢的几个终产物分别对这几个同工酶产生抑制作用，从而起到协同调节的功效。一个终产物控制一种同工酶，只有在所有终产物都过量时，几个同工酶才全部被抑制，反应完全终止。

③多功能酶调节

多功能酶是指一种酶分子具有两种或多种催化活力的酶。如果一个多功能酶既具有催化分支代谢中共同途径第一步反应的活性，又具有催化分支后第一步的活性，那么这种调节将是比同工酶调节更灵活、更精密的调节机制。因为一个终产物的过量，在使共同途径第一步反应受到部分抑制的同时，分支途径第一步反应也受到抑制，使代谢沿着其他分支进行。因此，一个产物的过量不致干扰其他产物的生成。

Ⅱ神经系统对代谢的调节作用

神经系统传递信息是靠一定的神经通路，以电位变化的形式传布的，它既能直接影响代谢活动，又能影响内分泌腺分泌激素而间接控制新陈代谢的进行。

Ⅲ激素对代谢的调节作用

激素对物质代谢的起着调节控制的作用，不同激素对代谢的影响不同。对同一种物质的代谢，可由一种激素来调节，也可由作用相反的两种激素来调节；另一方面，一种激素也可以调节几种物质的代谢，以促进各种物质的分解代谢之间，分解代谢与合成代谢之间的调节。

一、激素分泌的调节

激素是一类由特殊的细胞合成并分泌的化学物质，它随血液循环于全身，作用于特定的组织或细胞(称为靶组织或靶细胞，target cell)，指导细胞物质代谢沿着一定的方向进行。

根据激素受体在细胞内存在的部位的不同，可将激素分为两类：

⑴膜受体激素：蛋白质类，肽类和儿茶酚类激素的受体存在于细胞质膜上，为膜镶嵌的糖蛋白。

⑵胞内受体蛋白：一些相对分子质量较小的蔬水性激素的受体存在于细胞内，主要存在于核内，或存在于胞液中，激素——受体结合后再转入核内，调节基因活性，刺激基因表达。

二、激素的调节效应

激素对代谢调节主要有两个特点：组织特异性和效应特异性。即一种激素只作用于一定的细胞，一种激素只产生一定的生理效应。

1.级联系统调节

这种机制对于激素的分泌不仅受到多级控制而且具有逐级放大的作用。

2.反馈调节

激素的分泌积累对上一级内分泌腺的影响，或者由于激素效应所产生的产物对激素分泌的影响。如果这种影响是抑制的，即称为负反馈。

3.激素活性的调节

激素的活化是激素与其相应受体的结合，不同的激素受体存在于不同啊的细胞中，激素调节该细胞内的代谢后被迅速灭活，因此血清中激素的浓度很低，而且寿命也很短。