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第十一章 物质代谢调节 交通大学医学院 生化教研室 徐 洪 生命存在的三大要素 物质代谢 能量代谢 代谢调节 代谢调节 物质代谢、能量代谢的协调者 具有规律性 生物体代谢调节分为三个层次： 细胞水平 激素水平 整体水平 第一节 细胞水平的调节 调节细胞内酶的分布、活性、含量 一、酶在细胞内的分隔分布 催化不同代谢的酶分隔分布在不同的亚细胞结构中 但个代谢途径又相互联系 二、代谢调节作用点 —限速酶、关键酶 限速酶（rate-limiting enzyme) 体内代谢是一系列酶促反应的总和 整个代谢途径速度取决于多酶体系中催化活力最低、米氏常数最大、催化反应速度最慢的酶 此酶起着限速作用，代谢调节的作用点。 限速酶 E1 E2 E3 A B C D E’ E’ E’’’ F G H I 限速酶 关键酶（key enzyme) 几条代谢途径有交叉/共同的代谢中间物 丙酮酸 6-磷酸葡萄糖 乙酰CoA α-酮戊二酸 乙酰CoA的来源和去路 葡萄糖 脂肪酸 酮体 氨基酸 乙酰CoA 胆固醇 三羧酸循环 酮体 脂肪酸 关键酶 代谢朝哪个方向进行，取决于机体需要 取决于个代谢途径的第一个酶-- 关键酶 的活力，此酶催化单向反应，决定着多酶体系的催化方向，大部分是限速酶，是代谢的调节点。 关键酶的活力----酶活性/酶含量 关键酶的活力调节 酶活性调节方式 别构调节 化学修饰调节 同工酶 酶原和酶原激活 酶含量调节方式 诱导 阻遏 三、酶的别构调节 1、概念 酶（别构酶,四级结构）分子因受 某些物质（别构剂:激活剂/抑制剂） 的影响,在调节亚基部位非共价结合, 而发生轻微的构象变化(疏松/紧密)， 从而影响酶的活性。 2、特点 多亚基组成 别构剂为生理性小分子物质 底物浓度曲线： S型曲线 有正协同与负协同效应 为酶活性的快调节 四、酶的化学修饰调节 1、概念 酶蛋白多肽链上某些基团可在另一酶的催 化下发生可逆地共价修饰，如：酶蛋白上的-OH 基团可磷酸化或去磷酸化，或者是某些基团的乙 酰化，去乙酰化的互变等，而导致酶活性的改变， 受这类作用影响的酶称为修饰酶，这种作用称为 酶的化学修饰。为酶活性的快调节。 2、特点 催化的反应具有放大效应，比别构调节调节效率高 消耗的ATP少于酶蛋白合成所需 比酶蛋白合成的调节迅速 是体内酶活性经济、高效的调节方式 酶别构调节与化学修饰调节的比较 某些酶同时存在两种调节方式 别构调节是细胞的基本调节方式 化学修饰调节是高效的调节方式 五、同工酶对物质代谢的调节 Ⅰ~Ⅲ型己糖激酶 和葡萄糖激酶（Ⅳ己糖激酶） 催化反应： 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 Km值的大小和底物的亲和力成反比： Ⅰ~Ⅲ型己糖激酶Km：0.01~0.1mmol/L 葡萄糖激酶Km：10~20mmol/L 血糖浓度低时：Ⅰ~Ⅲ型己糖激酶催化 糖有氧氧化，产生ATP 血糖浓度高时： 肝中葡萄糖激酶催化 肝糖原合成 乳酸脱氢酶（LDH） 催化的反应 分子结构 亚基数 4 亚基种类 M型-- ，H型-- 同工酶种类 5种 LDH1 （H4）--心肌 LDH2 （H3M1） LDH3 （H2M2） LDH4 （H1M3） LDH5 （M4）--肝脏 六、酶含量的调节 1、酶蛋白生物合成的诱导与阻遏 诱导（induction ）-使蛋白质合成增加 阻遏（repression）-使蛋白质合成减少 诱导与阻遏转录/翻译过程 是迟缓调节 诱导 底物诱导 Trp诱导色氨酸吡咯酶的合成 激素诱导 糖皮质激素药物 药物诱导 安眠药苯巴比妥 阻遏 产物阻遏 高胆固醇抑制HMG-CoA还原酶 2、酶分子降解的调节 作用不如酶蛋白的诱导生成调节重要 例：饥饿时乙酰CoA羧化酶活性降低 第二节 激素水平的调节 激素 激素的受体