代谢调节是生物长期进化过程中,为适应环境的变化而形成的一种适应能力。进化程度越高的生物,其代谢调节的机制越复杂、越完善。
生物代谢调节在三个水平上进行,即酶水平、细胞水平、多细胞整体水平(神经、激素)。
酶和细胞水平的调节:是*基本的调节方式,为一切生物所共有。
神经水平调节:整体的、***的调节。
动物激素水平调节:受神经调节控制。第二级调节。
酶水平调节:原始的、基本的调节,包括酶活性调节(酶原激活、别构效应、共价修饰)和酶含量(基因表达调控)控制。第三级调节。
一、酶水平的调节
酶水平的调节,主要通过酶定位的区域化、酶活性的调节、酶含量的调节这三个方面进行。
1.酶定位的区域化:酶在细胞内有一定的布局和定位。催化不同代谢途径的酶类,往往分别组成各种多酶体系。多酶体系存在于一定的亚细胞结构区域中,或存在于胞质中,这种现象称为酶定位的区域化,便于调节。
(1)多酶体系在细胞中区域化,为酶水平的调节创造了有利条件,使某些调节因素可以专一地影响细胞内某一部分的酶活性,而不影响其他部位酶的活性。
(2)酶定位的区域化,有利于在细胞局部范围内快速进行各个代谢反应。
(3)主要代谢途径酶系在细胞内的分布:胞质:糖酵解,糖原合成,磷酸戊糖途径,脂肪酸合成,部分蛋白质合成;线粒体:脂肪酸β-氧化,三羧酸循环,呼吸链,氧化磷酸化;细胞核:核酸的合成、修饰;内质网:蛋白质合成,磷脂合成;胞质和线粒体:糖异生,胆固醇合成;溶酶体:多种水解酶。
2.酶活性的调节:调节方式包括酶原的激活(pH改变,如溶菌酶;pH7,无活性;pH5,活性高)、共价修饰调节和反馈调节(生物体内*重要)。
(1)前馈调节和反馈调节:底物对酶活性的调节,一般是前馈激活,但也可能是前馈**。反馈调节:产物对酶活性的调节,一般是反馈**,但也有反馈激活。
(2)前馈激活和反馈**:代谢途径前面步骤中产生的代谢物激活催化途径下游某个反应的酶称前馈激活;当序列终产物浓度过高时,会**初始反应的酶活性,使整个体系反应速度降低。
3.酶合成的调节(基因表达的调节):酶合成调节,是通过酶量的变化来调控代谢速率。
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