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代谢和代谢调控总论
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第一节 新陈代谢的概念和研究方法
一、物质代谢的概念
新陈代谢(metabolism)是机体与外界环境不断进行物质交换的过程。它是通过消化、吸收、中间代谢和排泄四个阶段来完成的。
素调节(3) 神经调节
其中酶的调节是最基本的调节方式，是一切调节的基础。
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一、细胞内或酶水平的调节
也称原初调节或原始调节。酶的调节是通过控制酶的活性和酶的合成量来调节酶促反应的速度和方向，也就是调节代谢的速度和方向。
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通过控制酶合成量的调节要牵涉到基因、mRNA、蛋白质的生物合成，所以这种调节是一种慢调节，在几小时或几天内才能完成。
许多关键酶都是调节酶如别构酶、共价修饰酶、同工酶、多功能酶等。酶的调节主要是通过控制关键酶的浓度和活性来调节。
通过调节酶的活性，这是快速调节，在几分钟到几十分钟内完成。
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关键酶（Key enzyme）
往往是代谢途径的第一步反应的酶（a）或是分支代谢途径中分支点上的酶（b、c、f）或整个代谢途径中的限速酶或催化不可逆反应的酶（c）。
A
B
C
D
E
F
G
a
b
c
d
f
g
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（一）酶活力的调节
1. 反馈调节和别构酶
反馈调节是生物体普遍存在的一种调节机制。反馈抑制是指反应终产物对自身合成途径中的酶活力起抑制作用，大多是对第一个酶的活力起抑制作用。反馈抑制的效果属于负性的，称为负反馈。有时终产物可激活整个代谢反应，这种情况称为反馈激活，也称正反馈。
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有些酶分子除了具有活性中心（结合部位和催化部位）外，还存在一个特殊的调控部位，即变构部位。
反馈调节剂与酶结构中的调控部位（变构部位）结合后，酶分子构象发生改变，导致酶活性中心构象改变，从而调节酶的活性。此类酶称为别构。由于变构剂与变构中心的结合而引起酶活性改变的现象则称为变构调节作用。
调节其活性的抑制剂和激活剂分别称为别构抑制剂和别构激活剂。
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2. 酶的共价修饰调节
酶分子上多肽链上的某些基团，在另一些酶的催化下可与变构剂进行可逆共价结合，结合后引起酶活性变构，使酶活力发生变化（激活或抑制），从而达到调节效果，这种作用称为酶的共价修饰调节。这类酶则称为共价调节酶。有如下两个特点：
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（1）被修饰的酶可以有两种互变形式，即一种为活性形式（具有催化活性），另一种为非活性形式（无催化活性）。正反两个方向的互变均发生共价修饰反应，并且都将引起酶活性的变化。
（2）共价修饰调节作用可以产生酶的连续激活现象，所以具有信号放大效应。例如肾上腺素引起糖原分解过程中的一系列磷酸化激活步骤，其结果将激素的信号被逐级放大了约300万倍。
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目前已知有6种类型的共价修饰方式：
① 磷酸化/脱磷酸化
② 腺苷酰化/脱腺苷酰化
③ 乙酰化/脱乙酰化
④ 尿苷酰化/脱尿苷酰化
⑤ ***化/脱***化
⑥ S-S/SH相互转变
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磷酸化/脱磷酸化与酶活性的调节
磷酸化酶 b
磷酸化酶 a
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（二） 酶量的调节
酶在细胞内的含量取决于酶的合成速度和分解速度。细胞根据自身活动需要，严格控制细胞内各种酶的含量，对生物化学过程进行调控。
(1) 酶蛋白合成的诱导与阻遏
酶作用的底物或产物，以及激素或药物都可影响酶的合成。能加强酶合成的作用称诱导作用；反之则称为阻遏作用。
(2) 酶分子降解速度的调节
改变酶分子降解速度，也能调节细胞内酶的浓度，从而达到调节酶促反应的速度。这类调节在细胞中的重要性不如诱导和阻遏。
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(1) 酶蛋白合成的诱导与阻遏
酶蛋白合成的诱导与阻遏的化学本质是基因表达的调节。在细胞内，所合成的酶的种类及数量是由特殊的基因信息决定的。DNA所携带的酶蛋白遗传信息，需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。在细胞内进行的转录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其中转录的调控占主导地位。因此，基因表达的调控主要在转录水平上进行 。
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诱导酶
大肠杆菌培养过程中如果缺少乳糖，细胞中就不含任何可以代谢乳糖的酶。
但是在培养基中加入乳糖后，大肠杆菌就能在几分钟内合成出与乳糖水解有关的酶，使之能利用这种营养物质。
在此过程中，乳糖起着诱导物作用。由乳糖诱导产生的与乳糖水解相关的三种酶：-半乳糖苷酶，-半乳糖苷透性酶和-半乳糖苷转乙酰酶，被称为诱导酶。
这三个酶蛋白是大肠杆