文档介绍：物质代谢的联系与调节
第十章
一、概述
二、细胞水平调节
三、组织器官水平调节
四、整体水平调节
一、概述
生物体内的物质代谢虽然错综复杂、快速多变,但总是彼此配合、有条不紊地进行,是因为生物体内存在着十分完善的自我调节机制。
1. 代谢网络通路
2. 酶及反应的区域化
3. 可逆反应的单向性
4. 调节方式分层次、全方位、多形式、精确
细微。
(一)代谢的生理特点
细胞内有数百种小分子在代谢中起着关键作用,由它们构成了成千上万种生物大分子。
生物体将细胞中各类物质分别纳入各自的共同代谢途径,以少数种类的反应(例如氧化还原、分解合成、基团转移及异构反应等)转化种类繁多的分子。不同的代谢途径可通过代谢途径交叉点上关键的中间代谢物而相互影响和相互转化。这些共同的中间代谢物使各代谢途径得以沟通,形成经济有效、运转良好的代谢网络通路。
1. 代谢网络通路
原核细胞无细胞器,各种代谢所需的酶,如呼吸链、氧化磷酸化、磷脂及脂肪酸生物合成等各种酶类,都存在于质膜上。
真核细胞具有由膜包围的各种细胞器,如细胞核、内质网、线粒体、高尔基体、溶酶体等,各种酶类的分布是区域化的。
2. 酶及反应的区域化
酶
定位区域
酶
定位区域
戊糖途径酶类、糖分解酶类
细胞浆
tRNA聚合酶
核质、核仁
三羧酸循环酶类
线粒体内
水解酶类
溶酶体
脂肪酸合成酶类
细胞质
转磷酸酶
细胞质膜
脂酸β–氧化酶类
线粒体
mRNA聚合酶
细胞核
蛋白质合成酶类
内质网
过氧化物(氢)酶
过氧化物酶体
真核细胞部分酶的区域化分布
代谢过程中有些可逆反应的正反应和逆反应分别由两种不同的酶所催化,这些反应被称为相对立的单向反应(opposing unidirectional reaction)。
这种分开机制可使某一代谢途径的
正向反应和逆向反应分别处于热力学的
有利状态。
3. 可逆反应的单向性
正反应
催化酶
逆反应
催化酶
葡萄糖+ ATP→
6–磷酸葡萄糖+ADP
己糖激酶
6–磷酸葡萄糖+ H2O→
葡萄糖+Pi
葡萄糖–6–磷酸酯酶
6–磷酸果糖+ ATP→
1,6–二磷酸果糖+ ADP
果糖磷酸激酶
1,6–二磷酸果糖+ H2O→
6–磷酸果糖+ Pi
果糖–1,6–二磷酸酯酶
乙酸盐+ ATP + CoA→
乙酰CoA + AMP + PPi
硫激酶
乙酰CoA+H2O→
乙酸盐+HSCoA
硫酯酶
乙酰CoA+ CO2 + ATP→
丙二酸单酰CoA+ ADP + Pi
乙酰CoA羧化酶
丙二酸单酰CoA→
乙酰CoA + CO2
丙二酰CoA脱羧酶
部分相对立的单向反应及其催化酶
机体代谢调节是多层次全方位的,在细胞水平,对细胞内部各代谢途径中酶进行调节;在组织、器官水平,可通过激素进行调节;在机体整体水平,可通过神经系统进行调节。无论是哪一层次的调节,最终都是通过对酶含量的诱导与阻遏、对酶活性的激活与抑制、对酶存在部位的分隔定位、对反应过程的前馈与反馈等多种形式进行着精确细微的代谢调节,从而使千变万化、错综复杂的代谢有条不紊、协调有序。
4. 调节方式分层次、全方位、多形式,精确细微
动物机体
单细胞
植物
动物
细胞
细胞
细胞
细胞
细胞
细胞
组织、器官
组织、器官
组织、器官
整体水平
(神经)调节
器官水平
(激素)调节
细胞水平
(酶)调节
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