1.作用于细胞的调节体系:体内的物质代谢是受机体所在环境的影响。外来的刺激因素首先影响神经,然后传导到内分泌腺,以分泌激素,经血流而达到各种组织细胞并调节其物质代谢。激素是调节细胞中代谢的物质。各种激素虽然与全身的细胞都有接触,但只对其靶组织中的靶细胞起作用。
激素的调节也受反馈抑制的控制,例如下丘脑可分泌促甲状腺激素释放激素,促垂体前叶释放促甲状腺激素,以促进甲状腺合成甲状腺球蛋白,作为合成甲状腺素及三碘甲腺原氨酸的原料。但是血流中的甲状腺素反过来可以抑制垂体前叶释放促甲状腺激素,也可以抑制下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素。此外下丘脑及胰脏分泌的生长激素释放抑制素也抑制促甲状腺激素释放激素的分泌。 导致生成 触发
激素(第一信使)+受体→激素受体复合物---→第二信使 --→相应的代谢途径
或释放
3. 在许多情况下,第二信使实际即是环3’,5’-磷酸腺苷,简写为cAMP。
cAMP如何触发特定酶促反应的问题,可用糖原生成对糖原分解的作用来说明。在肌肉活动中肾上腺素与细胞膜上的受体结合而激发cAMP的生成;而cAMP当即触发糖原分解的级联反应(图2-4-4),同时抑制糖原的生成。当肌肉活动减少时,磷酸已糖因无需用以生产ATP而累积,即会反过来将糖原合成酶b激活为糖原合成酶a以促进糖原的生成,同时抑制磷酸化酶b转变为磷酸化酶a。cAMP也可影响胞核,其作用是通过激活特定蛋白质激酶,促使非组蛋白磷酸化而从与DNA的结合部位上脱落下来,从而使被阻遏的基因得以表达。 基因因作用物A的影响而生成A的代谢途径中所需要的酶E 1、E 2及E 3等,将A 依次转变为B、C及D。酶的诱导生成,在细菌中亦是常见的,例如,在含葡萄糖的培养基中生长的大肠杆菌不能使乳糖发酵,而在含乳糖或甲基半乳糖的培养基中生长者则能;这是因为乳糖或甲基半乳糖作用于基因而诱导生成β半乳糖苷酶的结果。
代谢产物通过基因对酶蛋白合成的调节,最常见的是反馈抑制。当一代谢途径的终未产物超过需要时,即与调节酶结合而造成反馈抑制,致使这一代谢途径中酶的合成减少。
高等动物体内影响蛋白质合成的激素将信息依次传递给细胞的受体、第二信使及基因,然后由基因调节蛋白质的合成。例如,胰岛素对蛋白质有促进合成并抑制分解的作用,这就极有可能使糖酵解及脂肪酸合成等代谢途径中的酶在细胞内的含量有所增加,又如糖皮质激素促进肌肉蛋白质的分解,由此产生的氨基酸在肝细胞中通过糖异生作用而生成糖,所以这个激素的作用是导致氨基酸分解代谢及糖异生作用中酶的合成。 绝大多数药物及毒物都是异生物质,均能诱导生成分解它们的的酶,以解除其不利于生命的作用。药物及毒物多在肝中进行生物转化;促进生物转化的酶,常称为微粒体酶,都不是潜在的或已有酶前身物的激活,而是经异生物质的诱导而重新合成的。这无疑是通过基因的一种调节作用。就现在所知,药物及毒物诱导剂大致可分为苯巴比妥及多环烃两种类型,前者所能激起微粒体酶的种类远远大于后者。
纵观上述,物质代谢的调节虽然分为整体、细胞及分子三种水平来讨论,但实际上体内代谢的调节总是依次通过神经、激素及基因,最后落实到酶分子上来实现。