激素與酶的異同分析

周玟秋

摘要：激素酶平行性激素和酶都是生命活動不可缺少的重要化學(xué)物質(zhì)，它們在功能上既表現(xiàn)為相對獨立，又同時也存在著某些相似的特點。本文通過對激素和酶生理作用的比較，闡述了二者在功能上的異同。

關(guān)鍵詞：激素；酶；異同

一、合作

激素對于某項生命活動的調(diào)節(jié)，往往不是由一種可以完成的，是由多種激素相互協(xié)調(diào)、相互作用共同完成的。所謂協(xié)同作用，是指不同激素對同一生理效應(yīng)都發(fā)揮作用，從而達到增強效果的作用。在人和動物體內(nèi)，較典型的是生長激素和甲狀腺激素對生長發(fā)育的調(diào)節(jié)作用。生長激素主要是通過促進蛋白質(zhì)的合成和骨的生長而達到促進生長的作用；甲狀腺激素則對機體的生長發(fā)育、尤其是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和功能具有重要的促進作用。例如，人在幼年時期，生長激素分泌不足，就會引起“侏儒癥；但如果生長激素分泌正常，甲狀腺激素分泌不足，則會引起“呆小癥”。只有當(dāng)生長激素和甲狀腺激素協(xié)同作用時，才能保證機體正常的生長和發(fā)育。還有，腎上腺皮質(zhì)激素和胰高血糖素均可使血糖升高，當(dāng)兩者同時存在時，升糖效應(yīng)增強，表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用。

有些酶的作用也需要通過相互配合才能使生命活動得以順利進行，如在微生物代謝中，酶合成的調(diào)節(jié)與酶活力的調(diào)節(jié)就是明顯一例。微生物細胞內(nèi)的酶可以分為組成酶和誘導(dǎo)酶兩類。組成酶是微生物細胞內(nèi)一直存在的酶，其合成受遺傳物質(zhì)的控制，誘導(dǎo)酶是在環(huán)境中存在某種物質(zhì)的情況下才能合成的酶。在培養(yǎng)大腸桿菌時，通常用葡萄糖和乳糖作碳源，剛開始時，大腸桿菌只能利用葡萄糖不能利用乳糖，當(dāng)葡萄糖被耗盡后大腸桿菌才開始利用乳糖。這說明，大腸桿菌分解葡萄糖的酶是組成酶，分解乳糖的酶是在乳糖的誘導(dǎo)下合成的誘導(dǎo)酶。微生物還能通過改變已有酶的催化活力來調(diào)節(jié)代謝速率，這是酶活力的調(diào)節(jié)問題。例如，谷氨酸棒狀桿菌能夠利用葡萄糖，經(jīng)過復(fù)雜的代謝過程形成了谷氨酸；但當(dāng)終產(chǎn)物——谷氨酸合成過量時，就會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，從而導(dǎo)致合成途徑中斷。當(dāng)谷氨酸因大量消耗濃度下降時，抑制作用就會被解除，合成反應(yīng)又會重新啟動。酶活力調(diào)節(jié)的機制主要是反饋抑制。反饋抑制的酶是變構(gòu)酶，它有兩個重要的結(jié)合部位：一個是與底物結(jié)合的活力部位或催化中心；另一個是與氨基酸或核苷酸等小分子效應(yīng)物結(jié)合并變構(gòu)的變構(gòu)部位或調(diào)節(jié)中心。當(dāng)變構(gòu)部位上有效應(yīng)物結(jié)合時，酶分子構(gòu)象發(fā)生改變，致使底物不再能結(jié)合在活力部位上而失活。只有當(dāng)氨基酸或核苷酸等濃度下降時，平衡有利于效應(yīng)物從變構(gòu)部位上解離，而使酶的活力部位又回復(fù)到它催化的構(gòu)象時，反饋抑制被解除，使得酶活力恢復(fù)，終產(chǎn)物重新合成。酶合成的調(diào)節(jié)保證了代謝的需要，又避免了細胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費，增強了微生物對環(huán)境的適應(yīng)力。酶活力的調(diào)節(jié)是一種快速、精細的調(diào)節(jié)方式。兩種調(diào)節(jié)方式同時存在，密切配合、協(xié)調(diào)起作用，表現(xiàn)出酶的合作關(guān)系。

二、拮抗

人和動物體內(nèi)激素的作用既有合作也有拮抗，拮抗作用是指不同激素同某一生理效應(yīng)發(fā)揮相反的作用。較典型的實例是胰島素和胰高血糖素對血糖含量的調(diào)節(jié)。胰高血糖素是由胰島的A細胞分泌的，其主要作用是促進糖原分解和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，從而使血糖的濃度升高。而胰島素是由胰島的B細胞分泌，其主要作用是加速血糖的氧化分解，促進血糖的異生作用，最終降低了血糖的濃度。這兩種激素拮抗作用的結(jié)果是促進血糖合成為糖原，并抑制非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，使血糖的含量降低。當(dāng)血糖含量較低時，胰島素分泌減少，胰高血糖素分泌增加，結(jié)果是促進糖原分解為葡萄糖，并促使非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，使血糖含量升高。由此可見，胰島素的降血糖作用與胰高血糖素的升血糖作用相互拮抗，共同實現(xiàn)對糖代謝的調(diào)節(jié)，使血糖含量維持在相對穩(wěn)定的水平上。在酶催化作用中也存在相反作用的酶。例如，在DNA分子復(fù)制過程中，就需要DNA解旋酶和多種DNA聚合酶。根據(jù)同位素示蹤實驗結(jié)果表明，新合成的雙鏈DNA分子中，有一條鏈?zhǔn)莵碜杂H代的DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?。DNA分子在復(fù)制時，首先在解旋酶的作用下，使得兩條扭在一起的雙螺旋鏈解開，然后，以解開的每一段母鏈為為模板，在一系列DNA聚合酶的作用下，利用細胞中細胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的子鏈。隨著模板鏈解旋過程的進行，新合成的子鏈也在不斷延伸。同時，兩條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。在上述的DNA分子復(fù)制過程中，至少涉及到兩種酶，即DNA解旋酶和DNA聚合酶。前者酶的功能在于分解，后者酶的功能是合成，通過這兩種酶的拮抗作用，來實現(xiàn)DNA分子的自我復(fù)制。

三、反饋

在人和動物體內(nèi)，激素通過反饋調(diào)節(jié)，使得血液中某激素的含量保持在一定的水平。較典型的實例是下丘腦—垂體—靶腺軸，也稱軸系反饋性調(diào)節(jié)。下面以軸系反饋性調(diào)節(jié)中的下丘腦—垂體—甲狀腺為例，來具體說明。

下丘腦—垂體—甲狀腺這個軸心，受高級神經(jīng)中樞如海馬、大腦皮層等部位的控制。在這個反饋系統(tǒng)中，高部位的分泌細胞對低部位的分泌細胞具有促進作用，低部位的分泌細胞分泌的激素對高部位分泌細胞的分泌活動有反饋性調(diào)節(jié)作用。而且多為抑制性效應(yīng)，結(jié)果形成閉合的調(diào)節(jié)環(huán)路。甲狀腺激素在血液里的含量是相對穩(wěn)定的，分泌過多或過少，都會對機體造成傷害。當(dāng)人體處在寒冷條件下，在大腦皮層相應(yīng)部位的影響下，下丘腦中的一些細胞就能合成并分泌甲狀腺激素釋放激素，進而刺激垂體合成并分泌促甲狀腺激素。促甲狀腺激素又刺激甲狀腺合成并分泌甲狀腺激素，從而促進代謝以使機體抵御寒冷。當(dāng)血液中的甲狀腺激素的含量增加到一定程度時，就會抑制下丘腦和垂體的活動，使促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素的合成和分泌減少，從而使血液中的甲狀腺激素不致過多。當(dāng)血液中的甲狀腺激素的含量降低時，對下丘腦和垂體的抑制作用就會減弱，使促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素的合成和分泌增加，從而使血液中甲狀腺激素不致過少。

酶也可以通過反饋抑制來調(diào)節(jié)生物化學(xué)反應(yīng)的速率，此話題在“合作”中酶活力的調(diào)節(jié)一節(jié)中（谷氨酸對谷氨酸脫氫酶活性的抑制作用）有闡述，不再贅述。

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