激素与酶的异同分析

　　摘要：激素酶平行性激素和酶都是生命活动不可缺少的重要化学物质，它们在功能上既表现为相对独立，又同时也存在着某些相似的特点。本文通过对激素和酶生理作用的比较，阐述了二者在功能上的异同。
　　关键词：激素；酶；异同
　　一、合作
　　激素对于某项生命活动的调节，往往不是由一种可以完成的，是由多种激素相互协调、相互作用共同完成的。所谓协同作用，是指不同激素对同一生理效应都发挥作用，从而达到增强效果的作用。在人和动物体内，较典型的是生长激素和甲状腺激素对生长发育的调節作用。生长激素主要是通过促进蛋白质的合成和骨的生长而达到促进生长的作用；甲状腺激素则对机体的生长发育、尤其是中枢神经系统的发育和功能具有重要的促进作用。例如，人在幼年时期，生长激素分泌不足，就会引起侏儒症；但如果生长激素分泌正常，甲状腺激素分泌不足，则会引起呆小症。只有当生长激素和甲状腺激素协同作用时，才能保证机体正常的生长和发育。还有，肾上腺皮质激素和胰高血糖素均可使血糖升高，当两者同时存在时，升糖效应增强，表现出明显的协同作用。
　　有些酶的作用也需要通过相互配合才能使生命活动得以顺利进行，如在微生物代谢中，酶合成的调节与酶活力的调节就是明显一例。微生物细胞内的酶可以分为组成酶和诱导酶两类。组成酶是微生物细胞内一直存在的酶，其合成受遗传物质的控制，诱导酶是在环境中存在某种物质的情况下才能合成的酶。在培养大肠杆菌时，通常用葡萄糖和乳糖作碳源，刚开始时，大肠杆菌只能利用葡萄糖不能利用乳糖，当葡萄糖被耗尽后大肠杆菌才开始利用乳糖。这说明，大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是在乳糖的诱导下合成的诱导酶。微生物还能通过改变已有酶的催化活力来调节代谢速率，这是酶活力的调节问题。例如，谷氨酸棒状杆菌能够利用葡萄糖，经过复杂的代谢过程形成了谷氨酸；但当终产物谷氨酸合成过量时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致合成途径中断。当谷氨酸因大量消耗浓度下降时，抑制作用就会被解除，合成反应又会重新启动。酶活力调节的机制主要是反馈抑制。反馈抑制的酶是变构酶，它有两个重要的结合部位：一个是与底物结合的活力部位或催化中心；另一个是与氨基酸或核苷酸等小分子效应物结合并变构的变构部位或调节中心。当变构部位上有效应物结合时，酶分子构象发生改变，致使底物不再能结合在活力部位上而失活。只有当氨基酸或核苷酸等浓度下降时，平衡有利于效应物从变构部位上解离，而使酶的活力部位又回复到它催化的构象时，反馈抑制被解除，使得酶活力恢复，终产物重新合成。酶合成的调节保证了代谢的需要，又避免了细胞内物质和能量的浪费，增强了微生物对环境的适应力。酶活力的调节是一种快速、精细的调节方式。两种调节方式同时存在，密切配合、协调起作用，表现出酶的合作关系。
　　二、拮抗
　　人和动物体内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应发挥相反的作用。较典型的实例是胰岛素和胰高血糖素对血糖含量的调节。胰高血糖素是由胰岛的A细胞分泌的，其主要作用是促进糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖的浓度升高。而胰岛素是由胰岛的B细胞分泌，其主要作用是加速血糖的氧化分解，促进血糖的异生作用，最终降低了血糖的浓度。这两种激素拮抗作用的结果是促进血糖合成为糖原，并抑制非糖物质转化为葡萄糖，使血糖的含量降低。当血糖含量较低时，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加，结果是促进糖原分解为葡萄糖，并促使非糖物质转化为葡萄糖，使血糖含量升高。由此可见，胰岛素的降血糖作用与胰高血糖素的升血糖作用相互拮抗，共同实现对糖代谢的调节，使血糖含量维持在相对稳定的水平上。在酶催化作用中也存在相反作用的酶。例如，在DNA分子复制过程中，就需要DNA解旋酶和多种DNA聚合酶。根据同位素示踪实验结果表明，新合成的双链DNA分子中，有一条链是来自亲代的DNA，另一条链是新合成的。DNA分子在复制时，首先在解旋酶的作用下，使得两条扭在一起的双螺旋链解开，然后，以解开的每一段母链为为模板，在一系列DNA聚合酶的作用下，利用细胞中细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的子链。随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，两条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。在上述的DNA分子复制过程中，至少涉及到两种酶，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，通过这两种酶的拮抗作用，来实现DNA分子的自我复制。
　　三、反馈
　　在人和动物体内，激素通过反馈调节，使得血液中某激素的含量保持在一定的水平。较典型的实例是下丘脑垂体靶腺轴，也称轴系反馈性调节。下面以轴系反馈性调节中的下丘脑垂体甲状腺为例，来具体说明。
　　下丘脑垂体甲状腺这个轴心，受高级神经中枢如海马、大脑皮层等部位的控制。在这个反馈系统中，高部位的分泌细胞对低部位的分泌细胞具有促进作用，低部位的分泌细胞分泌的激素对高部位分泌细胞的分泌活动有反馈性调节作用。而且多为抑制性效应，结果形成闭合的调节环路。甲状腺激素在血液里的含量是相对稳定的，分泌过多或过少，都会对机体造成伤害。当人体处在寒冷条件下，在大脑皮层相应部位的影响下，下丘脑中的一些细胞就能合成并分泌甲状腺激素释放激素，进而刺激垂体合成并分泌促甲状腺激素。促甲状腺激素又刺激甲状腺合成并分泌甲状腺激素，从而促进代谢以使机体抵御寒冷。当血液中的甲状腺激素的含量增加到一定程度时，就会抑制下丘脑和垂体的活动，使促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的合成和分泌减少，从而使血液中的甲状腺激素不致过多。当血液中的甲状腺激素的含量降低时，对下丘脑和垂体的抑制作用就会减弱，使促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的合成和分泌增加，从而使血液中甲状腺激素不致过少。
　　酶也可以通过反馈抑制来调节生物化学反应的速率，此话题在合作中酶活力的调节一节中（谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的抑制作用）有阐述，不再赘述。
　　参考文献
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