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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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)切潞铣傻摹NA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(xì)胞中細(xì)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(xì)胞對低部位的分泌細(xì)胞具有促進作用，低部位的分泌細(xì)胞分泌的激素對高部位分泌細(xì)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(xì)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。

參考文獻

[1] 楊秀平，肖向紅.動物生理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 黃秀梨，辛明秀.微生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3] 梁愈.酶怎樣催化生物化學(xué)反應(yīng)[J].中學(xué)生物教學(xué).2014，（4）：48-49.

[4] 王金發(fā).細(xì)胞生物學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.