一、细胞内酶的分隔分布
从物质代谢过程中可知，酶在细胞内是分隔着分布的。代谢上有关的酶，常常组成一个酶体系，分布在细胞的某一组分中，例如,糖酵解酶系和糖元合成、分解酶系存在于胞液中；三羧酸循环酶系和脂肪酸β-氧化酶系定位于线粒体；核酸合成的酶系则绝大部分集中在细胞核内。这样的酶的隔离分布为代谢调节创造了有利条件，使某些调节因素可以较为专一地影响某一细胞组分中的酶的活性，而不致影响其他组分中的酶的活性，从而保证了整体反应的有序性。一些代谢物或离子在各细胞组分间的穿梭移动也可以改变细胞中某些组分的代谢速度。例如，在胞液中生成的脂酰辅酶A主要用于合成脂肪；但在肉毒碱的作用下，经肉毒碱脂酰转移酶的催化，脂酰辅酶A可进入线粒体，参与β-氧化的过程。又如，Ca＋＋从肌细胞线粒体中出来,可以促进胞液中的糖元分解，而Ca＋＋进入线粒体则有利于糖元合成。
物质代谢实质上是一系列的酶促反应，代谢速度的改变并不是由于代谢途径中全部酶活性的改变，而常常只取决于某些甚至某一个关键酶活性的变化。此酶通常是整条通路中催化最慢一个反应的酶，称为限速酶。它的活性改变不但可以影响整个酶体系催化反应的总速度，甚至还可以改变代谢反应的方向。如，细胞中ATP/AMP的比值增加，可以抑制磷酸果糖激酶(和丙酮酸激酶)的活性，这不但减慢了糖酵解的速度，还可以通过激活果糖-1，6-二磷酸酶而使糖代谢方向倾向于糖异生。因此，改变某些关键酶的活性是体内代谢调节的一种重要方式。医学全在线www.med126.com
人体代谢的细胞水平调节，从速度方面来说有两种方式，一种是快速调节，一般在数秒或数分钟内即可发生。这种调节是通过激活或抑制体内原有的酶分子来调节酶促反应速度的，是在温度、pH、作用物和辅酶等因素不变的情况下，通过改变酶分子的构象或对酶分子进行化学修饰来实现酶促反应速度的迅速改变的。另一种是迟缓调节，一般经数小时后才能实现。这种方式主要是通过改变酶分子的合成或降解速度来调节细胞内酶分子的含量。现将这两类调节作用分述如下：
二、酶分子结构的调节
(一)变构调节
1.变构调节的概念 某些物质能与酶分子上的非催化部位特异地结合，引起酶蛋白的分子构象发生改变，从而改变酶的活性，这种现象称为酶的变构调节或称别位调节(allosteric regulation)。受这种调节作用的酶称为别构酶或变构酶(allosteric enzyme)，能使酶发生变构效应的物质称为变构效应剂(allosteric effector);如变构后引起酶活性的增强，则此效应剂称为激活变构剂(allosteric activator)或正效应物；反之则称为抑制变构剂(allosteric inhibitor)或负效应物。变构调节在生物界普遍存在，它是人体内快速调节酶活性的一种重要方式。现将某些代谢途径的变构效应剂列表如下：
表9-1 糖和脂肪代谢酶系中某些变构酶及其变构效应剂
| 代谢途径 | 变构酶 | 激活变构剂 | 抑制变构剂 |
| 糖氧化分解 | 已糖激酶 | G-6-P | |
| 磷酸果糖激酶 | AMP、ADP、FDP、Pi | ATP、柠檬酸 | |
| 丙酮酸激酶 | FDP | ATP、乙酸CoA | |
| 异柠檬酸脱氢酶 | AMP | ATP、长链脂酰CoA | |
| 柠檬酸合成酶 | ADP、AMP | ATP | |
| 糖异生 | 果糖-1，6-二磷酸酶 | AMP | |
| 丙酮酸羟化酶 | 乙酰CoA、ATP | ||
| 脂肪酸合成 | 乙酰CoA羟化酶 | 柠檬酸、异柠檬酸 | 长链脂酰CoA |
2.变构调节的生理意义 变构效应在酶的快速调节中占有特别重要的地位。在前面已经提及，代谢速度的改变，常常是由于影响了整条代谢通路中催化第一步反应的酶或整条代谢反应中限速酶的活性而引起的。这些酶对底物不遵守米曼氏动力学原则。它们往往受到一些代谢物的抑制或激，这些抑制或激活作用大多是通过变构效应来实现的。因而,这些酶的活力可以极灵敏地受到代谢产物浓度的调节，这对机体的自身代谢调控具有重要的意义。例如，变构酶对于人体能量代谢的调节具有重要意义。在休息状态下，机体能量消耗降低，ATP在细胞内积聚，而ATP是磷酸果糖激酶的抑制变构剂，所以导致F－6－P和G－6－P的积聚，G－6－P又是已糖激酶的抑制变构剂，从而减少葡萄糖的氧化分解。同时，ATP也是丙酮酸激酶和柠檬酸合成酶的抑制变构剂，更加强了对葡萄糖氧化分解的抑制，从而减少了ATP的进一步生成。反之，当体内ATP减少而ADP或AMP增加时，AMP则可抑制果糖1，6－二磷酸酶，降低糖异生，同时激活磷酸果糖激酶和柠檬酸合成酶等酶，加速糖的分解氧化，利于体内ATP的生成。这样，通过变构调节，使体内ATP的生成不致过多或过少，保证了机体的能源被有效利用。
图9－1 变构酶的底物浓度曲线
3.变构调节的机理 目前已知，能受变构调节的酶，常常是由两个以上亚基组成的聚合体。有的亚基与作用物结合，起催化作用，称为催化亚基；有的亚基与变构剂结合，发挥调节作用，称调节亚基。但也可在同一亚基上既存在催化部位又存在调节部位。变构剂与调节亚基(或部位)间是非共价键的结合，结合后改变酶的构象(如,变为疏松或紧密)，从而使酶活性被抑制或激活。变构酶与米－曼氏酶不同，其动力学不符合米曼氏方程式：酶促反应速度和作用物浓度的关系曲线不呈矩形而常常呈S形，S形曲线与氧合血红蛋白的解离曲线相似(图9－1)。
