生物化学调控课件.ppt

关于生物化学调控第1页，此课件共77页哦生生命命现现象象是是生生物物体体内内发发生生的的极极其其复复杂杂的的生物化学过程的综合结果。生物化学过程的综合结果。为为了了保保证证生生命命活活动动（如如生生长长、发发育育、分分化化、繁繁殖殖、代代谢谢和和运运动动等等）能能够够有有条条不不紊紊地地进进行行，所所有有生生物物体体内内发发生生的的生生物物化化学过程都必须受到有效的调控。学过程都必须受到有效的调控。生生物物调调控控机机制制是是生生物物在在长长期期进进化化过过程程中中逐逐步步形形成成的的。生生物物进进化化程程度度愈愈高高，调调控控机制愈完善、愈复杂。机制愈完善、愈复杂。第2页，此课件共77页哦调控的分子生物学基础调控的分子生物学基础调调控控的的本本质质是是化化学学物物质质与与机机体体组组织织中中具具有有重重要要功功能能的的生生物物大大分分子子之之间间进进行行物物理理化学反应的最终结果。化学反应的最终结果。这这些些能能够够与与化化学学物物质质发发生生结结合合并并产产生生相相应作用的生物大分子，一般称为受体。应作用的生物大分子，一般称为受体。调调控控分分生生物物体体内内物物质质的的调调控控和和外外源源化化学学物质的调控。物质的调控。第3页，此课件共77页哦物质之间的相互作用物质之间的相互作用包包括括生生物物大大分分子子之之间间的的相相互互识识别别与与作作用用，如如核核酸酸与与蛋蛋白白质质之之间间的的作作用用多多糖糖与与蛋蛋白白质质之之间间的的相相互互作作用用；蛋蛋白白质质与与蛋蛋白白质质之之间间的的相互作用相互作用合成高分子与生物大分子之间的相互作用合成高分子与生物大分子之间的相互作用有有机机小小分分子子与与生生物物大大分分子子之之间间的的相相互互作作用用，如如辅辅酶酶与与酶酶之之间间的的相相互作用；互作用；有机分子与酶或蛋白质受体之间的相互作用有机分子与酶或蛋白质受体之间的相互作用底物与酶分子之间的识别以及相互作用底物与酶分子之间的识别以及相互作用无无机机金金属属离离子子与与生生物物大大分分子子之之间间的的相相互互作作用用，如如金金属属离离子子与与酶酶或或蛋蛋白白质之间的络合；与生物小分子（辅酶、质之间的络合；与生物小分子（辅酶、ATPATP等）之间的络合作用；等）之间的络合作用；第4页，此课件共77页哦1,1,神经调控作用神经调控作用人及高等动物具有高度发达的神经系统，人及高等动物具有高度发达的神经系统，这类生物的各种活动和代谢的调节机制这类生物的各种活动和代谢的调节机制都处于中枢神经系统的控制之下。神经都处于中枢神经系统的控制之下。神经系统既直接影响各种酶的合成，又影响系统既直接影响各种酶的合成，又影响内分泌腺分泌激素的种类和水平，所以内分泌腺分泌激素的种类和水平，所以神经系统的调节具有整体性特点。神经系统的调节具有整体性特点。神经系统对生命活动的调控在很大程度神经系统对生命活动的调控在很大程度上是通过调节激素的分泌来实现的上是通过调节激素的分泌来实现的。第5页，此课件共77页哦2 2,激素调控作用激素调控作用激激素素是是生生物物细细胞胞分分泌泌的的一一类类特特殊殊化化学学物物质质，它它对对各各种种生生命命活活动动和和代代谢谢过过程程具具有有调控功能。调控功能。激激素素调调控控往往往往是是局局部部性性的的，并并且且直直接接或或间接受到神经系统的控制。间接受到神经系统的控制。通通常常一一种种激激素素只只作作用用于于一一定定的的细细胞胞组组织织，不不同同的的激激素素调调节节不不同同的的物物质质代代谢谢或或生生理理过程。过程。第6页，此课件共77页哦第四节、激素第四节、激素什么是激素？什么是激素？激素是生物体内特定细胞产生的的对某激素是生物体内特定细胞产生的的对某些靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。些靶细胞具有特殊刺激作用的微量物质。在机体的代谢过程或生理过程起调控作在机体的代谢过程或生理过程起调控作用，用，第7页，此课件共77页哦1，含含量量少少；在在生生物物体体某某特特定定组组织织细细胞胞产产生；生；2，通通过过体体液液的的运运动动被被输输送送到到其其他他组组织织中中发挥作用；发挥作用；3，作作用用很很大大，效效率率高高，在在新新陈陈代代谢谢中中起起调节控制作用。调节控制作用。在医疗上，激素也是一类重要药物。在医疗上，激素也是一类重要药物。激素具有以下几个特点：激素具有以下几个特点：第8页，此课件共77页哦一、激素的分类一、激素的分类在在生生物物激激素素中中，动动物物激激素素最最为为重重要要。植植物物激激素素主主要为植物生长调节剂。要为植物生长调节剂。根根据据激激素素的的化化学学结结构构和和调调控控功功能能，一一般般可可以以分分为为三类三类 （1 1）含含氮氮激激素素。包包括括蛋蛋白白质质激激素素、多多肽肽激激素素、氨氨基基酸酸衍生物激素等。衍生物激素等。（2 2）类类固固醇醇激激素素。性性腺腺和和肾肾上上腺腺皮皮质质分分泌泌的的激激素素大大多数是类固醇激素。多数是类固醇激素。（3 3）脂脂肪肪酸酸衍衍生生物物激激素素。主主要要由由生生殖殖系系统统及及其其它它组组织织分泌产生。分泌产生。第9页，此课件共77页哦 二、含氮激素二、含氮激素1 1氨基酸衍生物激素氨基酸衍生物激素第10页，此课件共77页哦（1 1）甲状腺激素）甲状腺激素甲甲状状腺腺所所分分泌泌的的激激素素主主要要是是甲甲状状腺腺素素和和少少量量的的三三碘碘甲甲腺腺原原氨氨酸酸。三三碘碘甲甲腺腺原原氨氨酸酸的的活活性性约约为为甲甲状状腺素的腺素的5 51010倍。二者的结构如下：倍。二者的结构如下：天然的甲状腺素是酪氨酸的衍生物，均为天然的甲状腺素是酪氨酸的衍生物，均为L-L-构型。构型。甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内甲状腺是体内吸收碘能力最强的组织，能将体内70-70-80%80%的碘富集在其中。的碘富集在其中。第11页，此课件共77页哦生理功能生理功能在在甲甲状状腺腺素素的的合合成成中中，碘碘化化过过程程并并不不是是发发生生在在游游离离的的酪酪氨氨酸酸上上，而而是是甲甲状状腺腺球球蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应。蛋白分子中的酪氨酸残基发生碘化反应。主主要要是是促促进进糖糖、脂脂及及蛋蛋白白质质的的代代谢谢；促促进进机机体体的的生生长长发发育育和和组组织织分分化化；对对中中枢枢神神经经系系统统、循循环环系系统统、造造血血过过程程、肌肌肉肉活活动动及及智智力力和和体体质质的的发发育育等等均均有有显显著著作作用。用。第12页，此课件共77页哦幼幼年年动动物物若若甲甲状状腺腺机机能能减减退退或或切切除除甲甲状状腺腺时时，将将引引起起发发育育迟迟缓缓，身身材材矮矮小小，行行动呆笨而缓慢；动呆笨而缓慢；成成年年动动物物甲甲状状腺腺机机能能减减退退时时，出出现现厚厚皮皮病病，心心博博减减慢慢，基基础础代代谢谢降降低低，性性机机能能低下。低下。反反之之，甲甲状状腺腺机机能能亢亢进进，动动物物眼眼球球突突出出，心心跳跳加加快快，基基础础代代谢谢增增高高，消消瘦瘦，神神经经系统兴奋性提高，表现为神经过敏等系统兴奋性提高，表现为神经过敏等.第13页，此课件共77页哦(2)(2)肾上腺素肾上腺素 肾肾上上腺腺分分为为髓髓质质和和皮皮质质两两部部分分。髓髓质质分分泌泌肾肾上上腺腺素素和和少少量量去去甲甲肾肾上上腺腺素素。去去甲甲肾肾上上腺腺素素主主要要由由交交感感神神经经末末梢梢分分泌泌。他他们们也也是是酪氨酸的衍生物，为酪氨酸的衍生物，为R-R-构型。构型。第14页，此课件共77页哦肾上腺素具有与交感神经兴奋相似的作肾上腺素具有与交感神经兴奋相似的作用，使血管收缩，心脏活动加强，血压用，使血管收缩，心脏活动加强，血压升高，临床上被用来作为升压药物，起升高，临床上被用来作为升压药物，起抗休克作用。抗休克作用。肾上腺素主要是调节糖代谢肾上腺素主要是调节糖代谢,它能够促它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。血中的乳酸含量。功功 能能第15页，此课件共77页哦麻黄素和伪麻黄素麻黄素和伪麻黄素 麻麻黄黄素素含含有有二二个个手手性性碳碳原原子子，其其构构型型为为1R2S,1R2S,与与R-R-构构型型肾肾上上腺腺素素相相似似，具具有有较较高高的的生生理理活活性性。伪伪麻黄素的构型为麻黄素的构型为1S2S,1S2S,其生理作用则有明显的差异。其生理作用则有明显的差异。第16页，此课件共77页哦2，多肽及蛋白质激素，多肽及蛋白质激素 由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、由脑垂体、下丘脑、胰腺、甲状旁腺、胃肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多胃肠粘膜以及胸腺等分泌的激素属于多肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各肽或蛋白质激素。这些激素具有各种各样的功能。样的功能。第17页，此课件共77页哦(1)(1)脑垂体激素脑垂体激素脑脑垂垂体体在在神神经经系系统统的的控控制制下下，起起调调节节体体内内各各种种内内分分泌泌腺腺作作用用。垂垂体体可可分分为为前前叶叶、中中叶叶和和后后叶叶三三个个部部分分。脑脑垂体分泌的激素共有垂体分泌的激素共有1010多种。多种。生长激素（生长激素（GHGH）促甲状腺素（促甲状腺素（TSHTSH）促肾上腺皮质激素（促肾上腺皮质激素（ACTHACTH）催乳素（催乳素（LTHLTH）促卵泡素（促卵泡素（FSHFSH）黄体生成素（黄体生成素（LHLH）促黑色细胞素（促黑色细胞素（MSHMSH）催产素、加压素催产素、加压素垂垂体体前前叶叶和和中中叶叶能能够够合合成成激激素素，后后叶叶只只能能存存储储和和分分泌泌激素。后叶所分泌的激素由下丘脑合成。激素。后叶所分泌的激素由下丘脑合成。第18页，此课件共77页哦2 2下丘脑激素下丘脑激素下丘脑所分泌的激素主要包括一些释放下丘脑所分泌的激素主要包括一些释放激素（或释放因子）和释放抑制激素激素（或释放因子）和释放抑制激素。下丘脑激素经垂体门静脉到达脑垂体，下丘脑激素经垂体门静脉到达脑垂体，并作用于垂体细胞，起调控作用。并作用于垂体细胞，起调控作用。第19页，此课件共77页哦促甲状腺素释放激素（促甲状腺素释放激素（TRHTRH）促肾上腺皮质激素释放激素（促肾上腺皮质激素释放激素（CRHCRH）促卵泡素释放激素（促卵泡素释放激素（FRHFRH）促黄体生成素释放激素（促黄体生成素释放激素（LRHLRH）生生长长素素释释放放激激素素（GRHGRH），生生长长素素释释放放抑抑制制激激素素（GRIHGRIH）促黑色细胞激素释放激素（促黑色细胞激素释放激素（MRHMRH）促黑色细胞激素抑制释放激素（促黑色细胞激素抑制释放激素（MRIHMRIH）催催乳乳素素释释放放激激素素（PRHPRH），催催乳乳素素释释放放抑抑制制激激素素（PRIHPRIH）第20页，此课件共77页哦3 3胰岛激素胰岛激素胰岛是胰脏的内分泌组织。人的胰岛主要由胰岛是胰脏的内分泌组织。人的胰岛主要由、和和 三种细胞组成。三种细胞组成。-细胞分泌胰高血糖素，细胞分泌胰高血糖素，-细胞分泌胰岛素。细胞分泌胰岛素。第21页，此课件共77页哦（1 1）胰岛素）胰岛素胰胰岛岛素素是是由由胰胰腺腺中中胰胰岛岛的的-细细胞胞分分泌泌的的一一种种含含有有5151个氨基酸残基的蛋白质激素。个氨基酸残基的蛋白质激素。胰胰岛岛素素由由两两条条多多肽肽链链组组成成胰胰岛岛素素的的生生理理功功能能主主要要是是促促进进细细胞胞摄摄取取葡葡萄萄糖糖；促促进进肝肝糖糖原原和和肌肌糖糖原原的的合合成成；抑制肝糖原的分解。抑制肝糖原的分解。胰胰岛岛素素具具有有抑抑制制细细胞胞内内腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶活活性性作作用用，使使cAMPcAMP产产生生显显著著减减少少，导导致致糖糖原原分分解解速速度度减减慢慢。胰胰岛岛素的生理功能与肾上腺素的作用相反。素的生理功能与肾上腺素的作用相反。第22页，此课件共77页哦（2 2）胰高血糖素）胰高血糖素胰胰高高血血糖糖素素为为胰胰岛岛的的-细细胞胞分分泌泌的的多多肽肽激激素素，由由2929个个氨氨基基酸酸组组成成，人人和和猪猪的的胰胰高高血血糖糖素素的的氨氨基基酸酸序序列列完完全全一一样样，其其结结构构如如下：下：His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asp-Thr胰胰高高血血糖糖素素主主要要是是促促进进肝肝糖糖原原分分解解，使使血血糖糖升升高高，与与肾肾上上腺腺素素作作用用相相似似。其其作作用用原原理理是是激激活活肝肝细细胞胞中中的的腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶，使使cAMPcAMP浓浓度升高，从而提高磷酸化酶活性，促进肝糖原分解度升高，从而提高磷酸化酶活性，促进肝糖原分解。第23页，此课件共77页哦4 4甲状旁腺激素甲状旁腺激素甲甲状状旁旁腺腺主主要要分分泌泌甲甲状状旁旁腺腺素素（PTHPTH）和和降钙素（降钙素（CTCT），它们都是多肽激素。），它们都是多肽激素。二二者者的的生生理理作作用用相相反反，PTHPTH可可以以升升高高血血钙钙，而而CTCT则则可可以以降降低低血血钙钙，因因此此都都是是调调节节钙钙磷代谢的激素。磷代谢的激素。第24页，此课件共77页哦第25页，此课件共77页哦三、类固醇激素三、类固醇激素类固醇激素是一类脂溶性激素，它们在结构上都是环类固醇激素是一类脂溶性激素，它们在结构上都是环戊烷多氢菲衍生物。戊烷多氢菲衍生物。脊椎动物的类固醇激素可分为肾上腺皮质激素和脊椎动物的类固醇激素可分为肾上腺皮质激素和性激素两类。性激素两类。第26页，此课件共77页哦1 1，肾上腺皮质激素，肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素由肾上腺皮质分泌产生。目前从肾肾上腺皮质激素由肾上腺皮质分泌产生。目前从肾上腺皮质提取液中分离的类固醇化合物有上腺皮质提取液中分离的类固醇化合物有3030余种余种第27页，此课件共77页哦功功 能能（1 1）调节糖代谢：抑制糖的氧化，使血糖升高；促）调节糖代谢：抑制糖的氧化，使血糖升高；促进蛋白质转化为糖。具有这种功能的包括皮质酮、进蛋白质转化为糖。具有这种功能的包括皮质酮、11-11-脱氢皮质酮、脱氢皮质酮、17-17-羟皮质酮（氢化可的松）和羟皮质酮（氢化可的松）和17-17-羟羟-11-11-脱氢皮质酮（可的松）。这类激素还具有良脱氢皮质酮（可的松）。这类激素还具有良好的抗炎，抗过敏作用，是常用的激素药物。好的抗炎，抗过敏作用，是常用的激素药物。糖皮质激素糖皮质激素第28页，此课件共77页哦（2 2）调节水盐代谢：促使体内保留钠离子及排）调节水盐代谢：促使体内保留钠离子及排出过多的钾离子，调节水盐代谢。这类激素包括出过多的钾离子，调节水盐代谢。这类激素包括11-11-脱氧皮质酮、脱氧皮质酮、17-17-羟羟-11-11-脱氧皮质酮和醛皮质酮。脱氧皮质酮和醛皮质酮。其中醛皮质酮对水盐代谢的调节作用比脱氧皮质其中醛皮质酮对水盐代谢的调节作用比脱氧皮质酮大酮大30-12030-120倍。倍。肾上腺皮质激素分泌失常，将引起糖代谢及无机盐代肾上腺皮质激素分泌失常，将引起糖代谢及无机盐代谢紊乱而出现病症。谢紊乱而出现病症。盐皮质激素盐皮质激素第29页，此课件共77页哦2 2性激素性激素性激素属于类固醇类激素，可分为雄性性激素属于类固醇类激素，可分为雄性激素和雌性激素两类。它们与动物的性激素和雌性激素两类。它们与动物的性别及第二性征的发育有关。别及第二性征的发育有关。性激素的分泌受垂体的促性腺激素（性激素的分泌受垂体的促性腺激素（LHF LHF 和和 SHSH）调节。）调节。第30页，此课件共77页哦四、脂肪酸衍生物激素四、脂肪酸衍生物激素 前前列列腺腺素素（简简称称PGPG）是是一一类类具具有有生生理理活活性性物物质质的的总总称称，现现在在已已发发现现有有几几十十种种。这这类类激激素素广广泛泛存存在在于于生生殖系统和其它组织中。殖系统和其它组织中。前前列列腺腺素素的的基基本本结结构构为为含含有有一一个个环环戊戊烷烷及及两两个个脂脂肪肪侧侧链链的的二二十十碳碳脂脂肪肪酸酸。其其中中主主要要有有E E、F F、A A、B B等等四类。四类。前列腺素前列腺素第31页，此课件共77页哦E E型型：C-9C-9为为酮酮基基、C-11C-11含含有有羟羟基基。F F型型：C-9C-9和和C-11C-11均均含含有有羟羟基基。A A型：型：C-9C-9为酮基、为酮基、C-10C-10和和C-11C-11之间有双键。之间有双键。B B型：型：C-9C-9为酮基，为酮基，C-8C-8和和C-12C-12之间有双键。之间有双键。所所有有的的前前列列腺腺素素在在侧侧链链的的C-13C-13和和C-14C-14之之间间有有双双键键，C-15C-15含含有有一一个羟基。个羟基。第32页，此课件共77页哦功功 能能不同结构的前列腺素，其功能也不相同，说明前不同结构的前列腺素，其功能也不相同，说明前列腺素具有复杂的生理功能。列腺素具有复杂的生理功能。已经证明，前列腺素对生殖、心血管、呼吸、消已经证明，前列腺素对生殖、心血管、呼吸、消化和神经系统等都有显著影响作用。化和神经系统等都有显著影响作用。例如，能使子宫及输卵管收缩，使血管扩张或收例如，能使子宫及输卵管收缩，使血管扩张或收缩，可抑制胃酸分泌等。缩，可抑制胃酸分泌等。人体前列腺素的产生和分泌异常是导致许多疾病的人体前列腺素的产生和分泌异常是导致许多疾病的重要原因。重要原因。第33页，此课件共77页哦3,3,细胞细胞-酶水平调控作用酶水平调控作用细细胞胞-酶酶水水平平调调控控是是通通过过调调节节细细胞胞内内的的酶酶的的种种类类、数数量量、分分布布或或活活性性来来控控制制各各种种代谢过程或生理过程。代谢过程或生理过程。这这类类调调控控主主要要包包括括：细细胞胞膜膜结结构构的的调调控控作用和酶的活性调控作用。作用和酶的活性调控作用。某某些些人人工工合合成成或或天天然然存存在在的的化化学学物物质质也也具具有有调调控控功功能能，主主要要是是表表现现在在对对酶酶的的活活性影响方面。性影响方面。第34页，此课件共77页哦第二节、细胞第二节、细胞-酶水平的调控酶水平的调控细胞内进行的错综复杂的代谢过程及生理细胞内进行的错综复杂的代谢过程及生理变化，主要是通过酶的调节来实现的。变化，主要是通过酶的调节来实现的。实际上，激素的调控作用也是通过对酶的实际上，激素的调控作用也是通过对酶的影响（酶的产生和酶的活性）而实现的。影响（酶的产生和酶的活性）而实现的。细胞细胞-酶对生物体内发生的生物化学过程酶对生物体内发生的生物化学过程的调控主要包括细胞膜结构的调控作用和的调控主要包括细胞膜结构的调控作用和酶的活性调控作用两个方面。酶的活性调控作用两个方面。第35页，此课件共77页哦一、细胞膜结构的调控作用一、细胞膜结构的调控作用细胞内发生的各种代谢反应及生理变化细胞内发生的各种代谢反应及生理变化之所以能够有条不紊地进行，首先是由之所以能够有条不紊地进行，首先是由于细胞本身具有的特殊膜结构。如果细于细胞本身具有的特殊膜结构。如果细胞的完整性受到破坏，细胞水平的调控胞的完整性受到破坏，细胞水平的调控功能将丧失。功能将丧失。第36页，此课件共77页哦 二、酶活性的调控二、酶活性的调控酶除了具有催化功能外，还具有调节和控酶除了具有催化功能外，还具有调节和控制各类生物化学反应速度、方向和途径的制各类生物化学反应速度、方向和途径的功能。功能。酶水平的调节作用主要有两种方式：一是酶水平的调节作用主要有两种方式：一是通过激活或抑制酶的活性；二是通过影响通过激活或抑制酶的活性；二是通过影响酶的合成或降解速度，即改变细胞内酶的酶的合成或降解速度，即改变细胞内酶的含量。这种酶水平的调节作用是生物调控含量。这种酶水平的调节作用是生物调控最重要的形式。最重要的形式。第37页，此课件共77页哦1 1变构调节作用变构调节作用有有些些酶酶分分子子除除了了具具有有活活性性中中心心（结结合合部部位位和和催催化化部部位）外，还存在一个特殊的调控部位，即变构中心。位）外，还存在一个特殊的调控部位，即变构中心。变变构构中中心心虽虽然然不不是是酶酶活活性性中中心心的的组组成成部部分分，但但它它可可以以与与某某些些化化合合物物（称称为为变变构构剂剂）发发生生非非共共价价结结合合，引引起起酶酶分分子子构构象象的的改改变变，对对酶酶起起到到激激活活或或抑抑制制的的作作用用。这这类类酶酶通通常常称称为为变变构构酶酶，由由于于变变构构剂剂与与变变构构中中心心的的结结合合而而引引起起酶酶活活性性改改变变的的现现象象则则称称为变构调节作用。为变构调节作用。（1 1）变构酶和变构调节作用）变构酶和变构调节作用第38页，此课件共77页哦目目前前已已知知的的变变构构酶酶均均为为寡寡聚聚酶酶，含含两两个个或或两两个个以以上上的的亚亚基基，一一般般分分子子量量较较大大，而而且且具具有有复复杂杂的的空空间结构。间结构。大大多多数数由由变变构构酶酶催催化化的的反反应应不不遵遵守守米米氏氏方方程程，由由变变构构剂剂所所引引起起的的抑抑制制作作用用也也不不服服从从典典型型的的竞竞争争性性或或非非竞争性抑制作用的数量关系。竞争性抑制作用的数量关系。第39页，此课件共77页哦变构剂可以分为两类变构剂可以分为两类激激活活变变构构剂剂：变变构构剂剂与与酶酶分分子子结结合合后后，酶酶的的构构象象发发生生了了变变化化，这这种种新新的的构构象象有有利利于于底底物物分分子子与与酶酶的结合，使酶促反应速度提高。的结合，使酶促反应速度提高。抑抑制制变变构构剂剂：变变构构剂剂与与酶酶分分子子结结合合所所引引起起的的酶酶的的构构象象变变化化不不利利于于与与底底物物的的结结合合，表表现现出出一一定定程程度度的的抑抑制作用。制作用。实实验验发发现现，在在变变构构酶酶中中起起催催化化作作用用，称称为为催催化化亚亚基基；与与变变构构剂剂结结合合的的对对反反应应起起调调节节作作用用，称称为为调调节亚基。节亚基。第40页，此课件共77页哦2.2.共价修饰调控共价修饰调控某某些些酶酶分分子子上上的的基基团团可可以以在在另另一一种种酶酶催催化化下下发发生生共共价价修修饰饰作作用用（例例如如磷磷酸酸化化或或去去磷磷酸酸化化作作用用），从从而而引引起起酶酶活活性性的的激激活活或或抑抑制制。这这种种作作用用称称为为共共价价修修饰饰作作用用。这这类类酶酶则则称称为为共价调节酶。有如下两个特点：共价调节酶。有如下两个特点：（1 1）被被修修饰饰的的酶酶可可以以有有两两种种互互变变形形式式，即即一一种种为为活活性性形形式式（具具有有催催化化活活性性），另另一一种种为为非非活活性性形形式式（无无催催化化活活性性）。正正反反两两个个方方向向的的互互变变均均发发生生共共价价修修饰饰反反应应，并并且且都都将将引引起起酶活性的变化。酶活性的变化。（2 2）共共价价修修饰饰调调节节作作用用可可以以产产生生酶酶的的连连续续激激活活现现象象，所所以以具具有有信信号号放放大大效效应应。例例如如肾肾上上腺腺素素引引起起糖糖原原分分解解过过程程中中的的一一系系列列磷磷酸酸化化激激活活步步骤骤，其其结结果果将将激激素素的的信信号号被被逐逐级放大了约级放大了约300300万倍万倍。第41页，此课件共77页哦磷酸化酶磷酸化酶磷磷酸酸化化酶酶 b b。该该酶酶本本身身无无活活性性,当当磷磷酸酸化化酶酶 b b 活活性性中中心心的的丝丝氨氨酸酸残残基基被被磷磷酸酸化化后后，即即形形成成高高活活性性磷磷酸酸化酶化酶 a a。由由磷磷酸酸化化酶酶 b b 转转化化为为活活化化形形式式 a a 的的反反应应,被被磷磷酸酸化化酶酶激激酶酶所所催催化化,而而磷磷酸酸化化酶酶 a a 去去活活化化（去去磷磷酸酸化化）则由另一种磷酸酶所催化。则由另一种磷酸酶所催化。第42页，此课件共77页哦3 3酶原的激活酶原的激活有有些些酶酶在在生生物物体体内内首首先先合合成成出出来来的的是是它它的的无无活活性性前前体体，称称为为酶酶原原。这这些些酶酶原原在在一一定定的的条条件件下下，水水解解去去除除一一部部分分肽肽链链，使使酶酶的的构构象象发发生生变变化化，形形成成有有活活性性的的酶酶分分子子。酶酶原原从从无无活活性性状状态态转转变变成成有有活活性性状状态态的的过过程程是是不不可可逆逆的的。属属于于这这种种类类型型的的酶酶有有消消化化系系统统的的酶酶（如如胰胰蛋蛋白白酶酶、胰胰凝凝乳蛋白酶和胃蛋白酶等）以及凝血酶等。乳蛋白酶和胃蛋白酶等）以及凝血酶等。例例如如，胰胰蛋蛋白白酶酶原原分分子子中中某某一一个个肽肽键键被被特特殊殊的的水水解解酶酶催催化化水水解后，即转变成活性的胰蛋白酶。解后，即转变成活性的胰蛋白酶。第43页，此课件共77页哦4 4酶浓度的调节酶浓度的调节 酶酶在在细细胞胞内内的的含含量量取取决决于于酶酶的的合合成成速速度度和和分分解解速速度度。细细胞胞根根据据自自身身活活动动需需要要，严严格格控控制制细细胞胞内内各各种种酶酶的的合合理理含含量量，从从而而对对各各种种生生物物化化学学过过程程进进行行调控。调控。酶浓度调节的化学本质是基因表达的调节。在细酶浓度调节的化学本质是基因表达的调节。在细胞内，所合成的酶的种类及数量是由特殊的基因胞内，所合成的酶的种类及数量是由特殊的基因信息决定的。信息决定的。DNADNA所携带的酶蛋白遗传信息，需所携带的酶蛋白遗传信息，需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。在细胞内进行要通过转录和翻译而合成酶蛋白。在细胞内进行的转录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其的转录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其中转录的调控占主导地位。因此，基因表达的调中转录的调控占主导地位。因此，基因表达的调控主要在转录水平上进行控主要在转录水平上进行 第44页，此课件共77页哦诱导酶诱导酶大大肠肠杆杆菌菌培培养养过过程程中中如如果果缺缺少少乳乳糖糖，细细胞胞中中就就不不含含任任何可以代谢乳糖的酶。何可以代谢乳糖的酶。但但是是在在培培养养基基中中加加入入乳乳糖糖后后，大大肠肠杆杆菌菌就就能能在在几几分分钟钟内内合合成成出出与与乳乳糖糖水水解解有有关关的的酶酶，使使之之能能利利用用这这种种营营养养物质。物质。在在此此过过程程中中，乳乳糖糖起起着着诱诱导导物物作作用用。由由乳乳糖糖诱诱导导产产生生的的与与乳乳糖糖水水解解相相关关的的三三种种酶酶：-半半乳乳糖糖苷苷酶酶，-半半乳乳糖糖苷苷透透性性酶酶和和-半半乳乳糖糖苷苷转转乙乙酰酰酶酶，被被称称为为诱导酶。诱导酶。这这三三个个酶酶蛋蛋白白是是大大肠肠杆杆菌菌DNADNA上上的的三三个个结结构构基基因因经过转录和翻译而合成的。经过转录和翻译而合成的。第45页，此课件共77页哦第三节，第三节，化学调控化学调控从从本本质质上上讲讲，生生物物体体内内所所有有的的调调控控过过程程都都是是由由化化学学物物质质来来完完成成的的，如如酶酶和和激激素素（均均属属于于化化学学物物质质）调控等。调控等。本本节节讨讨论论的的化化学学调调控控主主要要是是指指某某些些人人工工合合成成或或天天然然存存在在的的化化学学物物质质对对生生物物体体内内发发生生的的生生物物化化学学过过程的调控作用。程的调控作用。这这些些化化学学物物质质通通常常被被称称为为生生理理活活性性物物质质。例例如如药药物物、农药和有毒物质等。农药和有毒物质等。化化学学调调控控主主要要是是表表现现在在生生理理活活性性物物质质对对酶酶的的活活性性影响方面。影响方面。第46页，此课件共77页哦一、外源化学物在体内的动态过程一、外源化学物在体内的动态过程第47页，此课件共77页哦药物作用的化学本质药物作用的化学本质结结构构特特异异性性药药物物发发挥挥药药效效的的化化学学本本质质是是药物与受体的有效接触。药物与受体的有效接触。其其中中包包括括二二者者在在立立体体空空间间结结构构上上的的互互补补，电电荷荷分分布布上上的的匹匹配配，通通过过各各种种键键力力的的作作用用使使二二者者相相互互结结合合，进进而而引引起起构构象象的的改改变变，触触发发机机体体微微环环境境产产生生与与药药效效有有关关的的一系列生物化学反应。一系列生物化学反应。第48页，此课件共77页哦二、分子之间的相互作用力二、分子之间的相互作用力 共价键具有一定的大小和方向，是有机分子之间最强共价键具有一定的大小和方向，是有机分子之间最强的作用力，化学物质（药物、毒物等）可以与生物大的作用力，化学物质（药物、毒物等）可以与生物大分子（受体蛋白或核酸）构成共价键，共价键除非被分子（受体蛋白或核酸）构成共价键，共价键除非被体内的特异性酶催化断裂以外，很难恢复原形，是不体内的特异性酶催化断裂以外，很难恢复原形，是不可逆过程，对酶来讲就是不可逆抑制作用。可逆过程，对酶来讲就是不可逆抑制作用。这种作用常常形成长期的药理作用及毒理效应，如抗这种作用常常形成长期的药理作用及毒理效应，如抗癌药、抗寄生虫药、化疗药、抗生素、杀虫剂等。化癌药、抗寄生虫药、化疗药、抗生素、杀虫剂等。化学物质（药物等）的主要共价结合方式有烷基化作用、学物质（药物等）的主要共价结合方式有烷基化作用、酰基化作用和磷酰化作用。酰基化作用和磷酰化作用。1,1,共价键共价键第49页，此课件共77页哦药物的主要共价结合方式药物的主要共价结合方式 方式方式 作用基团作用基团 药物示例药物示例烷基化烷基化 N-N-氯乙基氯乙基 氮芥药物、环磷酰胺氮芥药物、环磷酰胺 正碳离子正碳离子 甲磺酸乙酯甲磺酸乙酯 氮丙啶基氮丙啶基 氮丙啶苯醌氮丙啶苯醌 双氧乙基双氧乙基 T-2T-2毒素毒素酰基化酰基化 -内酰胺基内酰胺基 青霉素、头孢菌素青霉素、头孢菌素 氨甲酰基氨甲酰基 毒扁豆碱毒扁豆碱 邻二甲酸酐基邻二甲酸酐基 斑螯素斑螯素磷酰化磷酰化 磷酰基磷酰基 丙氟磷丙氟磷 二异丙基氟磷酸酯二异丙基氟磷酸酯第50页，此课件共77页哦药物的共价基团的选择性药物的共价基团的选择性药药物物的的共共价价基基团团往往往往具具有有较较高高的的化化学学活活性性而而缺缺乏乏特异选择性。特异选择性。有有些些药药物物或或毒毒物物本本身身结结构构并并没没有有反反应应基基团团，而而是是在在人人体内转化生成活性基团。体内转化生成活性基团。如如自自力力霉霉素素和和致致癌癌物物苯苯并并蒽蒽就就是是先先在在体体内内转转化化，再通过生成正碳离子而发生烷基化作用。再通过生成正碳离子而发生烷基化作用。药药物物与与生生物物大大分分子子的的化化学学反反应应与与生生物物分分子子表表面面的的基基团团和性质有关。和性质有关。第51页，此课件共77页哦示例示例第52页，此课件共77页哦2,2,非共价键非共价键 生生物物体体系系中中分分子子识识别别的的过过程程不不仅仅涉涉及及到到化化学学键键的的形形成成，而而且且具具有有选选择择性性的的识识别别。共共价价键键存存在在于于一一个个分分子子或或多多个个分分子子的的原原子子之之间间，决决定定分分子子的的基基本本结结构构，是是分分子子识别的一种方式。识别的一种方式。而而非非共共价价键键（又又称称为为次次级级键键或或分分子子间间力力）决决定定生生物物大大分分子子和和分分子子复复合合物物的的高高级级结结构，在分子识别中起着关键的作用。构，在分子识别中起着关键的作用。第53页，此课件共77页哦1),1),静电作用静电作用 静静电电作作用用是是指指荷荷电电基基团团、偶偶极极以以及及诱诱导导偶极之间的各种静电吸引力。偶极之间的各种静电吸引力。酶酶、核核酸酸、生生物物膜膜、蛋蛋白白质质等等生生物物大大分分子子的的表表面面都都具具有有可可电电离离的的基基团团和和偶偶极极基基团团存存在在，很很容容易易与与含含有有极极性性基基团团的的底底物物或抑制剂等生成离子键和其它静电作用或抑制剂等生成离子键和其它静电作用第54页，此课件共77页哦（1)1)离子键离子键 生生物物大大分分子子表表面面的的带带电电基基团团可可以以与与药药物物或或底底物物分分子子的的带带电电基基团团形形成成离离子子键键。这这种键可以解离。种键可以解离。第55页，此课件共77页哦(2)(2)离子偶极作用离子偶极作用 药药物物分分子子和和受受体体分分子子中中O O、S S、N N和和C C原原子子的的电电负负性性均均不不相相等等，这这些些原原子子形形成成的的键键由由于于电电负负性性差差值值可可以以产产生生偶偶极极现现象象。这这种种偶偶极极部部分分与与永永久久电电荷荷可可以以形形成成静静电作用电作用.离子离子-偶极相互作用一般比离子键小得多，键能与距离偶极相互作用一般比离子键小得多，键能与距离的平方差成反比，由于偶极矩是个向量，电荷与偶极的平方差成反比，由于偶极矩是个向量，电荷与偶极的取向会影响药物的取向会影响药物-受体的作用强度。如普鲁卡因及受体的作用强度。如普鲁卡因及其衍生物的局部麻醉作用与酯羰基的偶极性质有关。其衍生物的局部麻醉作用与酯羰基的偶极性质有关。第56页，此课件共77页哦(3)(3)偶极偶极-偶极相互作用偶极相互作用 两两个个原原子子的的电电负负性性不不同同，产产生生价价键键电电子子的的极极化化作作用，成为持久的偶极两个偶极间的作用。用，成为持久的偶极两个偶极间的作用。偶偶极极偶偶极极相相互互作作用用的的大大小小，取取决决于于偶偶极极的的大大小小、它它们们之之间间的的距距离离和和相相互互位位置置。这这种种相相互互作作用用在在水水溶溶液液中中普遍存在。普遍存在。它它的的作作用用强强度度比比离离子子偶偶极极作作用用小小，但但比比偶偶极极诱诱导导偶偶极极作作用用大大。这这种种作作用用对对药药物物受受体体相相互互作作用用的特异性和立体选择性非常重要的特异性和立体选择性非常重要第57页，此课件共77页哦2)2)，氢键，氢键 氢键的形成氢键的形成 氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电引力所形成，是一种特殊形式的偶极引力所形成，是一种特殊形式的偶极偶极键。它是偶极键。它是质子给予体质子给予体X-HX-H和质子接受体和质子接受体Y Y之间的一种特殊类型之间的一种特殊类型的相互作用。的相互作用。氢键的大小和方向氢键的大小和方向 氢键的键能比共价键弱，比范氢键的键能比共价键弱，比范德华力强，在生物体系中为德华力强，在生物体系中为8.48.433.4kj/mol(2-33.4kj/mol(2-8kcal/mol)8kcal/mol)。键长为。键长为0.250.250.31nm0.31nm，比共价键短。，比共价键短。氢键的方向用键角表示，是指氢键的方向用键角表示，是指XHXH与与HYHY之间的夹之间的夹角，一般为角，一般为180180 250250。第58页，此课件共77页哦氢键的分类氢键的分类 氢氢键键可可分分为为分分子子内内和和分分子子间间氢氢键键。目目前前人人们们根根据据谱谱学学和和晶晶体体结结构构数数据据按氢键强弱进行分类按氢键强弱进行分类 弱氢键弱氢键 OH(cmOH(cm-1-1)3200,R(OO)(nm)0.270)3200,R(OO)(nm)0.270中强氢键中强氢键 OH(cmOH(cm-1-1)2800-3100,R(OO)(nm)0.26-0.270)2800-3100,R(OO)(nm)0.26-0.270强氢键强氢键 OH(cmOH(cm-1-1)700-2700,R(OO)(nm)0.240-0.260)700-2700,R(OO)(nm)0.240-0.260近近年年来来，人人们们又又提提出出了了一一种种芳芳香香氢氢键键（平平面面氢氢键键），即即芳芳环环的的电电子云作为质子受体与一个氢键的质子给体所形成的氢键子云作为质子受体与一个氢键的质子给体所形成的氢键.已已经经证证明明这这种种氢氢键键在在蛋蛋白白质质DNADNA相相互互作作用用中中能能代代替替普普通通氢氢键键的的功功能能，用用于于蛋蛋白白质质和和DNADNA结结合合的的能能量量约约为为2.09-4.18kj/mol2.09-4.18kj/mol，用用于于特特异异性性识识别过程的能量约为别过程的能量约为4.18-8.36kj