生物化學ppt的學習材料第1頁/共72頁生物體是一個完整的統一體，各種代謝密切聯系、相互作用、相互制約，生物在其進化過程中形成一套有效而靈敏的調節控制系統。研究代謝調節有著重要的理論與實踐意義，是當代生物化學最活躍的研究領域之一。第2頁/共72頁在漫長的生物進化歷程中，機體的結構、代謝和生理功能越來越復雜，代謝調節機制也隨之更為復雜。以高等動物為例，代謝調節在四個相互關系、彼此協調又各具特色的層面上進行，即神經水平、激素水平、細胞水平和酶水平。但就整個生物界來說，酶和細胞水平的調節是最基本的調節方式，為動、植物和單細胞生物所共有。第3頁/共72頁代謝調節普遍存在于生物界，是生物的重要特征。主要通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調節，這種調節稱為原始調節或細胞水平代謝調節。單細胞生物第4頁/共72頁高等生物——

三級水平代謝調節細胞水平代謝調節激素水平代謝調節高等生物在進化過程中，出現了專司調節功能的內分泌細胞及內分泌器官，其分泌的激素可對其他細胞發揮代謝調節作用。整體水平代謝調節在中樞神經系統的控制下，或通過神經纖維及神經遞質對靶細胞直接發生影響，或通過某些激素的分泌來調節某些細胞的代謝及功能，并通過各種激素的互相協調而對機體代謝進行綜合調節。第5頁/共72頁

一、細胞水平的代謝調節?細胞水平的代謝調節主要是酶水平的調節。?細胞內酶呈隔離分布。?代謝途徑的速度、方向由其中的關鍵酶(keyenzyme)的活性決定。?代謝調節主要是通過對關鍵酶活性的調節而實現的。第6頁/共72頁（一）細胞內酶的隔離分布代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，分布于細胞的某一區域。第7頁/共72頁多酶體系在細胞內的分布第8頁/共72頁第9頁/共72頁

酶的隔離分布的意義

——避免了各種代謝途徑互相干擾。第10頁/共72頁①速度最慢，它的速度決定整個代謝途徑的總速度，故又稱其為限速酶(limitingvelocityenzymes)。②催化單向反應不可逆或非平衡反應，它的活性決定整個代謝途徑的方向。③這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝物或效應劑的調節。關鍵酶催化的反應具有以下特點：代謝途徑是一系列酶促反應組成的，其速度及方向由其中的關鍵酶決定。第11頁/共72頁1.變構調節的概念小分子化合物與酶分子活性中心以外的某一部位特異結合，引起酶蛋白分子構象變化，從而改變酶的活性，這種調節稱為酶的變構調節或別構調節。（二）關鍵酶的變構調節第12頁/共72頁被調節的酶稱為變構酶或別構酶(allostericenzyme)使酶發生變構效應的物質，稱為變構效應劑(allostericeffector)

?變構激活劑allostericeffector——引起酶活性增加的變構效應劑。?變構抑制劑allostericeffector

——引起酶活性降低的變構效應劑。第13頁/共72頁2.變構調節的機制變構酶催化亞基調節亞基變構效應劑：底物、終產物其他小分子代謝物第14頁/共72頁變構效應劑+酶的調節亞基酶的構象改變酶的活性改變（激活或抑制）疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚化第15頁/共72頁3.變構調節的生理意義①

代謝終產物反饋抑制(feedbackinhibition)反應途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA長鏈脂酰CoA第16頁/共72頁

②變構調節使能量得以有效利用，不致浪費。G-6-P–+糖原磷酸化酶抑制糖的氧化糖原合酶促進糖的儲存第17頁/共72頁③變構調節使不同的代謝途徑相互協調。檸檬酸–+6-磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化

乙酰輔酶A

羧化酶

促進脂酸的合成第18頁/共72頁（三）酶的化學修飾調節1.化學修飾的概念酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發生可逆的共價修飾(covalentmodification)，從而引起酶活性改變，這種調節稱為酶的化學修飾。第19頁/共72頁2.化學修飾的主要方式磷酸化---去磷酸乙酰化---脫乙酰甲基化---去甲基腺苷化---脫腺苷SH與–S—S–互變第20頁/共72頁酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的酶蛋白第21頁/共72頁3.化學修飾的特點①酶蛋白的共價修飾是可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性狀態可互相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調節因素如激素的調控。②具有放大效應，效率較變構調節高。③磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。

同一個酶可以同時受變構調節和化學修飾調節。第22頁/共72頁（四）酶量的調節1.酶蛋白合成的誘導與阻遏加速酶合成的化合物稱為誘導劑(inducer)減少酶合成的化合物稱為阻遏劑(repressor)第23頁/共72頁酶活性的化學調控與

生物活性分子的設計

某些人工合成或天然存在的化學物質對酶的活性有重要影響作用。對這類物質生理活性作用機制的研究及其在醫藥、農藥（包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、動物和植物生長調節劑等）及環保方面的應用，是化學調控最重要內容。生物體在生長發育過程中，由于自身或外界的某些原因，體內的代謝平衡或生理平衡可能遭到破壞，從而引起某些疾病，甚至導致死亡。疾病的藥物治療，即化學調控方法，是恢復機體正常代謝平衡或生理平衡最重要的方法。第24頁/共72頁抑制酶活性的藥物對氨基水楊酸二氫葉酸還原酶阿司匹林前列腺素合成酶5-氟尿嘧啶胸苷酸合成酶新斯的明乙酰膽堿酯酶哌嗪琥珀酸脫氫酶利福平RNA聚合酶磺胺類葉酸合成酶氯霉素肽基轉移酶第25頁/共72頁內、外環境改變機體相關組織分泌激素激素與靶細胞上的受體結合靶細胞產生生物學效應，適應內外環境改變激素作用機制二、激素水平的代謝調節第26頁/共72頁激素的特點激素是生物體內特定細胞產生的的對某些靶細胞具有特殊刺激作用的微量物質，對各種生命活動和代謝過程具有調控功能。激素調控往往是局部性的，并且直接或間接受到神經系統的控制。通常一種激素只作用于一定的細胞組織，不同的激素調節不同的物質代謝或生理過程。第27頁/共72頁1，含量少；在生物體某特定組織細胞產生；2，通過體液的運動被輸送到其他組織中發揮作用；3，作用很大，效率高，在新陳代謝中起調節控制作用。在醫療上，激素也是一類重要藥物。第28頁/共72頁激素分類

Ι膜受體激素Ⅱ胞內受體激素按激素受體在細胞的部位不同，分為：第29頁/共72頁1.膜受體激素的作用方式激素作用方式第30頁/共72頁cAMP作為第二信使的發現

第二信使學說是E.W.薩瑟蘭于1965年首先提出。他認為人體內各種含氮激素（蛋白質、多肽和氨基酸衍生物）都是通過細胞內的環磷酸腺苷(cAMP)而發揮作用的。首次把cAMP叫做第二信使，激素等為第一信使。已知的第二信使種類很少，但卻能傳遞多種細胞外的不同信息，調節大量不同的生理生化過程，這說明細胞內的信號通路具有明顯的通用性。將作用于細胞膜的信息傳遞到細胞內，使之產生生理效應的細胞內信使，稱為第二信使。細胞表面受體接受細胞外信號后轉換而來的細胞內信號稱為第二信使,而將細胞外的信號稱為第一信使。第二信使的作用方式一般有兩種:①直接作用。如Ca2+能直接與骨骼肌的肌鈣蛋白結合引起肌肉收縮;②間接作用。這是主要的方式，第二信使通過活化蛋白激酶，誘導一系列蛋白質磷酸化，最后引起細胞效應。第31頁/共72頁第二信使第二信使：信息分子與質膜上的受體結合，經化學轉換，激活細胞質膜上的效應器，產生細胞內信號物質，即第二信使。常見的第二信使：cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+不同的第二信使產生不同的生物效應第32頁/共72頁G蛋白作用模式

第33頁/共72頁第34頁/共72頁2.胞內受體激素的作用方式類固醇激素的分子質量較小，且是脂溶性的，可通過擴散或載體轉運進入靶細胞，激素進入細胞后先與胞漿內的受體結合，形成激素－受體復合物，此復合物在適宜的溫度和Ca2+參與下，發生變構獲得透過核膜的能力。激素進入核內后，與核內受體結合形成復合物。此復合物結合在染色質的非組蛋白的特異位點上，啟動或抑制該部位的DNA轉錄過程，進而促進或抑制mRNA的形成，結果誘導或減少某些蛋白質(主要是酶)的合成，實現其生物效應。第35頁/共72頁根據激素的化學結構和調控功能，一般可以分為三類（1）含氮激素。包括蛋白質激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。（2）類固醇激素。性腺和腎上腺皮質分泌的激素大多數是類固醇激素。（3）脂肪酸衍生物激素。主要由生殖系統及其它組織分泌產生。第36頁/共72頁

含氮激素1．氨基酸衍生物激素第37頁/共72頁（1）甲狀腺激素甲狀腺所分泌的激素主要是甲狀腺素和少量的三碘甲腺原氨酸。三碘甲腺原氨酸的活性約為甲狀腺素的5－10倍。二者的結構如下：天然的甲狀腺素是酪氨酸的衍生物，均為L-構型。甲狀腺是體內吸收碘能力最強的組織，能將體內70-80%的碘富集在其中。第38頁/共72頁生理功能在甲狀腺素的合成中，碘化過程并不是發生在游離的酪氨酸上，而是甲狀腺球蛋白分子中的酪氨酸殘基發生碘化反應。主要是促進糖、脂及蛋白質的代謝；促進機體的生長發育和組織分化；對中樞神經系統、循環系統、造血過程、肌肉活動及智力和體質的發育等均有顯著作用。第39頁/共72頁幼年動物若甲狀腺機能減退或切除甲狀腺時，將引起發育遲緩，身材矮小，行動呆笨而緩慢；成年動物甲狀腺機能減退時，出現厚皮病，心博減慢，基礎代謝降低，性機能低下。反之，甲狀腺機能亢進，動物眼球突出，心跳加快，基礎代謝增高，消瘦，神經系統興奮性提高，表現為神經過敏等.第40頁/共72頁(2)．腎上腺素

腎上腺分為髓質和皮質兩部分。髓質分泌腎上腺素和少量去甲腎上腺素。去甲腎上腺素主要由交感神經末梢分泌。他們也是酪氨酸的衍生物，為R-構型。第41頁/共72頁腎上腺素具有與交感神經興奮相似的作用，使血管收縮，心臟活動加強，血壓升高，臨床上被用來作為升壓藥物，起抗休克作用。腎上腺素主要是調節糖代謝,它能夠促進肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。功能第42頁/共72頁麻黃素和偽麻黃素

麻黃素含有二個手性碳原子，其構型為1R2S,與R-構型腎上腺素相似，具有較高的生理活性。偽麻黃素的構型為1S2S,其生理作用則有明顯的差異。第43頁/共72頁多肽及蛋白質激素

由腦垂體、下丘腦、胰腺、甲狀旁腺、胃腸粘膜以及胸腺等分泌的激素屬于多肽或蛋白質激素。這些激素具有各種各樣的功能。第44頁/共72頁(1)．腦垂體激素腦垂體在神經系統的控制下，起調節體內各種內分泌腺作用。垂體可分為前葉、中葉和后葉三個部分。腦垂體分泌的激素共有10多種。生長激素（GH）促甲狀腺素（TSH）促腎上腺皮質激素（ACTH）催乳素（LTH）促卵泡素（FSH）黃體生成素（LH）促黑色細胞素（MSH）催產素、加壓素

垂體前葉和中葉能夠合成激素，后葉只能存儲和分泌激素。后葉所分泌的激素由下丘腦合成。第45頁/共72頁2．下丘腦激素下丘腦所分泌的激素主要包括一些釋放激素（或釋放因子）和釋放抑制激素。下丘腦激素經垂體門靜脈到達腦垂體，并作用于垂體細胞，起調控作用。第46頁/共72頁促甲狀腺素釋放激素（TRH） 促腎上腺皮質激素釋放激素（CRH） 促卵泡素釋放激素（FRH）促黃體生成素釋放激素（LRH） 生長素釋放激素（GRH），生長素釋放抑制激素（GRIH）促黑色細胞激素釋放激素（MRH） 促黑色細胞激素抑制釋放激素（MRIH）催乳素釋放激素（PRH），催乳素釋放抑制激素（PRIH）第47頁/共72頁3．胰島激素胰島是胰臟的內分泌組織。人的胰島主要由、和三種細胞組成。-細胞分泌胰高血糖素，-細胞分泌胰島素。第48頁/共72頁（1）胰島素胰島素是由胰腺中胰島的β-細胞分泌的一種含有51個氨基酸殘基的蛋白質激素。胰島素由兩條多肽鏈組成,胰島素的生理功能主要是促進細胞攝取葡萄糖；促進肝糖原和肌糖原的合成；抑制肝糖原的分解。胰島素具有抑制細胞內腺苷酸環化酶活性作用，使cAMP產生顯著減少，導致糖原分解速度減慢。胰島素的生理功能與腎上腺素的作用相反。第49頁/共72頁（2）胰高血糖素胰高血糖素為胰島的α-細胞分泌的多肽激素，由29個氨基酸組成，人和豬的胰高血糖素的氨基酸序列完全一樣，其結構如下：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胰高血糖素主要是促進肝糖原分解，使血糖升高，與腎上腺素作用相似。其作用原理是激活肝細胞中的腺苷酸環化酶，使cAMP濃度升高，從而提高磷酸化酶活性，促進肝糖原分解。第50頁/共72頁4．甲狀旁腺激素甲狀旁腺主要分泌甲狀旁腺素（PTH）和降鈣素（CT），它們都是多肽激素。二者的生理作用相反，PTH可以升高血鈣，而CT則可以降低血鈣，因此都是調節鈣磷代謝的激素。第51頁/共72頁類固醇激素類固醇激素是一類脂溶性激素，它們在結構上都是環戊烷多氫菲衍生物。脊椎動物的類固醇激素可分為腎上腺皮質激素和性激素兩類。第52頁/共72頁1，腎上腺皮質激素腎上腺皮質激素由腎上腺皮質分泌產生。目前從腎上腺皮質提取液中分離的類固醇化合物有30余種第53頁/共72頁功能（1）調節糖代謝：抑制糖的氧化，使血糖升高；促進蛋白質轉化為糖。具有這種功能的包括皮質酮、11-脫氫皮質酮、17-羥皮質酮（氫化可的松）和17-羥-11-脫氫皮質酮（可的松）。這類激素還具有良好的抗炎，抗過敏作用，是常用的激素藥物。糖皮質激素第54頁/共72頁（2）調節水鹽代謝：促使體內保留鈉離子及排出過多的鉀離子，調節水鹽代謝。這類激素包括11-脫氧皮質酮、17-羥-11-脫氧皮質酮和醛皮質酮。其中醛皮質酮對水鹽代謝的調節作用比脫氧皮質酮大30-120倍。腎上腺皮質激素分泌失常，將引起糖代謝及無機鹽代謝紊亂而出現病癥。鹽皮質激素第55頁/共72頁2．性激素性激素屬于類固醇類激素，可分為雄性激素和雌性激素兩類。它們與動物的性別及第二性征的發育有關。性激素的分泌受垂體的促性腺激素（LHF和SH）調節。第56頁/共72頁脂肪酸衍生物激素

前列腺素（簡稱PG）是一類具有生理活性物質的總稱，現在已發現有幾十種。這類激素廣泛存在于生殖系統和其它組織中。前列腺素的基本結構為含有一個環戊烷及兩個脂肪側鏈的二十碳脂肪酸。其中主要有E、F、A、B等四類。

前列腺素第57頁/共72頁E型：C-9為酮基、C-11含有羥基。F型：C-9和C-11均含有羥基。A型：C-9為酮基、C-10和C-11之間有雙鍵。B型：C-9為酮基，C-8和C-12之間有雙鍵。所有的前列腺素在側鏈的C-13和C-14之間有雙鍵，C-15含有一個羥基。第58頁/共72頁功能不同結構的前列腺素，其功能也不相同，說明前列腺素具有復雜的生理功能。已經證明，前列腺素對生殖、心血管、呼吸、消化和神經系統等都有顯著影響作用。例如，能使子宮及輸卵管收縮，使血管擴張或收縮，可抑制胃酸分泌等。人體前列腺素的產生和分泌異常是導致許多疾病的重要原因。第59頁/共72頁（一）饑餓糖原消耗