兰州交通大学：《生物化学》课程教学课件（讲稿）第八章 生物化学过程的调控

第八章」 生物化学过程的调控

第八章 生物化学过程的调控

第一节生物调控的概念 ·生命现象是生物体内发生的极其复杂的生物化学过程 的综合结果。 ÷为了保证生命活动（如生长、发育、分化、繁殖、代 谢和运动等)能够有条不紊地进行，所有生物体内发 生的生物化学过程都必须受到有效的调控。 生物化学过程，从本质上看，基本上是酶催化的各种生 物化学反应。生物调控实际上是对酶以及酶的调控物 质的种类、数量或活性进行调节而实现的。 ·生物调控机制是生物在长期进化过程中逐步形成的。 生物进化程度愈高，调控机制愈完善、愈复杂。 根据调控的水平不同，分为三种类型：神经调控作 用；激素调控作用；细胞-酶水平调控

第一节 生物调控的概念 ™ 生命现象是生物体内发生的极其复杂的生物化学过程 的综合结果。 ™ 为了保证生命活动（如生长、发育、分化、繁殖、代 谢和运动等）能够有条不紊地进行，所有生物体内发 生的生物化学过程都必须受到有效的调控。 ™ 生物化学过程,从本质上看,基本上是酶催化的各种生 物化学反应。生物调控实际上是对酶以及酶的调控物 质的种类、数量或活性进行调节而实现的。 ™ 生物调控机制是生物在长期进化过程中逐步形成的。 生物进化程度愈高，调控机制愈完善、愈复杂。 ™ 根据调控的水平不同，分为三种类型：神经调控作 用；激素调控作用；细胞-酶水平调控

调控的分子生物学基础 ·调控的本质是化学物质与机体组织中具有重 要功能的生物大分子之间进行物理化学反应 的最终结果。 ÷这些能够与化学物质发生结合并产生相应作 用的生物大分子，一般称为受体。 ·调控分为生物体内物质的调控和外源化学物 质的调控

调控的分子生物学基础 ™ 调控的本质是化学物质与机体组织中具有重 要功能的生物大分子之间进行物理化学反应 的最终结果。 ™ 这些能够与化学物质发生结合并产生相应作 用的生物大分子，一般称为受体。 ™ 调控分为生物体内物质的调控和外源化学物 质的调控

物质之间的相互作用 。包括生物大分子之间的相互识别与作用，如核酸与蛋白质 之间的作用多糖与蛋白质之间的相互作用；蛋白质与蛋白 质之间的相互作用 ”合成高分子与生物大分子之间的相互作用 ÷有机小分子与生物大分子之间的相互作用，如辅酶与酶之 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 无机金属离子与生物大分子之间的相互作用，如金属离子 与酶或蛋白质之间的络合；与生物小分子（辅酶、ATP等） 之间的络合作用；

物质之间的相互作用 ™ 包括生物大分子之间的相互识别与作用，如核酸与蛋白质 之间的作用多糖与蛋白质之间的相互作用；蛋白质与蛋白 质之间的相互作用 ™ 合成高分子与生物大分子之间的相互作用 ™ 有机小分子与生物大分子之间的相互作用，如辅酶与酶之 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 ™ 无机金属离子与生物大分子之间的相互作用，如金属离子 与酶或蛋白质之间的络合；与生物小分子（辅酶、A T P等） 之间的络合作用；

1神经调控作用 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

1 神经调控作用 ™ 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

2激素调控作用 。激素是生物细胞分泌的一类特殊化学物 质，它对各种生命活动和代谢过程具有 调控功能。 激素调控往往是局部性的，并且直接或 多〉 间接受到神经系统的控制。 冬通常一种激素只作用于一定的细胞组 织，不同的激素调节不同的物质代谢或 生理过程

2 激素调控作用 ™ 激素是生物细胞分泌的一类特殊化学物 质，它对各种生命活动和代谢过程具有 调控功能。 ™ 激素调控往往是局部性的，并且直接或 间接受到神经系统的控制。 ™ 通常一种激素只作用于一定的细胞组 织，不同的激素调节不同的物质代谢或 生理过程

第二节生物调控的信号物质 1.生物调控信号传递的基本过程 名 在多细胞组织中，对各个细胞的代谢调控是通过外部信息，即细 胞间信息传递实现的。在动物体内，这种细胞间信息传递由中枢 神经系统与内分泌系统共同完成。中枢神经系统通过神经网络将 信息传递给内分泌系统，再由内分泌系统合成化学信息物质，即 激素。不同的内分泌系统分泌具有不同结构和功能的激素。激素 通常也称为第一信使。 由内分泌系统产生的激素不能直接进入细胞内部。激素所携带的 信息通过细胞质膜上的蛋白受体传递到膜内，并刺激产生调控信 号物质，即第二信使。第二信使通过与代谢酶的作用对代谢过程 起调控作用。激素信息通过质膜传递到膜内的过程称为信息传 导。重要的第二信使是cAMP和cGMP。.与cAMP形成有关的嘌岭核苷 酸结合蛋白（简称为G蛋白）在生物调控信号传递的过程中也起 着重要作用

第二节 生物调控的信号物质 ™ 1．生物调控信号传递的基本过程 ™ 在多细胞组织中，对各个细胞的代谢调控是通过外部信息，即细 胞间信息传递实现的。在动物体内，这种细胞间信息传递由中枢 神经系统与内分泌系统共同完成。中枢神经系统通过神经网络将 信息传递给内分泌系统，再由内分泌系统合成化学信息物质，即 激素。不同的内分泌系统分泌具有不同结构和功能的激素。激素 通常也称为第一信使。 ™ 由内分泌系统产生的激素不能直接进入细胞内部。激素所携带的 信息通过细胞质膜上的蛋白受体传递到膜内，并刺激产生调控信 号物质，即第二信使。第二信使通过与代谢酶的作用对代谢过程 起调控作用。激素信息通过质膜传递到膜内的过程称为信息传 导。重要的第二信使是cAMP和cGMP。与cAMP形成有关的嘌呤核苷 酸结合蛋白（简称为G-蛋白）在生物调控信号传递的过程中也起 着重要作用

2 生物调控信号蛋白一鸟嘌呤 核苷酸结合蛋白（(G蛋白) G-蛋白是一种生物调控信号结合蛋白，参与许多激素信 息的传导过程。它们一于质膜内侧，其作用是调控cAMP 的合成。 G-蛋白由三个亚基组成。a-为鸟嘌呤核苷酸(GDP或 GTP)结合亚基，B-和Y-亚基是与激素蛋白受体的结 合部位。在没有激素刺激的情况下，G蛋白以无活性的 三聚体存在（GaBY),a-亚基与GDP结合。当激素分子 与受体蛋白结合后，激素-受体蛋白即与G-蛋白作用， 形成激素-受体蛋白-BY-二聚体复合物，同时解离出 具有活性的a-亚基与GTP结合体。这种活性的结合体能 够激活腺嘌岭核苷酸环化酶(CAMP-环化酶)，从而催 化ATP环化形成cAMP

2 生物调控信号蛋白-鸟嘌呤 核苷酸结合蛋白（G-蛋白） ™ G-蛋白是一种生物调控信号结合蛋白，参与许多激素信 息的传导过程。它们一于质膜内侧，其作用是调控cAMP 的合成。 ™ G-蛋白由三个亚基组成。a-为鸟嘌呤核苷酸（GDP或 GTP）结合亚基，β-和γ-亚基是与激素蛋白受体的结 合部位。在没有激素刺激的情况下，G-蛋白以无活性的 三聚体存在（Gaβγ）,a-亚基与GDP结合。当激素分子 与受体蛋白结合后，激素-受体蛋白即与G-蛋白作用， 形成激素-受体蛋白-βγ-二聚体复合物，同时解离出 具有活性的a-亚基与GTP结合体。这种活性的结合体能 够激活腺嘌呤核苷酸环化酶（cAMP-环化酶），从而催 化ATP环化形成cAMP

G蛋白偶联受体家族 Exterior 1.最大的受体家族 Cytosol ,C00 G protein 2.受体家族结构相似： interaction ()一条多肽链组成的七跨膜蛋白 (2) 膜外 配体结合的区域 跨膜 7段不连续的肽段组成 膜内 与G蛋白结合的区域

G蛋白偶联受体家族 蛋白偶联受体家族 1.最大的受体家族 最大的受体家族 2.受体家族结构相似： 受体家族结构相似： （1） 一条多肽链组成的七跨膜蛋白 一条多肽链组成的七跨膜蛋白 （2）膜外 配体结合的区域 配体结合的区域 跨膜 7段不连续的肽段组成 段不连续的肽段组成 膜内 与G蛋白结合的区域 蛋白结合的区域

G蛋白偶联受体介导的产生CAMP的 信号转导系统 ATP 信号分子 Pro 受体 G蛋白 腺苷酸环化酶 A cAMP 激 Pro-p 生理功能调节

信号分子 受体 G蛋白 腺苷酸环化酶 ATP cAMP A激酶 Pro Pro-p G蛋白偶联受体介导的产生 受体介导的产生cAMP的 信号转导系统 生理功能调节