生物化學調控

1、關于生物化學調控第一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月生命現(xiàn)象是生物體內發(fā)生的極其復雜的生物化學過程的綜合結果。為了保證生命活動（如生長、發(fā)育、分化、繁殖、代謝和運動等）能夠有條不紊地進行，所有生物體內發(fā)生的生物化學過程都必須受到有效的調控。生物調控機制是生物在長期進化過程中逐步形成的。生物進化程度愈高，調控機制愈完善、愈復雜。第二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月調控的分子生物學基礎調控的本質是化學物質與機體組織中具有重要功能的生物大分子之間進行物理化學反應的最終結果。這些能夠與化學物質發(fā)生結合并產生相應作用的生物大分子，一般稱為受體。調控分生物體內物質的調控和外源化學物質的

2、調控。第三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月物質之間的相互作用包括生物大分子之間的相互識別與作用，如核酸與蛋白質之間的作用多糖與蛋白質之間的相互作用；蛋白質與蛋白質之間的相互作用合成高分子與生物大分子之間的相互作用有機小分子與生物大分子之間的相互作用，如輔酶與酶之間的相互作用；有機分子與酶或蛋白質受體之間的相互作用底物與酶分子之間的識別以及相互作用無機金屬離子與生物大分子之間的相互作用，如金屬離子與酶或蛋白質之間的絡合；與生物小分子（輔酶、ATP等）之間的絡合作用；第四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1,神經調控作用人及高等動物具有高度發(fā)達的神經系統(tǒng)，這類生物的各種活動和代謝

3、的調節(jié)機制都處于中樞神經系統(tǒng)的控制之下。神經系統(tǒng)既直接影響各種酶的合成，又影響內分泌腺分泌激素的種類和水平，所以神經系統(tǒng)的調節(jié)具有整體性特點。神經系統(tǒng)對生命活動的調控在很大程度上是通過調節(jié)激素的分泌來實現(xiàn)的。第五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2,激素調控作用激素是生物細胞分泌的一類特殊化學物質，它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(tǒng)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(jié)不同的物質代謝或生理過程。第六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié)、激素什么是激素？激素是生物體內特定細胞產生的的對某些靶細胞具有特

4、殊刺激作用的微量物質。在機體的代謝過程或生理過程起調控作用，第七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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(fā)揮作用；3，作用很大，效率高，在新陳代謝中起調節(jié)控制作用。在醫(yī)療上，激素也是一類重要藥物。激素具有以下幾個特點：第八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、激素的分類在生物激素中，動物激素最為重要。植物激素主要為植物生長調節(jié)劑。根據(jù)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(shù)是類固醇激素。（3）脂

5、肪酸衍生物激素。主要由生殖系統(tǒng)及其它組織分泌產生。第九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、含氮激素1氨基酸衍生物激素第十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（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510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。第十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月生理功能在甲狀腺素的合成中，碘化過程并不是發(fā)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(fā)生碘化反應。主要是促進糖、脂及

6、蛋白質的代謝；促進機體的生長發(fā)育和組織分化；對中樞神經系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、造血過程、肌肉活動及智力和體質的發(fā)育等均有顯著作用。第十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月幼年動物若甲狀腺機能減退或切除甲狀腺時，將引起發(fā)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(xiàn)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(tǒng)興奮性提高，表現(xiàn)為神經過敏等.第十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(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

7、是酪氨酸的衍生物，為R-構型。第十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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(jié)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 能第十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月麻黃素和偽麻黃素 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。第十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2，多肽及蛋白質激素 由腦垂體、下丘腦、胰腺、甲狀旁腺、

8、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。第十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)腦垂體激素腦垂體在神經系統(tǒng)的控制下，起調節(jié)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。第十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2下丘腦激素下丘腦所分泌的激素主要包括一些釋放激

9、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。第十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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）第二十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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

10、。第二十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）胰島素胰島素是由胰腺中胰島的-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(huán)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。第二十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）胰高血糖素胰高血糖素為胰島的-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-Th

11、r-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(huán)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。第二十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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(jié)鈣磷代謝的激素。第二十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作

12、于2022年6月第二十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、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(huán)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。第二十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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余種第二十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月功 能（1）調節(jié)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

13、良好的抗炎，抗過敏作用，是常用的激素藥物。糖皮質激素第二十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）調節(jié)水鹽代謝：促使體內保留鈉離子及排出過多的鉀離子，調節(jié)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(jié)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(xiàn)病癥。鹽皮質激素第二十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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(fā)育有關。性激素的分泌受垂體的促性腺激素（LHF 和 SH）調節(jié)。第三十張，PPT

14、共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月四、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(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)有幾十種。這類激素廣泛存在于生殖系統(tǒng)和其它組織中。前列腺素的基本結構為含有一個環(huán)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。 前列腺素第三十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月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。第三十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于

15、2022年6月功 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(tǒng)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。第三十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3,細胞-酶水平調控作用細胞-酶水平調控是通過調節(jié)細胞內的酶的種類、數(shù)量、分布或活性來控制各種代謝過程或生理過程。這類調控主要包括：細胞膜結構的調控作用和酶的活性調控作用。某些人工合成或天然存在的化學物質也具有調控功能，主要是表現(xiàn)在對酶的活性影響方面。第三十四張，PPT

16、共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié)、細胞-酶水平的調控細胞內進行的錯綜復雜的代謝過程及生理變化，主要是通過酶的調節(jié)來實現(xiàn)的。實際上，激素的調控作用也是通過對酶的影響（酶的產生和酶的活性）而實現(xiàn)的。細胞-酶對生物體內發(fā)生的生物化學過程的調控主要包括細胞膜結構的調控作用和酶的活性調控作用兩個方面。第三十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、細胞膜結構的調控作用細胞內發(fā)生的各種代謝反應及生理變化之所以能夠有條不紊地進行，首先是由于細胞本身具有的特殊膜結構。如果細胞的完整性受到破壞，細胞水平的調控功能將喪失。第三十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、酶活性的調控酶除了具有催

17、化功能外，還具有調節(jié)和控制各類生物化學反應速度、方向和途徑的功能。酶水平的調節(jié)作用主要有兩種方式：一是通過激活或抑制酶的活性；二是通過影響酶的合成或降解速度，即改變細胞內酶的含量。這種酶水平的調節(jié)作用是生物調控最重要的形式。第三十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1變構調節(jié)作用有些酶分子除了具有活性中心（結合部位和催化部位）外，還存在一個特殊的調控部位，即變構中心。變構中心雖然不是酶活性中心的組成部分，但它可以與某些化合物（稱為變構劑）發(fā)生非共價結合，引起酶分子構象的改變，對酶起到激活或抑制的作用。這類酶通常稱為變構酶，由于變構劑與變構中心的結合而引起酶活性改變的現(xiàn)象則稱為變構調節(jié)作

18、用。（1）變構酶和變構調節(jié)作用第三十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月目前已知的變構酶均為寡聚酶，含兩個或兩個以上的亞基，一般分子量較大，而且具有復雜的空間結構。大多數(shù)由變構酶催化的反應不遵守米氏方程，由變構劑所引起的抑制作用也不服從典型的競爭性或非競爭性抑制作用的數(shù)量關系。第三十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月變構劑可以分為兩類激活變構劑：變構劑與酶分子結合后，酶的構象發(fā)生了變化，這種新的構象有利于底物分子與酶的結合，使酶促反應速度提高。抑制變構劑：變構劑與酶分子結合所引起的酶的構象變化不利于與底物的結合，表現(xiàn)出一定程度的抑制作用。實驗發(fā)現(xiàn)，在變構酶中起催化作用，稱為催

19、化亞基；與變構劑結合的對反應起調節(jié)作用，稱為調節(jié)亞基。第四十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 共價修飾調控某些酶分子上的基團可以在另一種酶催化下發(fā)生共價修飾作用（例如磷酸化或去磷酸化作用），從而引起酶活性的激活或抑制。這種作用稱為共價修飾作用。這類酶則稱為共價調節(jié)酶。有如下兩個特點：（1）被修飾的酶可以有兩種互變形式，即一種為活性形式（具有催化活性），另一種為非活性形式（無催化活性）。正反兩個方向的互變均發(fā)生共價修飾反應，并且都將引起酶活性的變化。（2）共價修飾調節(jié)作用可以產生酶的連續(xù)激活現(xiàn)象，所以具有信號放大效應。例如腎上腺素引起糖原分解過程中的一系列磷酸化激活步驟，其結果將激

20、素的信號被逐級放大了約300萬倍。第四十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月磷酸化酶磷酸化酶 b。該酶本身無活性, 當磷酸化酶 b 活性中心的絲氨酸殘基被磷酸化后，即形成高活性磷酸化酶 a。由磷酸化酶 b 轉化為活化形式 a 的反應, 被磷酸化酶激酶所催化, 而磷酸化酶 a 去活化（去磷酸化）則由另一種磷酸酶所催化。第四十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3酶原的激活有些酶在生物體內首先合成出來的是它的無活性前體，稱為酶原。這些酶原在一定的條件下，水解去除一部分肽鏈，使酶的構象發(fā)生變化，形成有活性的酶分子。酶原從無活性狀態(tài)轉變成有活性狀態(tài)的過程是不可逆的。屬于這種類型的酶有消

21、化系統(tǒng)的酶（如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶等）以及凝血酶等。 例如，胰蛋白酶原分子中某一個肽鍵被特殊的水解酶催化水解后，即轉變成活性的胰蛋白酶。第四十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4酶濃度的調節(jié) 酶在細胞內的含量取決于酶的合成速度和分解速度。細胞根據(jù)自身活動需要，嚴格控制細胞內各種酶的合理含量，從而對各種生物化學過程進行調控。酶濃度調節(jié)的化學本質是基因表達的調節(jié)。在細胞內，所合成的酶的種類及數(shù)量是由特殊的基因信息決定的。DNA所攜帶的酶蛋白遺傳信息，需要通過轉錄和翻譯而合成酶蛋白。在細胞內進行的轉錄或翻譯過程都有特定的調節(jié)控制機制，其中轉錄的調控占主導地位。因此，基因表達的調

22、控主要在轉錄水平上進行 第四十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月誘導酶大腸桿菌培養(yǎng)過程中如果缺少乳糖，細胞中就不含任何可以代謝乳糖的酶。但是在培養(yǎng)基中加入乳糖后，大腸桿菌就能在幾分鐘內合成出與乳糖水解有關的酶，使之能利用這種營養(yǎng)物質。在此過程中，乳糖起著誘導物作用。由乳糖誘導產生的與乳糖水解相關的三種酶：-半乳糖苷酶，-半乳糖苷透性酶和-半乳糖苷轉乙酰酶，被稱為誘導酶。這三個酶蛋白是大腸桿菌DNA上的三個結構基因經過轉錄和翻譯而合成的。第四十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié)，化學調控從本質上講，生物體內所有的調控過程都是由化學物質來完成的，如酶和激素（均屬于化學物質

23、）調控等。本節(jié)討論的化學調控主要是指某些人工合成或天然存在的化學物質對生物體內發(fā)生的生物化學過程的調控作用。這些化學物質通常被稱為生理活性物質。例如藥物、農藥和有毒物質等。化學調控主要是表現(xiàn)在生理活性物質對酶的活性影響方面。第四十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、外源化學物在體內的動態(tài)過程第四十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月藥物作用的化學本質結構特異性藥物發(fā)揮藥效的化學本質是藥物與受體的有效接觸。其中包括二者在立體空間結構上的互補，電荷分布上的匹配，通過各種鍵力的作用使二者相互結合，進而引起構象的改變，觸發(fā)機體微環(huán)境產生與藥效有關的一系列生物化學反應。第四十八張，P

24、PT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、分子之間的相互作用力 共價鍵具有一定的大小和方向，是有機分子之間最強的作用力，化學物質（藥物、毒物等）可以與生物大分子（受體蛋白或核酸）構成共價鍵，共價鍵除非被體內的特異性酶催化斷裂以外，很難恢復原形，是不可逆過程，對酶來講就是不可逆抑制作用。這種作用常常形成長期的藥理作用及毒理效應，如抗癌藥、抗寄生蟲藥、化療藥、抗生素、殺蟲劑等?；瘜W物質（藥物等）的主要共價結合方式有烷基化作用、?；饔煤土柞；饔谩?1,共價鍵第四十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月藥物的主要共價結合方式 方式 作用基團 藥物示例烷基化 N-氯乙基 氮芥藥物、環(huán)磷酰胺 正

25、碳離子 甲磺酸乙酯 氮丙啶基 氮丙啶苯醌 雙氧乙基 T-2毒素?；?-內酰胺基 青霉素、頭孢菌素 氨甲?；?毒扁豆堿 鄰二甲酸酐基 斑螯素磷?；?磷酰基 丙氟磷 二異丙基氟磷酸酯第五十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月藥物的共價基團的選擇性藥物的共價基團往往具有較高的化學活性而缺乏特異選擇性。有些藥物或毒物本身結構并沒有反應基團，而是在人體內轉化生成活性基團。如自力霉素和致癌物苯并蒽就是先在體內轉化，再通過生成正碳離子而發(fā)生烷基化作用。藥物與生物大分子的化學反應與生物分子表面的基團和性質有關。第五十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月示例第五十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2

26、022年6月2,非共價鍵 生物體系中分子識別的過程不僅涉及到化學鍵的形成，而且具有選擇性的識別。共價鍵存在于一個分子或多個分子的原子之間，決定分子的基本結構，是分子識別的一種方式。而非共價鍵（又稱為次級鍵或分子間力）決定生物大分子和分子復合物的高級結構，在分子識別中起著關鍵的作用。第五十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1),靜電作用 靜電作用是指荷電基團、偶極以及誘導偶極之間的各種靜電吸引力。酶、核酸、生物膜、蛋白質等生物大分子的表面都具有可電離的基團和偶極基團存在，很容易與含有極性基團的底物或抑制劑等生成離子鍵和其它靜電作用第五十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（1)

27、離子鍵 生物大分子表面的帶電基團可以與藥物或底物分子的帶電基團形成離子鍵。這種鍵可以解離。第五十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)離子偶極作用 藥物分子和受體分子中O、S、N和C原子的電負性均不相等，這些原子形成的鍵由于電負性差值可以產生偶極現(xiàn)象。這種偶極部分與永久電荷可以形成靜電作用.離子-偶極相互作用一般比離子鍵小得多，鍵能與距離的平方差成反比，由于偶極矩是個向量，電荷與偶極的取向會影響藥物-受體的作用強度。如普魯卡因及其衍生物的局部麻醉作用與酯羰基的偶極性質有關。 第五十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)偶極-偶極相互作用 兩個原子的電負性不同，產生價鍵電

28、子的極化作用，成為持久的偶極兩個偶極間的作用。偶極偶極相互作用的大小，取決于偶極的大小、它們之間的距離和相互位置。這種相互作用在水溶液中普遍存在。它的作用強度比離子偶極作用小，但比偶極誘導偶極作用大。這種作用對藥物受體相互作用的特異性和立體選擇性非常重要第五十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2)，氫鍵 氫鍵的形成 氫鍵是由兩個負電性原子對氫原子的靜電引力所形成，是一種特殊形式的偶極偶極鍵。它是質子給予體X-H和質子接受體Y之間的一種特殊類型的相互作用。 氫鍵的大小和方向 氫鍵的鍵能比共價鍵弱，比范德華力強，在生物體系中為8.433.4kj/mol(2-8kcal/mol)。鍵長為0

29、.250.31nm，比共價鍵短。氫鍵的方向用鍵角表示，是指XH與HY之間的夾角，一般為180250。 第五十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氫鍵的分類 氫鍵可分為分子內和分子間氫鍵。目前人們根據(jù)譜學和晶體結構數(shù)據(jù)按氫鍵強弱進行分類 弱氫鍵 OH(cm-1)3200, R(OO)(nm)0.270中強氫鍵OH(cm-1)2800-3100, R(OO)(nm)0.26-0.270強氫鍵 OH(cm-1)700-2700, R(OO)(nm)0.240-0.260近年來，人們又提出了一種芳香氫鍵（平面氫鍵），即芳環(huán)的電子云作為質子受體與一個氫鍵的質子給體所形成的氫鍵.已經證明這種氫鍵在

30、蛋白質DNA相互作用中能代替普通氫鍵的功能，用于蛋白質和DNA結合的能量約為2.09-4.18kj/mol，用于特異性識別過程的能量約為4.18-8.36kj/mol。第五十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氫鍵與質子傳遞 在生物體內氫鍵和質子的傳遞過程與某些重要的生命現(xiàn)象有著密切的聯(lián)系，如酶的催化機制以及DNA重組中的快速氫交換現(xiàn)象。質子沿氫鍵的傳遞過程可以表示為：XHY=XHY=X-H+Y 隨著質子從給體X轉移到受體Y上，氫鍵的勢能曲線夜相應發(fā)生變化。某些酶作用的第一步就是質子的定向傳遞，因此能有效調節(jié)質子的傳遞勢壘。質子傳遞發(fā)生后，導致給體和受體的電荷和構型的變化。如果質子傳遞

31、沿氫鍵鏈進行或與相鄰氫鍵發(fā)生偶合，則會引起體系極性的改變，產生電荷的定向傳導和分子結構的重排。第六十張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月在單一氫鍵中，質子從給體原子轉移到受體原子，有兩種可能途徑。一種是質子隧道效應（proton tunneling），即質子隧穿勢壘到達對面的勢阱。通常在低溫下固體中的質子以隧道效應為主。另一種途徑是質子躍遷（proton flopping），即質子通過熱活化翻躍勢壘進入對面的勢阱。某些酶的活化過程與該機理有關。第六十一張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3). 范德華力 這是一種普遍存在的作用力，是一個原子的原子核吸引另一個原子外圍電子所產生的作用

32、力。它是一種比較弱的、非特異性的作用力。這種作用力非常依賴原子間的距離，當相互靠近到大約0.40.6nm(46A)時，這種力就表現(xiàn)出較大的集合性質。范德華力包括引力和排斥力，其中作用勢能與1/R6成正比的三種作用力（靜電力、誘導力和色散力）通稱為范德華引力。第六十二張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月靜電力 靜電力是極性分子的永久偶極之間的靜電吸引作用。第六十三張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月誘導力永久偶極矩誘導鄰近分子，并使其發(fā)生電荷轉移，出現(xiàn)誘導偶極矩。永久偶極矩和誘導偶極矩之間存在吸引作用，此相互作用的能量稱為誘導能。誘導力通常是較弱的,并隨溫度升高而降低, 其大小隨偶極

33、矩指向的不同而不同,具有方向性。第六十四張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月色散力非極性分子有瞬間偶極矩。瞬間偶極矩將在鄰近分子中誘導出新的偶極矩。瞬間偶極矩與誘導偶極矩間的相互作用力就叫做色散力。在非極性分子之間只有色散力；在極性分子和非極性分子之間有誘導力也有色散力；在極性分子之間，靜電力、誘導力和色散力都存在。第六十五張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月排斥力當分子間相距較遠時，表現(xiàn)為范德華引力，當分子靠得很近時，則會出現(xiàn)排斥力。和吸引力相比，排斥力是短程力。總之范德華力是瞬息間作用力，時間大約為108s。是非特異性的作用力，分子越復雜，原子或基團間接觸點越多，其引力總和就越

34、大。多環(huán)芳烴致癌物與生物受體的作用及啶壘抗瘧藥與DNA的結合主要為范德華力；而甾類化合物與受體的結合能主要表現(xiàn)為疏水作用和范德華力。第六十六張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4),疏水作用 疏水作用是指極性基團間的靜電力和氫鍵使極性基團傾向于聚集在一起，因而排斥疏水基團，使疏水基團相互聚集所產生的能量效應和熵效應。就化學分子來說，它們的非極性部分在生物體內的環(huán)境中均為水合狀態(tài)，即被水分子所包圍，當它們與受體接近到某種程度時，非極性部分周圍的水分子便被擠出去，兩個非極性區(qū)域的接觸穩(wěn)定化，從而締合在一起。蛋白質和酶的表面通常具有極性鏈或區(qū)域，這是由構成它們的氨基酸側鏈上的烷基鏈或苯環(huán)在空間

35、上相互接近時形成的。高分子的蛋白質可形成分子內疏水鏈、疏水腔或疏水縫隙，可以穩(wěn)定生物大分子的高級結構。 第六十七張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5), 電荷轉移作用在生物系統(tǒng)中，生物分子可以通過電子給予分子與電子接受分子的相互作用形成電荷轉移復合物。電荷轉移是生物體系的重要作用方式和傳能方式之一。第六十八張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1pH 對酶活性影響 pH 能夠影響酶分子活性中心基團的離解或形成氫鍵的能力和方向, 因而對酶的催化活性具有直接影響作用。例如細胞色素 c 氧化酶在 pH 小于6.5時, 幾乎沒有催化活性；pH 大于6.5時，活性明顯增加；pH 為7.0時，催化活性最大。在離體研究酶的催化性質時，可以通過調節(jié)溶液pH方法使酶處于最大活性狀態(tài)或無活性狀態(tài)三、酶的化學激活和抑制 第六十九張，PPT共七十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2金屬離子對酶活性影響 金屬離子對酶活性的影響可分為兩類：激活劑和抑制劑。具有激活作用的金屬離子主要有K+、Na+、Ca2+ 及 Mg2+等。它們對于許多激酶和合成酶具有激活作用。例如Mg2+是多種磷酸化激酶的激活劑。 具有抑制作用的金屬離子主要是重金屬離子，例如Hg2+、Pb2+、Ag+和As3+等。汞和砷