Metabolic networks
细胞胞液
肝
线粒体
分解代谢过程
（2）酶活性的调控
• 酶的两种功能 (Two kinds of functions of enzymes)
生物催化剂 (Biocatalyst as a regulated unit) 调控代谢的速度、方向和途径 ( rate, direction, pathway)
5. 药物分子的设计
------分子识别理论和酶活性的化学调控机制
确定药物分子的作用靶
建立靶蛋白的分子模型以及相关数据
Байду номын сангаас
设计药物分子模型
合成药物分子并进行药理、毒性等研究， 进一步对药物分子进行评价或修饰
1. 生物调控的本质及类型
• 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。 生物化学过程调控的三种类型：
1）神经调控作用---- 整体性 2）激素调控作用---- 局部性 3）细胞—酶水平调控作用
生物调控信号传递的基本过程
细胞外
外界的刺激 细胞质膜
细胞内 ATP
产生 PPi
中枢神经系统
反馈调节的化学本质是酶的变构调节
正反馈作用 ---- 激活变构剂 负反馈作用 ---- 抑制变构剂
共价修饰调控 ( Regulation by Covalent Modification )
共价修饰调控 : 某些酶分子上的基团在另一种酶催化下发生 共价修饰，从而引起酶活性的激活或抑制。 如：酶的磷酸化 ------- 酶的去磷酸化
Chapter 8
学过
调
Regulation and control of Biochemical Processe • Connection of metabolic pathways • Regulation of enzymatic activities • Compartmental controlling of cellular structure for metabolic pathways • Regulation of nerve and hormone for cell metabolism • Regulation of gene expression
Information metabolism
多细胞整体水平调节
Multi-cellular whole level
调节机制都是在基因产物蛋白质的作用下进行的 ----- 代谢与基因表达调控有关
各种物质代谢途径交叉形成网络
细胞的四类生物大分子： 多糖、脂类、蛋白质、核酸 分解代谢和合成代谢的单向性 最关键的中间代谢物： 6-磷酸葡萄糖、丙酮酸、乙酰辅酶A
变构酶调控 ( Regulation by Allosteric Enzymes )
变构调节作用：由于变构剂与酶的调节部位结合而引起酶活性改变的现象。
催化部位
调节部位
例如：6-磷酸葡萄糖对 己糖激酶的别构调节作用
激活变构剂 变构剂 抑制变构剂
变构调节----酶的反馈调节机制 反馈调节作用：
在生物代谢过程中，代谢途径的起始物、中间产物 或终产物对反应途径中的某一步反应表现出调控作用。
神经网络
腺苷 酸环 化酶
内分泌系统
合成 特 异 受 体
调控信号物质 cAMP （第二信使）
G 蛋 白 引起酶活性、 细胞通透性变化 以及激素的各种其它效应
化学信息物质 激 素 （第一信使）
信息传导
2. 生物调控的基本物质
• 1. 第一信使—— 激素
----- 是生物体内特定细胞产生的对某些靶细胞具有特殊刺激 作用的微量物质。对代谢过程或生理过程起调控作用
• 酶水平的调控方式 (Regulation at enzyme level)
激活或抑制----酶的活性(activation or inhibition ) 变构调节 (allosteric regulation ) 共价修饰调节 ( covalent modification) 合成与降解----酶的含量 (biosynthesis and degradation) (gene expression).
实现对代谢酶活性的调控
cAMP-依赖蛋白激酶: 2个调节亚基 — R 2个催化亚基 — C
当cAMP与调节亚基结合时，游离出有活性的催化亚基
目标代谢酶分子
活性蛋白激酶
酶磷酸化反应 ATP ADP （抑制或激活）
蛋白磷酸酶
酶去磷酸化 Pi （激活或抑制）
实现对代谢酶活性的调控
3. 酶在细胞内分布的分隔性与膜的通透性
第二信使—— cAMP / cGMP • 2. 鸟嘌呤核苷酸结合蛋白（G –蛋白）
----- 调控cAMP的合成作用
• 3. 钙调蛋白（CaM）
----- 对微量的钙敏感地捕获 活性Ca2+•CaM与靶酶作用方式调控代谢过程
• 4. 一氧化氮（NO）
----- 激活 cGMP环化酶
3',5' -环腺嘌呤核苷一磷酸 主要功能： 是激活cAMP-依赖蛋白激酶
4. 代谢调控的两种主要方式
（1）基因表达调控
（2）酶活性调控
（1）细胞代谢与基因表达调控
物质代谢
细 胞 代 谢
Substance metabolism
能量代谢
Energy metabolism
代 谢 调 节
分子水平调节
Molecular level
细胞水平调节
Cellular level
信息代谢