生物化学复习要点-临床-影像-护理-药学-考研必读.doc

第一章 蛋白质结构与功能各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%，这就可以按下式推算出样品中的蛋白质大致含量：每克样品中含氮克数6.25100每100克样品中的蛋白质含量（g%）氨基酸的分类：酸性氨基酸中性氨基酸碱性氨基酸天冬氨酸 Asp（D）谷氨酸Glu(E)丙氨酸Ala(A) 缬氨酸Val(V) 亮氨酸Leu(L)异亮氨酸Ile(I) 苯丙氨酸Phe(F) 色氨酸Trp(W)甲硫氨酸Met(M) 脯氨酸Pro(P) 丝氨酸Ser(S)苏氨酸Thr(T) 酪氨酸Tyr(Y) 谷氨酰胺Gln(Q)天冬酰胺Asn(N) 半胱氨酸Cys(C) 甘氨酸Gly(G)精氨酸Arg(R)赖氨酸Lys(K)组氨酸His(H)蓝色的为芳香族氨基酸 绿色的为亚氨基氨基酸 紫色的为必需氨基酸（加苯丙氨酸，色氨酸）在某一pH条件下，氨基酸可能不解离，也可能解离成阳离子及阴离子的程度和趋势相等，成为兼性离子，它在电场中既不移向阴极，也不移向阳极。此时，氨基酸所处环境的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）。等电点pI的计算：pI=1/2（pK1+pK2）pK1为-COOH的解离常数，pK2为-NH2的解离常数。由一条肽链形成的蛋白质只有一、二和三级结构，由两条以上肽链形成的蛋白质才可能有四级结构。蛋白质多肽链上的氨基酸从N端至C端的排列顺序称为一级结构。一级结构是空间构像形成的基础。蛋白质分子的二级结构是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，主要形式包括螺旋、折叠和转角。螺旋的结构特点如下：l 多肽链主链围绕中心轴有规律地螺旋式上升，每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，每个氨基酸残基向上移动0.15nm，故螺距为0.54nm。l 第一个肽平面羰基上的氧与第四个肽平面亚氨基上的氢形成氢键。氢键的方向与螺旋长轴基本平行。l 组成人体蛋白质的氨基酸都是L-氨基酸，形成右手螺旋，=-57=-47。侧链R基团伸向螺旋外侧。根据多肽链主链旋转方向不同，螺旋也可有左手螺旋，其=+57=+47，如嗜热菌蛋白酶中就有左手螺旋。折叠的结构特点如下：l 多肽链充分伸展，各肽键平面之间折叠成锯齿状结构，侧链R基团交错位于锯齿状结构的上、下方。l 两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段平行排列，它们之间靠肽键羰基氧和亚氨基氢形成链间氢键维系，使构想稳定。氢键氢键的方向与折叠的长轴垂直。l 若两条肽链走向相同，均从N端指向C端，称顺平行折叠，两残基间距为0.65nm。反之，两条肽链走向相反，一条从N端走向C端，另一条从C端走向N端，称反平行折叠，两残基间距为0.70nm。由一条肽链折返形成的折叠为反平行方式，反平行折叠较顺平行折叠更加稳定。三级结构的形成和稳定主要靠疏水键、离子键（盐键）、二硫键、氢键和van der Waals力。蛋白质的每条肽链被称为一个亚基。由亚基构成的蛋白质称为寡聚蛋白。寡聚蛋白中亚基的立体排布、亚基间的相互关系称为蛋白质的四级结构。可以利用蛋白质在其等电点pH附近溶解度最小、容易沉淀析出的特性以及各种蛋白质等电点的差异，从混合蛋白质溶液中分离出不同的蛋白质。带点颗粒在电场中泳动的现象称为电泳。离子交换层析是利用蛋白质两性解离和等电点的特性分离蛋白质的一种技术。将一种溶质放在可使其溶解的溶剂中，溶质分子便会向溶剂的各个方向移动，最终达到在溶剂中均匀分布，这种现象称为分子扩散。每分钟转速达到80000以上者称为超速离心。在蛋白质容液中若加大量中性盐，蛋白质胶粒的水化层即被破坏，其所带电荷也被中和，蛋白质胶粒因失去这两种稳定因素而沉淀。此种沉淀过程称为盐析。某些物理或化学因素使蛋白质的空间构想破坏（但不包括肽链断裂等一级结构变化），导致蛋白质若干理化性质、生物学性质改变，这种现象称为蛋白质的变性作用。蛋白质被强酸或强碱变性后，仍能溶于强酸或强碱溶液中。若将此强酸或强碱溶液的pH调至等电点，则变性蛋白质立即结成絮状的不溶物，这种现象称为变性蛋白质的絮凝作用。第二章 核酸的结构与功能核糖中的戊糖有核糖和脱氧核糖两种，均为呋喃型。DNA的一级结构是指DNA分子中核苷酸的序列和连接方式；二级结构是指两条DNA单链形成的双螺旋结构、三股螺旋结构以及四股螺旋结构；三级结构是指DNA在二级结构的基础上扭曲盘旋形成更加复杂的超螺旋结构。双螺旋结构特点：l 两条多核苷酸单链以相反的方向互相缠绕形成右手螺旋结构；l 在这条双螺旋DNA链中，脱氧核糖和磷酸是亲水的，位于螺旋的外侧，而碱基是疏水的，位于螺旋内侧；l 螺旋链的直径为2.37nm，每个螺旋含十个碱基对，其高度约为3.4nm；l 由疏水作用造成的碱基堆积力和两条链间由于碱基配对形成的氢键是保持螺旋结构稳定性的主要作用力，A与T配对形成2个氢键，G与C配对形成3个氢键，配对的碱基位于同一平面上，与螺旋轴垂直；l 碱基可以在多核苷酸链中以任何排列顺序存在。超螺旋可能有两方面的生物学意义：l 超螺旋DNA比松弛型DNA更紧密，使DNA分子体积变得跟小，对其在细胞的包装过程更为有利；l 超螺旋能影响双螺旋的解链程序，因而影响DNA分子与其他分子（如酶、蛋白质）之间的相互作用。真核生物mRNA的结构特点：l 5末端有帽子结构。帽子结构的功能是保护mRNA免受核酸酶从5端开始对它降解，并且在翻译中其重要作用。l 3端绝大多数均带有多聚腺苷酸尾，Poly A尾可以增加mRNA的稳定性、维持mRNA作为翻译模板的活性。l 分子中可能有修饰碱基，主要是甲基化，如m6A。l 分子中有编码区与非编码区。大部分tRNA都具有以下共同特征：l tRNA是单练小分子，由7393个核苷酸组成（约25kD）；l tRNA含有很多稀有碱基；l tRNA的5末端总是磷酸化，5末端核苷酸往往是pG。l tRNA的3端是CpCpAOH序列，激活的氨基酸连接于此3末端羟基上。l tRNA分子中约半数的碱基通过链内碱基配对互相结合，形成双螺旋，从而构成tRNA的二级结构，形状类似于三叶草，含4个环和4个臂。其中反密码子环有7个碱基组成，中间3个碱基构成反密码子。l tRNA的三级结构是倒L型。不均一RNA（hnRNA）实际上是真核细胞mRNA的前体。miRNA与siRNA的比较：特点miRNAsiRNA前体内源性发卡环结构的转录产物内源或外源双链RNA诱导产生结构22nt左右单链分子22nt左右双链分子加工酶Dicer或类似Dicer的酶复合体Dicer功能抑制翻译降解mRNA作用位点mRNA的3-UTRmRNA的任何部位靶mRNA结合不需完全互补需完全互补生物学效应调控分化发育过程抑制转座子活性和病毒感染核酸在260nm的光吸收值即OD260值最大。主要是由于核酸所含的嘌呤和嘧啶分子中都有共轭双键。因为某些因素破坏了碱基堆积力和氢键的相互作用，使DNA两条链完全解离，就称为变性。在双螺旋结构中，平行碱基堆积时，相邻碱基之间的相互作用会导致双螺旋DNA在波长260nm的光吸收比相同组成的游离核苷酸混合物的光吸收值低40%，这种现象称为减色效应。DNA变性后与未发生变性的相同浓度DNA溶液相比，变性DNA在波长260nm的光吸收增强，这一现象称为增色效应。DNA的变性发生在一定的温度范围内，这个温度范围的中点称为解链温度（Tm）。DNA分子的GC含量越高，Tm值也越大；DNA分子越长，Tm值越大；溶液离子浓度增高也可以使Tm值增大。第三章 酶酶是由活细胞产生、具有催化作用的蛋白质。单纯酶完全由-氨基酸按一定的顺序排列组成。结合酶中除由氨基酸构成的蛋白质部分外，还含有非蛋白部分。其中蛋白部分称为脱辅酶，非蛋白部分称为辅因子。脱辅酶与辅因子结合所形成的复合物称为全酶。在空间结构上多肽链彼此靠近，组成特定空间结构的区域，能与底物结合，并将底物转化为产物，这一区域称为酶的活性中心。辅基与辅酶也参与活性中心的形成。多数酶一旦合成即具活性，但有少部分酶在细胞内刚合称时并无活性，这类无活性的酶的前体，称为酶原。酶原激活的生理意义：一方面保证合成酶的细胞本身的蛋白质不受蛋白酶的水解破坏；另一方面保证合成的酶在特定的部位和环境中发挥其生理作用。具有相同功能，但脱辅酶的分子结构、理化性质和免疫学特性各不相同的一组酶称同工酶。酶在发挥催化作用前，必须先与底物密切结合，这种结合是酶与底物的结构相互诱导、相互形变、相互适应的过程，这就是诱导契合学说。米氏常数（Km）表示在特定酶浓度条件下，反应速度达到最大反应速度一半（Vmax/2）时的底物浓度S。Km是酶的特征性常数，只与酶的结构和性质有关，而与酶的浓度无关。Km值反映了酶与底物亲和力的大小。在酶促反应体系中，若所用的酶制品中不含抑制剂，底物浓度有足够大，使酶达到饱和，则反应速度与酶浓度成正比。Vmax=k2E，代入米氏方程可得：k2表示酶与底物的复合物转化为酶加产物的反应速度常数；E表示酶的浓度；S表示底物的浓度。式中k2、Km及S均为常数，故V与E 成正比，即VE。凡能与酶结合使酶的催化活性降低或丧失而不引起脱辅酶变性的物质统称为酶的抑制剂。不可逆性抑制的抑制剂通常与酶活性中心的必须基团以共价键牢固结合，不能用透析、超滤等方法除去以恢复酶的活性。可逆性抑制的抑制剂通过非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合。可采用透析、超滤等方法除去抑制剂以恢复酶的活性。l 竞争性抑制：抑制剂和底物结构相似，共同竞争酶的活性中心，从而影响酶与底物的正常结合，底物与抑制剂为竞争关系，故称为竞争性抑制剂。l 非竞争性抑制：它既可与酶-底物复合物结合，也可与游离酶结合，不影响Km值的变化，但由于它与酶的结合抑制了酶的活性，等于减少了活性酶分子，使Vmax降低。l 反竞争性抑制：此类抑制剂与竞争性抑制剂不同，它只能与ES结合，而不能与游离的酶相结合。结合后，酶活性被抑制，相当于有效地活性酶减少了，Vmax必然降低。由于别构调节物在酶上结合的位点有别于底物在酶上结合的位点，且当别构调节物与酶结合时，酶的构像变化，故称为别构酶。它由多亚基组成，有的亚基为催化亚基，有的亚基为调节亚基。第四章 糖代谢 -淀粉酶 -糊精酶 胰-淀粉酶 糖淀粉酶 主动吸收淀粉 口腔 胃 小肠 葡萄糖 血液 麦芽糖酶 易化扩散葡糖糖或糖原在无氧或低氧情况下分解生成乳酸和ATP的过程与酵母中糖的生成发酵过程相似，故称为糖酵解，亦称为糖的无氧氧化。糖酵解的限速步骤： 磷酸果糖激酶-1果糖-6-磷酸（G-6-P） 果糖-1,6-二磷酸 ATP Mg2+ ADP丙酮酸被还原为乳酸： 乳酸脱氢酶（LDH）丙酮酸 + NADH + H+ 乳酸 + NAD+糖的无氧氧化可小结为：糖的无氧氧化的起始物是葡萄糖或糖原，终产物是乳酸和2mol ATP（如从糖原开始，净生成3mol ATP）；反应在胞液中进行；糖酵解途径中除了己糖激酶（肝中为葡糖激酶）、磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶这三种酶催化的反应不可逆外，其他反应均可逆。这三种酶是糖无氧氧化中的关键酶，果糖磷酸激酶-1催化的反应速度最慢，是糖无氧氧化的限速酶。l 糖酵解的生理意义：迅速提供一部分急需的能量某些组织生理情况下的供能途径糖酵解逆行相似途径（逆向反应）有氧氧化的反应过程： 第一阶段 第二阶段 第三阶段葡萄糖 丙酮酸 乙酰CoA CO2+H2O+ATP 胞液 线粒体 线粒体三羧酸循环的限速步骤：异柠檬酸脱氢酶（限速酶）异柠檬酸 + NAD+ -酮戊二酸 + NADH + H+ + CO2 Mg2+对于三羧酸循环可以总结如下：循环一周净结果是仅氧化了1分子的乙酰CoA。通过脱氢，经呼吸链传递，与氧生成水，并放出能量，通过脱羧，生成2分子CO2。由于限速酶异柠檬酸脱氢酶、关键酶柠檬酸合酶和-酮戊二酸脱氢酶复合体催化的反应不可逆，故整个三羧酸循环不可逆。三羧酸循环中有4次脱氢反应，其中3次以NAD+为受氢体，每分子NADH + H+经呼吸链氧化产生2.5分子ATP，1次以FAD为受氢体，一分子FADH2经氧化可生成1.5分子ATP，加上底物水平磷酸化生成的一个高能磷酸键（GTP），故1分子乙酰CoA经三羧酸循环氧化生成10分子ATP。1分子葡萄糖经有氧氧化，有6次脱氢，其中5次以NAD+为受氢体，1次以FAD为受氢体，1份子6碳的葡萄糖可裂解为2分子磷酸丙糖，再加上第一阶段同酵解一样，通过底物水平磷酸化净生成的2分子ATP，故有氧氧化净生成32或30分子ATP。磷酸戊糖途径反应的限速步骤：葡糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）葡糖-6-磷酸 葡糖酸-6-磷酸内酯 NADP+ NADPH +H+磷酸戊糖途径的生理意义：l 为核酸的生物合成提供核糖；l 提供NADPH + H+作为供氢体参与多种代谢反应糖原合成的限速步骤： 糖原合酶（限速酶） 尿苷二磷酸葡糖 + 糖原“引物” 二磷酸尿苷 + 糖原 作用于-1,4-核苷键 糖原分解的限速酶：糖原磷酸化酶。 非糖物质转化为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。糖酵解与糖异生之间相对应的酶：糖酵解的酶糖异生的酶己糖激酶葡糖-6-磷酸酶磷酸果糖激酶-1果糖-1,6-二磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇丙酮酸羧激酶糖异生的4个关键酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶、果糖二磷酸酶-1、葡糖-6-磷酸酶。糖异生的生理意义：饥饿情况下维持血糖浓度恒定；回收乳酸能量，补充肝糖原；调节酸碱平衡。血糖浓度的调节：神经系统水平的调节；激素水平的调节；器官水平的调节；底物水平的调节。第五章 脂类代谢 三酰甘油脂肪甘油三酯脂类 磷脂 糖脂类脂 胆固醇 胆固醇脂脂类的生理功能：l 脂肪是重要的供能和储能物质；l 类脂是生物膜必不可少的结构成分；l 脂肪组织是内分泌器官；l 脂类是机体众多信号分子的前体；l 个别脂类有其个别功能。脂类主要在胃及小肠上段被吸收入血。血脂主要包括三酰甘油、磷脂、游离脂肪酸、胆固醇及胆固醇酯。血浆脂蛋白是指由血浆中的脂类和载脂蛋白组成的可溶性生物大分子。载脂蛋白是脂蛋白结构、功能和代谢的核心组分，它们的功能是多方面的，至少包括：l 载脂蛋白是脂蛋白必不可少的结构成分；l 载脂蛋白是脂质代谢酶的调节因子；l 载脂蛋白是其所在脂蛋白被相应受体识别和结合的信号和标志。乳糜微粒（CM）极低密度脂蛋白（VLDL）低密度脂蛋白（LDL）高密度脂蛋白（HDL）密度（g/ml）0.950.951.0061.0061.0361.0361.210合成部位小肠肝在血中由VLDL转化肝、肠主要生理功能转运外源性三酰甘油转运内源性三酰甘油转运胆固醇到全身，引起动脉粥样硬化逆向转运胆固醇回肝，抗动脉粥样硬化，作为ApoE和ApoC的储存库CM的代谢：一方面，它从HDL获得转运来的ApoE和ApoC，特别是ApoC-，转变为成熟的乳糜微粒；另一方面，血液循环中的成熟乳糜微粒在毛细血管壁LPL的作用下，其中的三酰甘油逐步地被水解为甘油和脂肪酸。VLDL的代谢：一方面，新生的VLDL接受来自HDL得ApoE和ApoC，特别是ApoC-，转变为成熟的VLDL；另一方面，其反复受毛细血管壁LPL的作用，其中的三酰甘油被水解为甘油和脂肪酸，并为组织摄取和利用。LDL是在血液中有VLDL经IDL转化而来的。新生的HDL呈盘状，主要由含ApoA和游离胆固醇的磷脂双层构成。血脂测定项目：总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇。脂肪酸的代谢：l 脂肪酸的活化，脂酰辅酶A合成酶，内质网和线粒体外膜l 脂酰辅酶A转移进入线粒体l 脂肪酸的-氧化：脱氢、加水、再脱氢、硫解；不饱和脂肪酸的氧化分解有两个特性：一是它需要两个附加酶异构酶和NADPH依赖性还原酶，二是它比同样链长的饱和脂肪酸氧化分解产生的ATP要少。l ATP生成，棕榈酸彻底氧化生成106分子ATP。脂肪酸的合成主要在液泡中进行，肝、肾、脑、乳腺和脂肪组织均可合成脂肪酸。脂肪酸合成所需的乙酰CoA来源于柠檬酸-丙酮酸循环，NADPH来源于葡萄糖的磷酸戊糖途径和柠檬酸-丙酮酸循环。酮体专指乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种有机化合物。脂肪酸-氧化产生的乙酰CoA是合成酮体的主要原料。在肝合成。在肝外组织，特别是心、肾、脑和骨骼肌能够利用酮体。酮体生成的生理意义：l 保留了脂肪酸携带的大部分能量；l 脂肪酸转变为酮体后，分子量减少，水溶性增强，并可顺利通过血脑屏障和毛细血管壁，既有利于运输又扩大了利用范围。l 脑组织不能直接氧化脂肪酸，但能很好的利用酮体。磷脂可分为以甘油为骨架的甘油磷脂和以鞘氨醇为骨架的神经鞘磷脂两大类。甘油磷脂最多。全身都可以合成磷脂，但在肝中最活跃。由体内的磷脂酶催化水解。胆固醇可分为两种存在形式：游离胆固醇（代谢形式）、酯化胆固醇（储存形式）。胆固醇的生理功能：l 自生功能，是动物生物膜必不可少的结构成分；l 是一些重要化合物的前体，这些重要化合物是机体维系健康和生命必不可少的。胆固醇前期在液泡中进行，合成HMG CoA后进入微粒体直接合成胆固醇，其所有碳原子均来自乙酰CoA。第六章 生物氧化复合体编号名称含蛋白质（辅基或辅酶）催化反应复合体NADH-泛醌还原酶黄素蛋白（FMN）铁硫蛋白（Fe-S）NADH+H+UQ NAD+UQH2复合体琥珀酸-泛醌还原酶黄素蛋白（FMN）铁硫蛋白（Fe-S）琥珀酸+UQ延胡索酸+UQH2复合体泛醌-细胞色素C还原酶铁硫蛋白（Fe-S）细胞色素b、c1（血红素）QH2+2Cytc（Fe3+）Q+2H+2Cyt c（Fe3+）复合体细胞色素氧化酶细胞色素aa3(CuA、CuB、血红素)2Cytc（Fe3+）+O2+2H+ 2 Cyt c（Fe3+）+H2O铁硫簇（Fe-S）是铁硫蛋白的辅基，Fe-S与蛋白质结合为铁硫蛋白。泛醌（UQ）是一类脂溶性的醌类化合物，又称为辅酶Q（CoQ）。体内重要的呼吸链：l NADH氧化呼吸链，从NADH开始到水的生成。每2个H氧化生成水，可释放2.5个ATP。l FADH2氧化呼吸链，从FADH2开始到水的生成。没2个H氧化生成水，可释放1.5个ATP。代谢物在氧化分解过程中，有少数反应因脱氢或脱水而引起分子内部能量重新分布而形成高能键，直接将代谢物分子中的转移给ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）的反应称为底物水平磷酸化。在生物氧化过程中，底物脱下的氢经呼吸链氧化生成水的同时，所释放出的能量用于ADP磷酸化生成ATP，这种氧化与磷酸化相偶联的过程称为氧化磷酸化。P/O比值是指物质氧化时每消耗1/2molO2（1mol氧原子）所消耗的无机磷的摩尔数（或ADP摩尔数），即生成ATP的摩尔数。第七章 氨基酸代谢从肽链内部水解蛋白质的酶称为内肽酶，羧肽酶和氨肽酶分别自肽链的C端及N端开始作用每次水解掉一个氨基酸，它们从肽链之最外端开始，所以叫做外肽酶。未被吸收的氨基酸及未被消化的蛋白质，在大肠下部受大肠杆菌的作用。这种作用便叫做腐败作用。腐败产物有害物质：胺类、酚类、吲哚及硫化氢。肠道中氨的来源有二：一是未被吸收的氨基酸在大肠杆菌的作用下脱去氨基生成氨；二是血液中的尿素可渗入肠道，受大肠杆菌尿素酶的作用，水解成氨并被吸收入体内。蛋白质的降解由一系列的蛋白酶和肽酶完成。真核细胞中蛋白质的降解有两种途径：一是不依赖ATP的过程，在溶酶体内进行，主要降解细胞外来源的蛋白质、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白质；二是依赖ATP和泛素的过程（在不含溶酶体的红细胞中尤为重要），在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命的蛋白质。泛素化是降解蛋白质的主要途径，特别是降解错误折叠的蛋白质和短寿命的调节酶等。转氨基作用是在转氨酶的作用下，完全可逆地把氨基酸的氨基转移给-酮酸。转氨酶催化反应时都必须有辅酶，即维生素B6的磷脂酸参加。转氨酶和谷氨酸脱氢酶协同作用，即转氨基作用和谷氨酸的氧化脱氨基作用偶联进行，就可达到把氨基酸转变成氨及相应的-酮酸的目的，这一过程称为联合脱氨基作用。主要在肝、肾等组织中进行。嘌呤核苷酸循环实际上也可以看成另一种形式的联合脱氨基作用。合成尿素的代谢途径是鸟氨酸循环。精氨酸酶催化精氨酸水解形成精氨酸及鸟氨酸。鸟氨酸循环步骤：氨基甲酰磷酸的合成瓜氨酸的合成精氨酸的合成（限速酶：精氨酸代琥珀酸合酶）精氨酸水解形成尿素氨除了主要以尿素形式排出外，还可与谷氨酸反应生成谷氨酰胺，在肾小管上皮细胞中通过关酰胺酶的作用水解成氨和谷氨酸。前者有由尿排出，后者被肾小管上皮细胞重吸收二、而进一步利用。氨基酸的脱羧基作用（氨基酸脱羧酶）：l -氨基丁酸 谷氨酸脱羧基生成-氨基丁酸，催化此反应的酶是谷氨酸脱羧酶，在脑、肾中活性较高。l 牛磺酸 体内牛磺酸由半胱氨酸代谢转变而来，半胱氨酸先氧化后脱羧。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。l 组胺 组氨酸通过组氨酸脱羧酶催化，生成组胺。l 5-羟色胺 色氨酸首先通过色氨酸羟化酶的作用生成5-羟色氨酸，再经脱羧酶作用生成5-羟色胺。l 多胺 某些氨基酸的脱羧基作用可以产生多胺类物质。某些氨基酸在代谢过程中可以产生含有一个碳原子的基团，称为一碳单位。其主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸和色氨酸。一碳单位是合成嘌呤及嘧啶的原料。四氢叶酸是一碳单位的运载体，可由叶酸经二氢叶酸还原酶催化，通过两步还原反应生成。含硫氨基酸主要有甲硫氨酸（必需氨基酸）、半胱氨酸和胱氨酸三种。甲硫氨酸的代谢：甲硫氨酸在转甲基之前，首先必须与ATP作用，生成S-腺苷甲硫氨酸（SAM），此反应由甲硫氨酸腺苷转移酶催化。S-腺苷甲硫氨酸再脱甲基生成S-腺苷高半胱氨酸，再脱腺苷生成高半胱氨酸。甲硫氨酸在体内最主要的分解代谢途径是通过上诉转甲基作用而提供甲基，与此同时产生的S-腺苷高半胱氨酸进一步转变成高半胱氨酸。高半胱氨酸可以接受N5-甲基四氢叶酸提供的甲基，重新生成甲硫氨酸，形成甲硫氨酸循环。色氨酸除生成5-羟色胺外，本身还可分解代谢。在肝中色氨酸可生成一碳单位。第八章 核苷酸代谢最终嘌呤碱基氧化为尿酸由尿中排出，嘧啶碱生成-丙氨酸、-氨基异丁酸、CO2与NH3。体内嘌呤核苷酸的生物合成有两种途径：l 从头合成，利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位这类简单物质合成嘌呤核苷酸；l 补救合成，通过嘌呤碱基的磷酸核糖化或嘌呤核苷的磷酸化两种方式生成嘌呤核苷酸。磷酸核糖焦磷酸合成酶的缺陷与嘌呤代谢异常有关。嘌呤核苷酸补救合成指嘌呤碱、嘌呤核苷/脱氧嘌呤核苷转变成相应单核苷酸的反应过程。嘌呤核苷酸的抗代谢物：二氢叶酸还原酶抑制剂；嘌呤类似物；谷氨酰胺类似物。它们是嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，分别在从头反应的不同部位阻断嘌呤核苷酸的合成过程，具有抗肿瘤的作用。两种基本补救合成途径参与嘧啶核苷酸的合成：l 磷酸核糖转移酶催化嘧啶碱基与PRPP反应生成嘧啶核苷酸；l 另一种补救途径由核苷磷酸化酶催化嘧啶碱基与核糖-1-磷酸形成嘧啶核苷，然后在特异性激酶的作用下把嘧啶核苷转变为对应的嘧啶核苷酸。嘧啶核苷酸的抗代谢物：l 胸苷酸合酶抑制剂，5-氟尿嘧啶是一种临床应用的抗癌药物；l 二氢叶酸还原酶抑制剂；l 阿糖胞苷。嘌呤代谢障碍疾病：痛风，临床上应用别嘌呤醇治疗痛风；Lesch-Nyhan综合症；磷酸核糖焦磷酸合成酶异常与痛风。胸腺嘧啶降解成为-氨基异丁酸、CO2、NH3。嘧啶降解生成了具有高度水溶性的终产物：CO2、NH3、-丙氨酸以及-氨基异丁酸。第九章 物质代谢的相互联系与调节物质代谢的特点：整体性；代谢调节；共同的代谢池；动态平衡。代谢途径的关键酶：代谢途径关键酶代谢途径关键酶糖原分解磷酸化酶脂肪酸分解肉碱脂酰转移酶糖原合成糖原合酶脂肪酸合成乙酰CoA羧化酶糖酵解磷酸果糖激酶、己糖激酶、丙酮酸激酶酮体合成胆固醇合成HMG CoA合酶HMG CoA还原酶糖有氧氧化丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶嘌呤核苷酸合成PRPP合成酶、酰胺转移酶糖异生丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇丙酮酸羧基酶、果糖二磷酸酶嘧啶核苷酸合成天冬氨酸氨基甲酰转移酶、氨基甲酰磷酸合成酶、PRPP合成酶小分子化合物与酶分子的非催化部位或亚基结合，引起每分子空间构想变化，从而使酶的活性改变，这种调节称为酶的别构调节。脱辅酶肽链上的某些基团在其他酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变，这种调节称为酶的化学修饰。酶量的调节：l 酶蛋白合成的调节，酶的合成包括酶的诱导与阻遏。诱导使酶的生成增多、增快；阻遏使酶的生成减少、减慢。l 脱辅酶降解的调节，酶的降解是通过蛋白酶的水解作用实现的。细胞内的蛋白酶主要存在于溶酶体中，因而脱辅酶的降解似与溶酶体中蛋白酶的释出的速度有关。第十章 DNA的生物合成DNA的半保留复制：在DNA聚合酶作用下，按碱基互补原则（A-T、C-G）合成新的DNA链，新链与模板链互补，二者构成子代DNA。如此合成的子代DNA与亲代完全一样，而且子代DNA分子中的一条链来自亲代，故称之为DNA的半保留复制。原核生物DNA聚合酶有3种：pol、pol和pol。真核生物DNA聚合酶已发现5种：、和。双链DNA解旋、解链酶类：l 解链酶，打开DNA双链，平均每打开一对碱基消耗2个ATP。l 拓扑异构酶，topo使超螺旋处的DNA一条链的磷酸二脂键断开，消除过度扭力后再将两断段结合复原。topo则使DNA两条链水解断开，消除扭力后断端结合复原。它们还具有环连、接环连以及打结、解节作用。l 单链结合蛋白（SSB），起到稳定DNA单链模板的作用。引物酶：引物是在一种特殊的依赖DNA的RNA聚合酶作用下合成的，该酶不同于转录中的RNA聚合酶，故特成为引物酶。连接酶：该酶不能催化游离的单链DNA或RNA连接，只催化互补双链DNA中的单链切口进行连接。它不仅在DNA复制、修复、重组及剪接中起接合缺口作用，也是基因工程中不可缺少的工具酶之一。端粒也称端区，是真核生物线性两染色体的天然两末端，呈膨大粒状，由染色体末端DNA与蛋白质组成。第十一章 RNA的生物合成转录作用是DNA指导的RNA合成作用。在RNA聚合酶作用下；以NTP为原料，3，5磷酸二酯键相连；方向53；还有Mg2+，Mn2+等参与，但不需要引物。DNA双链中指导合成RNA的为模板链（反义链），另一条为编码链（有义链）。当一个基因DNA片段进行转录时，双链DNA分子中只有一条链作为转录的模板，所以这种转录方式称为不对称转录。大肠杆菌RNA聚合酶的结构是由五条肽链，即五个亚基组成，分子量为50kD。五个亚基为两条链，一条链，一条链和一条因子（识别起始部位，容易脱落）。RNA聚合酶具有多种功能：l 可从DNA分子中识别转录的起始部位；l 促使与酶结合的DNA双链分子打开17个碱基对；l 催化适当的NTP以3，5磷酸二酯键相连接；l 识别DNA分子中转录终止信号，促使聚合酶反应终止；l 参与转录水平的调控。原核生物RNA聚合酶的活性可以被利福霉素及利福平所抑制，利福平可作为抗结核药物。启动子或启动部位是指在转录开始时，RNA聚合酶与模板DNA分子结合的特定部位，大约55个碱基对。结合部位是指在DNA分子上与RNA聚合酶核心酶紧密结合的序列，大约7个碱基对。识别部位是RNA聚合酶的因子识别DNA分子的部位，大约6个碱基对。一个真核基因按其功能可分为两部分，即调节区和它的结构区结构基因。结构区指导DNA转录为RNA；调节区由两类元件组成：一类决定基因的基础表达，另一类决定组织特异性表达或对外环境变化及刺激应答。在指导转录作用的DNA分子中，除了具有启动子外，也有停止转录作用的部位，称为终止信号或终止子。原核生物中有两种终止方式：第一种，终止部位在结构上有些特点，终止部位中有一段GC富集区，随之又有一段AT富集区。第二种，依赖蛋白质因子协助终止，它具有解旋酶活性，可是DNA-RNA之间的碱基对解开，使RNA合成终止。转录作用的过程可以分为三个阶段：起始、延长及终止。转录后的加工过程：剪切及剪接；末端添加核苷酸；修饰，在碱基或核糖分子上发生化学修饰反应；RNA编辑，某些RNA，特别是mRNA自DNA模板上所获得的遗传信息，在转录作用又发生了改变。mRNA前体的加工：l 5末端帽子的生成，真核生物转录生成的mRNA其5末端为pppNp-；l 3末端多聚A尾的生成，在多聚A聚合酶的催化下，由ATP聚合而成；l 剪接作用，首先在内切核酸酶作用下切掉内含子。然后在连接酶作用下，将外显子各部分连接起来，而变为成熟的mRNA；l 甲基化作用；l RNA编辑。第十二章 蛋白质的生物合成密码子与氨基酸之间的对应关系可分为三种情况：l 3个密码子不代表任何氨基酸，而作为肽链的终止信号，称为终止密码子；l 密码子与氨基酸之间的关系为一一对应，即1个密码子只对应1种氨基酸，1种氨基酸只有1个密码子；l 其他密码子与氨基酸的对应关系均为26个密码子对应同一种氨基酸。遗传密码的特点：l 三联体密码。密码子由3个氨基酸排列组成，每个密码子三联体决定一种氨基酸或肽链合成的起始终止信号。l 起始密码子和终止密码子。AUG除代表甲硫氨酸外，在mRNA 5端出现还表示肽链合成的起始密码子。l 密码子的方向性。mRNA中密码子的排列具有方向性，起始密码子总是位于编码区5末端，而终止密码子位于3末端每个密码子的三核苷酸也是按照53方向阅读的，不能倒读。l 连续性与不重复性。两个密码子之间没有任何核苷酸加以分隔，即密码子是无标点的。相邻的密码子彼此也不会公用相同的核苷酸，密码子之间没有交叉或重叠。l 简并性。密码子共有64个，除了3个终止密码子外，其余61个密码子代表20种氨基酸，除了Trp（色氨酸）和Met（甲硫氨酸）各有1个密码子外，其他18种氨基酸均有2个或多个密码子，称为密码子的简并性。l 摆动性。l 通用性蛋白质合成的反应步骤：氨基酸的活化；肽链合成的起始；肽链延长；肽链终止。真核生物与原核生物蛋白质生物合成的异同：真核生物原核生物遗传密码相同相同翻译体系相似相似转录与翻译不偶联，转录和翻译的间隔约15min；mRNA前体需加工，从细胞核运至细胞质偶联起始因子多，起始复杂少mRNA需剪接，加5端“帽子”和3端“尾巴”单顺反子无SD序列，代谢慢，哺乳类动物的典型半衰期为46h无需加工多顺反子5端有SD序列细菌的mRNA半衰期仅为13min核糖体80S70S起始tRNAMet-tRNAfMet-tRNA起始阶段需ATP910种起始因子eIF小亚基先与Met-tRNA结合需ATP，GTP3种起始因子IF小亚基先与mRNA结合延长阶段eEFT1移位的因子为eEFT2没有E位，空载tRNA直接从P位上脱落EFTu和EFTs移位因子为EFG空载tRNA从E位释放终止阶段1中RF识别3种终止密码子3种RF由于DNA分子上基因的缺陷，使其表达生成的多肽链中的某些关键氨基酸发生改变，从而导致蛋白质的功能障碍，并出现相应的临床症状，这类遗传性疾病称为分子病。毒素蛋白：l 细菌毒素，与细菌的致病性密切相关；l 植物毒蛋白，某些植物毒蛋白也是肽链延长的抑制剂；l 干扰素，是细胞感染病毒后产生的一类特殊的蛋白质，它可抑制病毒繁殖，保护宿主。第十三章 基因表达调控基因表达是指储存遗传信息的基因经过一系列步骤表现出其生物学功能的整个过程。基因表达调控是指生物体内控制基因表达的机制可发生在基因表达的各个环节，包括基因活化、基因的转录起始、转录后加工及转运、蛋白质翻译及翻译后加工等。按功能需要，某一特定基因的表达严格按一定的时间顺序发生，这就是基因表达的时间特异性。按一定组织器官分布的基因表达就是基因表达的空间特异性。基因表达分为两种表达方式：组织性表达（管家基因）是指一般不受环境变化影响的一类基因表达。适应性表达是指容易受环境变化影响的一类基因表达。顺式作用元件就是指可影响自身基因表达活性的DNA序列。阻遏蛋白与激活蛋白都结合操纵基因，阻遏蛋白抑制基因的表达，激活蛋白促进RNA聚合酶与启动子的结合，从而增强基因的转录。基因表达调控的生物学意义：l 适应环境和维持生长 生物体所处的内、外环境是不断变化的，为了适应各种变化，无论低等生物还是高等生物必须调整自身所有细胞对内、外环境的变化作出适当的反应，这种适应性就是通过基因表达的调控实现的。l 维持个体发育与分化 在多细胞生物个体生长、发育的不同阶段，细胞中的蛋白质种类和含量变化很大，即使是在同一生物发育阶段的不同组织器官内，蛋白质分布也存在很大差异，这是个体在分化、发育不同阶段基因表达调控的结果。原核生物的基因表达有两种类型：l 永久型基因表达是指表达一些细胞代谢过程必不可少的蛋白质；l 适应型或调节性基因表达是指所表达蛋白质的合成速率明显受环境的影响。原核基因转录调控基本特点：l 基因转录的激活，原核生物只有一种RNA聚合酶；l 操纵子模型的普遍性，原核生物的绝大多数基因按其功能相关性成簇的串联排列在染色体上，与其调控元件共同组成几个转录单位操纵子；l 阻遏蛋白和阻遏机制的普遍性。乳糖操纵子的基本调控方式：l 对操纵基因（O）的调控；l 对启动子（P）的调控；l P和O协同调节。乳糖操纵子的调控特点：l 三种物质调控两个开关；l 乳糖增多时从两个方面启动基因的转录；l 当葡萄糖增多时从两个方面关闭基因的转录。真核基因转录前水平的调控：l DNA序列的变化，基因重排和基因扩增是两种通过改变DNA顺序而调节基因表达的机制；l 染色质结构的变化，染色质的结构也直接影响基因的活性；l 表观遗传改变，表观遗传是指DNA序列不发生变化但基因表达却通过DNA修饰和蛋白质修饰机制发生了可遗传的改变。基因转录起始的调控是最基本的，转录水平的调控是最重要的。发育调控是指真核生物为确保自身生长、发育、分化等对基因表达按“预定”和“有序”程序进行的调控，是不可逆的过程；瞬时调控是指真核生物在内、外环境的刺激下所做出的适应性转录调控，是可逆的过程。真核基因的调控涉及三种因素的相互作用：RNA聚合酶、顺式作用元件和反式作用元键。顺式作用元件中增强子的特点包括：l 位置灵活不固定；l 无方向性；l 具有相应性，即只有当DNA处于某一构想时才具有较强的增强子活性；l 具有细胞和组织特异性但无基因的特异性；l 只能增强启动子的转录活性，本身不具备启动子的活性。反式作用因子分成两类：一类是识别启动子TATA box的反式作用因子，另一类是识别上游启动子元件的反式作用因子。有的天然有活性，有的需要诱导。第十八章 血液的生物化学血液中的非蛋白氮物质主要是蛋白质和核酸代谢的最终产物，如尿素、尿酸等血液的基本功能：l 运输功能；l 平衡功能；l 免疫功能；l 凝血与抗凝血功能。用乙酰纤维素薄膜电泳，以pH 8.6的巴比妥溶液为缓冲液可将血清蛋白分成五条区带：清蛋白（3555g/L，约占血浆总蛋白的5265）、1球蛋白、2球蛋白、球蛋白和球蛋白。球蛋白浓度为1530g/L。正常的清蛋白/球蛋白（A/G）的比值为（1.52.5）1。血浆蛋白质的特性：l 绝大多数血浆蛋白质在肝合成，少量蛋白质在其他组织细胞合成；l 血浆蛋白质的合成场所一般位于膜结合的多核糖体上；l 除了清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白质都是糖蛋白；l 每种血浆蛋白质都有自己独特的半衰期；l 许多血浆蛋白质呈现遗传多态性l 在机体发生急性炎症或某些组织损伤时，某些血浆蛋白质水平升高。清蛋白（4.5g/L，占血浆蛋白的60）不含任何糖基，其结构紧密，呈球状。功能：主要维持血浆胶体的渗透压，还能结合多种配体，与一些药物结合。免疫球蛋白又称抗体，是人体受到细菌、病毒或异种蛋白质等抗原刺激后，由浆细胞产生的一类具有特异性免疫作用的球状蛋白质。红细胞是血液中最主要的细胞，由骨髓中的造血干细胞分化而成。糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径，生成的ATP主要用于以下几个方面：l 维持红细胞膜上钙泵的正常运行；l 维持红细胞膜上纳泵的正常运行；l 维持红细胞膜上的脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换；l 用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成；l 用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程。成熟红细胞的脂类几乎都存在于细胞膜，它不能从头合成脂酸，只能通过主动渗入和被动交换不断地与血浆进行脂质交换，维持其正常的脂质组成、结构和功能。血红素主要在骨髓中的幼红细胞和网织红细胞中合成，原料：琥珀酰辅酶A、甘氨酸和Fe2+。ALA合酶是血红素合成过程的限速酶，血红素生物合成的最主要调节步骤是ALA的生成。ALA合酶的活性受下列因素的影响：l 血红素，对ALA合酶有反馈抑制作用；l 促红细胞生成素，可诱导ALA的合成；l 某些固醇类激素，雄激素及雌二醇等都是血红素合成的促进剂；l 杀虫剂、致癌物及药物，可诱导ALA的生成。l 铅可抑制ALA脱水酶及螯合物，导致血红素生成的抑制。血红蛋白由两条链和两条链聚合而成。第十九章 肝的生物化学肝在糖代谢中的作用主要是通过糖原合成、分解及糖异生作用来维持血糖浓度的恒定。肝在脂类的消化、吸收、分解、合成及运输等过程中均起重要作用。肝是合成和分解蛋白质的主要场所，蛋白质代谢十分活跃，除了合成其自身的结构蛋白外，还合成多种蛋白质分泌入血。肝还是处理氨基酸及其代谢产物的重要器官。血氨不仅影响神经功能性，而且还影响大脑神经的代谢。肝在维生素的吸收、贮存和转化等方面都具有重要作用，是许多维生素的贮存场所，直接参与多种维生素的代谢过程。肝和许多激素的灭活和排泄有密切关系。人体内经常存在一些非营养性物质，机体在将其排出体外之前先要进行氧化、还原、水解和结合反应，使极性增强，易溶于水，可随胆汁或尿液排出体外，这一过程称为生物转化。主要在肝中进行，在肾、肠中也有发生。生物转化包括：l 氧化反应，单加氧酶催化多种脂溶性物质接受分子氧中的一个氧原子，生成羟基化合物、环氧化合物以及其他含氧的化合物，单加氧酶系的生理意义在于参与药物和毒物的转化。线粒体单胺氧化酶系及液泡中的脱氢酶系；l 还原反应，肝细胞微粒体中含有的还原酶系主要是硝基还原酶和偶氮还原酶两类，他们可接受NADPH的氢，将硝基化合物和偶氮化合物还原成胺类；l 水解反应，肝细胞微粒体及液泡中含有许多水解酶系，可以催化不同类型物质的水解反应；l 结合反应（最重要的生物转化方式），葡糖醛酸结合（普遍）、硫酸结合、酰基结合、甲基结合、谷胱甘肽结合及甘氨酸结合。胆汁的只要有机成分有胆汁盐、胆色素、磷脂、脂肪、粘蛋白、胆固醇及多种酶类。胆汁酸按结构可分为两大类：一类称为游离型胆汁酸：胆酸、脱氧胆酸、鹅脱氧胆酸及少量石胆酸；另一类称为结合型胆汁酸：甘氨胆酸、牛磺胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸及牛磺鹅脱氧胆酸。胆汁酸生成的限速酶为胆固醇7-羟化酶，是一种单加氧酶，受胆汁酸的反馈抑制。另外，甲状腺素能通过激活侧链氧化的酶系，促进肝细胞合成胆汁酸。胆色素是铁卟林化合物在体内分解代谢的主要产物，包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素。胆红素的合成过程： 珠蛋白 +O2 Fe CO +2H血红蛋白 血红素 胆绿素 胆红素，合成后，由血浆清蛋白运输。HO BVR血红素加氧酶是胆红素合成的限速酶。位于单核吞噬系统细胞微粒体中。胆红素运入肝中与清蛋白分离，摄入肝细胞，结合载体蛋白继续运往滑