生物化学 生命物质的结构基础 课件

生物化学 绪论 生物化学 从分子水平来研究生物体的化学组成 和生命过程中化学变化规律的一门科学 生命的化学 化学的生命 第一节生命物质的结构基础第二节能量代谢 生物氧化第三节物质代谢 糖代谢 脂肪代谢 蛋白质代谢 第一节生命物质的结构基础 蛋白质结构与功能核酸化学酶维生素与临床 一 蛋白质结构与功能 蛋白质 protein 是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子 蛋白质的生物学功能1 作为生物催化剂2 代谢调节作用3 免疫保护作用4 物质的转运和存储5 运动与支持作用6 参与细胞间信息传递7 氧化供能 一 蛋白质的化学组成 1 元素组成主要元素 碳 氢 氧 氮 有些蛋白质还含有少量硫 磷和金属元素 特点 各种蛋白质含氮量接近 平均为16 定氮法测定蛋白质含量 蛋白质含量 6 25 样品含氮量 三聚氰胺与食品安全 食品蛋白质含量是一个重要指标 可通过测定样品含氮量 凯氏定氮法 再乘以换算系数来测定蛋白质含量 即1g样品中蛋白质含量 系数 1g样品含氮量 不同物质换算系数各异 例 奶制品类6 38 大米5 95 肉与肉制品为6 25 三聚氰胺 化工原料 白色结晶粉末 分子式是C3H6N6 其含氮量高达66 7 所以完全可以通过添加三聚氰胺伪造含氮量数据来造假 医学研究证明长期摄入三聚氰胺会导致生殖 泌尿系统的损害 膀胱 肾结石 并可进一步诱发膀胱癌等疾病 2 结构单位 氨基酸 aminoacid 组成人体蛋白质的基本氨基酸有20多种 所有生物都是利用这20多种基本氨基酸作为各种蛋白质的构件分子 编码氨基酸 氨基酸分子化学结构 通式 各种氨基酸的差别在于其侧链R的结构不同 3 多肽结构 蛋白质是由许多AA按一定排列顺序通过肽腱连接起来的多肽链 肽腱是由一个氨基酸的a 羧基和另一个氨基酸的a 氨基缩合脱水而成的酰胺腱 氨基酸之间缩合脱水的化合物称为肽 由2个氨基酸缩合成的肽称二肽 由10个以下氨基酸连成的肽称寡肽 由10个以上氨基酸连成的肽称多肽 多肽链的方向性 从N末端指向C末端 二 蛋白质分子结构 空间结构 高级结构 基本结构 一级结构 基本结构 指多肽链中氨基酸残基的排列顺序 主要靠肽键维系 一级结构是蛋白质分子结构的基础 包含了决定蛋白质分子结构层次构象的全部信息和生物学功能 胰岛素的一级结构 二级结构 指蛋白质分子中某一段链的局部空间结构 主要靠氢键维持 主要包括a 螺旋 B 折叠 B 转角和无规卷曲等四种形式 折叠 蛋白质构象病若蛋白质的折叠发生错误 一级结构不变 蛋白质的构象发生改变 影响其功能 严重时导致疾病 机理 有些蛋白质错误折叠后聚集 常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀 产生毒性而致病 蛋白质构象病 疯牛病 老年痴呆症 亨廷顿舞蹈病等 疯牛病的发生 从分子水平看 是朊病毒蛋白 PrPc 分子形态的改变 PrPc富含 螺旋 在某种未知作用下PrPc 螺旋可转变成 折叠的PrPsc PrPsc对蛋白水解酶的抗性增大 进而导致分子聚集 从而致病 疯牛病可引起的人和动物神经退行性病变 PrPc 螺旋 PrPsc 折叠 正常 疯牛病 未知机制 三级结构 整条多肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置具有三级结构才具有生物学属性 三级结构一旦破坏 生物学特性便丧失 主要靠次级键 疏水作用 离子键 氢键和Vanderweals维持 每条具有完整三级结构的多肽链 称为亚基 蛋白质分子中各亚基的空间分布及亚基接触部位的布局和相互作用称为四级结构 称为蛋白质的四级结构 结合力主要是氢键和离子键 四级结构 三 蛋白质的变性与复性 1 蛋白质的变性 denaturation 定义 在某些物理和化学因素作用下 其特定空间构象被破坏 从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失 本质 破坏非共价键和二硫键 不改变蛋白质的一级结构 造成变性的因素 加热 乙醇等有机溶剂 强酸 强碱 重金属离子及生物碱试剂等 蛋白质变性后的性质改变 溶解度降低 粘度增加 结晶能力消失 生物活性丧失及易受蛋白酶水解 应用举例医学上 变性因素常被应用来消毒及灭菌 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂 如疫苗等 的必要条件 复性 renaturation 定义 若蛋白质变性程度较轻 去除变性因素后 蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能 称为复性 但是许多蛋白质变性后 空间构像严重被破坏不能复原 称不可逆变性 二 核酸化学 核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子 天然核酸有两类 1 脱氧核糖核酸DNA 存在于细胞核 线粒体内 携带遗传信息 决定个体或细胞的基因型 2 核糖核酸RNA 存在于细胞质和细胞核内 参与细胞内DNA遗传信息的表达 病毒中 可作为遗传信息的载体 一 核酸的化学组成 核酸基本构成单位 核苷酸 nucleotide 核苷酸由碱基 戊糖和磷酸三部分构成 碱基 戊糖 磷酸 核苷酸 核酸 1 碱基 构成核苷酸的碱基有5种 嘌呤 嘧啶 碱基 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T 尿嘧啶 U DNA RNA均有 DNA有 RNA有 2 戊糖 构成RNA 核糖 ribose 构成DNA 脱氧核糖 deoxyribose 3 核苷 碱基 戊糖 糖苷键 核苷酸 核苷 磷酸 酯键 A 二 DNA结构和功能 1 DNA的一级结构四种脱氧核苷酸按一定的排列顺序以3 5 磷酸二酯腱相连形成的多聚脱氧核苷酸链 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同 所以也称为碱基序列 C G A 书写方法 2 DNA的二级结构 双螺旋结构模型 B型DNA双螺旋结构模型特点 1 反向平行的互补双链结构 2 碱基互补规则 两条链通过碱基间的氢键相连 A T C G配对 3 磷酸 脱氧核糖骨架位于螺旋外侧 碱基位于内侧 4 维持双螺旋稳定的因素 横向为氢键 纵向为碱基间的堆积力 3 DNA的高级结构 超螺旋结构DNA双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构 正超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方同相同负超螺旋盘绕方向与DNA双螺旋方向相反 自然界的闭合DNA主要以负超螺旋形式存在 三 RNA结构与功能 结构特点RNA分子中的戊糖是核糖 不是脱氧核糖 RNA分子中的碱基为尿嘧啶 而不含胸腺嘧啶 RNA主要是单链分子结构 RNA仅与基因的一条链互补 因而碱基成分中U与A或G与C配对 RNA易被碱水解 DNA则不易 DNA与RNA的区别 1 信使RNA mRNA 的结构与功能 mRNA为传递DNA信息并指导蛋白质合成的一类RNA分子 2 转运RNA tRNA 的结构与功能 tRNA分子量最小 功能是 在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体 3 核蛋白体RNA rRNA 的结构与功能 rRNA占C中全部RNA的80 与核蛋白体蛋白结合成核蛋白体 核蛋白体是C内蛋白质的合成场所 四 核酸的理化性质及其应用 1 核酸的紫外吸收在260nm波长有最大吸收峰 是由碱基的共轭双键决定的 这一特性常用作核酸的定性 定量分析 2 DNA的变性 在某些理化因素作用下 DNA双链解开成两条单链的过程 变性因素 过量酸 碱 加热等 理化性质的改变 粘度下降 OD260增高 DNA变性的本质是双链间氢键的断裂 DNA的紫外吸收光谱 增色效应 DNA变性时其溶液OD260增高的现象 解链温度 融解温度 Tm 紫外光吸收值达到最大值的50 时的温度 其大小与G C含量成正比 DNA变性特点 爆发式 DNA溶液加热到某温度时其紫外光吸收值突然迅速 并在一个很窄的温度范围内达到最高值 3 DNA的复性与分子杂交 复性 在适当条件下 变性的DNA两条互补链可恢复双螺旋构象 热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性 这一过程称为退火 减色效应 DNA复性时 其溶液OD260降低 核酸分子杂交 定义 热变性的DNA在复性过程中 具有碱基互补的不同的DNA之间或DNA与RNA之间形成杂化双链的现象 即退火条件下能形成DNA DNA异源双链 或将变性的单链DNA与RNA经复性处理形成DNA RNA杂合双链 在分子生物学和分子遗传学的研究应用广泛 如镰刀型贫血的产前诊断 变性 复性 复性 三 酶的作用及影响酶促反应的因素 Enzyme 酶是一类由活细胞产生的 对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质 生命活动离不开酶的生物催化作用 许多疾病与酶的异常密切相关 许多药物也通过对酶的作用来达到其疗效 1 酶促反应的特点酶促反应 条件温和 一般为常压 37 水的环境 高度催化效率 常温条件下 比非酶催化反应高107 1012倍 高度的特异性 专一性 一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键 催化一定的化学反应 生成一定的产物即称特异性 分绝对 相对 立体异构三类 酶活性的可调节性 酶促反应受多种因素调控 使机体适应内外环境变化 一 酶分子的结构特点 2 酶的分子组成酶是蛋白质 具蛋白质结构 只由一条多肽链构成的酶 单体酶 由多个相同或不同亚基组成的酶 寡聚酶 由几个不同功能的酶相嵌合形成的复合体 多酶体系酶的分子组成 单纯蛋白酶和结合蛋白酶 结合蛋白酶 酶蛋白 辅助因子辅助因子包括金属离子和小分子有机化合物 辅酶或辅基 必需基团 活性中心的必需基团 活性中心以外的必需基团 3 活性中心 底物结合部位 催化部位 活性中心是酶与底物结合并表现催化作用的空间区域 大多由肽链上远隔的氨基酸残基提供必需基团 经肽链盘绕折叠 使之在三维空间相互接近 构成特定的空间构象 起催化中心作用 在结合酶中 辅基与辅酶也参与活性中心的组成 底物 活性中心以外的必需基团 结合基团 催化基团 活性中心 4 酶原及酶原激活某些酶在C内合成或初分泌时是酶的无活性前体即酶原 酶原 活性酶的过程称酶原激活 生物学意义 消化管内蛋白酶以酶原形式分泌 既保护消化道本身免遭自身酶水解破坏 又保证其在特定部位与环境下发挥作用 凝血与纤维蛋白溶解酶类以酶原形式在血中运行 一旦需要便转化为有活性的酶起凝血作用 5 同工酶指催化相同的化学反应 但酶蛋白的分子结构 理化性质 反应活性 免疫学性质不同的一组酶 三 酶促反应的可调节性 底物浓度的影响酶浓度的影响温度 pH的影响抑制剂 激活剂的影响 1 底物浓度 s 对反应速度 v 的影响 矩形双曲线 其它因素不变情况下 S与V呈矩形双曲线变化 当S很低时 V 与S 呈正线性关系 当S 到一定程度后 V 不再呈正比加速 而呈逐渐减弱趋势 当S 至足够大时 V便达到极限值 2 酶浓度对反应速度 V 的影响 当T pH不变 S足够大时 则V与酶浓度呈正比关系 0 V E 每升高10 V增快1 2倍数 但T过高导致酶失活 则V反而 最适温度 酶促反应速度最快时的环境温度 低温的应用 3 温度对反应速度的影响 4 pH对反应速度的影响 0 酶活性 pH 胃蛋白酶 淀粉酶 胆碱酯酶 2 4 6 8 10 酶促反应最快时的pH称最适pH环境pH高于或低于最适pH 酶活性都 6 抑制剂对V的影响酶的抑制剂 凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂 5 激活剂对V的影响凡能使酶活性 的物质都称为激活剂 大部分是金属离子或小分子有机化合物 三 酶与医学的关系 一 酶与疾病的发生 酶的数量 结构 位置及其调节改变 2 酶与疾病的诊断 血清酶活性测定 3 酶与疾病的治疗替代治疗 消化不良 胃酶 胰酶抗菌治疗 磺胺药对症治疗 预防血栓形成 尿激酶 链激酶 纤溶酶抗癌治疗 四 维生素 维生素 定义 在体内不能合成 或合成量很少 但在调节物质代谢和维持生理功能方面作用重要 四个特点 外源性 人体自身不可合成 需要通过食物补充 仅少数如维生素K1 B6 叶酸是体内细菌合成 微量性 人体所需量很少 但是可以发挥巨大作用 调节性 能够调节人体新陈代谢或能量转变 特异性 缺乏了某种维生素后 将呈现特有的病态 1 水溶性维生素 包括B族维生素和C族维生素 在体内多余部分经尿排出体外 少有积蓄不产生中毒 须从食物中摄取 Vit B1 硫胺素 和TPP 硫胺素焦磷酸 生化功能 Vit B1经TPP激酶催化 ATP TPP B1的辅酶形式 Vit B1在糖代谢中起重要作用缺乏症 脚气病 肢端麻木健忘易怒心衰等 7 叶酸和四氢叶酸 生化功能 四氢叶酸是叶酸的辅酶形式 在嘌呤 嘧啶 丝氨酸甲硫氨酸的生物合成中起作用 缺乏症 骨髓幼红细胞DNA合成 细胞分裂速度 C体积变大 巨幼红细胞 叶酸 临床 研究指出 孕前服用400g d叶酸 可降低70 的新生儿神经管缺陷发病率 也可降低婴儿唇裂几率 叶酸来源 多存在于绿色的蔬果中 酵母 香蕉 芦笋 柑橘类 向日葵籽 鸡肝之中含量很高 叶酸遇光 遇热就不稳定 容易失去活性 所以人体真正能从食物中获得的叶酸并不多 改变烹制习惯 尽可能减少叶酸流失 还要加强富含叶酸食物的摄入 必要时可补充叶酸制剂 叶酸片 维生素C 生化功能 参与羟化反应 促进胶原蛋白合成 促进胆因醇 胆汁酸 促进芳香族氨基酸代谢 参与氧化还原反应 抗自由基损伤 促进抗体形成 促进造血作用 抗病毒和防癌作用 维生素C与临床 缺乏症 坏血病 血管壁强度和VC有很大关系 微血管管壁的强度 弹性是由胶原蛋白所决定 当VC不足 微血管容易破裂 在皮肤表面产生淤血 紫癍 在体内发生则引起疼痛和关节涨痛 严重情况在胃 肠道 鼻 肾脏及骨膜均有出血现象 乃至死亡 VC应尽量不和虾类服用 虾类等甲壳食物含五氧化砷 五氧化砷 VC 三氧化二砷 砒霜 Vc银翘主要食物来源 新鲜的柑桔类水果 蔬菜等 二 脂溶性维生素 包括维生素A D E K 不溶于水 溶于脂类及脂肪溶剂 在血液中 与脂蛋白及某些特殊的结合蛋白特异地结合而运输 1 维生素A 化学性质 有A1和A2两种 B 胡萝卜素可生成A1 生化功能 构成视杆C内的感光物质 视紫红质 维持上皮组织结构的健全 促进生长 发育 繁殖 缺乏症 夜盲症 2 维生素D 化学性质 包括D2和D3二种 皮下的胆固醇经脱氢酶催化 7 脱氢胆固醇 紫外线激活 Vit D3生化功能 促进磷钙吸收 利于新骨的生成 钙化缺乏症 儿童 佝偻病 成人 软骨病 维生素D与佝偻病 佝偻病 2 3岁前的孩子多发 精神症状 早期 爱发脾气 磨人 睡眠不安易惊醒 多汗 枕秃 骨骼症状 晚期 头部颅骨软化 方颅 前囟闭合晚 正常 18个月闭合 等 胸部可有肋骨串珠 漏斗胸 下肢可见罗圈腿 O型腿 X型腿等 脊柱可出现后弯 侧弯等 罗圈腿 O型腿 X型腿 漏斗胸 3 Vit E 生育酚 是一个抗氧化剂 主要功能为 抗氧化作用 维持C膜和C器完整性和稳定性 能对抗自由基对人体的危害 延缓衰老 抗不育作用 用于不孕症 习惯性流产 肌营养不良 A硬化等 第二节能量代谢 生物氧化 生物氧化 物质在体内的氧化过程 主要指糖 脂肪 蛋白质在体内分解 逐步释放能量 最终生成CO2和H2O的过程 也称细胞呼吸或组织呼吸 特点 活细胞内 条件温和 内环境 多种酶 能量逐步释放 产物 1 CO2来源于有机酸脱羧反应 2 H2O来源于代谢物脱下的H与O2结合生成 3 释放的能量被线粒体捕获 生成ATP 其余能量形成热能 一 呼吸链 电子传递链 代谢物脱下的H经过多种酶和辅酶 递氢体或电子传递体 的依次传递 最终传给O2从而生成H2O的全部体系 真核细胞的呼吸链存在于线粒体内膜上 一 线粒体氧化体系 呼吸链的主要组成 烟酰胺脱氢酶类 黄素蛋白酶类 铁硫蛋白类 辅酶Q 细胞色素体系 1 烟酰胺脱氢酶类以NAD 和NADP 为辅酶NAD 2H NADH H NADP 2H NADPH H NAD 的主要功能 作为递H体接受代谢物脱下的2H原子 然后传给邻近的黄素蛋白 2 黄素蛋白酶类以FMN或FAD为辅基 NADH脱H酶的辅基是FMN 其催化的反应是将NADH上的H传给FMN FMNH2 琥珀酸脱H酶等以FAD为辅基 3 铁硫蛋白类在呼吸链中 铁硫蛋白多与黄素蛋白和细胞色素b结合成复合体形式存在 4 泛醌又称辅酶Q CoQ 是一种脂溶性醌类化合物 可在线粒体内膜中迅速扩散 可逆结合二个质子和2个电子 5 细胞色素体系 Cyt 细胞色素是一类以铁卟啉衍生物为辅基的含铁电子传递体 因有颜色 故称细胞色素 呼吸链中各组分的电子传递顺序 FADH2 NADH FMN CoQ b c1 c aa3 o2 生物体内两条典型的呼吸链 NADH呼吸链 从NADH开始 经CoQ将电子传给O2 H2OFADH2呼吸链 从FADH2开始 经CoQ将电子传给O2 H2O 二 生物氧化过程ATP的生成 二种主要方式底物水平磷酸化底物 脱H 或脱水 内部能量重新分布 高能中间产物 高能键 磷酸基团转移 ADP磷酸化 ATP呼吸链磷酸化 氧化磷酸化 ATP生成主要形式H经呼吸链氧化与ADP磷酸化为ATP的偶联 又称氧化磷酸化 氧化磷酸化偶联部位 图5 7 NADH H FMN Fe S CoQ Cytb Fe s Cytc1 Cytc Cytaa2 O2I IIIIVADP PiATPFe SADP PiATPADP PiATP IIFAD 琥珀酸 氧化偶联部位有3个 NADH CoQCoQ CytcCytaa2 O2 一对O2经NADH呼吸链传递可生成3个ATP而以FADH2呼吸链传递可生成2个ATP 影响氧化磷酸化的因素 略 4 ATP的利用和储存 略 体内能量的储存和利用都以ATP为中心 ATP 经高能磷酸基团转移 生成UTPCTPGTP ATP 将高能磷酸基团转移给肌酸 生成磷酸肌酸 MBrain能量储存形式 二 非线粒体氧化体系 生物氧化主要在线粒体进行 但线粒体外也有其它氧化体系 其特点是 水的生成不经呼吸链电子传递 氧化过程也不伴有ATP的磷酸化 因此不是产生ATP的方式 这些氧化体系与过氧化氢 类固醇 儿茶酚胺类及其药物和毒物的代谢密切相关 是生物转化的重要方式 第三节物质代谢 糖代谢 糖是多羟基的醛类或酮类化合物 或水解后能变成以上两者之一的有机化合物 化学上称之为碳水化合物 包括蔗糖 葡萄糖 果糖 乳糖 麦芽糖 淀粉等人体能直接吸收葡萄糖 果糖和半乳糖 其余的糖要转化为葡萄糖后 才能吸收利用 葡萄糖是体内糖代谢的中心 血中运输的是葡萄糖 所有组织细胞都可利用葡萄糖 而葡萄糖的多聚体糖原是体内糖的储存形式 糖的功能 1 人体能量主要来源 1mol葡萄糖氧化 CO2 H2O可释放2480kJ能量 约40 转化为ATP 供生命活动所需 2 物质代谢的碳骨架 为蛋白质 核酸 脂类的合成提供碳骨架 3 细胞间识别和生物分子间的识别 细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别 一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链 构成细胞的天线 参与细胞通信 红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖 一 糖的分解代谢 主要有三条途径糖的无氧分解 乳酸糖的有氧氧化 H2O CO2磷酸戊糖途径 磷酸戊糖 NADPH 糖酵解的过程 二个阶段 第一阶段 糖酵解途径 葡萄糖 1 丙酮酸 2 第二阶段 缺O2 丙酮酸 2 乳酸 2 1mol葡萄糖经糖酵解 2mol乳酸 净生成2molATP 1 糖的无氧分解 糖酵解 糖酵解是在缺氧情况下 葡萄糖 乳酸的过程 全部反应都在C液中进行 糖酵解的生理功能 可在缺 无O2条件下为机体迅速供能 例如在剧烈运动 M收缩时相对缺O2 在缺O2 缺血性疾病时 机体供O2不足 成熟RBC无线粒体不能进行有氧氧化 完全依赖糖酵解提供能量 NWBC骨髓等组织代谢活跃 即使不缺O2也由糖酵解提供部分能量 2 糖的有氧氧化 葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成H2O和CO2的反应过程称为有氧氧化 在胞液和线粒体中进行 糖酵解途径为糖有氧氧化和糖酵解所共有的过程 糖的有氧氧化过程反应在线粒体和胞液中进行 分为三个阶段 糖酵解途径每分子葡萄糖 丙酮酸 6分子ATP 丙酮酸氧化脱羧 乙酰CoA有氧条件下 丙酮酸进入线粒体 氧化脱H脱羧CO2 NADH H 乙酰CoA 三羧酸循环 P204图5 10 乙酰CoA 草酰乙酸 线粒体基质中进行 柠檬酸 经系列反应 三羧基 每分子乙酰CoA经三羧酸循环氧化共生成12个ATP 三羧酸循环意义 氧化供能 三羧酸循环是三大物质彻底氧化分解的共同途径 糖脂蛋白经氧化最终转变为乙酰CoA 彻底氧化成CO2 H2O 三羧酸循环是三大物质谢的互相联系通路 糖有氧氧化的生理意义 1mol葡萄糖氧化 CO2 H20 36 或38 molATP 在肌肉等中生成36 在肝脏等中生成38 3 磷酸戊糖途径 葡萄糖不必经糖酵解或三羧酸循环 产生5 磷酸核糖 CO2 NADPH 无ATP的产生和消耗 5 磷酸核糖 是合成各类核苷酸和核酸的基本原料 NADPH参与多种代谢过程 为许多合成代谢的供H体 参与羟化反应 如胆固醇合成胆汁酸和类固醇等 维持谷胱甘肽还原状态 保护一些含 SH基的酶与蛋白质免受氧化 维持RBC膜完整性 二 糖原的合成代谢 摄入的糖大部分转变为脂肪储存 只有小部分以糖原形式储存 肝和肌肉是糖原储存的主要器官 人体肝糖原总70 100克 肌糖原80 300克 糖原的合成 糖原是由多个葡萄糖分子聚合成的高分子多糖 消耗ATP 二 糖原的分解代谢 糖原分解指肝糖原 葡萄糖肌糖原 乳酸肝糖原是血糖的重要来源肌糖原主要供肌肉收缩时能量之需 三 糖异生 由非糖物质 如乳酸 丙酮酸 甘油 AA等 转变成葡萄糖或糖原的过程称为糖异生 场所 肝脏 肾脏 长期饥饿 糖异生的生理意义 维持血糖水平 空腹 饥饿 应激时 脂肪 甘油 肝脏异生成葡萄糖 组织蛋白 丙氨酸 谷氨酰胺 对依赖葡萄糖供能的大脑等正常活动意义重要 恢复肝糖原储备 饥饿后进食 摄入的小部分葡萄糖先在小肠 肝 肌中分解成丙酮酸 乳酸 肝脏异生成葡萄糖 优先增加肝糖原储备 肾糖异生促进泌氨排酸维持酸碱平衡 三 血糖水平的调节1 血糖的来源 食物经肠道的消化和吸收 肝糖原分解 非糖物质的糖异生 血糖的去路 主要经氧化途径氧化分解 为机体供能 肝 肌肉等组织合成糖原 转化成脂肪和氨基酸等 2 血糖水平主要依赖激素 特别是胰岛素和胰高血糖素 的调控3 血糖水平异常 高血糖与糖尿病高血糖 空腹时血糖 7 25mmol L糖尿病 血糖 8 96mmol L 尿糖 低血糖与低血糖昏迷血糖 3 92mmol L 低血糖血糖 2 52mmol L 低血糖昏迷 糖尿病 第三节物质代谢 脂类代谢 脂类系脂肪和类脂的总称 不溶于水而溶于有机溶剂 能被机体利用的有机物质 脂肪 甘油三酯 由甘油与脂肪酸以酯键结合而成 脂肪功能 储存和氧化供能 类脂包括胆固醇及其酯 磷酯 糖酯等 是生物膜重要组分 参与细胞识别及信息传递 一 血浆脂蛋白代谢 一 血脂与血浆脂蛋白血脂 血浆中的脂类物质 包括甘油三酯 TG 磷脂 PL 胆固醇 Ch 及其酯 CE 游离脂肪酸 FFA 等 血浆脂蛋白 血浆中的脂类与蛋白质结合成脂蛋白的形式运输 其中的蛋白质部分称为载脂蛋白 apo 血脂 疏水 载脂蛋白 亲水 血浆脂蛋白 亲水 1 血浆脂蛋白的分类 利用电泳法 可分为 前 及乳糜微粒 CM 利用超速离心法 密度分类法 可分为高密度脂蛋白 HDL 低密度脂蛋白 LDL 极低密度脂蛋白 VLDL 和乳糜微粒 CM 血浆脂蛋白电镜照片 2 血浆脂蛋白的组成 各类血浆脂蛋白均含蛋白质和TG PL Ch CE等脂质 但其组成比例及含量各异 血浆脂蛋白的组成和性质 3 血浆脂蛋白结构 略 三 血浆脂蛋白的功能 四 血浆脂蛋白代谢异常 血脂浓度 正常值上限 高脂血症 沉默杀手 高脂血症 加速全身动脉粥样硬化 会引发众多相关疾病 例如高血压 冠心病 脑卒中 心肌梗死等 二 脂肪的分解代谢 脂肪动员 脂肪被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油并释放入血以供其他组织氧化利用 甘油的氧化分解 略 脂肪酸的氧化分解脂肪酸是主要能源物质 仅次于葡萄糖 除脑外 大多数组织 以肝 肌肉最活跃 均可利用脂肪酸 1 脂肪酸的氧化分解 饱和脂肪酸 CO2 H2O ATP氧化过程分四个阶段 脂肪酸的活化脂肪酸 脂酰CoA 脂酰基进入线粒体 脂肪酸B 氧化 p213图5 11 生成乙酰CoA 经三羧酸循环彻底氧化不饱和脂肪酸氧化 略 2 酮体 脂肪酸在肝脏氧化不完全 产生下列中间产物 乙酰乙酸 B 羟丁酸 丙酮 三者通称酮体 酮体生成 生成酮体是肝脏特有的功能 酮体利用 心 肾 脑的线粒体具有活性很强的酮体氧化酶 相应产物被机体利用 丙酮主要由肾 肺排出 酮体生理意义酮体分子小 极性强 可透过血脑屏障 易于氧化成为肝脏为肝外组织特别是大脑提供的能源形式 三 脂肪的合成代谢 略 直接原料是脂肪酰CoA和 磷酸甘油 乙酰CoA 脂肪酸 活化 脂肪酰CoA 能量由ATP提供 还原剂是NADPH 磷酸甘油可由甘油活化产生或由糖代谢产生的磷酸二羟丙酮还原得