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第二章 蛋白质的结构与功能 一、氨基酸： 1结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-氨基酸。 2分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类： 非极性中性氨基酸(8种)； 极性中性氨基酸(7种)； 酸性氨基酸(Glu和Asp)； 碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。 3.支链氨基酸缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸 S原子 蛋氨酸 半胱氨酸 羟基氨基酸 丝氨酸 苏氨酸 酪氨酸 a-c不显手性 没有旋光性分子量最小 甘氨酸 4.酰胺类氨基酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 酸性氨基酸 天冬氨酸 谷氨酸 碱性氨基酸 赖氨酸 精氨酸 组氨酸二、 肽键与肽链： 肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的-羧基与另一分子氨基酸的-氨基经脱水而形成的共价键(-CO-NH-)。氨基酸分子在参与形成肽键之后，由于脱水而结构不完整，称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N端)与自由羧基端(C端)，肽链的方向是N端C端。 三、肽键平面(肽单位)： 在多肽链中，N原子上的孤对电子 与C=O双键具有明显的共轭左右 是的C-N单键具有双键性质，不能自由旋转Ca原子与CO-NH相连是刚性平面四、蛋白质的分子结构： 蛋白质的分子结构可人为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为线状结构，二、三、四级结构为空间结构。 1一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键。次级键 二硫键 离子键 氢键 范德华力 疏水作用 共价键 肽键 二硫键2二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系。主要有以下几种类型： -螺旋： -折叠：-转角： 无规卷曲： 3三级结构：指多肽链所有原子的空间排布。其维系键主要是非共价键（次级键）：氢键、疏水键、范德华力、离子键等，也可二硫键。 、Anfinsen实验过程用尿素和B巯基乙醇处理牛核糖核酸酶 ，分别破坏次级键和二硫键，使其2 3级结构遭到破坏，酶活性丧失，但由于肽键不受影响，故一级结构依然存在，当选用透析方法去除尿素的 后松散的多肽链，循其特定的基酸顺序，又盘曲折叠成天然酶的空间构象，4对二硫键氨，R正确配对，酶活性恢复至原来水平 结论 蛋白质的一级结构决定了二三级结构2，镰刀状红细胞性贫血血红蛋白亚基N端的第六个氨基酸谷氨酸被缬氨酸取代，发生变异，一级结构改变，功能改变但在HB的500多种变异中只有30不到表现出临床现象 说明，一级结构改变 功能不一定改变别构效应又称为变构效应，某种物质与蛋白质结合，引起蛋白质构象发生改变，导致其功能发生改变的现象。当O2与某一亚基结合后，引起构象的变化，造成两个亚基间盐键断裂，使亚基间结合变松，促进第二亚基的变构并氧合，后者又促进第三亚基的氧合使Hb分子中第四亚基的氧合速度为第一亚基开始氧合时速度的数百倍， 此种一个亚基的别构作用促进另一亚基变构的现象说明 一级结构决定蛋白质的构象，构象决定功能，若一级结构改变，并不英气构象改变 则功能不变，若一级结构的改变引起构象的改变 则功能改变蛋白质的理化性质胶体溶液稳定的两因素 水化膜 电荷蛋白质的两性店里，在等电点时，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动，带电荷数最多等电点，当蛋白质溶液处于某一PH时，蛋白质接力成正负离子的趋势相等 ，即所带电子正负电荷相等，成为兼性离子，净电荷为0，此时PH 等电点蛋白质的变性：蛋白质在某些理化因素的作用下，其次级键断裂 蛋白质的三维结构被破坏，引起蛋白质的理化性质改变，并导致其生理活性丧失，这种现象三章 核酸的结构与功能 一、核酸的结构DNA与RNA的组成区别：1，碱基 T胸腺嘧啶 U尿嘧啶 2核糖的区别：脱氧核糖 核糖。 核苷酸的连接方式；3,5-磷酸二酯键连接形成核苷酸链 三、核酸的一级结构： 核酸的一级结构是指其中核苷酸的排列顺序，由于核苷酸之间的差异仅仅是碱基的不同，故又称碱基顺序。 四、DNA的二级结构： DNA双螺旋结构模型 右手双螺旋，两条链以反平行方式排列；磷酸核糖链主链位于螺旋外侧，碱基位于内侧；内部碱基以配对形式存在螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm。 每个碱基含有10个碱基对氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性核小体的概念核小体是构成染色质的基本结构单位核小体有核心颗粒和连接区DNA两部分组成 成念珠状，前者包括H2A H2B H3 和H4各两分子构成的致密八聚件，一级缠绕其上的 圈，长度为146个碱基对的DNA链，后者包括相邻核心颗粒间月60bp的连接DNA和位于连接区DNA上的组蛋白H1核粒串的概念 串珠状的多核小体进一步折叠成每圈6个核小体，直径30nm的纤维状结构 七、RNA的空间结构与功能： 1mRNA的结构与功能： 5有一帽子结构和3-端有一个尾巴结构。5和3-端分别有一段非编码区，编码区简称ORF，从AUG开始每三个编码子编码一个氨基酸，直至3端出现终止密码子 功能，按照碱基互补原则把DNA所携带的遗传信息翻译成蛋白质的一级结构2tRNA的结构与功能：tRNA是分子最小，但含有稀有碱基最多的RNA。tRNA的二级结构由于局部双螺旋的形成而表现为“三叶草”形，tRNA一级结构1 含有10%到20%稀有碱基 2 3端为-cca-oh 3 小分子核酸 每分子含有70到120个核苷酸不等 4 5端大多数为G 5 具有TC tRNA三级结构 倒L型功能，活化 搬运氨基酸到核糖体，反密码子识别密码子，参与蛋白质的翻译 3rRNA的结构与功能：单链，链内局部双螺旋 功能 参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所十、DNA的变性： 在理化因素作用下，碱基对见的氢键被打断，DNA双链解开两条单链的过程加DNA的变性 变性后其理化性质变化260nm处光吸收增加 称 增色效应 识得50%DNA变性的温度是Tm值，跟分子大小相关。其大小与G+C含量成正比酶 化学本质是蛋白质 核酶化学本质是核酶 第四章 酶 一、酶的概念： 酶（enzyme）是由活细胞产生的生物催化剂，这种催化剂具有极高的催化效率和高度的底物特异性，其化学本质是蛋白质。 二、酶的分子组成： 酶分子可根据其化学组成的不同，可分为单纯酶和结合酶（全酶）两类。结合酶则是由酶蛋白和辅助因子两部分构成，酶蛋白部分主要与酶的底物特异性有关，辅助因子则与酶的催化活性有关。 五、酶的活性中心： 在一级结构上相距甚远但空间结构上相互靠近的一些R集团形成一个特殊的区域 该区域能特异的结合底物并催化底物发生化学反应结合部位 结合基因 、；直接参与酶对底物的结合催化部位 催化基因 影响底物中某些化学键的稳定性或直接与底物发生化学反应六、酶促反应的特点： 1高效性：酶的催化作用使反应速度提高1061020倍。2特异性：酶在催化生化反应时对底物的选择性。 绝对特异性：酶对底物的要求非常严格，只作用于一个特定的底物 相对特异性：作用对象不是一种底物而是一类化合物或一类化学键。 立体异构特异性：一种酶只能作用于一种立体异构体，或只能生成一种立体异构体，称为立体异构特异性，如L-精氨酸酶。 DL aB 顺反酶活性不稳定 酶对环境条件十分敏感 酶促反应一半在PH5到8水溶液中进行，反应温度为20到40度高温或者其他苛刻的物理或化学条件会引起酶失活3酶的催化活性是可以调节的：别构调节 共价修饰调节反馈调节 酶原激活调节 激素控制等4些酶的催化活力与辅助因子有关 辅助因子 ，结合酶的非蛋白组分5的区域性分布七、酶促反应的机制： 1中间复合物学：酶催化时，酶活性中心首先与底物结合生成过度态复合物（ES），再转变为出酶与成产物的复合物，然后释放产物并伴随每分子的复原，使酶分子再进行下一次的催化反应诱导契合学说。 该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，当底物接近酶分子时，两者同时发生改变或者诱导酶发生改变 使底物与酶结合形成ES复合物 1底物不变酶分子改变产生互补关系2底物分子该笔啊不 酶分子改变 产生互补关系2影响酶促反应的因素：底物浓度 酶浓度 温度 PH 抑制剂 激活剂 米氏方程： = VmaxS/(Km+S)。其中，Vmax为最大反应速度，Km为米氏常数。 Km和Vmax的意义： 当反应速度等于最大速度一半是=Vmax/2时，Km=S。 米氏常数的单位是mol/L 不同的酶具有不同的Km值，它是酶的一个重要的特征性物理常数 Km值只是在固定的底物，一定的温度和PH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同的条件有不同的km值 Km表示酶与底物的亲和程度，Km大表示亲和程度小，酶的催化活性低，Km值小表示亲和程度大，酶的催化活性高 Km和Vmax的测定：主要采用Lineweaver-Burk双倒数作图法和Hanes作图法。 5抑制剂对反应速度的影响： 抑制作用，能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白质构象发生非常显著变化的作用 不可逆抑制作用： 抑制剂与酶活性中心或活性中心外基团以共价形式结合，引起酶的失活，用物理方法不能解除抑制，用化学方法可以。 可逆抑制作用： 抑制剂与酶活性中心或中心外基团以非共价形式结合，引起酶的暂时失活，用物理方法可以恢复活性。 竞争性抑制：1，抑制剂的化学结构与底物相似，能与底物竞争性的与酶活性中心结合2当抑制剂与活性中心结合后 底物被排斥在中心之外 其结果是酶促反应被抑制了 3提高底物浓度可以解除抑制作用 4 Km值上升，最大速度不变 竞争性抑制：Km 不变 Vmax下降 反竞争性抑制作用 Km瞎讲 Vmax下降6激活剂对反应速度的影响：能够促使酶促反应速度加快的物质称为酶的激活剂。酶的激活剂大多数是金属离子，如K+、Mg2+、Mn2+等，唾液淀粉酶的激活剂为Cl-。 九、酶的调节： 可以通过改变其催化活性而使整个代谢反应的速度或方向发生改变的酶就称为限速酶或关键酶。 酶活性的调节可以通过改变其结构而使其催化活性以生改变，也可以通过改变其含量来改变其催化活性，还可以通过以不同形式的酶在不同组织中的分布差异来调节代谢活动。 1酶结构的调节：通过对现有酶分子结构的影响来改变酶的催化活性。这是一种快速调节方式。 变构调节：又称别构调节。某些代谢物能与变构酶分子上的变构部位特异性结合，使酶的分子构发生改变，从而改变酶的催化活性以及代谢反应的速度，这种调节作用就称为变构调节。 共价修饰调节：化学修饰调节作用，一种酶在另一种酶的催化作用下，共价键连上一个化学基团或称为共价修键断裂 脱下一个化学几团，从而调节了酶的活性。 酶原的激活：无活性状态的酶的前身物质就称为酶原。酶原在一定条件下转化为有活性的酶的过程称为酶原的激活。如胰蛋白酶远在肠激酶的作用下从N端切下一个6肽，一级结构改变 构象改变 形成一个特殊区域，该区域有结合底物催化底物的作用。3同工酶：是指催化的化学反应相同，酶蛋白的分子结构 理化性质 乃至免疫学性质不同的一组酶（这类酶存在与生物的同一种族或同一个体的不同组织乃至同一组织或细胞中）。 第五章 糖代谢 二、糖的无氧酵解： 糖的无氧酵解是指葡萄糖不消耗氧，或者暂时性缺氧的条件下分解生成乳酸并释放出能量的过程。其全部反应过程在胞液中进行。其全部反应过程在胞液中进行。 糖的无氧酵解代谢过程可分为四个阶段： 1. 活化（己糖磷酸酯的生成）：葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1,6-双磷酸果糖(FBP)，即葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖（F-1,6-BP)。这一阶段需消耗两分子ATP，己糖激酶（肝中为葡萄糖激酶）和6-磷酸果糖激酶-1是关键酶。 2. 裂解（磷酸丙糖的生成）：一分子F-1,6-BP裂解为两分子3-磷酸甘油醛，包括两步反应：F-1,6-BP磷酸二羟丙酮 + 3-磷酸甘油醛 和磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛。 3. 放能（丙酮酸的生成）：3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括五步反应：3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸。此阶段有两次底物水平磷酸化的放能反应，共可生成22=4分子ATP。丙酮酸激酶为关键酶。 4还原（乳酸的生成）：利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH，使NADH重新氧化为NAD+。即丙酮酸乳酸。 三、糖无氧酵解的调节： 三个不可逆反应 1，葡萄糖或者糖原转变为6-磷酸葡萄糖 己糖激酶HK 2 6-磷酸果糖磷酸化生成1，6-磷酸果糖 磷酸果糖激酶-1 PFK1 3 磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸 丙酮酸激酶 HK两个高能磷酸化合物 1.3-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸四、糖无氧酵解的生理意义： 1.为不能利用氧的细胞提供能量为暂时性缺氧提供能量 从平原进入高原初期；视网膜 睾丸 骨髓质等组织细胞，即使在有氧条件下仍需要以糖酵解获得能量 4在某些病理情况下，如严重贫血 大量失血，呼吸障碍 肿瘤组织等 组织细胞处于缺血缺氧的状态 这是也需要通过 获取能量5糖 的中间产物（丙酮酸 磷酸二羟丙酮）是氨基酸脂类合成前体五、糖的有氧氧化： 葡萄糖或者糖原在有氧条件下彻底氧化分解生成C2O和H2O，并释放出大量能量的过程称为糖的有氧氧化糖的有氧氧化代谢途径可分为三个阶段： 1葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸： 此阶段在细胞胞液中进行， 2丙酮酸：丙酮酸进入线粒体， 丙酮酸脱氧化脱羧生成乙酰CoA。 3 生成的乙酰CoA可进入三羧酸循环 偶联氧化磷酸化分解为CO2和H2O，并释放能量合成ATP 三羧酸循环是指在线粒体中三种酶 丙酮酸脱氢酶 E1 二氢硫辛酸乙酰转移酶E2 二氢硫辛酸脱氢酶E3六种辅助因子 三羧酸循环的特点：每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基 四次脱氢 两次两次脱羧 一次底物水平磷酸化，三次是以NAD为受氢体，两次脱氢是由限速酶催化两次脱羧也是由限速酶催化 三羧酸循环中 一次死物水平磷酸化的崔华酶是 琥珀酰CoA转化成琥珀酸底物水平磷酸化 琥珀酸硫激酶。 七、有氧氧化的调节和巴斯德效应： 巴斯德效应：在供养充足的条件下，细胞内糖酵解作用受到抑制，葡萄糖消耗和乳酸生成减少 这种有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为磷酸戊糖途径： 磷酸戊糖途径是指从G-6-P脱氢反应开始，经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。该旁路途径的起始物是G-6-P，返回的代谢产物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其重要的中间代谢产物是5-磷酸核糖和NADPH。整个代谢途径在胞液中进行。关键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶。 九、磷酸戊糖途径的生理意义： 1. 提供了大量的NADPH：1参与多种物质的生物合成，如合成脂肪，胆固醇 和类固醇激素等 2 NADPH是合谷胱甘肽还原酶的辅酶，维持红细胞中谷胱甘肽的还原状态 ，还原性谷胱甘肽GSH能保护疏基的蛋白质或酶免受氧化剂的毒害 从而维持红细胞的正常结构和功能 3 NADPH参与体内羟化反应，为加单酶系的供氧体，因而与肝脏中药物 毒物和一些激素的生物转化有关 4 DADPH参与高铁血红蛋白的还原 5 NADPH参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧的反应 有杀菌作用。 2. 提供5-磷酸核糖：参与DNA RNA 核苷酸类辅酶，特殊的核苷酸的合成3 使 3C 4C 5C 6C 7C糖相互转化 十二、糖异生： 由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。场所 ： 肝及肾 原料：生糖氨基酸 有机酸 甘油。四个限速酶：丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖二磷酸酶 葡萄糖-6-磷酸酶生理意义： 1在饥饿情况下，白痴血糖浓度的相对恒定 2 促进乳酸的再利用 3 协助氨基酸代谢 4促进肾小管泌氨，调节酸碱平衡乳酸循环的概念：由肌肉糖酵解产生的乳酸，经血液转运如肝，肝又奖乳酸通过糖异生补充血糖，可再被肌肉利用的现象 被称为乳酸循环葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解，可经血循环转运至肝脏，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。 十四、血糖： 血液中的葡萄糖含量称为血糖。按真糖法测定，正常空腹血糖浓度为3.896.11mmol/L（70100mg%）。 1血糖的来源与去路：正常情况下，血糖浓度的相对恒定是由其来源与去路两方面的动态平衡所决定的。血糖的主要来源有： 消化吸收的葡萄糖； 肝脏的糖异生作用； 肝糖原的分解。血糖的主要去路有： 氧化分解供能； 合成糖原（肝、肌、肾）； 转变为脂肪或氨基酸； 转变为其他糖类物质。 2血糖水平的调节：调节血糖浓度相对恒定的机制有： 组织器官：肝脏：通过加快将血中的葡萄糖转运入肝细胞，以及通过促进肝糖原的合成，以降低血糖浓度；通过促进肝糖原的分解，以及促进糖的异生作用，以增高血糖浓度。肌肉等外周组织：通过促进其对葡萄糖的氧化利用以降低血糖浓度。 激素：降低血糖浓度的激素胰岛素。升高血糖浓度的激素胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、生长激素、甲状腺激素。 神经系统。葡萄糖合成糖原的供体 UDPG第六章 脂类代谢 一、脂类的分类和生理功用： 脂类是脂肪和类脂的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。其中，脂肪主要是指甘油三酯，类脂则包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）、糖脂（脑苷脂和神经节苷脂）、胆固醇及胆固醇酯。 脂类物质具有下列生理功用： 供能贮能：主要是甘油三酯具有此功用，体内20%30%的能量由甘油三酯提供。 构成生物膜：主要是磷脂和胆固醇具有此功用。 协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。必需脂肪酸是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的一些多烯脂肪酸。 保护和保温作用：大网膜和皮下脂肪具有此功用。 二、甘油三酯的分解代谢： 1脂肪动员：在长期饥饿或者交感神经兴奋的条件下贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。在脂肪动员中三酰甘油脂肪酶是关键酶，此酶的活性受激素的调节控制 称为激素敏感脂肪酶。 脂肪动员的过程为：激素+膜受体腺苷酸环化酶cAMP蛋白激酶激素敏感脂肪酶（HSL，甘油三酯酶）甘油三酯分解。 脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（FFA）和一分子的甘油。脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运，甘油则转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。 2脂肪酸氧分解的四个阶段： 1 脂肪酸的活化脂肪酰基进入线粒体 酰基载体 肉毒碱-脂酰肉毒碱转位酶3 脂肪酸的 -氧化 脱氢加水 再脱氢硫解 产物 FADH NADH 乙酰CoA 比原来少32个 C原子的脂酰CoA 4 TCA循环 偶联氧化磷酸化四、 酮体的生成及利用： 脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。 1酮体的生成：酮体主要在肝脏的线粒体中生成，其合成原料为乙酰CoA，关键酶是HMG-CoA合成酶。 其过程为：乙酰CoA乙酰乙酰CoA HMG-CoA乙酰乙酸。生成的乙酰乙酸再通过加氢反应转变为-羟丁酸或经自发脱羧生成丙酮。 2酮体的利用：利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中，不消耗ATP）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中，需消耗2分子ATP）。 其氧化利用酮体的过程为：-羟丁酸乙酰乙酸乙酰乙酰CoA乙酰CoA三羧酸循环。 3酮体代谢的生理意义： (1) 中长链脂肪酸不能通过毛细血管和血脑屏障，酮体分子小 ，水溶性强，在血中运输不需要载体能通过血脑屏障 及肌肉毛细血管壁，是长期饥饿肌肉和脑组织的重要能源(2) 酮体在肝脏生成，由肝外组织利用 脑组织主要利用血糖功能 ，肝外组织（尤其是肌肉组织）利用酮体氧化功能，减少了对葡萄糖的需求，保证了脑组织对葡萄糖的需要五、甘油三酯的合成代谢： 肝脏、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。脂肪合成时，首先需要合成长链脂肪酸和3-磷酸甘油，然后再将二者缩合起来形成甘油三酯（脂肪）。 1脂肪酸的合成：脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后产生的乙酰CoA，其合成过程由胞液中的脂肪酸合成酶系催化，不是-氧化过程的逆反应。脂肪酸合成的直接产物是软脂酸，然后再将其加工成其他种类的脂肪酸。 乙酰CoA转运出线粒体：线粒体内产生的乙酰CoA，与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，穿过线粒体内膜进入胞液，裂解后重新生成乙酰CoA，产生的草酰乙酸转变为丙酮酸后重新进入线粒体，这一过程称为柠檬酸-丙酮酸穿梭作用。 乙酰CoA羧化酶：脂肪酸合成的限速酶。 脂肪酸合成循环：脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一类似于-氧化逆反应的循环反应过程，即 缩合加氢脱水再加氢。所需氢原子来源于NADPH，故对磷酸戊糖旁路有依赖。每经过一次循环反应，延长两个碳原子。但该循环反应过程由胞液中的脂肪酸合成酶系所催化。 脂肪酸合成酶系在低等生物中是一种由一分子脂酰基载体蛋白（ACP）和七种酶单体所构成的多酶复合体；但在高等动物中，则是由一条多肽链构成的多功能酶，通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一ACP结构域。 软脂酸的碳链延长和不饱和脂肪酸的生成：此过程在线粒体/微粒体内进行。使用丙二酸单酰CoA与软脂酰CoA缩合，使碳链延长，最长可达二十四碳。不饱和键由脂类加氧酶系催化形成。 23-磷酸甘油的生成：合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条途径生成：由糖代谢生成（脂肪细胞、肝脏）：磷酸二羟丙酮加氢生成3-磷酸甘油。由脂肪动员生成（肝）：脂肪动员生成的甘油转运至肝脏经磷酸化后生成3-磷酸甘油。 3甘油三酯的合成：2脂酰CoA + 3-磷酸甘油 磷脂酸 甘油三酯。 六、甘油磷脂的代谢： 甘油磷脂由一分子的甘油，两分子的脂肪酸，一分子的磷酸和X基团构成。其X基团因不同的磷脂而不同，卵磷脂（磷脂酰胆碱）为胆碱，脑磷脂（磷脂酰乙醇胺）为胆胺，磷脂酰丝氨酸为丝氨酸，磷脂酰肌醇为肌醇。 1甘油磷脂的合成代谢：甘油磷脂的合成途径有两条。 甘油二酯合成途径：磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过此代谢途径合成。合成过程中需消耗CTP，所需胆碱及乙醇胺以CDP-胆碱和CDP-乙醇胺的形式提供。 CDP-甘油二酯合成途径：磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和心磷脂通过此途径合成。合成过程中需消耗CTP，所需甘油二酯以CDP-甘油二酯的活性形式提供。 2甘油磷脂的分解代谢：甘油磷脂的分解靠存在于体内的各种磷脂酶将其分解为脂肪酸、甘油、磷酸等，然后再进一步降解。 磷脂酶A1存在于蛇毒中，其降解产物为溶血磷脂2，后者有很强的溶血作用。溶血磷脂2可被磷脂酶B2降解而失去其溶血作用。 八、胆固醇的代谢： 胆固醇的基本结构为环戊烷多氢菲。胆固醇的酯化在C3位羟基上进行，由两种不同的酶催化。存在于血浆中的是卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT），而主要存在于组织细胞中的是脂肪酰CoA胆固醇酰基转移酶（ACAT）。 1胆固醇的合成：胆固醇合成部位主要是在肝脏和小肠的胞液和微粒体。其合成所需原料为乙酰CoA。每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA，54分子ATP和10分子NADPH。 乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸（MVA）：此过程在胞液和微粒体进行。2乙酰CoA乙酰乙酰CoAHMG-CoAMVA。HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的关键酶。 甲羟戊酸缩合生成鲨烯：此过程在胞液和微粒体进行。MVA二甲丙烯焦磷酸焦磷酸法呢酯鲨烯。 鲨烯环化为胆固醇：此过程在微粒体进行。鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白（SCP）上，由微粒体酶进行催化，经一系列反应环化为27碳胆固醇。 2胆固醇合成的调节：各种调节因素通过对胆固醇合成的关键酶HMG-CoA还原酶活性的影响，来调节胆固醇合成的速度和合成量。 膳食因素：饥饿或禁食可抑制HMG-CoA还原酶的活性，从而使胆固醇的合成减少；反之，摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而导致胆固醇合成增多。 胆固醇及其衍生物：胆固醇可反馈抑制HMG-CoA还原酶的活性。胆固醇的某些氧化物，如7-羟胆固醇，25-羟胆固醇等也可抑制该酶的活性。 激素：胰岛素和甲状腺激素可通过诱导该酶的合成而使酶活性增加；而胰高血糖素和糖皮质激素则可抑制该酶的活性。 3胆固醇的转化：胆固醇主要通过转化作用，转变为其他化合物再进行代谢，或经粪便直接排出体外。 转化为胆汁酸：正常人每天合成的胆汁酸中有2/5通过转化为胆汁酸。初级胆汁酸是以胆固醇为原料在肝脏中合成的，合成的关键酶是7-羟化酶。主要的初级胆汁酸是胆酸和鹅脱氧胆酸。初级胆汁酸通常在其羧酸侧链上结合有一分子甘氨酸或牛磺酸，从而形成结合型初级胆汁酸，如甘氨胆酸，甘氨鹅脱氧胆酸、牛磺胆酸和牛磺鹅脱氧胆酸。次级胆汁酸是在肠道细菌的作用下生成的。主要的次级胆汁酸是脱氧胆酸和石胆酸。 转化为类固醇激素：肾上腺皮质球状带可合成醛固酮，又称盐皮质激素，可调节水盐代谢；肾上腺皮质束状带可合成皮质醇和皮质酮，合称为糖皮质激素，可调节糖代谢。性激素主要有睾酮、孕酮和雌二醇。 转化为维生素D3：胆固醇经7位脱氢而转变为7-脱氢胆固醇，后者在紫外光的照射下，B环发生断裂，生成Vit-D3。Vit-D3在肝脏羟化为25-（OH）D3，再在肾脏被羟化为1,25-(OH)2 D3。1,25-(OH)2 D3为活性维生素D3。 九、血浆脂蛋白： 1血浆脂蛋白的分类：电泳分类法：根据电泳迁移率的不同进行分类，可分为四类：乳糜微粒 -脂蛋白 前-脂蛋白 -脂蛋白。超速离心法：按脂蛋白密度高低进行分类，也分为四类：CM VLDL LDL HDL。 2载脂蛋白的功能： 转运脂类物质； 作为脂类代谢酶的调节剂：LCAT可被ApoA等激活，也可被ApoA所抑制。LpL（脂蛋白脂肪酶）可被ApoC所激活，也可被ApoC所抑制。ApoA可激活HL的活性。 作为脂蛋白受体的识别标记：ApoB可被细胞膜上的ApoB，E受体（LDL受体）所识别；ApoE可被细胞膜上的ApoB，E受体和ApoE受体（LDL受体相关蛋白，LRP）所识别。ApoA参与HDL受体的识别。 参与脂质转运：CETP可促进胆固醇酯由HDL转移至VLDL和LDL；PTP可促进磷脂由CM和VLDL转移至HDL。 3血浆脂蛋白的代谢和功能：乳糜微粒在小肠粘膜细胞组装，与外源性甘油三酯的转运有关；极低密度脂蛋白在肝脏组装，与内源性甘油三酯的转运有关；低密度脂蛋白由VLDL代谢产生，可将肝脏合成的胆固醇转运至肝外组织细胞；高密度脂蛋白来源广泛，与胆固醇的逆向转运有关第七章 生物氧化 一、生物氧化的概念和特点： 物质在生物体内氧化分解并释放出能量的过程称为生物氧化。与体外燃烧一样，生物氧化也是一个消耗O2，生成CO2和H2O，并释放出大量能量的过程。但与体外燃烧不同的是，生物氧化过程是在37，近于中性的含水环境中，由酶催化进行的；反应逐步释放出能量，相当一部分能量以高能磷酸酯键的形式储存起来。 二、线粒体氧化呼吸链： 在线粒体中，由若干递氢体或递电子体按一定顺序排列组成的，与细胞呼吸过程有关的链式反应体系称为呼吸链。这些递氢体或递电子体往往以复合体的形式存在于线粒体内膜上。主要的复合体有： 1 复合体（NADH-泛醌还原酶）：由一分子NADH还原酶（FMN），两分子铁硫蛋白（Fe-S）和一分子CoQ组成，其作用是将（NADH+H+）传递给CoQ。 铁硫蛋白分子中含有非血红素铁和对酸不稳定的硫。其分子中的铁离子与硫原子构成一种特殊的正四面体结构，称为铁硫中心或铁硫簇，铁硫蛋白是单电子传递体。泛醌（CoQ）是存在于线粒体内膜上的一种脂溶性醌类化合物。分子中含对苯醌结构，可接受二个氢原子而转变成对苯二酚结构，是一种双递氢体。 2 复合体（琥珀酸-泛醌还原酶）：由一分子琥珀酸脱氢酶（FAD），两分子铁硫蛋白和两分子Cytb560组成，其作用是将FADH2传递给CoQ。 细胞色素类：这是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质，为单电子传递体。细胞色素可存在于线粒体内膜，也可存在于微粒体。存在于线粒体内膜的细胞色素有Cytaa3，Cytb（b560，b562，b566），Cytc，Cytc1；而存在于微粒体的细胞色素有CytP450和Cytb5。 3 复合体（泛醌-细胞色素c还原酶）：由两分子Cytb（分别为Cytb562和Cytb566），一分子Cytc1和一分子铁硫蛋白组成，其作用是将电子由泛醌传递给Cytc。 4 复合体（细胞色素c氧化酶）：由一分子Cyta和一分子Cyta3组成，含两个铜离子，可直接将电子传递给氧，故Cytaa3又称为细胞色素c氧化酶，其作用是将电子由Cytc传递给氧。 三、呼吸链成分的排列顺序： 由上述递氢体或递电子体组成了NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链两条呼吸链。 1NADH氧化呼吸链：其递氢体或递电子体的排列顺序为：NAD+ FMN (Fe-S)CoQb(Fe-S) c1 c aa3 1/2O2 。丙酮酸、-酮戊二酸、异柠檬酸、苹果酸、-羟丁酸、-羟脂酰CoA和谷氨酸脱氢后经此呼吸链递氢。 2琥珀酸氧化呼吸链：其递氢体或递电子体的排列顺序为： FAD (Fe-S)CoQb(Fe-S) c1 c aa3 1/2O2 。琥珀酸、3-磷酸甘油（线粒体）和脂酰CoA脱氢后经此呼吸链递氢。 四、生物体内能量生成的方式： 1氧化磷酸化：在线粒体中，底物分子脱下的氢原子经递氢体系传递给氧，在此过程中释放能量使ADP磷酸化生成ATP，这种能量的生成方式就称为氧化磷酸化。 2底物水平磷酸化：直接将底物分子中的高能键转变为ATP分子中的末端高能磷酸键的过程称为底物水平磷酸化。 五、氧化磷酸化的偶联部位： 每消耗一摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数称为P/O比值。当底物脱氢以NAD+为受氢体时，P/O比值约为3；而当底物脱氢以FAD为受氢体时，P/O比值约为2。故NADH氧化呼吸链有三个生成ATP的偶联部位，而琥珀酸氧化呼吸链只有两个生成ATP的偶联部位。 六、氧化磷酸化的偶联机制： 目前公认的机制是1961年由Mitchell提出的化学渗透学说。这一学说认为氧化呼吸链存在于线粒体内膜上，当氧化反应进行时，H+通过氢泵作用（氧化还原袢）被排斥到线粒体内膜外侧（膜间腔），从而形成跨膜pH梯度和跨膜电位差。这种形式的能量，可以被存在于线粒体内膜上的ATP合酶利用，生成高能磷酸基团，并与ADP结合而合成ATP。 在电镜下，ATP合酶分为三个部分，即头部，柄部和基底部。但如用生化技术进行分离，则只能得到F0（基底部+部分柄部）和F1（头部+部分柄部）两部分。ATP合酶的中心存在质子通道，当质子通过这一通道进入线粒体基质时，其能量被头部的ATP合酶催化活性中心利用以合成ATP。 七、氧化磷酸化的影响因素： 1ATP/ADP比值：ATP/ADP比值是调节氧化磷酸化速度的重要因素。ATP/ADP比值下降，可致氧化磷酸化速度加快；反之，当ATP/ADP比值升高时，则氧化磷酸化速度减慢。 2甲状腺激素：甲状腺激素可以激活细胞膜上的Na+,K+-ATP酶，使ATP水解增加，因而使ATP/ADP比值下降，氧化磷酸化速度加快。 3药物和毒物： 呼吸链的抑制剂：能够抑制呼吸链递氢或递电子过程的药物或毒物称为呼吸链的抑制剂。能够抑制第一位点的有异戊巴比妥、粉蝶霉素A、鱼藤酮等；能够抑制第二位点的有抗霉素A和二巯基丙醇；能够抑制第三位点的有CO、H2S和CN-、N3-。其中，CN-和N3-主要抑制氧化型Cytaa3-Fe3+，而CO和H2S主要抑制还原型Cytaa3-Fe2+。 解偶联剂：不抑制呼吸链的递氢或递电子过程，但能使氧化产生的能量不能用于ADP的磷酸化的试剂称为解偶联剂。其机理是增大了线粒体内膜对H+的通透性，使H+的跨膜梯度消除，从而使氧化过程释放的能量不能用于ATP的合成反应。主要的解偶联剂有2,4-二硝基酚。 氧化磷酸化的抑制剂：对电子传递和ADP磷酸化均有抑制作用的药物和毒物称为氧化磷酸化的抑制剂，如寡霉素。 八、高能磷酸键的类型： 生物化学中常将水解时释放的能量20kJ/mol的磷酸键称为高能磷酸键，主要有以下几种类型： 1磷酸酐键：包括各种多磷酸核苷类化合物，如ADP，ATP等。 2混合酐键：由磷酸与羧酸脱水后形成的酐键，主要有1,3-二磷酸甘油酸等化合物。 3烯醇磷酸键：见于磷酸烯醇式丙酮酸中。 4磷酸胍键：见于磷酸肌酸中，是肌肉和脑组织中能量的贮存形式。磷酸肌酸中的高能磷酸键不能被直接利用，而必须先将其高能磷酸键转移给ATP，才能供生理活动之需。这一反应过程由肌酸磷酸激酶（CPK）催化完成。 九、线粒体外NADH的穿梭： 胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脱氢，均可产生NADH。这些NADH可经穿梭系统而进入线粒体氧化磷酸化，产生H2O和ATP。 1磷酸甘油穿梭系统：这一系统以3-磷酸甘油和磷酸二羟丙酮为载体，在两种不同的-磷酸甘油脱氢酶的催化下，将胞液中NADH的氢原子带入线粒体中，交给FAD，再沿琥珀酸氧化呼吸链进行氧化磷酸化。因此，如NADH通过此穿梭系统带一对氢原子进入线粒体，则只得到2分子ATP。 2苹果酸穿梭系统：此系统以苹果酸和天冬氨酸为载体，在苹果酸脱氢酶和谷草转氨酶的催化下。将胞液中NADH的氢原子带入线粒体交给NAD+，再沿NADH氧化呼吸链进行氧化磷酸化。因此，经此穿梭系统带入一对氢原子可生成3分子ATP第八章 氨基酸代谢 一、蛋白质的营养作用： 1蛋白质的生理功能：主要有：是构成组织细胞的重要成分；参与组织细胞的更新和修补；参与物质代谢及生理功能的调控；氧化供能；其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等。 2氮平衡：体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡。氮平衡有以下几种情况： 氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。 氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡。此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复期。 氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡。此种情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。 3必需氨基酸与非必需氨基酸：体内不能合成，必须由食物蛋白质供给的氨基酸称为必需氨基酸。反之，体内能够自行合成，不必由食物供给的氨基酸就称为非必需氨基酸。 必需氨基酸一共有八种：赖氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、苏氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、缬氨酸（Val）。酪氨酸和半胱氨酸必需以必需氨基酸为原料来合成，故被称为半必需氨基酸。 4蛋白质的营养价值及互补作用：蛋白质营养价值高低的决定因素有： 必需氨基酸的含量； 必需氨基酸的种类； 必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符的氨基酸组成。将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用称为食物蛋白质的互补作用。 二、蛋白质的消化、吸收与腐败 1蛋白质的消化：胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽，再在小肠中完全水解为氨基酸。 2氨基酸的吸收：主要在小肠进行，是一种主动转运过程，需由特殊载体携带。除此之外，也可经-谷氨酰循环进行。 3蛋白质在肠中的腐败：主要在大肠中进行，是细菌对蛋白质及其消化产物的分解作用，可产生有毒物质。 三、氨基酸的脱氨基作用： 氨基酸主要通过三种方式脱氨基，即氧化脱氨基，联合脱氨基和非氧化脱氨基。 1氧化脱氨基：反应过程包括脱氢和水解两步，反应主要由L-氨基酸氧化酶和谷氨酸脱氢酶所催化。L-氨基酸氧化酶是一种需氧脱氢酶，该酶在人体内作用不大。谷氨酸脱氢酶是一种不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+为辅酶。该酶作用较大，属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。 2转氨基作用：由转氨酶催化，将-氨基酸的氨基转移到-酮酸酮基的位置上，生成相应的-氨基酸，而原来的-氨基酸则转变为相应的-酮酸。转氨酶以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。转氨基作用可以在各种氨基酸与-酮酸之间普遍进行。除Gly，Lys，Thr，Pro外，均可参加转氨基作用。较为重要的转氨酶有： 丙氨酸氨基转移酶（ALT），又称为谷丙转氨酶（GPT）。催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。 天冬氨酸氨基转移酶（AST），又称为谷草转氨酶（GOT）。催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。 3联合脱氨基作用：转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，从而使氨基酸脱去氨基并氧化为-酮酸的过程，称为联合脱氨基作用。可在大多数组织细胞中进行，是体内主要的脱氨基的方式。 4嘌呤核苷酸循环（PNC）：这是存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，腺苷酸脱氨酶的活性较高，该酶可催化AMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。 四、-酮酸的代谢： 1再氨基化为氨基酸。 2转变为糖或脂：某些氨基酸脱氨基后生成糖异生途径的中间代谢物，故可经糖异生途径生成葡萄糖，这些氨基酸称为生糖氨基酸。个别氨基酸如Leu，Lys，经代谢后只能生成乙酰CoA或乙酰乙酰CoA，再转变为脂或酮体，故称为生酮氨基酸。而Phe，Tyr，Ile，Thr，Trp经分解后的产物一部分可生成葡萄糖，另一部分则生成乙酰CoA，故称为生糖兼生酮氨基酸。 3氧化供能：进入三羧酸循环彻底氧化分解供能。 五、氨的代谢： 1血氨的来源与去路： 血氨的来源：由肠道吸收；氨基酸脱氨基；氨基酸的酰胺基水解；其他含氮物的分解。 血氨的去路：在肝脏转变为尿素；合成氨基酸；合成其他含氮物；合成天冬酰胺和谷氨酰胺；直接排出。 2氨在血中的转运：氨在血液循环中的转运，需以无毒的形式进行，如生成丙氨酸或谷氨酰胺等，将氨转运至肝脏或肾脏进行代谢。 丙氨酸-葡萄糖循环：肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至肝脏再脱氨基，生成的丙酮酸经糖异生转变为葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，这一循环过程就称为丙氨酸-葡萄糖循环。 谷氨酰胺的运氨作用：肝外组织，如脑、骨骼肌、心肌在谷氨酰胺合成酶的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式将氨基经血液循环带到肝脏，再由谷氨酰胺酶将其分解，产生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺对氨具有运输、贮存和解毒作用。 3鸟氨酸循环与尿素的合成：体内氨的主要代谢去路是用于合成尿素。合成尿素的主要器官是肝脏，但在肾及脑中也可少量合成。尿素合成是经鸟氨酸循环的反应过程来完成，催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。其主要反应过程如下：NH3+CO2+2ATP 氨基甲酰磷酸胍氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸尿素+鸟氨酸。 尿素合成的特点：合成主要在肝脏的线粒体和胞液中进行；合成一分子尿素需消耗四分子ATP；精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶；尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来源于天冬氨酸。 六、氨基酸的脱羧基作用： 由氨基酸脱羧酶催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。 1-氨基丁酸的生成：-氨基丁酸（GABA）是一种重要的神经递质，由L-谷氨酸脱羧而产生。反应由L-谷氨酸脱羧酶催化，在脑及肾中活性很高。 25-羟色胺的生成：5-羟色胺（5-HT）也是一种重要的神经递质，且具有强烈的缩血管作用，其合成原料是色氨酸。合成过程为：色氨酸5羟色氨酸5-羟色胺。 3组胺的生成：组胺由组氨酸脱羧产生，具有促进平滑肌收缩，促进胃酸分泌和强烈的舒血管作用。 4多胺的生成：精脒和精胺均属于多胺，它们与细胞生长繁殖的调节有关。合成的原料为鸟氨酸，关键酶是鸟氨酸脱羧酶。 七、一碳单位的代谢： 一碳单位是指只含一个碳原子的有机基团，这些基团通常由其载体携带参加代谢反应。常见的一碳单位有甲基（-CH3）、亚甲基或甲烯基（-CH2-）、次甲基或甲炔基（=CH-）、甲酰基（-CHO）、亚氨甲基（-CH=NH）、羟甲基（-CH2OH）等。 一碳单位通常由其载体携带，常见的载体有四氢叶酸（FH4）和S-腺苷同型半胱氨酸，有时也可为VitB12。 常见的一碳单位的四氢叶酸衍生物有：N10-甲酰四氢叶酸（N10-CHO FH4）；N5-亚氨甲基四氢叶酸（N5-CH=NH FH4）；N5,N10-亚甲基四氢叶酸 （N5,N10-CH2-FH4）；N5,N10-次甲基四氢叶酸 （N5,N10=CH-FH4）；N5-甲基四氢叶酸（N5-CH3 FH4）。 苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸和色氨酸代谢降解后可生成N10-甲酰四氢叶酸，后者可用于嘌呤C2原子的合成；苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸和组氨酸代谢降解后可生成N5,N10-次甲基四氢叶酸，后者可用于嘌呤C8原子的合成；