生物化学(基础医学)复习总结.doc

第一章 蛋白质的结构和功能等电点isoelectric point，pI在某一PH的溶液中，氨基酸解离为阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的PH称为该氨基酸的等电点蛋白质的一级结构Primary Structure蛋白质分子中，从N端到C端的氨基酸排列顺序蛋白质的二级结构Secondary Structure蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该肽段主链骨架原子的相对空间位置，主要有-螺旋、-折叠、-转角和无规卷曲肽单元peptide unit肽键中的4个原子及相邻的2个-C原子重复形成的长链结构超二级结构Supersecondary structure蛋白质分子中，两个以上二级结构单元相互聚集形成的有规则的二级结构组合体，如、蛋白质的三级结构Tertiary Structure整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即整条肽链所有原子在三维空间的排布位置结构域domain在二级结构或超二级结构的基础上，多肽链在三级结构层次上形成的局部折叠区蛋白质的四级结构Quaternary Structure蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用（亚基：）蛋白质变性denaturation在某些物理和化学因素作用下，蛋白质特定的空间构象发生改变，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，不涉及一级结构的改变（大部分蛋白质不会复性）蛋白质的分子组成N元素含量：16 %1、基本单位氨基酸（L型）1）甘氨酸Gly：唯一不含手性原子的氨基酸不具旋光性 甲硫氨酸Met：重要甲基供体2、氨基酸的理化性质： 1）两性解离性质 2）茚三酮反应3）含共轭双键的氨基酸具有吸收紫外线ultraviolet light的性质色Trp（最强）、酪Tyr、苯丙Phe 波长280nm的光用来测定分析溶液中蛋白质的含量3、生物活性肽谷胱甘肽GSH：体内重要的还原剂蛋白质的分子结构、结构与功能的关系1、Primary Structure包括二硫键disulfide bond的位置1）与功能的关系蛋白质空间构象（二、三、四级结构）与功能的基础：空间构象的基础；一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能；氨基酸序列提供重要的生物化学信息；重要蛋白质氨基酸序列的改变可引起疾病2、Secondary Structure靠肽链内和肽链间的氢键稳定1）-螺旋Helix：常见，大多右手螺旋，靠链内氢键稳固2）-折叠Pleated Sheet：多肽链充分伸展，每个肽单元折叠成锯齿状结构；靠链间氢键维持； 肽链可以同向平行parallel，也可反向平行antiparallel3、Tertiary Structure靠次级键（非共价键)稳定次级键：氢键、疏水Hydrophobic作用、盐键（离子键）、二硫键4、Quaternary Structure亚基间结合力：氢键、离子键5、空间结构与功能的关系：空间结构表现功能1）构象改变引起功能变化 2）构象改变可导致构象病肌红蛋白Myoglobin，Mb ：具有三级结构的单链蛋白质，有8段-螺旋结构，可结合1分子氧，易与O2结合，氧解离曲线呈直角双曲线血红蛋白Hemoglobin，Hb：具有4个亚基组成的四级结构，可结合4分子氧，结合氧后由紧张态变为松弛态，氧解离曲线呈S状曲线（因为存在正协同效应）蛋白质的分离和纯化（掌握几种方法的原理）1、透析dialysis：利用透析袋将大分子蛋白质和小分子化合物分开（超滤法也可分离）2、盐析salt precipitation：将硫酸铵、硫酸钠或NaCl等加入蛋白质溶液，中和蛋白质表面电荷及破坏水化膜，导致蛋白质在水溶液中的稳定性因素被去除而沉淀（沉淀法）3、电泳electrophoresis：蛋白质在高于或低于其等电点的溶液中是带电的，在电场中能向电场的正极或负极移动4、层析chromatography：1）分子筛：小分子蛋白质进入孔内，滞留时间长，大分子蛋白质不能进入孔内而直接流出5、超速离心ultracentrifugation：不同蛋白质的密度及形态不同第二章 核酸Nucleic Acids 的结构和功能 核酸的一级结构DNA或RNA中核苷酸的排列顺序DNA变性denaturation在理化因素作用下，DNA的氢键断裂，双螺旋体结构解体，双链分开形成单链的过程DNA复性renaturation或退火变性核酸单链在适宜条件下，经碱基互补重新形成双螺旋的过程分子杂交hybridization不同来源的变性核酸单链在退火条件下结合形成杂合双链的过程1、波长260nm的光用来对核苷酸进行定性定量分析2、双螺旋结构模型的要点： DNA是反向平行的互补双链结构；DNA是右手螺旋结构；疏水力和氢键维系双螺旋结构的稳定3、DNA超螺旋结构：正超螺旋（左手，不利于基因表达) ；负超螺旋（右手，利于基因表达）4、DNA的功能： 作为生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础第三章 酶酶的活性中心酶分子中必需基团相对集中，构成的一定空间结构区域，与催化作用直接相关辅酶conzyme某些酶在发挥催化作用时所需的一类辅助因子，其成分中往往含有维生素，与酶结合松散，可用透析或超滤法除去（辅基与酶结合紧密，不可用透析或超滤法除去）酶的别构调节allosteric regulation一些小分子物质与酶的调节部位或亚基结合，使酶构象发生改变，酶活性增强或减弱，从而控制代谢反应的现象酶的共价修饰covalent modification酶蛋白肽链上的某些基团在另一些酶的作用下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变的现象同工酶isozyme催化同一化学反应，但分子结构、理化性质和分布不同的一组酶酶促反应动力学Kinetics of enzyme reaction1、底物浓度对反应速率的影响1）米-曼式方程式： Km米氏常数,是酶的特征性常数2）Km与Vm的意义：Km为V=1/2 Vmax时的S，表示与酶亲和力的大小：越大，亲和力越小Vm为酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比3）Km与Vmax的测定：双倒数作图法斜率：Km/Vmax 截距：x轴 -1/Km ； y轴 1/Vmax2、抑制剂对反应速率的影响1)可逆性抑制reversible inhibition非共价结合竞争性 Vmax不变，Km增加(y轴截距不变，斜率增大) 与酶活性中心结合非竞争性 Vmax降低，表观Km不变（x轴截距不变，斜率增大）与酶活性中心外必需基团结合反竞争性 Vmax降低，Km降低（与原直线平行） 与酶-底物复合物结合第四章 糖代谢糖酵解Glycolysis糖在无氧条件下分解成丙酮酸并释放能量的过程，是糖的不完全氧化过程，发生在胞浆中磷酸戊糖途径pentose phosphate pathway糖在肝、脂肪细胞中经过磷酸戊糖途径生成5-磷酸核糖、NADPH的过程糖异生Gluconeogenesis丙酮酸、乳酸、甘油、生糖氨基酸等非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程乳酸循环Lactate cycle 肌肉细胞产生的乳酸弥散入血后，进入肝脏异生为糖，糖释放入血又被肌肉细胞摄取，如此形成一个循环，又叫Cori循环糖的无氧分解Glycolysis糖酵解 + 乳酸还原1)糖酵解（生成4 ATP，净生成2 ATP）的几个重要步骤：葡萄糖 6-磷酸葡萄糖（Hexokinase己糖激酶：4种同工酶，肝细胞中的是葡糖激酶）6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖(PFK-1 6-磷酸果糖激酶-1：最重要的限速酶) 底物水平磷酸化1,3二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸+ATP（磷酸甘油酸激酶）底物水平磷酸化磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸+ ATP（Pyruvate Kinase丙酮酸激酶）2）限速酶及其调节（变构调节+共价修饰）：己糖激酶（6-磷酸葡糖反馈抑制，但对葡糖激酶无影响）：长链脂酰CoA（-） 胰岛素（+）6-磷酸果糖激酶-1: ATP，柠檬酸（-） ADP，AMP，1,6-二磷酸果糖,2,6-二磷酸果糖(最强)（+）丙酮酸激酶: ATP，丙氨酸（-） 1,6-二磷酸果糖（+） 胰高血糖素（共价修饰使失活）3）生理意义： 迅速供能，对肌肉收缩更为重要； 成熟红细胞完全依赖糖酵解供能； 肌肉中产生的乳酸、丙氨酸（由丙酮酸转变）作为糖异生原料糖的有氧氧化1）3个阶段： 葡萄糖分解为丙酮酸； 丙酮酸转变为acetyl-CoA乙酰CoA（脱氢酶复合体）；TCA Cycle三羧酸循环及氧化磷酸化2）三羧酸循环的重要反应过程和限速酶、调节、特点及生理意义：乙酰CoA+ Oxaloacetate草酰乙酸 Citrate柠檬酸（柠檬酸合酶） 异柠檬酸-酮戊二酸+NADH (异柠檬酸脱氢酶) 氧化脱羧Decarboxylation反应 -酮戊二酸 琥珀酸CoA+NADH（-酮戊二酸脱氢酶复合体）氧化脱羧反应 底物水平磷酸化琥珀酸CoA 琥珀酸+ GTP （琥珀酸CoA合成酶）丙酮酸脱氢酶系： NADH ，ATP，琥珀酸CoA（-） NAD+, CoA（+）柠檬酸合酶： NADH ，ATP，琥珀酸CoA（-） 异柠檬脱氢酶： NADH ，ATP（-） ADP（+）-酮戊二酸脱氢酶： NADH，succinyl-CoA琥珀酸CoA（-） AMP(+)特点：4次脱氢，2次脱羧，1次底物水平磷酸化，3个不可逆反应生理意义：氧化供能；为其他物质代谢提供小分子前体；三大营养物质代谢的最终共同途径；联系三大物质代谢的枢纽3）有氧氧化生成的ATP1 NADH ：2.5ATP 1 FADH2 ：1.5ATP三羧酸循环一次：(NADH)3 x 2.5 ATP + (FADH2)1x 1.5 ATP + 1 ATP=10 ATP Glycolysis Bridging step TCA cycle 有氧氧化2+2x2.5/2x1.5ATP +2x 2.5ATP + 2x 10ATP =30/32ATP 磷酸戊糖途径pentose phosphate pathway 胞液1）注意点：限速酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶； 辅酶NADP+； 非葡萄糖氧化供能的重要途径2）生理意义：生成磷酸核糖为核酸的生物合成提供原料； 提供细胞代谢所需的NADPH（供氢体）糖原的合成代谢与分解代谢1）概念:有葡萄糖经UDPG合成肝、肌糖原或三碳化合物糖异生合成糖原的过程肝糖原分解为葡萄糖的过程2）注意点：耗ATP； 关键酶糖原合酶； UDPG尿苷二磷酸是葡萄糖的活性形式关键酶糖原磷酸化酶；肌糖原不能分解成葡萄糖；终产物=1-磷酸葡萄糖（85%）+葡萄糖（15%）3)调节磷酸化和去磷酸化作用 ： 糖原合酶去磷酸化被激活糖原磷酸化酶其激酶+ATP时，磷酸化修饰激活。肝脏中，主要受胰高血糖素调节糖异生Gluconeogenesis 1）原料：丙酮酸、乳酸、甘油、丙氨酸等生糖氨基酸 部位：主要肝脏，少量肾脏2）3个可逆途径：丙酮酸 转变为 磷酸烯醇式丙酮酸 （经丙酮酸羧化支路）1,6-二磷酸果糖 转变为 6-磷酸果糖 （果糖双磷酸酶-1）6-磷酸葡萄糖 水解为 葡萄糖 （葡萄糖-6-磷酸酶）3）限速酶：丙酮酸羧化酶乙酰CoA（激活） ATP（+）PEP Carboxykinase磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖双磷酸酶-1AMP，2,6-二磷酸果糖（强烈抑制） ATP，柠檬酸，3-磷酸甘油（激活）4）生理意义： 空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成糖，以维持血糖水平恒定；补充肝糖原（摄入的葡萄糖一部分先分解成三碳化合物，后者再异生成糖原）；调节酸碱平衡（长期饥饿时，肾糖异生加强，有利于维持酸碱平衡）5）问答：丙氨酸/乳酸如何异生为葡萄糖？丙氨酸/乳酸经GTP催化生成丙酮酸丙酮酸在线粒体内经丙酮酸羧化酶催化生成草酰乙酸，后者经苹果酸途径/天冬氨酸途径转运入胞液，在PEP羧激酶作用下生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)PEP循着糖异生途径至1,6-二磷酸果糖1,6-二磷酸果糖在果糖二磷酸酶的作用下转变成6-磷酸果糖再异构为6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖在葡萄糖-6-磷酸酶的作用下生成葡萄糖血糖及其调节1）含量：3.89 mmol/L6.11 mmol/L 8.89 mmol/L时形成尿糖2）来源：食物中消化吸收，肝糖原分解，非糖物质糖异生去路：氧化分解，合成肝、肌糖原，合成其他糖和糖衍生物，转变成非糖物质3）血糖水平的调节主要为激素调节唯一降低血糖的激素胰岛素：促进肌细胞、脂肪细胞摄取葡萄糖； 促进糖原合成，抑制糖原分解；加快糖的有氧氧化；抑制糖异生作用；减缓脂肪动员，从而减少脂肪酸对糖氧化的抑制胰高血糖素促进肝糖原的分解；促进糖异生；促进脂肪动员糖皮质激素可升高血糖；肾上腺素强有力升高血糖（应激状态下，激活磷酸化酶，加速糖原分解）第五章 脂类代谢脂肪的动员mobilization of fat 储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为FFA脂肪酸及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程酮体Ketone body 脂肪酸在肝中氧化分解时特有的中间产物，包括乙酰乙酸acetoacetate、-羟丁酸-hydroxybutyrate和丙酮acetone血浆脂蛋白lipoprotein 血脂与血浆中的蛋白质结合而成，血脂以血浆脂蛋白的形式运输Triglyceride，TG甘油三酯的合成代谢1）部位：肝脏，脂肪组织，小肠粘膜 原料：甘油、脂肪酸（来自葡萄糖代谢）2）过程：甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）2-甘油一酯1，2-甘油二脂甘油三酯甘油二脂途径（肝细胞、脂肪细胞）葡萄糖1，2-甘油二脂甘油三酯甘油三酯的分解代谢脂类中只有TG储脂供能1脂肪的动员1）关键酶：激素敏感性甘油三酯脂肪酶，HSL2）过程：甘油三酯甘油二脂 甘油一酯甘油-磷酸甘油磷酸二羟丙酮糖酵解或糖异生+FFA（HSL） +FFA +FFA 2、脂肪酸(FFA)氧化方式中的-氧化1）部位：除了脑组织，肝、肌肉（最活跃）2）过程:脂肪酸活化（胞液中）：脂肪酸脂酰CoA（acyl-CoA合成酶）（ATPAMP）脂酰CoA进入线粒体（限速酶肉碱脂酰转移酶I）：外膜脂酰CoA脂酰肉碱 内膜脂酰肉碱脂酰CoA -氧化：4个重复步骤 脱氢加水脱氢硫解生成1分子脂酰CoA（较之前少2个碳原子）、乙酰CoA、NADH、FADH23）能量生成：以16碳软脂酸为例活化耗2个高能磷酸键，相当于耗2ATP经过7轮循环，生成8分子乙酰CoA(8*10=80 ATP)，7分子FADH2和NADH + H+（7*4=28 ATP）净生成：80 + 28 - 2 = 106 ATP酮体的生成、利用、生理意义和调节 线粒体1）生成：肝细胞 利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌）2）过程：生成：脂肪酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA HMG-CoA（HMGCoA合成酶） 乙酰乙酸-羟丁酸（还原）或丙酮（脱羧）利用：-羟丁酸 乙酰乙酸 乙酰乙酸CoA 乙酰CoA 三羧酸循环丙酮量少又具挥发性，主要通过肺呼出和肾排出3）生理意义：酮体是肝脏输出能量的一种形式，是脑组织的重要能源（可通过血脑屏障）；酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗4）调节：饱食：胰岛素增加，脂肪动员减少，进入肝中脂酸减少，酮体减少 饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员增加，血中游离脂酸浓度升高，利于-氧化及酮体的生成肝细胞中糖原含量及代谢的影响：糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂；糖供给不足时，脂酸主要进入线粒体进行-氧化，酮体生成增多Malonyl-CoA丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体：乙酰CoA、柠檬酸能激活乙酰CoA羧化酶促进丙二酰CoA的合成，后者能抑制肉碱脂酰转移酶I，从而阻止脂酰CoA进入线粒体进行-氧化，酮体生成减少5）疾病：酮血症，酮尿症，酮症酸中毒脂酸的合成代谢 胞液1）原料：乙酰CoA ，辅助因子ATP、HCO3-、NADPH、锰离子 重要中间产物：丙二酰CoA2）乙酰CoA主要来自葡萄糖、氨基酸，线粒体中产生，通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体丙酮酸入线粒体：草酰乙酸+乙酰CoA柠檬酸 柠檬酸出线粒体：草酰乙酸+乙酰CoA ；草酰乙酸丙酮酸 继续循环3）限速酶：乙酰CoA羧化酶存在于胞液中，生物素是辅基，锰离子是激活剂4）调节：乙酰CoA羧化酶软脂酰CoA，胰高血糖素（-） 柠檬酸，胰岛素（+）胰岛素（+） 胰高血糖素，肾上腺素，生长素（-）磷脂Phospholipid的代谢 内质网1、甘油磷脂的合成代谢1）部位：肝、肾、肠最活跃 辅因子：ATP、CTP2）过程:甘油二脂途径：葡萄糖 phosphatidate磷脂酸 1，2-甘油二脂甘油三酯/脑磷脂/卵磷脂（需CDP-胆碱） (这两类磷脂主要通过该途径合成，在体内含量最多)CDP-甘油二脂途径：葡萄糖 phosphatidate磷脂酸 CDP-甘油二脂2、甘油磷脂的降解磷脂酶A1：溶酶体中 甘油磷脂溶血磷酸+脂肪酸磷脂酶A2：细胞膜、线粒体膜 甘油磷脂溶血磷酸+不饱和脂肪酸胆固醇Cholesterol的代谢 存在形式：游离胆固醇、胆固醇酯1、胆固醇的合成 胞液、内质网1）部位：除脑组织、成熟红细胞，以肝、小肠为主2）原料：18乙酰CoA、36ATP（葡萄糖有氧氧化），16NADPH、16H+（磷酸戊糖途径）3）过程：HMG-CoA（重要中间产物）合成MVA甲羟戊酸（耗NADPH、H+， HMG-CoA还原酶）4）调节（看看）： HMG-CoA还原酶：昼夜节律性；磷酸化失活；胆固醇反馈抑制； 胰岛素、甲状腺素诱导合成；胰高血糖素、皮质醇（-）饥饿与饱食：饥饿（-） 摄取高糖、高脂肪膳食（+）胆固醇、激素：作用于HMG-CoA还原酶2、 胆固醇的转化胆汁酸，类固醇激素，维生素D，胆固醇酯（酶：血浆中LCAT, 组织中ACAT）血浆脂蛋白Lipoprotein（=载脂蛋白apolipoprotein+血脂）的代谢1、分类和组成1）分类：超速离心法（电泳法）CM乳糜微粒（CM）,VLDL极低密度脂蛋白(pre-脂蛋白),LDL低密度脂蛋白（脂蛋白）,HDL高密度脂蛋白(脂蛋白)2）组成：CM（含TG最多）, VLDL（含TG）, LDL(含胆固醇及其酯最多) , HDL（含脂类）3）载脂蛋白的功能： 结合和转运脂质； 稳定脂蛋白的结构；参与脂蛋白受体的识别； 调节脂蛋白代谢关键酶活性2、血浆脂蛋白代谢1）部位：CM乳糜微粒含apoCII（激活脂蛋白脂肪酶LPL：水解甘油三酯和磷脂）VLDL极低密度脂蛋白肝脏为主、少量小肠 LDL低密度脂蛋白肝 HDL高密度脂蛋白肝为主、少量小肠2）功能：CM运输外源性甘油三酯及胆固醇的主要形式； VLDL运输内源性甘油三酯的主要形式；LDL转运肝合成的内源性胆固醇的主要形式； HDL参与胆固醇的逆向转运第六章 生物氧化呼吸链respiratory chain或电子传递链electron transfer chain 一系列作为电子载体的酶和辅助因子，最终将还原当量氢传递给氧生成水的过程氧化磷酸化Oxidative Phosphorylation在呼吸链电子传递过程中耦联ADP磷酸化，生成ATP底物水平磷酸化substrate level phosphorylation底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP/GDP磷酸化生成ATP/GTP的过程P/O物质氧化时，消耗1mol氧原子所消耗的磷酸摩尔数及生成ATP的摩尔数，比值越高效率越高呼吸链的组成及排列顺序1、组成（复合体的名称及主要辅基）： 复合体I： DANH-泛醌还原酶 FMN、Fe-S 复合体II：琥珀酸-泛醌还原酶 FAD、Fe-S复合体III：泛醌-细胞色素c还原酶 铁卟啉、Fe-S 复合体IV：细胞色素c氧化酶 铁卟啉、Cu2、NADH氧化呼吸链： NADH 复合体I Q 复合体III Cyt c复合体IV氧气琥珀酸氧化呼吸链： 琥珀酸 复合体II Q 复合体III Cyt c复合体IV氧气氧化磷酸化1、偶联部位：复合体I、III、IV2、调节：1）3类抑制剂呼吸链抑制剂：阻断电子传递（对I:鱼藤酮、粉蝶霉素A 对III：抗霉素A 对IV：CO）解偶联剂：使电子传递和ATP形成两个偶联过程脱离，只抑制ATP生成 如，二硝基苯酚DNPATP合酶抑制剂：对氧化和磷酸化均抑制 如，寡霉素2）主要受ADP调节：只有ADP和Pi充足时，电子传递速度才能达到最高水平ADP浓度增高时，转运入线粒体使氧化磷酸化速度加快；ADP不足时，氧化磷酸化速度减慢ATP的生成和利用1、生成：底物水平磷酸化、氧化磷酸化、磷酸肌醇转化2、利用：提供生命活动所需能量；提供生物合成、活化所需能量； 使蛋白质磷酸化或去磷酸化；提供离子转运、激素与递质分泌所需能量线粒体外NADH的氧化线粒体穿梭系统线粒体外的NADH通过间接的途径（穿梭机制）进入线粒体 1、磷酸甘油穿梭系统（骨骼肌、脑）：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交给FAD，再沿琥珀酸氧化呼吸链进行氧化磷酸化。因此，经此穿梭系统带一对氢原子进入线粒体，可生成1.5分子ATP。 2、苹果酸-天冬氨酸穿梭系统（肝、心肌）：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进入线粒体，可生成2.5分子ATP第七章 氨基酸代谢氮平衡nitrogen balance 摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的对比关系，可反映体内蛋白质代谢的概况营养必需氨基酸nutritionally essential amino acid体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸共有8种：甲、缬、异亮、苯丙、亮、色、苏、赖 （甲携一本亮色书来） 泛素化ubiquitination 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价结合，并激活蛋白酶体对泛素化蛋白质的降解氨基酸代谢库metabolic pool of amino acid 外源性氨基酸（食物蛋白经消化吸收）和内源性氨基酸（体内组织蛋白降解产生）混在一起，分布在体内各处参与代谢转氨基作用transamination在转氨酶transaminase的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程联合脱氨基作用ransdeamination两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程生糖氨基酸glucogenic amino acid 能转化convert为葡萄糖glucose的氨基酸生酮氨基酸ketogenic amino acid能转化convert为酮体ketone body的氨基酸丙氨酸-葡萄糖循环alanine-glucose cycle将肌肉产生的氨以无毒的丙氨酸形式转运到肝中，在肝中转化为葡萄糖，葡萄糖入血被肌肉细胞摄取所构成的循环一碳单位one-carbon unit某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团蛋白质的消化、吸收与腐败（了解）1、胃蛋白酶（最适pH1.5-2.5）胰酶（最适pH7.0，包括内肽酶和外肽酶）内肽酶endopeptidase：水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶外肽酶exopeptidase：自肽链末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶A、B，氨基肽酶2、吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动过程-谷氨酰基循环-glutamyl cycle：首先由谷胱甘肽GSH对氨基酸进行转运，然后再进行谷胱甘肽的合成所构成的循环 3、蛋白质的腐败作用putrefaction肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质所起的作用假false神经递质与神经递质结构相似，可取代正常递质影响脑功能的物质未被吸收的氨基酸（肠道细菌脱氨基作用） 氨 渗入肠道的尿素（尿素酶）（氨有毒性，NH3 比 NH4+易吸收，降低肠道 pH，可减少 NH3 的吸收，这是酸性灌肠的依据）4、真核细胞内蛋白质降解的两条途径1）溶酶体内降解过程不依赖ATP，降解外源性蛋白、膜蛋白、长寿命细胞内蛋白2）泛素介导的降解过程依赖ATP，降解异常蛋白、短寿命蛋白过程：泛素与E1（泛素活化酶）结合（耗ATP）； E2（泛素携带蛋白酶）取代E1；在E3（泛素蛋白连接酶）作用下被降解蛋白质取代E2氨基酸的脱氨基作用3种方式1、转氨基作用辅酶为磷酸吡哆醛PLP，含维生素B6 ；均为可逆反应1）重要转氨酶丙氨酸氨基转移酶ALT（谷丙转氨酶GPT）肝中活性最高天冬氨酸氨基转移酶AST（谷草转氨酶GOT）心肌中活性最高2）机制：氨基酸 + -酮戊二酸 -酮酸 + 谷氨酸3）意义：多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是合成非必需氨基酸的重要途径，不产生游离氨2、氧化脱氨基作用L-谷氨酸氧化脱氨基机制（先脱氢后水化）： L-谷氨酸 -酮戊二酸 + NH3（反应可逆）L-谷氨酸脱氢酶：肝、脑、肾 ；辅酶NAD+或NADP+ ；GTP、ATP（-）；GDP、ADP（+）3、联合脱氨基作用1）转氨基耦联氧化脱氨基肝、肾组织机制：转氨基 + 氧化脱氨基 意义：氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式2）转氨基偶联嘌呤核苷酸循环肌肉组织-酮酸ketoacid的代谢1、氨基化生成非必需氨基酸2、转变成糖（经TAC转化成草酰乙酸，草酰乙酸异化成糖）及脂类（糖可转化成脂类）3、氧化供能：在体内通过三羧酸循环TAC和氧化磷酸化彻底氧化成CO2和H2O，同时生成ATP氨ammonia的代谢1、来源：氨基酸脱氨基（主要）；由肠道吸收（4g/日）；肾小管上皮细胞分泌2、去路：在肝合成尿素（主要）；合成非必需氨基酸及其它含氮化合物；合成谷氨酰胺；肾小管泌氨3、氨的转运：1）丙氨酸-葡萄糖循环alanine-glucose cycle将氨从肌肉运输到肝过程：肌肉中：NH3谷氨酸，谷氨酸+丙酮酸（糖酵解）-酮戊二酸+丙氨酸（丙氨酸经血液入肝）肝中：丙氨酸+-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸，丙酮酸异生成葡萄糖（葡萄糖入血被肌肉细胞摄取）生理意义：肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝 ；肝为肌肉提供葡萄糖2）谷氨酰胺glutamine的运氨作用主要是从脑、肌肉等组织向肝、肾运氨过程：谷氨酸+NH3谷氨酰胺（脑、肌肉，谷氨酰胺合成酶）谷氨酸+NH3（肝、肾，谷氨酰胺酶）生理意义：谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式尿素urea的生成肝细胞的线粒体和胞液1、鸟氨酸循环orinithine cycle又称尿素循环urea cycle尿素生成的过程1）过程：NH3 + CO2 + H2O + 2ATP 氨基甲酰磷酸 + 2ADP（线粒体；氨基甲酰磷酸合成酶I CPS-I）氨基甲酰磷酸 + 鸟氨酸 瓜氨酸（线粒体；鸟氨酸氨基甲酰转移酶OCT,常于CPS-1构成复合体）瓜氨酸 + 天冬氨酸 +ATP 精氨酸代琥珀酸+ AMP （胞液，精氨酸代琥珀酸合成酶）精氨酸代琥珀酸 精氨酸 + 延胡索酸（与三羧酸循环的联系所在）（胞液，精氨酸代琥珀酸裂解酶）精氨酸 尿素 + 鸟氨酸（胞液；精氨酸酶）2）要点：原料2分子氨，来自游离氨和天冬氨酸Asp 耗能3个ATP，4个高能磷酸键限速酶 CPS-I、精氨酸代琥珀酸合成酶ASS 延胡索酸（与三羧酸循环的联系所在）2、尿素合成的调节1）食物蛋白质的影响：高蛋白膳食合成增加2）CPS-I的调节：N-乙酰谷氨酸、精氨酸（+）3）尿素生产酶系的调节：精氨酸代琥珀酸合成酶ASS促进尿素的生成氨中毒ammonia poisoning高血氨症hyperammonemia时引起脑功能障碍一碳单位one-carbon unit的代谢1、一碳单位及其载体四氢叶酸FH41）载体的生成：F FH2 FH4 （FH2还原酶，耗NADPH+ H+） 2）携带形式：结合在FH4的N5、N10位上2、一碳单位的相互转变N10CHOFH4（色氨酸代谢）D N5, N10=CHFH4 D N5CH=NHFH4（组氨酸代谢） E N5, N10CH2FH4（甘氨酸代谢） N5CH3FH4（丝氨酸代谢）3、一碳单位的生理意义：作为合成嘌呤和嘧啶的原料；把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来S腺苷甲硫氨酸SAM为体内甲基的直接供体 第八章 核苷酸代谢痛风gout嘌呤代谢紊乱（尿酸沉积）所致的一种疾病，临床表现为高尿酸盐结晶引起的痛风性关节炎和关节畸形，会引起痛风性肾炎，尿酸肾结石，高血压等多种并发症，可用别嘌呤醇治疗（别嘌呤醇与次黄嘌呤结构非常类似，强烈抑制黄嘌呤脱氢酶，防止高水平尿酸合成以避免尿酸沉积）从头合成途径de novo synthesis pathway以磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列化学反应，合成核苷酸补救合成途径salvage synthesis pathway利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反应合成核苷酸 嘌呤核苷酸Purine Nucleotide的代谢1、合成代谢：部位肝（主要）、小肠、胸腺1）从头合成：原料天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、CO2；嘌呤环的C、N原子来自CO2、一碳单位 ；谷氨酰胺glutamine、天冬氨酸Asp过程先生成5-磷酸核糖，再逐步合成次黄嘌呤核苷酸TMP，AMP、GMP由TMP转化而来关键酶PRPP合成酶PRPPK 酰胺转移酶GPAT ； 调节IMP、AMP、GMP反馈抑制 特点嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的；先合成IMP再合成AMP或GMP（终产物）；IMP的合成需5个ATP、6个高能磷酸键，AMP或GMP的合成又需1个ATP2）补救合成（利用游离的嘌呤或嘌呤核苷）节省原料（氨基酸）、能量；脑、脊髓只能补救合成2、分解代谢1）尿酸的生产：AMPH（次黄嘌呤） X（黄嘌呤）! G !GMP（ H X 需黄嘌呤脱氢酶和氧化酶 ） X（黄嘌呤） 尿酸uric acid（黄嘌呤氧化酶）2）嘌呤碱的最终代谢产物尿酸uric acid3、脱氧核糖核苷酸的生成：NDP+ NADPH + H+ dNDP+ NADP+（核糖核苷酸还原酶） dNDP+ATP NTP+ADP（激酶）嘧啶核苷酸Pyrimidine Nucleotide的代谢1、合成代谢1）从头合成：原料天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2 ； 部位肝细胞嘧啶环的C、N原子来自CO2；谷氨酰胺glutamine、天冬氨酸 Asp过程先生成含嘧啶环的乳清酸OA，OA再与PRPP结合成为乳清酸核苷酸OMP,再生成UMP，CMP、TMP由UMP转化而来2）氨基甲酰磷酸合成酶I、II（CPS-I 、CPS-II）的区别：分布： 肝细胞线粒体 ；胞液（所有细胞） 氮源： 氨 ； 谷氨酰胺glutamine变构激活剂： N-乙酰谷氨酸 ； 无 功能：尿素合成 ； 嘧啶合成2、分解代谢1）胞C嘧啶碱的最终代谢产物NH3、CO2及-丙氨酸 2）胸腺T嘧啶碱的最终代谢产物-氨基异丁酸 第九章 DNA的生物合成（复制）半保留复制semi-conservative replicationDNA生物合成时，母链DNA解开为两条单链，各自作为模板template按碱基配对原则，合成与模板互补的子链。复制所生成的子代DNA分子中，一条链来自亲代DNA，另一条是新合成的。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式复制子replicon两个相邻起始点之间的距离为一个复制子，复制子是独立完成复制的功能单位 领头链leading strandDNA复制时，合成方向和复制叉前进方向相同，可以连续复制合成的新链随从链lagging strandDNA复制时，合成方向与复制叉前进方向相反，不能连续复制的新链冈崎片段Okazaki fragment不连续复制的不连续片段，即随从链中的小片段DNA半不连续复制领头链连续复制而随从链不连续复制引发体primosome含解螺旋酶（DnaB）、DnaC（结合引物酶）、引物酶（DnaG）、DNA复制起始区域的复合结构引物primer引物酶作用下，以DNA为模板合成的RNA片段，提供3-OH使dNTP可以依次聚合端粒酶telomere一种反转录酶，由蛋白质和RNA组成的核糖蛋白复合体，其中RNA是一段模板序列，指导合成端粒的DNA重复序列逆转录reverse transcription逆转录酶作用下，以RNA为模板，dNTP聚合生成DNA染色体DNA复制的一般特征1、复制的特点：1）半保留复制； 2）形成复制叉（DNA复制时，局部双链解旋成两条单链的叉状结构）；3）双向性； 4）半不连续性； 5）有一定的复制起始点； 6）需要引物；7）需要多种酶参与：DNA聚合酶DNA-pol：催化合成DNA（底物dNTP，必须有DNA模板，合成方向53，需要Mg2+）DNA解旋酶helicase：耗ATP，作用于DNA双链氢键，解开DNA双螺旋，暴露复制模板链引发酶 primase：以DNA为模板的RNA聚合酶，利用模板合成RNA引物，引物提供3-OH供开始延伸DNA连接酶ligase：连结两个冈崎片段的缺口的3羟基和5磷酸基团其它酶和蛋白因子：如，单链DNA结合蛋白SSB（与单链DNA结合，维持模板的单链状态并不被降解）DNA拓扑异构酶topoisomerase可逆的核酸酶：水解、连接磷酸二酯键改变 DNA超螺旋状态 酶I：不需ATP 酶II（使正超螺旋变负超螺旋）：需ATP8）具有高度忠实性：DNA聚合酶的合成前误差控制presynthetic error control和校正控制proofreading control功能；细胞修复系统（重要因素）； 复制起始利用引物2、参与DNA复制的物质：1）底物substrate: dATP, dGTP, dCTP, dTTP； 2）聚合酶: 依赖DNA的DNA聚合酶DNA-pol； 3）模板template: 解开成单链的DNA母链； 4）引物primer: 提供3-OH使dNTP可以依次聚合； 5）其他的酶和蛋白质因子复制的酶学和拓扑学变化1、复制的化学变化：(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi 聚合反应的特点：DNA 新链生成需引物和模板；新链的延长只可沿5 3方向进行。2、原核生物的DNA聚合酶： DNA聚合酶活性：53的聚合活性核酸外切酶活性：35外切酶活性（起校正作用：能辨认错配的碱基对，并将其水解） 53外切酶活性（能切除突变的DNA片段）1）DNA聚合酶（负责切除RNA引物）的3个酶促活性结构域：53外切酶：切除RNA引物 DNA聚合酶活性：填补两个冈崎片段之间的缺口35外切酶：起校正作用2）DNA聚合酶（负责合成DNA）的全酶结构：个核心酶（亚基：合成DNA，增强的活性 亚基：具有35外切酶活性，即起校正作用a 亚基：可能起组装作用）1个-复合物（6种亚基） 可滑动的DNA夹子（1对-亚基）：增强DNA聚合酶的进行性3）DNA聚合酶（可利用损伤尚未修复的DNA链作为模板合成DNA，但不能修复损伤）3、复制保真性的酶学依据：3种机制：遵守严格的碱基配对原则；聚合酶在复制延长时对碱基的正确选择； 复制出错时DNA-pol的及时校读功能1）核酸外切酶活性和校读（依靠DNA-pol的53聚合活性和35外切酶活性)2）复制保真性和碱基选择原核生物prokaryote DNA复制的过程（原核）酶的作用顺序：DNA topoisomerase，helicase，primase，DNA-pol，DNA ligase（真核）酶的作用顺序：helicase，primase，DNA pol，DNA topoisomerase，DNA ligase1、起始：解决DNA解开成单链，提供模板 ；合成引物，提供3-OH1）DNA解链：解旋解链（拓扑异构酶、解链酶），形成复制叉（DNA结合蛋白SSB）2)引发体和引物（见名词解释）2、延长：在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链中，化学本质是磷酸二酯键的不断生成1）聚合子代DNA：由DNA-pol催化，以亲代DNA链为模板，从5至3方向聚合子代DNA2）引发体移动:引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，随从链重新合成引物，继续进行链的延长3、终止：原核生物是环状DNA，双向复制的复制片段在终止点处汇合1）去除引物，填补缺口：引物被水解，缺口由DNA链填补，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口2）连接冈崎片段：DNA连接酶的催化下，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链真核生物eucaryote DNA复制过程与原核的不同之处1、起始：多个起始点，是多复制子复制；有时序性（复制子以分组方式激活）； 增殖细胞核抗原PCNA在复制起始和延长中起关键作用2、终止：线状DNA，复制在末端终止；复制子的连接3、受细胞周期的调控：进入S、M期这两个关键点逆转录、DNA损伤（突变）与修复1、逆转录酶reverse transcriptase是多功能酶，也存在于正常细胞中催化RNA指导的DNA合成反应； RNA水解反应； 催化DNA指导的DNA合成反应； 没有校对功能2、DNA损伤（突变）与修复1）镰刀状红细胞性贫血，其链有关的突变是点突变point mutation（DNA分子上的碱基错配）2）细胞内最重要和有效的修复机制碱基切除修复，由DNA-polI和连接酶完成习题：DNA复制时，模板序列 5-TAGA-3将合成5-TCTA-3的互补序列 （？） 第十章RNA的生物合成（转录）及转录后加工转录transcription在RNA聚合酶作用下，以DNA为模板、NTP为原料，不需要引物，自5向3合成磷酸二酯键，合成RNA链模板链template strandDNA双链中按碱基配对原则指引转录生成RNA的一股单链，也叫反义链。编码链coding strand与模板链相对的另一股单链，也叫有意义链不对称转录asymmetric transcription在DNA分子双链上某一区段，一条链作为模板指引转录，另外一条链不转录；模板链并非永远在一条链上启动子promoterDNA模