糖_脂类_蛋白质和核酸的代谢及相互关系

1、高等函授学报(自然科学版)1995年第2期 47高等函授学报(自然科学版)1995年第2期 47一、四犬物质代谢过程要点1.糖的代谢糖是有机体的巫耍碳虫白质 桟酸涙粉、糖原脸肪艮I糖、脂肪、蛋白质及核酸代谢相互关系示总图糖、脂类、蛋白质和核酸的代谢及相互关系杨广笑研究糖、脂类、蛋白质和核酸这四大类物质的代谢是生物化学的重要内容也是学习的难 点。一般生物化学教材均按顺序对这四大类物质的代谢分章节逐一介绍，但这仅仅是为了叙述 方便。事实上,生物有机体的新陈代谢是一个完整的过程不同的代谢途径虽有各自的特点和 规律，但它们彼此之间是密切联系和扌I!互制约的，各种代谢途径可通过交叉点上关键中间代谢 产物

2、而相互作用、相互转化形成代谢网络C见下图）现将细跑内四类主賀有仇物:糖、脂肪、蛋 白质和核酸的代谢要点及郴互关系总结如F：源和能源，其主要代谢过程有以下几方面; 酵解酵解是葡苟糖无氧分解形成丙齣酸并生成ATP的过程。全过程共分十 步,有十种佛参与，在细胞质中进行。酵解 过程一个葡萄糖分子净生成2分子ATF, 如在有氧条件下生成丙阴酸，可产生G8 分子ATP。三綾酸楠环在细胞的线粒体中进 行。酵解产物丙酮战经三竣觀循环后，可释 放大量能量。首先丙酬酸氧化脱找变成乙 酰辅伺A，再经八步反应，最后彻底分解 释放CO：,而脱下的氢共形成4个分子的 NADH+H +和一分子FAD-2H,经氧化磷 酸化生

3、成14个ATP分子加上三竣酸循 环自身生成的一分子GTP （相当一个 ATP）.共产生15个分了 ATPO每个前萄糖分子产生2分子的丙舸酸，即产生30个ATP,这比辭期产生的ATP分子数大的多。磅酸戊糖逹楼在细胞质中进行。主要过程是前知粳6磷酸脱氢生成6-磷酸箭萄糖酸， 再脱氮、脱浚生成枝精-5-磷酸最応经转酮和转醛反应与酵解郴连。这一过程生成的NADPH +H +提供合成代谢所需的还原力。溝异生非糖物质如廿油、乳战等比肝细胞中台成糖原的过辰，基本上是酵解的逆过涯， 但有三步反应与酥解不同需另外的關参与。精原合成 血液中的经箭萄糖6晞酸、葡萄糖磷酸和尿二磷葡萄椭合成糖原的过程：2. 脂肪的代谢

4、© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved- h（lp:/w（1）脂肪的分解代谢脂类参与细胞的结构组成，分解时可释放大量的能量。脂肪经酶水 解生成甘油和脂肪酸，甘油经磷酸酯化生成磷酸二羟丙酮，参与酵解过程。脂肪酸在ATP和 辅酶A等作用下生成脂酰辅酶A,后者号肉碱结合转运至线粒体内，主要经B-氧化生成乙酰 辅稱A参与三浚酸循环。伕氧化分以下几步： 脂酰CoA在以FAD为辅基的脱氢爾催化下生成a、&烯酯酰CoA ° 上述产物经烯脂酰CoA水化酶催

5、化加水生成L：弘羟脂酰CoA。. L-弘羟脂酰CoA脱氢生成酮脂酰CoA。上述产物在硫解酮催化下，裂解为乙酰CoA和少了两个碳原子的脂酰CoA,如此循 环，最终形成脂肪酸碳原子总数一半的乙酰CoA,个软脂酸分子完全袋化可形成129个 ATP。（2）脂肪的合成代谢长链饱和脂肪酸是在胞液屮由脂酸合成酶夏合依合成的。这一合 成过程的酰基载体是一小分子的蛋白（ACP）;丙二酸单酰CoA是碳原子的直接供体。乙酰- ACP和丙二酸单酰ACP缩合成乙酰乙酰-ACP,后者经加氢还原、脱水再加氢还原为丁酰- ACP,如此循环，如合成软脂酸则需七轮连续反应。由磷酸甘油和脂酰CoA在合成酶催化下生成脂肪。3. 蛋白

6、质代谢（1）蛋白质及氨基酸的分解代谢蛋白质经各种蛋白水解酚的作用最后降解成氨基酸。 気基酸的分解代谢有脱氨、脱狡和碳骨架分解三类反应，不同的氮基酸降解途径不尽相同。就 脱氨而言，不同生物脱氨方式也不同。主要的脱氮方式有氧化脱氨、非氧化脱氨和转氨,其中转 氨作用在氮基酸分解代谢中占重要地位。与转虱作用柑偶联的反应有-谷曼酸脫孰酌皿恋甘 酸脱氨酶所催化的脱氮反应。脱下的氮经尿索循环生成尿索。氮基酸经脱氨后的碳骨架可通过乙酰CqA、w酮戊二酸、 琥珀酸、延胡索酸和草酰乙酸等五个入口进入三竣酸循环。（2）氨基酸和蛋白质的合成代谢不同生物合成氨基战的能力不同，凡不能自己合成的 氨基酸称必需氨基酸。人和大

7、鼠需要十种必需氨基酸。mRNA是蛋白质生物合成的模板。每三个连续的核昔酸决定一个氨基酸的种类和位置， 称为密码子。密码字典共有64个密码子，61个编码氮基酸,UAA、UAG、UGA为终止信号， AUG为起始信号并编码甲硫氨酸。核糖体是蛋白质生物合成场所。真核与原核生物蛋白质合 成过程十分相似°肽的合成方向是由N-末端到C-末端,mRNA翻译方向是5=3，。氨基酸需活 化才能进入蛋白质分子中，活化即形成氮酰tRNA的过程。原核生物蛋白质合成的第一步是70S复介物的形成第二步是肽链延仲循环，此过程又分 三步：一个新的氨酰tRNA进到核糖体的A位（进位八肽酰基从P位转到A位并形成肽键 （转

8、肽h核糖体沿mRNA移位，下一个密码子进入A位（移位）。肽酰tRNA从A位到P位 开始新一轮肽链延伸循环第三步为肽链合成的终止和释枚.新生肽-般还耍经不同方式加工、修饰才能转变成貝有某种生物功能的蛋白质。4 核酸的代谢（1）核酸及核昔酸的分解代谢核酸的分解过程如下：核酸核苗酸*核昔+磷酸碱基+戊糖J-磷|核昔酸2011 China Academic Journal 已刘曲車戍悄plishing House. All rights reserved. h（tp:/Zww碱基可以进一步分解。(2)核昔战和核酸的合成代谢 嗓吟核昔酸的合成不是先形成嚓吩环再与核糖和磷战 结合成核昔酸，而是先形成次黄嗦

9、吟核昔酸再经转氮成腺嗓吟和岛嚓吟核昔酸。礪喘核甘酸 的合成正相反，是先合成【廨噬环，再与磷戟核糖结合转为逵噪核普酸。ONA的合成(复制)是一个半保留的过程复制始于特殊起点。原垓生物有三种DNA聚 合酶,1!卩酶1、I、U ,真核生物发现有四种，即a、B、Y和6,它们的底物均为四种脱氧的核晋三 磷酸,并要求有模板和引物DNA链合成方向是53，。DNA合成时，一条链与复制叉移动方向相同，称前导链，其合成是连续的，另一条链的合 成方向与复制叉移动方向相反，称滞后链，其合成是不连续的，这种复制方式称半不连续复制。 DNA的复制过程还需拓朴异构酶、解螺旋酶、连结關和单链结合责白等多种蛋白因子参与。在RN

10、A指导下的DNA合成称逆转录，为逆转录酚所催化JRNA的合成即遗传信息的转录由RNA聚合酶催化，以四冲孩昔三磷酸为底物，并要有 适当的DNA作模板。RNA的合成过程可分三个步骤:第一步为转录起始，即聚合關对DNA模板启动子部位 识别、结合和开始转录，第二步是RNA的延长，第三步转录终止。原核生物RNA聚合酶只有 一种，负责三种类型RNA(mRNA,rRNA.tRNA)的合成，冀核生物RN,第合酶有三类：酶I 负责rRNA合成酶I负责mRNA合成，酶0负责小分子RNA (tRNA、5srRN A )的台成。RNA转录后在往需要经过一系列的加工过程才能成为成熟的分子，真核生物mRNA的 前体为核内

11、不均一 RNA(hnRNA),其加工过程包扌阳端加帼子3,端加polyA尾巴，通过拼接 去除内合子以及内部甲基化奪。二、四大物质代谢间的相互关系1.糖代谢与長白质代谢的关索糖代谢的中间产物可用于合成各种返基酸的碳架结构, 经转艮后即生成各种氨基酸。例如糖代谢的中间产物丙酮酸、*酮戊二酸、草酰乙酸这三种酣 酸均可经转氨作用形成相应的丙氨酸、谷氨馥和天冬虱酸。糖分析过段产生的能量可用于氨堪 酸和蛋白质的合成。蛋白质降解产物氨基酸在体内可转变成糖,许多虱基酸脱氨后转变为丙阳 酸，再经糖异生作用合成糖，这类氨基酸又称生粮櫃基酸。2 脂肪代谢与蛋白质代谢的关索 脂肪水解产生的甘油可转变为丙酿酸,进而生成

12、草酰 乙酸和w酮戊二酸，经转獗后可合成丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸。脂肋酸经弘氧化生成乙酰 C°A进入TCA循环即与灭冬氨酸和谷氨酸相联某些氨基馥如苯丙氨酸、亮氨酸，在代谢过 程中能生成乙酰CoA，经缩合形成脂肪酸。3.糖代谢6脂肪代谢的关索 粮与脂肪能相互转变。糖酵解产物磷酸二轻丙酮可还氐为 甘油，丙酮酸脱竣为乙酰CoA,后者缩合形成脂肪酸。脂肪分解产物甘汕经樋异生途径可合成 糖原。1板酸与其它物质代谢的关来 许多核昔酸在代谢过程中起重要作用例如,ATP是能 量和磷酸基团的重要供给物,UTP参与糖的合成等。甘纭酸、谷氨酸和天冬酰胺及磷酸戊糖途 径生成的核糖又是核廿酸合成的原料。但核酸与其它物质代谢的关系中最璽要的是它