生物化学要点

1、生物化学要点第O章绪论一、生物化学概念 生物化学是运用化学的原理和方法， 研究生物体的物质组成和遵循化学规律所发生的一 系列化学变化，进而深入揭示生命现象本质的一门科学，有生命的化学之称。二、生物化学研究内容1. 生物体物质的化学组成、结构、性质和功能2. 生物体内的物质代谢、能量转换和代谢调控3. 生物体的信息代谢4. 运用生物化学原理和方法，为农业、工业、医药卫生、环境保护等效劳，开拓富有经济价值的生物资源酶制剂、药品、食品添加剂、杀虫剂三、生物化学的开展1 静态生物化学时期 二十世纪二十年代以前 ：研究内容以分析生物体内物质的化学组成、 性质和含量为主。2 动态生物化学时期 二十世纪前半

2、叶 ：物质代谢途径及动态平衡、 能量转化， 光合作用、 生物氧化、糖的分解和合成代谢、蛋白质合成、核酸的遗传功能、酶、维生素、激素、抗生 素等的代谢3 机能生物化学及分子生物学时期二十世纪五十年代以后 ：生命的本质和奥秘：运动、 神经、内分泌、生长、发育、繁殖等的分子机理第一章 蛋白质化学一蛋白质的生物学意义生物体的组成成分； 酶； 运输； 运动； 抗体； 干扰素； 遗传信息的控制； 细胞 膜的通透性； 高等动物的记忆、识别机构。二蛋白质的元素组成C 5055%、 H 68%、 O 2023%、 N 1518%、 S 04%、 N的含量平均为16%凯氏Kjadehl定氮法的理论根底： 蛋白质含

3、量=蛋白氮x 三蛋白质的组成氨基酸是蛋白质的根本组成单位。从细菌到人类，所有蛋白质都由20 种标准氨基酸组成牢记三字符号和结构式 。Ca如是不对称C除Gly，那么：1具有两种立体异构体 D-型和L-型;2具有旋 光性手性左旋 -或右旋 + 氨基酸的重要理化性质：1一般物理性质：无色晶体，熔点极高200C以上，不同味道;水中溶解度差异较大 极性和非极性 ，不溶于有机溶剂。 具有紫外吸收性质 280nm 。 2 两性解离和等电点：氨基酸在水溶液中或在晶体状态时都以离子形式存在，在同一个氨基酸分子上带有能放出质子的一NH3+正离子和能接受质子的 一C00-负离子，为两性电解质。调节氨基酸溶液的 pH

4、，使氨基酸分子上的 一+ NH3基和一COO-基的解离程度完全相等 时，即所带净电荷为零，此时氨基酸所处溶液的pH值称为该氨基酸的等电点pl。 3化学性质：与茚三酮的反响：Pro产生黄色物质，其它为蓝紫色。在570nm蓝紫色或440nm黄色定量测定几卩g；与甲醛的反响：氨基酸的甲醛滴定法，可以用来直接 测定氨基酸的浓度和蛋白质水解程度；与异硫氰酸苯酯PITC的反响，重复测定多肽链N端氨基酸排列顺序，设计出多肽顺序自动分析仪。四肽肽是一个氨基酸的a -羧基和另一个氨基酸的a -氨基脱水缩合而成的化合物。氨基酸之间脱水后形成的键称肽键酰胺键 。肽链写法：游离a -氨基在左，游离a -羧基在右，氨基

5、酸之间用表示肽键。五蛋白质的结构蛋白质是氨基酸以肽键相互连接的线性序列。 在蛋白质中， 多肽链折叠形成特殊的形状 构象。在结构中，这种构象是原子的三维排列，由氨基酸序列决定。蛋白质有四种结构 层次：一级结构，二级结构，三级结构和四级结构不总是有。一蛋白质的一级结构一级结构就是蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序， 即氨基酸的线性序列。 在基因编码 的蛋白质中，这种序列是由 mRNA 中的核苷酸序列决定的。一级结构中包含的共价键主要 指肽键和二硫键。二蛋白质的空间结构 是指蛋白质分子中所有原子在三维空间的排列分布和肽链的走向。由于羰基碳-氧双键的靠拢，允许存在共振结构，碳与氮之间的肽键有局部双键性质

6、，由CO-NH 构成的肽单元呈现相对的刚性和平面化，肽键中的4个原子和它相邻的两个a -碳原子多处于同一个平面上。蛋白质构象稳定的原因：1酰胺平面；2侧链基团R的影响。1. 蛋白质的二级结构：指蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕方式。1 a -螺旋： Pauling 和 Corey 于 1965 年提出。结构要点： 1螺旋的每圈有个氨基酸，螺旋间距离为，每个残基沿轴旋转100。 2每个肽键的羰基氧与远在第四个氨基酸氨基上的氢形成氢键，氢键的走向平行于螺旋轴， 所有肽键都能参与链内氢键的形成。 3)R 侧链基团伸向螺旋的外侧。 4 Pro 的 N 上缺少 H， 不能形成氢键，经常出现在a -螺旋的端头

7、，它改变多肽链的方向并终止螺旋。2B -折叠结构：是一种肽链相当伸展的结构。肽链按层排列，依靠相邻肽链上的羰基和 氨基形成的氢键维持结构的稳定性。 肽键的平面性使多肽折叠成片， 氨基酸侧链伸展在折叠 片的上面和下面。B -折叠片中，相邻多肽链平行或反平行较稳定。3B -转角：为了紧紧折叠成紧密的球蛋白，多肽链常常反转方向，成发夹形状。一个氨 基酸的羰基氧以氢键结合到相距的第四个氨基酸的氨基氢上。4自由回转：没有一定规律的松散肽链结构。酶的活性部位。2. 蛋白质的三级结构 指多肽链上的所有原子包括主链和侧链在三维空间的分布。3. 蛋白质的四级结构多肽亚基的空间排布和相互作用。亚基间以非共价键连接

8、。三蛋白质结构中的共价健和次级键六蛋白质分子结构与功能的关系蛋白质分子具有多样的生物学功能，需要一定的化学结构，还需要一定的空间构象。一蛋白质一级结构与功能的关系1. 种属差异蛋白质一级结构的种属差异十清楚显，但相同局部氨基酸对蛋白质的功能起决定作用。 根据蛋白质结构上的差异，可以断定它们在亲缘关系上的远近。2. 分子病蛋白质分子一级结构的氨基酸排列顺序与正常有所不同的遗传病。 二蛋白质构象与功能的关系别变构作用： 含亚基的蛋白质由于一个亚基的构象改变而引起其余亚基和整个分子 构象、 性质和功能发生改变的作用。 因别构而产生的效应称别构效应。 如血红蛋白是别构蛋 白，。2结合到一个亚基上以后，

9、影响与其它亚基的相互作用。七蛋白质的性质一蛋白质的相对分子量蛋白质相对分子量在 10 0001 000 000 之间。测定分子量的主要方法有渗透压法、超离心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。最准确可靠的方法是超离心法Svedberg 于1940年设计：蛋白质颗粒在2550 X 104 g离心力作用下从溶液中沉降下来。沉降系数的单位常用 S, 1S=1 X 10-13s二蛋白质的两性电离及等电点 蛋白质在偏酸溶液中带正电荷，在偏碱溶液中带负电荷，在等电点时为两性离子。电泳： 带电颗粒在电场中移动的现象。 分子大小不同的蛋白质所带净电荷密度不同， 迁 移率即异，在电泳时可以分开。三蛋白质的胶体

10、性质布郎运动、丁道尔现象、电泳现象，不能透过半透膜，具有吸附能力。蛋白质溶液稳定的原因： 1 外表形成水膜水化层 ；2带相同电荷。 四蛋白质的变性天然蛋白质受物理或化学因素的影响， 其共价键不变， 但分子内部原有的高度规律性的 空间排列发生变化，致使其原有性质发生局部或全部丧失，称为蛋白质的变性。变性蛋白质主要标志是生物学功能的丧失。 溶解度降低， 易形成沉淀析出， 结晶能力丧 失，分子形状改变，肽链松散，反响基团增加，易被酶消化。变性蛋白质分子互相凝集为固体的现象称 凝固。有些蛋白质的变性作用是可逆的， 其变性如不超过一定限度， 经适当处理后， 可重新变 为天然蛋白质。第二章 核酸的化学一核

11、酸的概念和重要性1869 年， Miescher 从脓细胞的细胞核中别离出了一 种含磷酸的有机物，当时称为核素 nuclein ,后称为核酸 nucleic acid ；此后几十年内，弄清了核酸的组成及在细胞中的分 布。 1944 年， Avery 等成功进行肺炎球菌转化试验。 1952 年， Hershey 等的实验说明 32P-DNA 可进入噬菌体内，证明 DNA 是遗传物质。除少数病毒 RNA 病毒以 RNA 作为遗传物质外，多数有机体的遗传物质是 DNA 。 不同有机体遗传物质信息分子的结构差异，使得其所含蛋白质表现分子的种类和数 量有所差异， 有机体表现出不同的形态结构和代谢类型。

12、RNA 的主要作用是从 DNA 转录遗 传信息，并指导蛋白质的合成。二核酸的组成成分碱基熟记腺嘌呤、鸟嘌呤、尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶的结构式、戊糖核糖或脱氧核糖、磷酸。各种核苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸是体内合成 RNA 和 DNA 合成的直接原料。在体内能量代谢中的作用：ATP能量 货币 UTP 参加糖的互相转化与合成；CTP 参加磷脂的合成；GTP 参加蛋白质和嘌呤的合成。第二信使 cAMP 、cGMP。三 DNA 的结构一 DNA 的一级结构因为 DNA 的脱氧核苷酸只在它们所携带的碱基上有区别，所以脱氧核苷酸的序列常被 认为是碱基序列。通常碱基序列由DNA链的53方向写。DNA中有4种类型

13、的核苷酸，有 n 个核苷酸组成的 DNA 链中可能有的不同序列总数为 4n。二 DNA 的双螺旋结构1953 年， Watson 和 Crick 提出。DNA 的双螺旋模型特点： 1两条反向平行的多聚核苷酸链沿一个假设的中心轴右旋 相互盘绕而形成。 2磷酸和脱氧核糖单位作为不变的骨架组成位于外侧，作为可变成分的碱基位于内侧，链间碱基按 A T , G C配对碱基配对原那么，Chargaff定律。3螺旋直径2nm,相邻碱基平面垂直距离 0.34nm,螺旋结构每隔10个碱基对bp重复一次，间 隔为3.4nm。 4碱基平面与纵轴垂直，糖环平面与纵轴平行；5两条核苷酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起

14、G-C 三个氢键， A-T 二个氢键 ；6螺圈之间主要靠碱基平面 间的堆积力维持。DNA 的双螺旋结构的意义： 该模型揭示了 DNA 作为遗传物质的稳定性特征，最有价 值的是确认了碱基配对原那么，这是 DNA 复制、转录和反转录的分子根底，亦是遗传信息传 递和表达的分子根底。该模型的提出是 20 世纪生命科学的重大突破之一，它奠定了生物化 学和分子生物学乃至整个生命科学飞速开展的基石。DNA 双螺旋的构象类型： B-DNA 、A-DNA 、Z-DNA 。四 DNA 与基因组织基因是 DNA 片段的核苷酸序列， DNA 分子中最小的功能单位。 包括结构基因与调节基 因。基因组是指细胞内遗传信息的

15、携带者 DNA 的总体。基因组的特点：1. 原核生物基因组的特点： 1 DNA 大局部为结构基因，每个基因出现频率低。2功能相关基因串联在一起，并转录在同一 mRNA 中多顺反子 。3有基因重叠现象。2. 真核生物基因组的特点： 1具有重复序列。 2有断裂基因 由于内含子有存在 。内含子intron：基因中不为多肽编码，不在 mRNA中出现。外显子exons：为多肽编码 的基因片段。例外：组蛋白基因和干扰素基因没有内含子。五 RNA 的结构与功能RNA 分子是含短的不完全的螺旋区的多核苷酸链。一 tRNAtRNA 约占 RNA 总量的 15%，主要作用是转运氨基酸用于合成蛋白质。端有CCA o

16、h 2 C环含有T和2 ; 7.含有修饰碱基和不变核苷酸。二 rRNA占细胞 RNA 总量的 80%，与蛋白质 40%共同组成核糖体。三 mRNA 与 hnRNAmRNA 约占细胞 RNA 总量的 35%，是蛋白质合成的模板。真核生物 mRNA 的前体在核内合成，包括整个基因的内含子和外显子的转录产物，形 成分子大小极不均匀的 hnRNA 。四 RNA 的其它功能1981年，Cech发现RNA的催化活性，提出核酶ribozyme。大局部核酶参加 RNA的 加工和成熟，也有催化 C-N 键的合成。 23SrRNA 具肽酰转移酶活性。 六核酸的性质一一般理化性质： 1为两性电解质，通常表现为酸性。

17、2 DNA 为白色纤维状固体，RNA 为白色粉末，不溶于有机溶剂。 3 DNA 溶液的粘度极高，而 RNA 溶液要小得多。 4 RNA 能在室温条件下被稀碱水解而DNA 对碱稳定。 5利用核糖和脱氧核糖不同的显色反响鉴定 DNA 与 RNA 。二核酸的紫外吸收性质：核酸的碱基具有共扼双键，因而有紫外吸收性质，吸收峰在260nm蛋白质的紫外吸收峰在 280nm。核酸的光吸收值比各核苷酸光吸收值的和少3040%，当核酸变性或降解时光吸收值显著增加增色效应 ，但核酸复性后，光吸收值又回复到原有水平减色效应 。三核酸的的变性：双螺旋区氢键断裂，空间结构破坏，形成单链无规线团状，只涉及次 级键的破坏。

18、DNA 变性是个突变过程，类似结晶的熔解。将紫外吸收的增加量到达最大增 量一半时的温度称熔解温度 Tm。四分子杂交：在退火条件下，不同来源的 DNA 互补区形成氢键，或 DNA 单链和 RNA 链的互补区形成 DNA-RNA 杂合双链的过程。七核酸的序列测定 目前多采用 Sanger 的酶法和 Gilbert 的化学法双脱氧核苷酸法 。第三章 糖类的结构与功能一糖类的结构与功能最初，糖类化合物用 Cn(H2O)m 表示有例外 ，统称碳水化合物。糖类是多羟基的醛或 多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。糖类的生物学意义： 1是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源； 2是生物体合成其它化合物的

19、根本原料； 3充当结构性物质； 4糖链是高密度的信息载体，是参 与神经活动的根本物质； 5 糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者。二多糖多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。 多糖没有复原性和变旋现象， 无甜 味，大多不溶于水。 多糖的结构包括单糖的组成、 糖苷键的类型、 单糖的排列顺序 3个根本 结构因素。多糖的功能： 1贮藏和结构支持物质。 2抗原性荚膜多糖 。 3抗凝血作用 肝 素。 4为细胞间粘合剂透明质酸 。 5携带生物信息糖链 。三多糖代表物 一淀粉与糖原天然淀粉由直链淀粉以a -(1,4)糖苷键连接与支链淀粉分支点为a -(1,6)糖苷

20、键 组成。淀粉与碘的呈色反响与淀粉糖苷链的长度有关：链长小于6个葡萄糖基，不能呈色；链长为 20 个葡萄糖基，呈红色；链长大于 60 个葡萄糖基，呈蓝色。糖原又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反响呈红紫色。 二纤维素与半纤维素纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由D-吡喃葡萄糖基借B -(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖。微晶束相当牢固。半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类果胶质与淀粉除外。四糖复合物 是糖类的复原端和其他非糖组分以共价键结合的产物。 一糖蛋白与蛋白多糖两种不同类型苷键：N-糖苷键肽链上的 Asn的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成 ；O-糖苷键肽链上的 Ser或Thr的

21、羟基与糖基上的半缩醛羟基形成 。糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。O 型： Fuc 岩藻糖A 型： Fuc 和 GNAc 乙酰氨基葡萄糖B 型： Fuc 和 Gal 半乳糖二糖脂与脂多糖 脂类与糖或低聚糖结合的一类复合糖。1. 甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖结合而成。2. N-酰基神经醇糖脂第四章 脂类和生物膜一脂类不溶于水， 但能溶于非极性有机溶剂。 主要包括脂肪 可变脂，磷脂、 糖脂、固醇基 本脂。一脂肪三酰甘油1 分子甘油和 3 分子脂肪酸结合而成的酯。脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸熟 悉“必需脂肪酸概念和种类 。二甘油磷酸酯类磷脂在水相中自发形成

22、脂质双分子层。三鞘脂类由 1分子脂肪酸， 1分子鞘氨醇或其衍生物，以及 1分子极性头基团组成。可分为 三类：鞘磷脂类、脑苷脂类糖鞘脂 、神经节苷脂类。四固醇甾醇类固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。二生物膜电镜下表现出大体相同的形态、厚度69nm左右的3片层结构。 真核细胞由于生物膜的分化形成细胞器。膜的化学组成： 1膜脂：主要是磷脂、固醇和鞘脂。当磷脂分散于水相时，可形成脂 质体。 2膜蛋白。 3膜糖类。膜的结构：?双层脂分子构成 E. Gorter, F.Grendel, 1925)?三明治式结构模型 (H.Davson, J.F.Danielli, 1935)?单位膜模型 (J.D.Robe

23、rtson, 1959)?流动镶嵌模型 (S.J.Singer, G.Nicolson, 1972)膜的流动镶嵌模型结构要点： 1膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。2脂质双分子层具有流动性。 3内嵌蛋白 “溶解 于脂质双分子层的中心疏水局部。 4外周蛋白 与脂质双分子层的极性头部连接。 5双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间 无共价结合。 6膜蛋白可作横向运动。第五章 酶一酶的概念定义：酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生 物催化剂。酶具有一般催化剂的特征： 1. 只能进行热力学上允许进行的反响； 2. 可以缩短化学反响 到达平衡的时间，而不改变

24、反响的平衡点； 3. 通过降低活化能加快化学反响速度。酶的催化特点：高效性、专一性、反响条件温和、活力受多种因素调控。二. 酶的分类与命名1961年国际酶学委员会Enzyme Committee, EC根据酶所催化的反响类型和机理， 把酶分成6大类：1氧化复原酶类；2转移酶类；3水解酶类；4裂解酶类；5 异构酶；6合成酶类。用 EC X1.X2.X3.X4来表示。酶的命名有两种方法：系统名、惯用名。系统名：包括所有底物的名称和反响类型。惯用名：只取一个较重要的底物名称和反响类型。对于催化水解反响的酶一般在酶的名称上省去反响类型。三. 酶的化学本质一大多数酶是蛋白质1926年首次从刀豆制备出脲酶

25、结晶，证明其为蛋白质，并提出酶的本质就 是蛋白质的观点。ribozyme核酶，以后Altman和Pace等又陆续发现了真正的 RNA催化剂。核酶的发现不仅说明酶不一定都是蛋白质，还促进了有关生命起源、生物进化等问题的进一步探讨。二酶的辅因子酶从其组成上可分为单体酶和结合酶全酶。结合酶由酶蛋白和辅因子组成。辅因子包括辅基、辅酶和金属激活剂。酶的催化专一性主要决定于酶蛋白局部，辅因子通常是作为电子、 原子或某些化学基团的载体。三单体酶、寡聚酶和多酶复合物1单体酶：仅有一条具有活性部位的多肽链，全部参与水解反响。2寡聚酶：由几个或多个亚基组成，亚基牢固地联在一起，单个亚基没有催化活性。亚基之 间以非

26、共价键结合。3多酶复合物：几个酶镶嵌而成的复合物。这些酶催化将底物转化为产物的一系列顺序反响。四. 酶的结构与功能的关系一活性部位和必需基团必需基团：这些基团假设经化学修饰使其改变，那么酶的活性丧失。活性部位：酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。包括结合部位决定酶的专一性和催化部位决定酶的催化性质。二酶原的激活没有活性的酶的前体称为酶原。酶原转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。这个过程实质上是酶活性部位形成和暴露的过程。在组织细胞中，某些酶以酶原的形式存在，可保护分泌这种酶的组织细胞不被水解破坏。三同工酶能催化相同的化学反响，但在蛋白质分子的结构、理化性质和免疫性能等方面都

27、存 在明显差异的一组酶。如乳酸脱氢酶。五. 酶作用的专一性包括结构专一性和立体异构专一性。前者又分为基团专一性和绝对专一性。六酶的作用机理酶和一般催化剂的作用就是降低化学反响所需的活化能，从而使活化分子数增多，反响速度加快。中间产物学说。诱导嵌合学说Koshland, 1958：酶活性中心的结构有一定的灵活性，当底物激活 剂或抑制剂与酶分子结合时，酶蛋白的构象发生了有利于与底物结合的变化，使反响所需的催化基团和结合基团正确地排列和定向， 转入有效的作用位置， 这样才能使酶与底物完全 吻合，结合成中间产物。使酶具有高催化效率的因素： 1底物和酶的邻近效应与定向效应 邻近效应： 酶与底物形成中间复

28、合物后使底物之间、 酶的催化基团与底物之间相互靠近， 提高了反响基团的有效浓度。定向效应：由于酶的构象作用， 底物的反响基团之间、 酶与底物的反响基团之间正确取向的效应。反响基团相互邻近， 同产生电子张力， 降底物形变，利于形酶把底物分子从溶液中富集出来， 使它们固定在活性中心附近，时使反响基团的分子轨道以正确方位相互交叠，反响易于发生。2底物的形变和诱导契合酶中某些基团可使底物分子的敏感键中某些基团的电子云密度变化， 低了底物的活化能。 酶从低活性形式转变为高活性形式，利于催化。 成ES复合物。底物构象变化，过度态结构，大大降低活化能。3酸碱催化酶分子的一些功能基团起瞬时质子供体或质子受体的

29、作用。 影响酸碱催化反响速度的两个因素：酸碱强度(pK值。组氨酸咪唑基的解离常数为6，在pH6附近给出质子和结合质子能力相同，是最活泼的催化基团。给出质子或结合质子的速度。咪唑基(His)最快，半寿期小于 10-10 秒 4共价催化酶作为亲核基团或亲电基团， 与底物形成一个反响活性很高的共价中间物。 催化剂通过 与底物形成反响活性很高的共价过渡产物，使反响活化能降低，从而提高反响速度的过程， 称为共价催化。5活性部位微环境的影响 疏水环境：介电常数低，加强极性基团间的作用。电荷环境：在酶活性中心附近, 往往有一电荷离子，可稳定过渡态的离子 七酶促反响的速度和影响酶促反响速度的因素一酶反响速度的

30、测量用一定时间内底物减少或产物生成的量来表示酶促反响速度。测定反响的初速度。 研究酶促反响速度， 以酶促反响的初速度为准。因为底物浓度降低、酶局部失活、产物抑制和逆 反响等因素，会使反响速度随反响时间的延长而下降。二酶浓度对酶作用的影响在有足够底物和其他条件不变的情况下：v = k E三底物浓度对酶作用的影响1. 底物浓度对酶反响速度的影响 用中间产物学说解释底物浓度与反响速度关系曲线的二相现象： 底物浓度很低时， 有多余的酶没与底物结合， 随着底物浓度的增加， 中间络合物的浓度 不断增高。 当底物浓度较高时， 溶液中的酶全部与底物结合成中间产物， 虽增加底物浓度也 不会有更多的中间产物生成。

31、2. 米氏方程式3. 米氏常数的意义及测定km= S1 km 是酶的一个根本的特征常数。 其大小与酶的浓度无关， 而与具体的底物有关， 且随着温度、pH和离子强度而改变。2从km可判断酶的专一性和天然底物。Km最小的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然底物。 3当 k2?k3 时， km 的大小可以表示酶与底物的亲和性。 4从 km 的大小， 可以知道正确测定酶活力时所需的底物浓度。 5 km 还可以推断某一代谢物在体内可能的代谢途径。 米氏常数可根据实验数据作图法直接求得：先测定不同底物浓度的反响初速度，从 v与S的关系曲线求得V，然后再从 1/2 V求得相应的S即为km近似值。通常用L

32、ineweaver-Burk 作图法双倒数作图法 。四 pH 对酶作用的影响虽然大局部酶的 pH-酶活曲线是钟形，但也有半钟形甚至直线形。pH对酶作用的影响机制： 1.环境过酸、过碱使酶变性失活； 2.影响酶活性基团的解离； 3.影响底物的解离。 五温度对酶作用的影响两种不同影响： 1.温度升高，反响速度加快； 2.温度升高，热变性速度加快。六激活剂对酶作用的影响凡能提高酶活力的物质都是酶的激活剂。如C是唾液淀粉酶的激活剂。七抑制剂对酶作用的影响1 不可逆的抑制作用 抑制剂与酶活性中心外的必需基团共价结合，使酶的活性下降，无法用透析、超滤 等物理方法除去抑制剂而使酶复活。2可逆的抑制作用 抑制

33、剂与酶蛋白非共价键结合，可以用透折、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活。 1竞争性抑制：抑制剂具有与底物类似的结构，竞争酶的活性中心，并与酶形成可逆的 EI 复合物，阻止底物与酶结合。可以通过增加底物浓度而解除此种抑制。Vmax 不变， Km 变大，而且随 I 浓度的增大而增大。 2非竞争性抑制：底物和抑制剂可以同时与酶结合，但是，中间的三元复合物ESI不能进一步分解为产物， 因此， 酶的活性降低。抑制剂与酶活性中心以外的基团结合，其结构可能与底物无关。不能通过增加底物浓度的方法来消除非竞争性抑制作用。Km 不变， Vmax 降低。 3反竞争性抑制：酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。常见

34、于多底物的酶 促反响中。E+St ES+I T ESI 丰 PKm 及 Vmax 都变小。八酶的变别构效应 有些酶具有类似血红蛋白那样的别构效应，称为别构酶。特点：1一般是寡聚酶；2具有别构效应；3.v对S不呈直角双曲线。ATCase。 八酶的制备与活力的测定 酶活力是指酶催化某一化学反响的能力。 酶活力单位：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。 U/g ， U/ml 在最适的反响条件 25C下，每分钟内催化一微摩尔底物转化为产物的酶量定为一个酶活力单位，即1IU=1卩mol/min在最适条件下，每秒钟内使一摩尔底物转化为产物所需的酶量定为1kat 单位，即1kat=1

35、mol/s酶的纯度：比活力 = 活力单位数 / 毫克蛋白氮第六章 维生素和辅酶掌握三方面内容：辅酶形式、功能部位、缺乏症。维生素是维持生物正常生命过程所必需的一类小分子有机物， 需要量很少， 但对维持健 康十分重要。 维生素不能供应机体热能， 也不能作为构成机体组织的物质， 其主要功能是通 过作为酶的辅酶成分调节机体代谢。 长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病 维生素 缺乏症。医疗上用维生素防治维生素缺乏而引起的疾病。长期大量使用维生素 A 和维生素 D 会 引起中毒；维生素 Bi用量过多会引起周围神经痛觉缺失；长期大量使用维生素B12会引起红细胞过多；口服维生素 C过多可破坏膳食中维生素

36、 Bi2而引起贫血。水溶性维生素： 维生素B族Bi、B2、泛酸、维生素 PP、B6、生物素、叶酸，Bi2和 维生素 C 等。脂溶性维生素： 维生素 A 、 D、 E、 K 等。一 维生素 Bi维生素Bi由一含S的噻唑环和一含 NH2的嘧啶环组成，又称硫胺素。维生素Bi在 活体组织中可经硫胺素激酶催化与ATP作用转化成硫胺素焦磷酸TPP。TPP是脱羧酶、脱氢酶的辅酶。功能部位在噻唑环的C2上。二.维生素B2和黄素辅酶维生素B2又称核黄素，是一种含核糖醇基的黄色物质，在自然界多与蛋白质结合存在，这种结合体称黄素蛋白。维生素B2由异咯嗪与核糖醇所组成。自然界中，维生素B2在机体内与 ATP 作用转化

37、为核黄素磷酸，即黄素单核苷酸简称 FMN 。后者再经 ATP 作用进一 步磷酸化即产生黄素腺嘌呤二核苷酸 简称 FAD。 FMN 与 FAD 是许多脱氢酶的辅酶， 是 很重要的递氢体。可促进生物氧化作用，对糖、脂和氨基酸的代谢都很重要。三泛酸维生素 B3和辅酶A泛酸是B -丙氨酸与a,Y -二羟-3 -二甲基丁酸结合而成的化合物。分子中有一肽键。在机体内泛酸与 ATP和半胱氨酸经一系列反响可合成辅酶ACoA。泛酸的生物功能是以CoA 形式参加代谢，是酰基的载体，是体内酰化酶的辅酶，对糖、脂、蛋白质代谢过程中 的乙酰基转移有重要作用。四.维生素PP和辅酶I、辅酶n维生素PP过去称抗赖皮病维生素或

38、维生素B5,包括尼克酸烟酸和尼克酰胺。可转变为 NAD +与 NADP +，皆是脱氢酶的辅酶。抗结核药异烟肼的结构与尼克酰胺类似，两者 有拮抗作用，长期服用异烟肼时应注意补充尼克酰胺。五维生素B6和磷酸吡哆醛维生素 B6 又称吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。作为辅酶参加多种代谢反响， 包括脱羧、转氨、氨基酸内消旋、Trp代谢包括Trp宀nicotinamide、含硫氨基酸的脱硫、 羟基氨基酸的代谢和氨基酸的脱水等。六生物素生物素维生素 B7为含硫维生素，其结构可视为由尿素与硫戊烷环结合而成，并有 一个C5酸枝链。尿素环上的一个N可与CO2结合。生物素是多种羧化酶的辅酶，在CO2固定反响中起

39、重要作用。七.叶酸和叶酸辅酶叶酸folic acid丨即维生素Bii，由蝶呤啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而成。叶酸的5、6、7、8位置，在NADPH + H+存在下，可被复原成四氢叶酸 FH4或THFA。四氢 叶酸的N5和Nio位可与多种一碳单位结合作为它们的载体。THFA是转一碳基团酶系的辅酶。八维生素Bi2和Bi2辅酶维生素Bi2是含钴的化合物，又称钴胺素。维生素Bi2的发现是多年研究恶性贫血症 即 巨初红细胞症的结果。维生素 Bi2的吸收需要一种胃壁细胞分泌的糖蛋白称为内因子，两者结合后才能被小肠吸收。 恶性贫血患者的胃液中常缺乏内因子， 须注射维生素Bi2治疗。九维生素 C维生素

40、C 能防治坏血病，又称抗坏血酸。促进各种支持组织及细胞间粘合物的形成。 是脯氨酸羟化酶的辅酶。对生物氧化有重要作用，是强力抗氧化剂 。 十维生素 A维生素A又名视黄醇，只存在于动物性食物中， 包括Ai和A2两种。Ai即一般所说的 视黄醇，主要存在于咸水鱼的肝脏；A2 即 3-脱氢视黄醇，主要存在于淡水鱼肝脏。在高等植物和动物中普遍存在的B -胡萝卜素可转变为 2分子视黄醇。在视觉过程中维生素 A的变 化。维生素 A 较易被正常肠道吸收，但不直接随尿排泄，因而摄取过量是有害的。 十一 . 维生素 D维生素 D 具有抗佝偻病作用， 又称抗佝偻病维生素。 已确知有 4 种， 即维生素 D2、D3、

41、D4、D5,均为类固醇衍生物，其中 D2和D3较为重要。只在动物体内含有维生素D，鱼肝油中含量最丰富。动、植物组织中含有能转化为维生素 D 的固醇类物质，经紫外光照射可转 变为维生素D。目前尚不能用人工方法合成，只能用紫外光照射维生素D元的方法来制造。维生素 D 调节钙、磷代谢，维持血液正常的钙、磷浓度，从而促进钙化，使牙齿、骨骼发 育正常。机体只能从胆汁排出过多的维生素D，维生素D如摄食过量那么会中毒。十二 . 维生素 E维生素 E 又称生育酚或抗不育维生素。由于维生素 E 的强抗氧化性质，能保护不饱和 脂酸使其不被氧化成脂褐色素及自由基， 从而维护细胞的完整和功能， 故有一定的抗衰老作 用

42、。十三 . 维生素 K维生素 K 是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。 维生素 K 的主要作用是促进血液凝固， 因维生素 K 是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。大剂量维生素 K 可引起动物贫血、脾肿 大和肝肾伤害。对皮肤和呼吸道有强烈刺激，有时还引起溶血。第七章 生物氧化一 生物氧化的特点和方式糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H20并释放出能量的过程称为生物氧化， 其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化复原反响过 程。生物氧化的特点：1反响条件温和，多步反响，逐步放能。2生物氧化在活细胞中进行， pH 中性，反响条件温和，一系列酶和电子传递体参与氧化过程，

43、逐步氧化，逐步释 放能量，转化成 ATP。 3真核细胞，生物氧化多在线粒体内进行，在不含线粒体的原核细 胞中，生物氧化在细胞膜上进行。C02的生成：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物，然后在酶催化下脱 羧而生成 C02。H20 的生成： 代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体FMN 等所接受，再通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成 二 线粒体电子传递体系线粒体基质是呼吸底物氧化的场所，底物在这里氧化所产生的 NAD +、 NADP +、 FAD、 H20。NADH 和 FADH 2将质子和电子转移到内膜的载体上，经过一系列氢载体和电子载体的传递，最后传递给02 生成H20。

44、这种由载体组成的电子传递系统称电子传递链，因为其功能和呼吸作用直接相关，亦 称为呼吸链。氧化电子传递链位于原核生物的质膜上，真核生物中位于线粒体的内膜上。 呼吸链的种类、组成及传递体的排列顺序，偶联 ATP 的部位和特异抑制剂。 三 氧化磷酸化作用代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于合成ATP即ADP+PitATP，这种氧化放能和 ATP 生成磷酸化相偶联的过程称氧化磷酸化。有底物水平磷酸化和电子传递水 平磷酸化两种类型。电子传递水平磷酸化：电子沿着氧化电子传递链传递的过程中所伴随的将ADP 磷酸化为 ATP 的作用，或者说是底物水平磷酸化：是指ATP 的形成直接与一个代谢中间物如PEP上

45、的磷酸基团转移相偶联的作用。糖酵解中1,3- 二磷酸甘油酸，磷酸烯醇丙酮酸。ATP 的生成与氧化电子传递链相偶联的磷酸化作用。呼吸过程中无机磷酸Pi消耗量和原子氧0消耗量的比值称为磷氧比。由于在氧化磷酸化过程中，每传递一对电子消耗一个氧原子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi,因此 P/0 的数值相当于一对电子经呼吸链传递至原子氧所产生的 ATP 分子数。 NADH 呼吸 链： P/0 3。 FADH 2呼吸链： P/0 2。氧化磷酸化的偶联机理：化学偶联假说 1953 年， Edward Slater 构象偶联假说 1964年， Paul Boyer 化学渗透假说 1961 年， Peter

46、 Mitchell 电子传递的自由能驱动 H+从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙，从而形成H+跨线粒体内膜的电化学梯度，这个梯度的电化学势 H+驱动ATP的合成。线粒体外 NADH 的氧化磷酸化作用： 磷酸甘油穿梭系统； 苹果酸 天冬氨酸穿梭系统。第八章 糖代谢一葡萄糖的主要代谢途径一糖酵解糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着 ATP 生成的一系列反响，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称EMP途径。熟悉糖酵解途经不可逆反响、能量变化步骤、 ATP 计算。总反响式 :C6H1206+2NAD +2ADP+2Pi2C3H403+2

47、NADH +2H +2ATP+2H 20能量计算：氧化 1 分子葡萄糖净生成2ATP2NADH t6ATP 或 4ATP ？生物学意义：是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解， 生物体获得生命活动所需要的能量；形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架； 为糖异生提供根本途径。二丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解1. 丙酮酸脱氢酶系。2. 三羧酸循环柠檬酸循环、 TCA 循环、 Krebs 循环 1 总反响式：丙酮酸 + 4NAD + + FAD + GDP t 4NADH + 4H + + FADH2 + GTP + 3C02 + H20乙酰 CoA + 3NA

48、D + + FAD + GDP t 3NADH +3H + + FADH2 + GTP + 2C02 + H20 2一次底物水平的磷酸化、 二次脱羧反响， 三个调节位点， 四次脱氢反响。 3NADH 、FADH 2 进入呼吸链。 3三羧酸循环中碳骨架的不对称反响同位素标记说明， 乙酰 CoA 上的两个 C 原子在第一轮 TCA 上并没有被氧化。 被标记的羰基碳在第二轮 TCA 中脱去。在第三轮 TCA 中，两次脱羧，可除去最初甲基碳的 50% ， 以后每循环一次，脱去余下甲基碳的50%。三羧酸循环的能量计量。 三羧循环的生物学意义：?是有机体获得生命活动所需能量的主要途径 ?是糖、脂、蛋白质等

49、物质代谢和转化的中心枢纽?形成多种重要的中间产物 ?是发酵产物重新氧化的途径3. 乙醛酸循环2 乙酰 CoA+NAD +2H2O琥珀酸 + 2CoA+NADH+H +生物学意义： 过量的草酰乙酸可以糖异生成Glc ，因此，乙醛酸循环可以使脂肪酸的降解产物乙酰CoA 经草酰乙酸转化成 Glc ，供应种子萌发时对糖的需要。 植物中，乙醛酸循环只存在于苗期，而生长后期那么无乙醛酸循环。 哺乳动物及人体中，不存在乙醛酸循环，因此，乙酰 CoA 不能在体内生成糖和氨基酸。三磷酸戊糖途径 pentose phosphate pathway, ppp 磷酸戊糖途径的两个阶段：氧化脱羧阶段，非氧化分子重排阶段

50、。 总反响式：6 G-6-P + 12NADP + +7 H2O宀 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H +磷酸戊糖途径的生理意义：1 产生大量的 NADPH ，为细胞的各种合成反响提供主要的复原力。 NADPH 作为 主要的供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢叶酸等的合成，非光合细胞中硝酸盐、亚硝酸盐的复 原，及氨的同化等所必需。 2中间产物为许多化合物的合成提供原料。产生的磷酸戊糖参加核酸代谢。4-磷酸赤藓糖与糖酵解中的磷酸烯醇式丙酮酸PEP可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。3是植物光合作用中 CO2合成Glc的局部途径。 4 NADPH 主要用于复原反响，其电子

51、通常不经电子传递链传递，一般不用于ATP合成。如 NADPH 用于供能， 需通过两个偶联反响， 进行穿梭转运， 将氢转移至线粒体 NAD + 上。线粒体内：异柠檬酸胞液内：a -酮戊二酸+CO2+NADPH +H+ 宀 异柠檬酸+NADP 异柠檬酸能自由通过线粒体膜，传递氢。+NAD + =a -酮戊二酸 +CO2+NADH+H +分子Glc经磷酸戊糖途径， 完全氧化，产生12分子NADPH ,可生成36-1=35ATP四糖的异生糖异生总反响：2 丙酮酸 +4ATP+2GTP+2NADH+2H +4H20 宀 GIC+2NAD +4ADP+2GDP+6Pi 从2分子丙酮酸形成 Glc共消耗6个

52、ATP, 2个NADH。但凡能生成丙酮酸或草酰乙酸的物质都可以变成葡萄糖，如TCA 中全部的中间产物，大多数氨基酸植物微生物经过乙醛酸循环，可将乙酰 CoA 转化成草酰乙酸，因此可以将脂肪酸转变 成糖。动物体中不存在乙醛酸循环，因此不能将乙酰CoA转变成糖。糖异生主要途径和关键反响：非糖物质转化成糖代谢的中间产物后， 在相应的酶催化下， 绕过糖酵解途径的三个不可 逆反响，利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。二糖原的分解和生物合成 一糖原的酶促磷酸解 二糖原的生物合成1UDP- 葡萄糖焦磷酸化酶 催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成时，提供糖基和能量。动 物细胞中糖元合成

53、时需 UDPG ；植物细胞中蔗糖合成时需 UDPG ，淀粉合成时需 ADPG ，纤 维素合成时需 GDPG 和 UDPG 。2糖原合成酶 催化 -1， 4-糖苷键合成3糖原分支酶 催化 -1， 6-糖苷键合成第九章 脂类代谢一脂肪的分解代谢一脂肪的水解 二甘油的转化 三脂肪酸的分解代谢1. 饱和脂肪酸的氧化分解途径1B -氧化作用脂肪酸在体内氧化时在羧基端的B-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰 CoA，该过程称作B -氧化。 脂肪酸的活化和转运 B -氧化的生化历程 脂肪酸B -氧化作用小结：? 脂肪酸B -氧化时仅需活化一次，其代价是消耗1个ATP的两个高能键。?

54、 长链脂肪酸由线粒体外的脂酰 CoA 合成酶活化，经肉碱运到线粒体内；中、短链 脂肪酸直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰 CoA 合成酶活化。?3 -氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤。?3 -氧化的产物是乙酰 CoA，可以进入TCA2a -氧化作用脂肪酸氧化作用发生在a -碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸， 这种氧化作用称为a -氧化作用。33氧化作用脂肪酸的3 -氧化指脂肪酸的末端甲基3 -端经氧化转变成羟基， 继而再氧化成羧基，从而形成a,3 -二羧酸的过程。2. 酮体的代谢脂肪酸3 -氧化产物乙酰 CoA，在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还 有另一条去路。乙酰 CoA 可在肝细胞形成乙酰乙酸、3-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。酮体在肝中生成后，再运到肝外组织中利用。酮体的合成发生在肝、肾细胞的线粒体内。形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去，乙酰乙酸占 30%，3 羟丁酸 70%，少量丙酮。 丙酮主要由肺呼出体外肝脏线粒体中的乙酰 CoA 走哪一条