本科生化教学

1、 高职班生化教学第八章 核苷酸代谢一 本章重点、难点重点：嘌呤核苷酸从头合成的原料、能源、逐步合成、关键酶；嘧啶核苷酸从头合成原料、能源、关键酶；脱氧核苷酸生成、核苷三磷酸（NTP）的生成难点：嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的过程二 教案第一部分 （ 1hr） 核苷酸是机体内的一类重要含氮物质，具有多种生理功用：作为合成核酸大分子的基本原料是其最主要的功能。其次，核苷酸还可作为能源物质(例如：ATP、GTP等高能化合物)：参与辅酶的组成(如NAD、FAD、辅酶A等)；参与物质代谢的调节(如cAMP、cGMP)。此外，体内多种活性代谢中间物也是以核苷酸衍生物的形式存在的(例如糖原合成过程中的UDPG，磷

2、脂合成过程中的CDPDG等)。 食物中的核酸在消化道中经胰腺和肠道分泌的多种酶作用下逐步分解。但其生成的碱基大部分被进一步被分解而排出体外，极少被机体利用。人体内的核苷酸基本上是由机体细胞自身合成的，因此，与某些氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。体内核苷酸的合成有两个途径：1 从头合成途径，即利用一些简单物质为原料，经过多步酶促反应，合成核苷酸。2 补救合成(又称重新利用)途径，即利用已有碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸。从头合成是主耍的途径，但补救合成也有重要的意义。嘌呤核苷酸从头合成的原料是：磷酸核糖焦磷酸(PRPP)，由磷酸戊糖代谢而来、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2和

3、一碳单位(由四氢叶酸携带)。先合成次黄嘌岭核苷酸(1MP)，然后再转变成腺苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)。嘌呤碱合成的特点是一开始就沿着合成核苷酸的途径进行，即在合成嘌呤核苷酸的过程中逐步合成嘌呤环。具体反应步骤不要求，但要掌握关键产物与调节部位。HGPRT(次黄嘌岭鸟嘌岭磷酸核糖转移酶)和APRT(腺嘌吟磷酸核糖转移酶)是嘌岭核苷酸补救合成的两种重要酶。HGPRT的缺陷可导致一种先天性疾病第二部分 （ 1hr）嘧啶核苷酸从头合成的原料是：PRPP、天冬氨酸、谷氨酰胺、以及CO2。首先合成尿嘧啶核苷酸(UMP)，然后再转变成胞嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)。与嘌呤核苷酸合成的程序不同

4、，嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶碱，而后再磷酸核糖化。虽然UMP、CTP的合成不需要一 碳单位参加，但生成dTMP时需要由四氢叶酸携带的一碳单位。 肝脏是体内从头合成嘌呤和嘧啶核苷酸的主要部位。 嘌呤和嘧啶核苷酸的从头合成均受反馈调节的精密控制。主要是反应产物对有关酶的反馈抑制，由此调节适当的合成速度，一方面保证机体足够核苷酸的需要；另一方面又不至于合成量过多，避免营养物和能量的消耗。合成途径中起始步骤的酶类是反馈调节的主要部位。对维持机体内环境的相对稳定具有重要意义。脱氧核苷酸(包括瞟呤和嘧啶脱氧核苷酸)是在相应的二磷酸核糖核苷(NDP)水平，由核糖核苷酸还原酶催化，直接还原而生成的。 在核苷

5、酸的分解代谢方面，尿酸是人体内嘌呤核苷酸分解代谢的终产物，黄嘌呤氧化酶是重要的酶。尿酸可由尿排出。若尿酸生成过多或排泄障碍，可导致高尿酸血症或痛风。由于别嘌呤醇是次黄嘌呤的类似物，可以抑制黄嘌呤氧化酶活性，减少尿酸的生成，故临床上用以治疗痛风症。 嘧啶核苷酸分解代谢产生某些b氨基酸，如胞嘧啶，尿嘧啶，最终生成b-氨基丙酸，胸腺嘧啶生成b-氨基异丁酸。 人工合成的某些物质，其化学结构与嘌岭、嘧啶、叶酸或某些氨基酸类似，可以通过竞争性抑制或“以假乱真”等方式干扰或阻断核苷酸的正常合成代谢，从而抑制核酸、蛋白质合成及细胞增殖。这类物质称为核苷酸的抗代谢物。在临床上常用来作为抗 肿瘤药和免疫抑制。常见

6、的抗代谢物有：1 嘌吟类似物，例如6巯基嘌岭(6MP)， 其结构与次黄嘌吟相似，在体内可经过磷酸核糖化(补救合成途径)而转变成6巯基嘌呤核苷酸。后者的结构与IMP相似，通过多种途径抑制嘌呤核苷酸合成。2 啶类似物，例如5 氟尿嘧啶(5FU)，其结构与胸腺嘧啶相似，可以在体内经磷酸核糖化转变成，氟尿嘧啶核苷酸。后者可抑制胸苷酸合成酶，干扰胸苷酸的合成。3 叶酸类似物，例如氨基蝶呤，结构与叶酸类似，竞争性抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸不能还原成 二氢叶酸及四氢叶酸，干扰碳单位代谢，进而抑制嘌吟核苷酸和胸苷酸的合成。6MP、 5Fu均为临床常用的抗癌药。氨基酸类似物，例如氮杂丝氨酸，其结构与谷氨酰胺类似

7、，可干扰谷氨酰胺在嘌呤、嘧啶核苷酸合成中的作用，从而抑制嘌呤、嘧啶核苷酸的合成。三 教学大纲目的要求（一） 掌握核苷酸从头合成的要点： 嘌呤核苷酸从头合成原料、能源、逐步合成、关键酶； 嘧啶核苷酸从头合成原料、能源、先合成嘧啶环，再与PRPP结合；关键酶； 脱氧核苷酸生成； 核苷三磷酸（NTP）的生成、dTMP的生成。 影响核苷酸合成因素或调节因素。（高护班不讲）（二）掌握核苷酸补救合成途径。（三）嘌呤降解产物为尿酸、尿酸与痛风病。 （四）熟悉抗代谢物与其作用的概念。教学内容（一）核苷酸基本概念、生理意义（二）嘌呤核苷酸代谢 嘌呤核苷酸的合成代谢； 从头合成途径要点关键酶、IMP生成与其转变成

8、AMP和GNP； 补救合成反应；影响合成的因素； 嘌呤核苷酸的分解代谢：尿酸生成、痛风症简介。（三）嘧啶核苷酸代谢 嘧啶核苷酸合成代谢：UMP生成、UMP转变成CTP，TMP； 补救合成途径；影响合成的因素； 嘧啶核苷酸分解代谢的简要过程，产物。（四）其它核苷酸的生成 脱氧核苷酸生成； 三磷酸核苷酸的生成； 脱氧胸苷酸的生成。（五）代谢物与其抑制核苷酸合成的基本原理。四 复习要求（一）掌握核苷酸从头合成的要点：原料、关键酶、合成特点。（二）掌握核苷酸补救合成途径。（三）嘌呤降解产物为尿酸、尿酸与痛风病。 （四）熟悉抗代谢物与其作用的概念。五. 复习题1. 何谓从头合成？2. 试述嘌呤核苷酸从头

9、合成的原料、关键酶、代谢特点？3. 试述嘧啶核苷酸从头合成的原料、关键酶、代谢特点？4. 试述嘌呤和嘧啶的补救合成途径？5. 嘌呤和嘧啶分解代谢的产物是什么？6. 试述抗代谢物的种类和作用机制？第九章 物质代谢的联系与调节一 本章重点、难点重点：细胞水平酶的变构（别构）调节和酶的化学修饰调节的一般原理、意义及二者之间的差别；膜受体激素信息转导cAMP蛋白激酶（A激酶）系统的作用模式；第二信使概念、种类。难点：酶的变构调节、受体激素调节作用的模式二 教案第一部分 (学时：1 )简述物质代谢途径的联系及其意义：（图）物质代谢的调节 (一)细胞水平的调节 这是生物最基本的调节方式。主要是通过改变限速

10、酶的结构或含量以影响酶活性，对物质代谢进行调节。所谓限速酶是指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶。这些限速酶不但可以影响整条代谢途径的总速度，甚至还可改变代谢方向。 代谢调节按其调节水平，大致分为三个层次： 1酶在细胞结构中分隔分布 在真核细胞中，由于酶的分布呈区域化，而使各类代谢分布在不同亚细胞结构中进行。既不互相干扰，又可使作用物在局部浓集。如脂肪酸合成在胞液中进行，而脂肪酸分解在线粒体中进行。 2酶结构的调节 这种调节是使业已存在的酶通过其结构改变来调节酶的活性，因此可快速适应机体的需要。 (1)变构调节 某些物质能结合于酶分子的非催化部位，诱导酶蛋白分子构象发生改变，从而使酶的活性改变

11、，这种调节方式称为变构调节，或称别构调节。如果接受调节后酶活性增高，则称为变构激活；反之则为变构抑制。受调节的酶称为变构酶或别构酶。能引起变构调节的物质称为变构剂。多数变构酶系由多亚基构成，其中有的为调节亚基，有的为催化亚墓。也有的变构酶由一条肽链组成，其结构分区为调节部位和催化部位。如胆固醇可变构抑制胆固醇合成的限速酶HMGCoA还原酶的活性。 第二部分 （ 学时：1 ） (2)化学修饰 某些酶分子上的一些原因，受其它酶的催化而发生化学变化，从而使酶活性改变，这种调节称为化学修饰。最常见的化学修饰方式是磷酸化和脱磷酸化。如糖原合成的限速酶糖原合成酶及糖原分解的限速酶磷酸化酶，在磷酸化后活性分

12、别降低和刀高，最终促进糖原合成。 （3）同工酶 同工酶是指所催化的化学反应相同，但其动力学性质不同的 组酶。不同组织中的同工酶，对问一作用物的亲合力不同，催化谊代谢途径的速度不同，可以适应不同组织的需要。如己糖激酶有4种同工酶，乳酸脱氢酶有5种同工酶。 3酶含量的调节 酶的合成与降解可以影响酶的含量，从而影响酶的活性，这是最根本的调节。但由于酶是蛋白质，其基因表达及生物合成过程耗时、耗能，因此属于慢凋节。许多作用物可诱导或阻遏相应酶的基因表达，而使酶蛋白合成量增多或减少，从而使酶活性增高或降低，最终影响代谢通路进行的速度。 (二)激素(内分泌)水平的调节 细胞与细胞之间，以及各器官之间，可通过

13、激素调节其代谢与功能。作用特点是：浓度低；半衰期较短；激素与其特异受体结合才能发挥作用。激素通过内分泌、旁分泌或自分泌的方式发挥作用。按其受体所在部位，可将激素分为作用于细胞膜受体的激素和作用于细胞内受体的激素。 1作用于细胞膜受体的激素 这类激素多为肽类或蛋白质，包括肾上腺素、生长激素、生长因子及细胞因子等。它们主要通过三条信息传递途径影响细胞内的代谢过程，发挥生物学作用。 重点掌握 (1)蛋白激酶途径 激素与其特异细胞膜受体结合后，受体构象改变，通过与G蛋白偶联，激活膜上腺苷酸环化酶，使ATP环化生成cAMP。cAMP作为细胞内第二信使，可变构擞活蛋白激酶A，从而使细胞内靶蛋白上丝氨酸或苏

14、氨酸残基磷酸化，引起生物学效应。 G蛋白含a、b、Y三个亚基。与GDP结合呈无活性状态。当G蛋白被激活时，其a亚基转而与GTP结合，Ga-GTP进而活化腺苷酸环化酶。Ga-GTP可自行灭活，因为其本身有GTP酶活性，可水解GTP成GDP。 细胞内第二信使还包括：IP3 DG Ca+ 和cGMP 等（此处高护班不讲） (2)蛋白擞酶C途径 某些激素与相应膜受体结合，通过另一类G蛋白，介导激活膜上磷脂酶C，使膜上磷脂酰肌醇二磷酸水解，生成甘油二酯(DG)和三磷酸肌醇(IP3)。IP3作用于内质网释放Ca+，使胞浆内Ca+浓度增高。Ca+与DG共同参与激活蛋白激酶c，使细胞内靶蛋白上的丝氨酸或苏氨酸

15、残基磷酸化，发挥牛物学作用。 (3)酪氨酸蛋白激酶途径 ,生长因子、细胞因子等作用于膜受体后，可使膜受体本身所含的酪氨酸蛋白激酶活化；或者受体与胞浆内含酪氨酸蛋白激酶的蛋白结合井使之活化。活化的酪氨酸蛋白激酶可使细胞内靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化，发挥生物学作用。 2作用于细胞内受体的激素 类固醇激素和甲状臃素可透过质膜，与细胞内妥体结合。此激素受体复合物在核内可与相应DNA区段上的调节部位结合，从而调控相应基因的表达。 (三)整体水平的调节 机体通过神经体液途径，对各组织的物质代谢进行调节，以适应不断变化的内外环境，力求在动态中维持相对的稳态，利于组织更新及提供生命活动的能源。以饥饿为例：短期饥

16、饿时，肝糖原分解增强，肝中糖异生增加，维持血糖浓度恒定，为脑组织提供能源物质；脂肪动员增加，分解产生脂肪酸，为肌肉组织提供能源物质。长期饥饿时，糖原耗竭，糖异生作用减弱：脂肪大量动员，其中间代谢产物酮体成为脑、心、肾、肌肉组织的主要供能物质。三 教学大纲 目的要求（一） 掌握细胞水平酶的变构（别构）调节和酶的化学修饰调节的一般原理、意义及二者之间的差别。掌握膜受体激素信息转导cAMP蛋白激酶（A激酶）系统的作用模式（以糖原分解及合成的调节为例）。第二信使概念、种类。（二） 熟悉酶在不同亚细胞结构中集中分布的调节、（三） 了解胞内受体激素调节作用的模式。（四） 了解整体水平。教学内容（一） 细胞

17、水平的调节细胞内多酶体系的布局所构成的调节。限速反应和关键酶存在的意义。细胞内酶活性的调节：变构酶调节的基本概念、变构调节机理及生理意义。酶的化学修饰调节的基本概念、磷酸化/去磷酸化调节的特点、意义及与变构调节作用的不同点。酶含量的调节：酶蛋白合成的诱导与阻抑、酶降解的调节。（二） 激素对代谢的调节激素作用的一些重要特点：激素的第一信使作用、激素的类别、膜受体的信息转导和应答效应：膜受体cAMP蛋白激酶（A激酶）的作用模式（以糖原合成及分解的调节为例）胞内受体激素的调节作用的一些特性、。（三）物质代谢的整体调节基本概念。饥饿状态下的调节作用。应激状态下的调节作用。四 复习要求（一） 掌握细胞水

18、平酶的变构（别构）调节和酶的化学修饰调节的一般原理、意义及二者之间的差别。掌握膜受体激素信息转导cAMP蛋白激酶（A激酶）系统的作用模式（以糖原分解及合成的调节为例）。第二信使概念、种类。（二） 熟悉酶在不同亚细胞结构中集中分布的调节、（三） 了解胞内受体激素调节作用的模式。（四） 了解整体水平的调节。五 习题1 何谓化学修饰和变构修饰 ？2 细胞水平的调节有哪几种类型,有何特点?3 肾上腺素如何参与血糖浓度的调节?4 饥饿时机体代谢有何变化?第十章 DNA复制一. 本章重点、难点重点：嘌呤核苷酸从头合成的原料、能源、逐步合成、关键酶；嘧啶核苷酸从头合成原料、能源、关键酶；脱氧核苷酸生成、核苷

19、三磷酸（NTP）的生成难点：嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的过程二. 教案第一节 DNA的半保留复制 遗传信息传递的中心法则：DNA是主要的遗传物质，碱基的排列顺序即是贮藏的遗传信息。DNA通过复制将亲代的遗传信息准确地传递给子代；DNA本身不指导蛋白质的合成，通过转录将携带的遗传信息传递给RNA；RNA通过翻译指导蛋白质的合成。此外，某些病毒中RNA可以指导DNA的合成。DNA半保留复制的概念：DNA复制时，亲代的双链DNA解开成单链，各自作为模板合成新链，合成的子代DNA双链，一条来自亲代，另一条是新合成的，新合成的两个子代DNA就与亲代DNA分子的核苷酸排列顺序完全相同，这种复制方式称为半保留复

20、制。这种复制方式保证了DNA在代谢上的稳定性，确保遗传信息的准确性和稳定性。第二节 参与DNA复制的酶类及蛋白因子DNA复制的过程极为复杂，但其速度很快，DNA复制是如何保证其高效率和高忠实性？是由于酶的催化：DNA聚合酶、引物酶、DNA连接酶、解旋酶、解链酶。还有单链结合蛋白的参与。DNA聚合酶（pol）：催化四种dNTP通过与模板链的碱基互补配对合成新的对应DNA链，方向为53。因其合成过程中需要DNA母链为模板，故称为DNA指导的DNA聚合酶（DDDP）。大肠杆菌中DNA聚合酶共有三种类型：pol I催化DNA链沿53方向延长、具有3 5外切酶活性、具有53外切酶活性；pol II催化D

21、NA链沿53方向延长、具有3 5外切酶活性、但没有53外切酶活性；pol III催化DNA链沿53方向延长、具有3 5外切酶活性、具有53外切酶活性，它是大肠杆菌中主要的聚合酶。真核生物中含有数种DNA聚合酶，即DNA聚合酶、和线粒体DNA聚合酶。DNA连接酶：以53链为模板合成的是许多短的DNA片段，需由DNA连接酶催化缺口处3-OH和5-P形成磷酸二酯键从而形成完整的DNA长链引物和引发酶：由于DNA聚合酶不能自行从头合成，所以需要引物酶催化RNA引物的合成。引物为一段RNA，其长度和序列随基因组的种类而异。RNA引物与典型的RNA不同，合成后不与模板分开，这种RNA由一种独特的RNA聚合

22、酶所合成，合成这种RNA引物的酶称引发酶。该酶单独存在很不活泼，只有与有关蛋白相互结合形成引发体才有活性。DNA解旋和解旋有关的酶和蛋白质：DNA具有超螺旋结构，复制时需由解旋酶、解链酶和单链结合蛋白共同作用，使DNA双链解开暴露出碱基。第三节 DNA的复制过程DNA的复制过程非常复杂，但大体上分为四个阶段：起始与引物RNA的合成、DNA片段的合成、RNA引物的水解、完整DNA分子的形成。复制的起始：在固定的起始部位，解旋酶和解链酶松弛DNA超螺旋并解开一段双链，由单链结合蛋白保护和稳定DNA单链，形成复制叉。DNA复制开始的位置叫复制原点。复制可以双向进行，也可以单向进行。真核生物中有多个复

23、制起始点。在复制原点，引发体中的相关蛋白识别复制起始点，以35方向的单链DNA为模板，引发酶合成RNA引物。DNA片段的合成：在RNA引物的3-OH端，DNA聚合酶不断按模板链的碱基排列顺序，以碱基互补配对原则添加dNTP合成DNA链。前导链：以35链为模板连续复制的新DNA链，其复制方向与复制叉走向相同。随从链：以53链为模板不连续复制的新DNA链，其复制方向与复制叉走向相反。冈崎片段：DNA复制中后随链上不连续复制的DNA片段。RNA引物的水解：DNA片段合成至一定长度后，链中的RNA引物被核酸酶水解而切掉。出现的缺口由DNA片段的延长而填补。完整DNA分子的形成：随从链中相邻的两个DNA

24、片段在DNA连接酶的作用下连接起来，形成完整的DNA分子。第四节 DNA的损伤与修复一、 DNA损伤引起DNA损伤的物理因素：紫外线 引起嘧啶二聚体；电离辐射 引起DNA断裂。引起DNA损伤的化学因素：烷化剂 可引起DNA分子两条链上的鸟嘌呤交联；脱氨基药物 能使DNA分子中胞嘧啶、腺嘌呤及鸟嘌呤脱氨，在DNA复制时扰乱碱基配对规律，引起DNA损伤；抗生素 能嵌入DNA双螺旋链的碱基对之间，干扰DNA的复制及转录；碱基类似物 干扰DNA的复制。损伤的类型：点突变、缺失、插入、移码、重排、断裂、嘧啶二聚体。二、 DNA损伤的修复光复活：在可见光作用下，光复活酶活化，使嘧啶二聚体分解成单体。切除修

25、复：先由核酸内切酶识别DNA双螺旋结构的变形，形成切口，由DNA聚合酶I修复合成一条新的DNA链，被置换出的DNA链由DNA聚合酶I切除，再由DNA连接酶连接裂口。重组修复：通过DNA链交换填补子链大缺口。SOS修复：一种有潜伏错误的应急性修复方式。第五节 反向转录一、 概念： 以RNA为模板，按照RNA中核苷酸序列，以dNTPs为原料合成DNA，称RNA指导的DNA合成，也称反向转录或逆转录。二、 酶催化逆转录的酶称为逆转录酶，也称RNA指导的DNA聚合酶（RDDP）。 三. 教学大纲目的要求（一） 掌握信息传递的中心法则。 （二） 掌握DNA半保留复制的要点、主要过程、参与的酶与因子及其生

26、物学意义。（三） 熟悉DNA复制的基本过程。（四） 了解DNA的损伤、修复及遗传突变的基本概念。（五） 了解逆转录过程。教学内容（一） 基本概念、意义。（二） DNA复制 半保留复制的原理（实验证据）（三） 参与DNA复制的酶及蛋白因子。（四） DNA复制过程 复制起始、延长、终止。（五） DNA的损伤与修复 DNA损伤：物理因素或化学因素所致之损伤。 DNA损伤的修复：修复方式；以重组修复为主介绍相关酶及简要过程。（六） 反向转录（逆转录） 反向转录的基本概念。反转录酶的作用。四. 本章复习要求（一） 掌握信息传递的中心法则。 （二） 掌握DNA半保留复制的要点、主要过程、参与的酶与因子及其

27、生物学意义。（三） 熟悉DNA复制的基本过程。（四） 了解DNA的损伤、修复及遗传突变的基本概念。（五） 了解逆转录过程。五 习题1. 试述遗传信息传递的中心法则及其补充？2. 简述DNA半保留复制的概念和生理意义？3. DNA复制的原料和模板是什么？4. 参与DNA复制的酶类和蛋白因子有哪些？5. 试述DNA复制的过程？6. 引起DNA损伤的因素有哪些？7. DNA损伤修复的方式有哪些？第十一章 RNA生物合成一. 本章重点、难点重点：转录的定义及转录体系的组成、转录所需的关键酶、转录过程及转录产物；转录后加工难点：转录的过程、转录后加工二. 教案（2学时） 第一节 RNA转录：转录(tra

28、nscription)的定义：是以DNA的一条链为模板，四种核糖核苷酸为原料，在聚合酶作用下，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。转录的特点：1）转录只发生于一部分基因，且每个基因受相对独立的调控；2）为不对称转录；3）不需要引物，方向是：5- 3；4）酶：RNA 聚合酶；原料：核糖核苷三磷酸；产物：mRNA, tRNA, rRNA。（一）转录的模板1. 不对称转录不对称转录：只以DNA双链中一条链为转录模板；DNA双链中多个基因的转录模板不全在同一条链上。模板链（template strand）：DNA双链中仅有一条链作为模板，可转录生成RNA，此链称为模板链。编码链（coding strand）：DNA双链中有一条链不能作为模板，无转录功能，该链的方向及碱基排列顺序与生成的RNA基本相同（T U ），此链称为编码链。2. 转录元件（1）启动子（promoter）：是转录起始点之前的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶识别和结合的部位。细菌的转录