《基础生物化学》课件

生物化学

第一章氨基酸和蛋白质

一组成蛋白质的20种氨基酸的分类

1非极性氨基酸

包括甘氨酸丙氨酸缀氨酸亮氨酸异亮氨酸苯丙氨酸脯氨酸

2极性氨基酸

极性中性氨基酸色氨酸酪氨酸丝氨酸半胱氨酸法氨酸天冬酰胺谷氨酰胺苏氨酸

酸性氨基酸天冬氨酸谷氨酸

碱性氨基酸赖氨酸精氨酸组斑酸

其中属于芳香族氨基酸的是色氨酸酪氨酸紫丙氨酸

属于亚氨基酸的是脯氨酸

含硫氨基酸包括半胱氨酸蛋氨酸

注意在识记时可以只记第一个字如碱性氨基酸包括赖精组

二氨基酸的理化性质

1两性解离及等电点

氨基酸分子中有游离的氨基和游离的峻基能与酸或碱类物质结合成盐故它是一种两性

电解质在某一PH的溶液中氨基酸解离成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

2氨基酸的紫外吸收性质

芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰由于大多数蛋白质含有这些氨基

酸残基氨基酸残基数与蛋白质含量成正比故通过对280nm波长的紫外吸光度的测量可对蛋

白质溶液进行定量分析

3玮三酮反应

氨:基酸的叙基与即三酮水合物反应可生成篮紫色化合物此化合物最大吸收峰在5/Unm

波长处由于此吸收峰值的大小与氨基酸释放出的氨量成正比因此可作为氨基酸定量分析方

法

三肽

两分子氨基酸可借一分子所含的氨基与另一分子所带的竣基脱去1分子水缩合成最简

单的二肽二肽中游离的氨基和峻基继续借脱水作用缩合连成多肽10个以内氨基酸连接而成

多肽称为寡肽39个氨基酸残基组成的促肾上腺皮质激素称为多肽51个氨基酸残基组成的胰

岛素归为蛋白质

多肽连中的自由氨基末端称为N端自由峻基末端称为C端命名从N端指向C端

人体内存在许多具有生物活性的肽重要的有

谷胱甘肽GSH是由谷半胱和甘氨酸组成的三肽半胱氨酸的疏基是该化合物的主要功能

基团GSH的疏基具有还原性可作为体内重要的还原剂保护体内蛋白质或酶分子中疏基免被

氧化使蛋白质或酹处于活性状态

四蛋白质的分子结构

1蛋白质的一级结构即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序

主要化学键肽键有些蛋白质还包含二硫键

2蛋白质的高级结构包括二级三级四级结构

1蛋白质的二级结构指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构也就是该段肽链骨架

原子的相对空间位置并不涉及氨基酸残基侧链的构象二级结构以一级结构为基础多为短距

离效应可分为

a-螺旋多肽链主链围绕中心轴至有规律地螺旋式上升顺时钟走向即右手螺旋每隔36

个氨基酸残基上升一圈螺距为0540nma-螺旋的每个肽键的N-H和第四个肽键的峻基氧形

成氢键氢键的方向与螺旋长轴基本平形

B-折叠多肽链充分伸展各肽键平面折叠成锯齿状结构侧链R基团交错位于锯齿状结构

上下方它们之间靠链间肽健峻基上的氧和亚氨基上的氢形成氢键维系构象稳定.

B-转角常发生于肽链进行180度回折时的转角上常有4个氨基酸残基组成第二个残基

常为脯氨酸

无规卷曲无确定规律性的那段肽链

主要化学键氢键

2蛋白质的三级结构指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置显示为长距离效应

主要化学键疏水键最主要盐键二硫键氢键X德华力

3蛋白质的四级结构对蛋白质分子的二三级结构而言只涉及一条多肽链卷曲而成的蛋

白质在体内有许多蛋白质分子含有二条或多条肽链每一条多肽链都有其完整的三级结构称

为蛋白质的亚基亚基与亚基之间呈特定的三维空间排布并以非共价键相连接这种蛋白质分

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为四级结构由一条肽链形成的

蛋白质没有四级结构

主要化学键疏水键氢腱离子键

五蛋白质结构与功能关系

1蛋白质一级结构是空间构象和特定生物学功能的基础一级结构相似的多肽或蛋白质

其空间构象以及功能也相似

尿素或盐酸胭可破坏次级键

B•疏基乙醇可破坏二硫键

2蛋白质空间结构是蛋白质特有性质和功能的结构基础

肌红蛋白只有三级结构的单链蛋白质易与氧气结合氧解离曲线呈直角双曲线

血红蛋白具有4个亚基组成的四级结构可结合4分子氧成人由两条a-肽链141个氨基

酸残基和两条B-肽链146个氨基酸残基组成在氧分压较低时与氧气结合较难氧解离曲线呈

S状曲线因为第一个亚基与氧气结合以后促进第二及第三个亚基与氧气的结合当前三个亚

基与氧气结合后又大大促进第四个亚基与氧气结合称正协同效应结合氧后由紧X态变为松

弛态

六蛋白质的理化性质

1蛋白质的两性电离蛋白质两端的氨基和殁基及侧链中的某些基团在一定的溶液PH

条件下可解离成带负电荷或正电荷的基团

2蛋白质的沉淀在适当条件下蛋白质从溶液中析出的现象包括

a丙酮沉淀破坏水化层也可用乙醇

b盐析将硫酸铉硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液破坏在水溶液中的稳定因素电荷而

沉淀

3蛋白质变性在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏从而导致其理化

性质的改变和生物活性的丧失主要为二硫键和非共价键的破坏不涉及一级结构的改变变性

后其溶解度降低粘度增加结晶能力消失生物活性丧失易被蛋白酶水解常见的导致变性的因

素有加热乙醇等有机溶剂强酸强碱重金属离子及生物碱试剂超声波紫外线震荡等

4蛋白质的紫外吸收由于蛋白质分子中含有共挽双诞的酪氨酸和色氨酸因此在280nm

处有特征性吸收峰可用蛋白质定量测定

5蛋白质的呈色反应

a的三酮反应经水解后产生的氨基酸可发生此反应详见二3

b双缩腺反应蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸酮共热呈现紫色或红色氨

基酸不出现此反应蛋白质水解加强氨基酸浓度升高双缩脉呈色深度下降可检测蛋白质水解

程度

七蛋白质的分离和纯化

1沉淀见六2

2电泳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

极移动根据支撑物不同有薄膜电泳凝胶电泳等

3透析利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法

4层析

a离子交换层析利用蛋白质的两性游离性质在某•特定PH时各蛋白质的电荷量及性质不

同故可以通过离子交换层析得以分离如阴离子交换层析含负电量小的蛋白质首先被洗脱下

来

b分子筛又称凝胶过滤小分子蛋白质进入孔内滞留时间长大分子蛋白质不能时入孔内而径

直流出

5超速离心既可以用来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量不同蛋白质其

密度与形态各不相同而分开

第二章核酸的结构与功能

一核酸的分子组成基本组成单位是核甘酸而核甘酸那么由碱基戊糖和磷酸三种成分连

接而成

两类核酸脱氧核糖核酸DNA存在于细胞核和线粒体内

核糖核酸RNA存在于细胞质和细胞核内

1碱基

胞嚎嚏胸腺嗓陡尿喘咤鸟喋吟腺嚓吟

噂吟和啼咤环中均含有共扼双键因此对波长260nm左右的紫外光有较强吸收这一重要的

理化性质被用于对核酸核甘酸核苗及碱基进行定性定量分析

2戊糖DNA分子的核甘酸的糖是B-D-2-脱氧核糖RNA中为B-D-核糖

3磷酸生物体内多数核甘酸的磷酸基团位于核糖的第五位碳原子上

二核酸的一级结构

核甘酸在多肽链上的排列顺序为核酸的一级结构核甘酸之间通过3'5,磷酸二醍键连

三DNA的空间结构与功能

1DNA的二级结构

DNA双螺旋结构是核酸的二级结构双螺旋的骨架由糖和磷酸基构成两股链之间的碱

基互补配对是遗传信息传递者DNA半保留复制的基础结构要点

aDNA是一反向平行的互补双链结构亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧

而碱基位于内侧碱基之间以氢键相结合其中腺嗓吟始终与胸腺啼咤配对形成两个氢键鸟噤

吟始终与胞嗑咤配对形成三个氢键

bDNA是右手螺旋结构螺旋直径为2nm每旋转一周包含了10个碱基每个碱基的旋转

角度为36度螺距为34nm每个碱基平面之间的距离为034nm

CDNA双螺旋结构稳定的维系横向靠互补碱基的氢键维系纵向那么靠碱基平面间的疏

水性堆积力维持尤以后者为重要

四RNA的空间结构与功能

DNA是遗传信息的载体而遗传作用是由蛋白质功能来体现的在两者之间RNA起着中介作用

其种类繁多分子较小一般以单链存在可有局部二级结构各类RNA在遗传信息表达为氨基酸

序列过程中发挥不同作用如

名称功能

核蛋白体RNArRNA核蛋白体组成成分

信使RNAmRNA蛋白质合成模板

转运RNAtRNA转运氨基酸

1信使RNA半衰期最短

2转运RNA分子量最小

1tRNA分子中含有10%〜20%稀有碱基包括双氢尿嗑咤假尿啥咤和甲基化的喋吟等

2二级结构为三叶草形位于左右两侧的环状结构分别称为DHU环和T力环位于下方的

环叫作反密码环反密码环中间的3个碱基为反密码子与mRNA上相应的三联体密码子形成

碱基互补所有tRNA3'末端均有相同的CCA-OH结构

3三级结构为倒L型

4功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种宽基酸的戴本并将其转呈给mKNA

3核蛋白体RNA含量最多

1原核生物的rRNA的小亚基为16s大亚基为5S23S真核生物的rRNA的小亚基为18S

大亚基为5S58S28S真核生物的18SrRNA的二级结构呈花状

2rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体它是蛋白质合成机器一一核蛋白体的组成成分参

与蛋白质的合成

4核酶某些RNA分子本身具有自我催化能可以完成rRNA的剪接这种具有催化作用的

RNA称为核酶

五核酸的理化性质

1DNA的变性

在某些理化因素作用下如加热DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂使DNA双螺旋结构

松散变成单链即为变性监测是否发生变性的一个最常用的指标是DNA在紫外区260nm波长

处的吸光值变化解链过程中吸光值增加并与解链程度有一定的比例关系称为DNA的增色效

应紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度Tm一种DNA分子的Tm

值大小与其所含碱基中的G+C比例相关G+C比例越高Tm值越高

2DNA的复性和杂交

变性DNA在适当条件下两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象这一现象称为复性其

过程为退火产生减色效应不同来源的核酸变性后合并一起复性只要这些核俘酸序列可以形

成碱基互补配对就会形成杂化双链这一过程为杂交杂交可发生于DNA-DNA之间RNA-

RNA之间以及RNA—DNA之间

六核酸酶注意与核酶区别

指所有可以水解核酸的酶在细胞内催化核酸的降解可分为DNA酶和RNA酶外切酶和内

切酶其中•部分具有严格的序列依赖性称为限制性内切酶

第三章酶

一酶的组成

单纯醵仅由氨基酸残基构成的防

结合酶酶蛋白决定反应的特异性

辅助因子决定反应的种类与性质可以为金属离子或小分子有机化合物

可分为辅酶与陋蛋白结合疏松可以用透析或超滤方法除去

辅基与酶蛋白结合紧密不能用透析或超滤方法除去

酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酹只有全能才有催化作用

参与组成辅酣的维生素

转移的基团辅酶或箱基所含维生素

氢原子NAD、NADP尼克酰胺维生素PP

FMN、FAD维生素B2

醛基TPP维生素B1

酰基辅酹A、硫辛酸泛酸硫辛酸

烷基钻胺类辅酶类维生素B12

二氧化碳生物素生物素

然:基磷酸毗哆醛毗哆醛维生素Bb

甲基等一碳单位四氢叶酸叶酸

二陋的活性中心

酶的活性中心由酶作用的必需基团组成这些必需基团在空间位置上接近组成特定的空

间结构能与底物特异地结合并将底物转化为产物对结合前来说辅助因子参与的活性中心的

组成但有一些必需基团并不参加活性中心的组成

三酶反应动力学

酶促反应的速度取决于底物浓度酶浓度H温度激动剂和抑制剂等

1底物浓度

1在底物浓度较低时反应速度随底物浓度的增加而上升加大底物浓度反应速度趋缓底

物浓度进一步增高反应速度不再随底物浓度增大而加快达最大反应速度此时酶的活性中心

被底物饱合

2米氏方程式

V=V(S)/Km4-(S)

a米氏常数Km值等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度

bKm值愈小幅与底物的亲和力愈大

cKm值是酶的特征性常数之一只与酶的结构酶所催化的底物和反应环境如温度PH离子

强度有关与能的浓度无关

dV是酶完全被底物饱和时的反应速度与酶浓度呈正比

2酶浓度

在酶促反应系统中当底物浓度大大超过酶浓度使酶被底物饱和时反应速度与酶的浓度

成正比关系

3温度

温度对酶促反应速度具有双重影响升高温度一方面可加快酶促反应速度同时也增加酶

的变性酶促反应最快时的环境温度称为酶促反应的最适温度酶的活性虽然随温度的下降而

降低但低温一般不使酶破坏

酶的最适温度不是酶的特征性常数它与反应进行的时间有关

4H

酶活性受其反应环境的PH影响且不同的酶对PH有不同要求酶活性最大的某•PH值为

酹的最适PH值如胃蛋白陶的最适PH约为18肝精氨酸能最适PH为98但多数前的最适PH

接近中性

最适PH不是酶的特征性常数它受底物浓度缓冲液的种类与浓度以及酹的纯度等因索影

响

5激活剂

使酶由无活性或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂大多为金属离子也有许多有机化

合物激活剂分为必需激活剂和非必需激活剂

6抑制剂

凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂大多与酶的活

性中心内外必需基团相结合从而抑制酹的催化活性可分为

1不可逆性抑制剂以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合使酶失活此种抑制剂不

能用透析超滤等方法去除又可分为

a专一性抑制剂如农药敌口•虫敌敌畏等有机磷化合物能特民地与胆碱酯酶活性中心丝

氨酸残基的羟基结合使酶失活解磷定可解除有机磷化合物对羟基酶的抑制作用

b非专一性抑制剂如低浓度的重金属离子如汞离子银离子可与酶分子的疏基结合使酶

失活二疏基丙醉可解毒化学毒气路易士气是•种含神的化合物能抑制体内的疏基酶而使人

畜中毒

2可逆性抑制剂通常以非共价键与酶和或酶一底物复合物可逆性结合使酶活性降低或

消失采用透析或超滤的方法可将抑制剂除去使能恢复活性可分为

a竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心从而阻碍酶与底物结合形成中间产物如丙二

酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用磺胺类药物由于化学结构与对氨基苯甲酸相似是二氢叶酸合

成醉的竞争抑制剂抑制二氢叶酸的合成许多抗代谢的抗癌药物如氨甲蝶吟MTX5-氟尿咯:咤

5-FU6-疏基口票吟6-MP等几乎都是酶的竞争性抑制剂分别抑制四氢叶酸脱氧胸甘酸及喋吟

核甘酸的合成

V不变Km值增大

b非竞争性抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合不影响酶与底物的结合酹和底物的

结合也不影响与抑制剂的结合

V降低Km值不变

c反竞争性抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物结合使中间产物的量下降

VKm均降低

四酶活性的调节

1酶原的激活

有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体必须在一定条件下这些酶的前体

水解一个或几个特定的肽键致使构象发生改变表现出酶的活性酶原的激活实际上是醋的活

性中心形成或暴露的过程生理意义是避免细胞产生的蛋白酶对细胞进行自身消化并使酶在

特定的部位环境中发挥作用保证体内代谢正常进行

2变构陋

体内一些代谢物可以与某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地结合使酶发生变构并

改变其催化活性有变构激活与变构抑制

3酶的共价修饰调节

前蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合从而改变酶的活性这

一过程称为酶的共价修饰在共价修饰过程中酶发生.无活性与有活性两种形式的互变酶的共

价修饰包括磷酸化与脱磷酸化乙酰化与脱乙酰化甲基化与脱甲基化腺甘化与脱腺甘化等其

中以磷酸化修饰最为常见

五同工的

同工酶是指催化相同的化学反应而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的

一组的同工能是由不同基因或等位基因编码的多肽链或由同一基因转录生成的不同nRNA

翻译的不同多肽链组成的蛋白质翻译后经修饰生成的多分子形式不在同工酶之列同工酶存

在于同一-种属或同一个体的不同组织或同一-细胞的不同也细胞结构中

如乳酸脱氢酶是四聚体前亚基有两型骨骼肌型M型和心肌型H型两型亚基以不同比例

组成五种同工酶如LDH1HHHHLDH2HHHM等它们具有不同的电泳速度对同一底物表现不同

的Km值单个亚基无酹的催化活性心肌肾以LDH1为主肝骨骼肌以LDH5为主

肌酸激酶是二聚体亚基有M型肌型和B型脑型两种脑中含CK1BB型骨骼肌中含CK3MM

型CK2MB型仅见于心肌第章糖代谢

§1糖的分解代谢

一多糖分解为单糖

1淀粉的酶解

1胞外降解淀粉酶类和寡糖酶类配合作用对外源淀粉食物的酶水解是糖甘酶水解糖昔键a

-14a-16

淀粉酶类

a-淀粉酶内切。-14糖昔键产物是糊精和寡糖唾液胰液含有

B-淀粉酶非还原端两两外切a-14糖昔键产物是麦芽糖和分枝其糖人不含有

Y-淀粉醐非还原端外切a-14和a-16糖首键产物是葡菰糖人含有

R酶异淀粉随内切a-16糖甘键产物是直链淀粉人不含有仅植物含有

寡糖酶类麦芽糖酶蔗糖酶乳糖酶等

2胞内降解

动物不存在胞内降解淀粉问题植物的胞内降解同胞外降解

2糖原的陋解

1胞外降解同淀粉即动物将外源的糖原当成了淀粉

2胞内降解

糖原磷酸化酶从非还原端外切a-14糖首键外切的方式不是水解而是磷酸化产物G-1-P见

P310

脱枝随同植物中的R醒内切a-16糖廿键

3纤维素的酶解只能胞外绛解仅存于微生物中

B-葡萄糖昔能纤维二糖酶专门水解纤维二糖中的B-14糖昔键产物是葡萄糖见P22

C1非还原端外切纤维二株产物纤维二糖

Cx内切B-14糖昔键

葡聚糖葡萄糖酶非还原端外切B-14糖首键产物葡萄糖

-单糖的无氧氧化在没有氧气的条件下葡萄糖降解并释放能量的过程是葡萄糖的不完全氧

化过程发生在胞浆中

1糖酵解途径EMP

1物质代谢见P319注意其中的不可逆反应每种物质的结构式自己查也可见BP128课间显示

2能量代谢消耗ATP2

产生ATP22

NADHH12

净产能6-8个ATP

NADHH要从胞浆中穿梭到线粒体中才能制造ATP因为呼吸链在线粒体内膜上穿梭过程有可

能是免费的也有可能是花代价的1个ATP故每个胞浆中的NADHH最后能产生2〜3个ATP

2乙醇发酵工厂生产酒精的过程要掌握从淀粉到酒精的全部变化过程狭义的发酵概念微生

物通过无氧氧化将糖类转变成乙醇的过程广义概念利用微生物生产一切产品的过程

1物质代谢EMP后加上丙酮酸脱竣和乙醛还原两步见P321

2能量代谢净产能2个AP

3乳酸发酵剧烈运动后缺氧肌肉发酸的道理

1物质代谢EMP后加上丙酮酸还原见P320

2能量代谢净产能2个AP

三单糖的有氧氧化

1总过程EMP丙酮酸的氧化脱竣TCA

2丙酮酸的氧化脱峻发生在线粒体中丙酮酸可以自由的穿过线粒体内膜物质代谢见P323能

量代财净产生3个AIP

3三粉酸循环TCAKrebs循环诺贝尔奖得主发生在线粒体中物质代谢见P329英文对照见

BP132能量代谢产生ATP1

NADHH3

FADH21即1分子乙酰CoA净产生12个ATP2分子就是24个

3关于环内物质的氧化以及草酰乙酸的补充

TCA总的结果是乙酰CoA被完全氧化成了C02和H20而环上其它的物质的量并没有改变要

使环上的物质也彻底氧化那么需要另一途径来帮忙一丙酮酸竣化支路把线粒体中的草酰乙

酸变成了胞浆中的丙酮酸卜面就好氧化了

当乙酰CoA太多的时侯就得及时补充草酰乙酸或者苹果酸以更多的启动TCA补充的途径一

是丙酮酸竣化支路二是由苹果酸酶一步转化

4单糖的有氧氧化的生理意义

1是生物获取能量的主要途径1分子葡萄糖经过有氧氧化完全变成了C02和H20共释放出

可利用的能量36〜38个ATP能量利用率接近40%对比一下无氧氧化乙醇或乳酸发酵只产生

2个ATP

2是物质代谢的总枢纽许多非糖类物质脂类蛋白质经其它代谢途径后可以转变成为单糖有

氧氧化途径中的某些中间产物因此也就可以被彻底氧化为C02和H20反之单糖有氧氧化途

径中的某些中间产物也可以经其它代谢途径转变成为非糖类物质

例如联系糖与蛋白质代谢的枢纽物质丙酮酸AlaP320a-酮戊二酸GluP329草酰乙酸AspP329

等联系糖与脂代谢的枢纽物质3-P-甘油醛甘油乙酰CoA脂肪酸

四磷酸己糖路HMSHexoseMonophosphateShunt或磷酸戊糖途径单糖的无氧氧化和有氧氧

化是细胞内主要的糖分解途径但不是仅有的将上述两种途径阻塞后用酶抑制剂糖的氧化照

样进行由此发现了单糖的另一种分解代谢方式HMS地点胞奖

1物质代谢见P336第一第二步为氧化反应脱氢产生能量物质其他各步均为异构和移换反应

没有能量变化

2能量代谢在P336的图中3分子的G-6-P产生6分子的NADPHH和1分子3-P-甘油醛同时

又返回2分子的G-6-P也就是1分子的G-6-P产生6分子的NADPHH和1分子3-P-甘油醛那

么2分子的G-6-P产生12分子的NADPHH和2分子3・P•甘油醛其中2分子3・P•甘油醛可以

通过EMP的逆过程变成G-6-P这样1分子的G-6-P净产生12分子的NADPHH它的穿梭总是

免费的合36分子的ATP1分子的葡萄糖就可以产生35分子的ATP

3生理意义

1是生物获取能量的另•重要途径尤其在线粒体坏死的细胞中上升为主要供能方式在肝骨

髓脂肪组织和腺体中本来就进行旺盛1分子的葡萄糖就可以产生35分子的ATP仅次于糖的

有氧氧化36〜38

2它是联系己糖与戊糖糖的分解与光合作用糖类与核酸代谢的枢纽这些代谢的中间产物可

以进入HMS同时HMS中的中间产物也可以成为合成其他物质的原料例如5-P-核糖糖与核酸

5-P-核酮糖HMS与光合作用3-P-tt油醛HMS与EMP等

3HMs产生的大量NADPHH并不主要用于供能而是主要作为供氢体参与物质的合成代谢以及

作为还原剂起作用例如保持GSH血红蛋白红血球的还原状态

§2糖的合成代谢

包括2个方面一是动物体内的糖异生和糖原合成二是植物体内的光合作用和淀粉形成

一糖异生非糖类物质通过EMP的逆过程生成单糖G的过程非糖类物质主要有乳酸甘油AA

等最旺盛的场所是肝细胞的胞浆

第五章脂类代谢

概述一脂类的概念

脂类lipids是脂肪fat及类脂lipoid的总称是一类不溶于水而易溶于有机溶剂并能为机体利

用的有机化合物

二复习脂肪的化学组成

脂肪是由一分子甘油和三分子脂酸以酯键相连而成因此称为三脂肪酸甘油酯或称甘油三

酯triglycerideTG图5-1

一脂肪酸脂酸fattyacidFA的分类脂酸是含有竣基的碳氢链按其结构有不同的分类方法

1按脂酸碳链的长短分为短链24C中链610C和长链1226c脂酸一般将12c原子以下的脂

酸称为中短链脂酸而12c原子以上的脂酸称为长链脂酸

2按脂酸的碳原子数目分为奇数脂酸与偶数脂酸主要是偶数脂酸如软脂酸硬脂酸油酸等

二脂酸的B-氧化

除脑组织外大多数组织均能氧化FA但以肝及肌肉最活跃可分为三个阶段

FA的活化一一脂酰CoA的生成在线粒体外进行活化内质网及线粒体外膜上的脂酰CoA

合成随acyl-CoAsynthetase在ATPCoAMg2存在下催化FA活化生成脂酰CoA

FAATPCoA--►脂酰CoAAMPPPi

脂酰CoA进入线粒体

氧化脂酰CoA的酶系分布在线粒体内需以肉碱carnitine为载体转运脂酰CoA线粒体内膜

外侧面存在的肉碱脂酰转移酶carnitinacyltransferaseICAT-催化长链脂酰CoA与肉碱合成

脂酰肉碱后者在线粒体内膜内侧面的肉碱-脂酰肉碱转位的作用下通过内膜进入线粒体基质

内进入线粒体内的脂酰肉喊在线粒体内膜内侧面的CAT-的作用下转变为脂酰CoA并释出肉

碱图5-11见六版教材图5-2

CAT-是脂酸B-氧化的限速酶脂酰CoA进入线粒体是脂酸B-氧化的主要限速步骤出饥饿

高脂低糖膳食或糖尿病时机体不能利用糖需用FA供能此时CAT-活性增加FA氧化增强而饱食

后TG合成及丙二酰CoA增加后者抑制CAT-I活性那么抑制FA的氧化

脂酸的B-氧化

脂酰CoA进入线粒体基质后在脂酸B-氧化多酹复合体催化下从脂酰基的B.碳原子开始进

行脱氢加水再脱氢及硫解等四步连续反应脂酰基断裂生成1分子比原来少2个碳原子的脂酰

CoA及I分子乙酰CoA图5-12见六版教材图5-3

图5-12脂酸的B-氧化

脂酸6-氧化的过程如下

脱氢由脂酰CoA脱氢酶催化脱下的2H由FAD接受生成FADH2

加水由2烯酰水化酶催化下加水生成L-B-羟脂酰CoA

再脱氢由B•羟脂酰CoA脱氢能催化脱下的2H由NAD接受生成NADHH

硫解由B-酮脂酰CoA硫解酶催化生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoA

如此反复进行直至完成脂酸B.氧化

FA经B-氧化生成大量为乙酰CoA乙酰CoA进入TAC沏底氧化但在肝中FAB-氧化生成的

乙酰CoA除进入TAC彻底氧化之外还是合成酮体的原料以酮体形式供肝外组织氧化利用

FA氧化的能量生成

以软脂酸C16为例经过7次B-氧化最终生成8分子乙酰CoA7分子FADH2和NADHH每

分子FADH2通过呼吸链氧化产生2分子ATP每分子NADHH氧化产生3分子ATP每分子乙

酰CoA经TAC氧化产生12分子ATP因此1分子软脂酸彻底氧化分解成C02和H20共生成

12X8+2X7+3X7=131分子ATP减去FA活化时耗去的2个高能磷酸键净生成129分子

ATP相当于516X129=6659kJmollmol软脂酸在体外彻底氧化成C02和H20时所释放的自

由能为9791kJ因此其能量利用效率为66569791068即68

由此可见卜A与Glc一样都是机体重要能源物质而且比imolGlc所生成的AIP数高得多

四酮体的生成及利用

酮体的概念乙酰乙酸acetoacetateB-羟丁酸B-hydroxybutyrate及丙酮acetone三者统称

酮体ketonebodies

酮体是FA在肝中氧化分解时特有的中间代谢物由于肝脏具有活性较强的合成酮体的前系而

又缺乏利用酮体的酶系

肝线粒体内含有各种合成酮体的酹类尤其是HMG-CoA合成醒因此生成酮体是肝特有的功

能但是肝氧化酮体的酶活性很低因此肝不能氧化酮体肝产生的酮体透过细胞膜进入血液运

输到肝外组织进一步分解氧化

3酮体生成的生理意义

酮体是FA在肝内正常的中间代谢产物是肝输出能源的•种形式酮体溶于水分子小能通过

血脑屏障及肌肉毛细血管壁是肌肉尤其是脑组织的重要能源脑组织不能氧化FA却能利用酮

体长期饥饿糖供应不足时酮体可以代替葡萄糖成为脑组织及肌肉的主要能源

第六章生物氧化BiologcalOxidation

概述物质在生物体内进行氯化称为生物氧化主要是指糖脂肪蛋白质等在体内分解时

逐步释放能最最终生成二氧化碳和水的过程

生物氧化中物质的氧化方式的基本规律

1.氧化还原一般规律有加氧脱氢失电子

2.物质体内外氧化时所消耗氧量终产物C02和H20和释放能量均相同

3.生物氧化是在细胞内温和环境中在一系列酶的催化下反应逐步进行的能量逐步释放有

利于ATP的形成

4.脱下的氢与氧结合产生水C02是由有机酸脱竣产生而体外水由物质中的碳和氢百接与

氧结合生成能量是突然释放的

本章的重点是介绍线粒体生成ATP的氧化体系线粒体内生物氧化大致可分为三个阶段

第一阶段糖脂类蛋白质分解为其基本单位

第二阶段糖脂类氨基酸经一系列反应生成乙酰CoA

第三阶段三废酸循环和氧化磷酸化

第一节生成ATP的氧化体系

OxidativesystemgeneratingATP

代谢物脱下的成对氢2H通过多种酶和辅酶所催化的反应逐步传递最终与氧结合生成水在

传递过程中释放的能量使ADP磷酸化生成ATP

一呼吸链呼吸链的组成

呼吸链代谢物脱下的氢经一定顺序排列的氢递体或电子递体传递与氧生成水的完整体系

由四种具有传递电子功能的酶复合体组成图6-1

1.复合体INADH-泛酿还原的

功能将电子从NADH传递给泛醍

组成黄索蛋白flavoprotein辅基为FMNflavinmononucleotide铁硫蛋白iron-sulfurprotein辅

基为铁硫簇iron-sulfurclusterFe-S

1黄素蛋白FMN中含有核黄素其发挥功能的结构是异咯嗪环属于氢递体

2铁硫蛋白Fe-S含有等量的铁原子和硫原子Fe2s2Fe4s4通过其中的铁原子与铁硫蛋白中半

胱氨酸残基的硫相连图6-2铁硫簇中的铁原子可进行Fe2Fe3e反应而传递电子属于

单电子递体铁硫蛋臼一般与其它复合体成分结合在一起发挥作用

3泛酸即辅酶QcoenzymeQCoQ是一种脂溶性醍类化合物它有较长的多个异戊烯构成的

侧链因侧链的疏水作用它能在线粒体内膜内迅速扩散具有流动性它极易从线粒体内膜中分

离出来故不包含在上述复合体中人的COQ侧链由1U个弁戊烯单位组成用C0Q10表示泛醍属

于氢递体

2.复合体II琥珀酸-泛醒还原酶

功能将琥珀酸脱下的氢传递给泛醍

组成黄素蛋白辅基为FADflavinadeninedinucleotide铁硫蛋白细胞色素b560cytochrome

b560Cytb560

1细胞色素类

特点以铁吓咻为辅基由于吸收光谱不同参与呼吸链组成的细胞色素有'abe三类每一类中又

因最大吸收峰的微小差别再分为几种亚类

结构细胞色素be的铁口卜咻都是铁吓咻与血红素相同细胞色素a的吓咻环中有一个甲基被甲

酰基取代•个乙烯基侧链被多聚异戊烯长链取代细胞色素b是跨膜蛋白有b560b562b536三

个亚类细胞色素C是以乙烯基与蛋白部分的半胱氨酸残基一SH连接松弛地结合于线粒体内

膜表面有ccl二个亚类人细胞色素a和a3结合紧密很难分离故称之为Cytaa3细胞色素类铁

吓咻辅基的铁原子可进行Fe2--Fe3e反应而传递电子属于单电子递体

3.复合体泛酸-细胞色素c还原酶

功能将电子从CoQ传递给Cytc

组成Cytb562Cytb566Cytcl铁硫蛋白

Cytc呈水溶性与线粒体内膜外表面结合不紧密极易与线粒体内膜分离故不包含在上述复

合体中

4.复合体细胞色素c氧化酶

功能将电子从Cytc传递给氧

组成Cytaa3

Cytaa3中含有2个铁口、咻辅基和2个铜原子2个铜原子分别与2个铁叶咻辅基相连铜原

子可进行Cu---*Cu2e反应传递甩子

二呼吸链呼吸链的排列顺序

1.实验根据

根据呼吸链各组分的标准氧,化还原电位由低到高的排列顺序电位低容易失去电子表6-2

表6-2呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位

体外将呼吸链拆开和重组鉴定四种复合体的组成和排列

利用特异的抑制剂阻断某一组分的电子传递在阻断部位以前的组分处于还原状态后面组

分处于氧化状态

利用呼吸链各组分特有的吸收光谱

2.两条氧化呼吸链图6-3

NADH氧化呼吸链

琥珀酸氧化呼吸链

呼吸链特点凡是脱下的氢交给NADH进入NADH氧化呼吸链凡是脱下的氢交给FAD2H进入

琥珀酸氧化呼吸链

问题1举例说明二条呼吸链排列顺序

2在呼吸链中细胞色素类的排列顺序

3细胞色素类都能将电子传递给氧吗

3.呼吸链传递的生理意义

增强氧的氧化能力体内氧不能直接与氢结合生成水经呼吸链传递氢就能与氧生成水所以

增强氯的氧化能力

逐步释放能量逐步释放的能量有利于ATP的形成

以上所述是讲述H2UIK生成过程那么AIP又是如何生成的呢

三氧化磷酸化oxidativephosphorylation

氧化磷酸化定义代谢物脱下的氢经呼吸链电子传递生成水同时逐步释放能量使ADP磷酸

化生成ATP的过程

一氧化磷酸化偶联部位

1.实验根据

P0比值

定义每消耗lmol氧原子所消耗的无机磷的摩尔数消耗氧原子的同时消耗无机磷

已知6-羟丁酸的氧化是通过NADH氧化呼吸链测得P0比值接近3即生成3分子ATP琥珀

酸氧化时测得P0比值接近2即生成2分子ATP因此表明在NADH与CoQ之间存在偶联部位

抗坏血酸氧化的P0比值接近1还原型Cytc那么经Cytaa3被氧化P0比值接近1从B-羟丁

酸琥珀酸和还原型Cytc氧化时P0比值的比较表明NADH呼吸链存在三个偶联部位琥珀酸

呼吸链存在两个偶联部位表6-3

自由能变化

通过各段测得标准自由能变化NADHfCoQCoQ—CytcCytaa3-12。2计算结果可见以上

三个偶联部位均足够提供生成ATP所需能最

2.氧化磷酸化偶联部位

从图可见代谢物脱下的一对氢经NADH氧化呼吸链传递生成水可生成3分子ATP

代谢物脱下的一对氢经FADH2氧化呼吸链传递生成水可生成2分子ATP

问题举例说明ATP生成方式提示ATP生成的方式有底物水平磷酸化和氧化磷酸化共举三个

例加以说明

二氧化磷酸化偶联机制

1.化学渗透学说chemiosmotichypothesis图6-4

化学渗透学说是20世纪60年代由PeterMitchell提出的1978年获诺贝尔化学奖

其基本要点

1呼吸链各组分不均一分布在内膜中共构成3个回路间隔定向排列

2级粒体内膜不允许H自由通过H质子从级粒体内膜基质侧到内膜外侧产生膜内外质子电

化学梯度跨膜电位差以此储存能量

3每个回路均有质子泵作用共泵出三对氢质子当氢质子回流时通过ATP合酶趋动ADP与Pi

生成ATP

Mitchell的假说中还有不少问题例如泵出质子对的确切数目与ATP合成的关系呼吸链排列顺

序等近来还有不同意见但到目前为止这个假说的基本概念仍为多数人接受还没有其它假说

可以取代

2.ATP合酶ATPsynthase

1结构由F0疏水部分和F1亲水部分组成图6-5

F1构成ATP合酶头部和一部分柄部

特点五种不同亚基构成a3B3「6£约371KD还有较小的肽约810条多肽链功能生成

ATP如分离F1那么丧失生成ATP的功能但保留ATP的水解活性B亚基必须和a亚基结合才

具有催化活性aBr具有六个结合核甘酸部位「亚基控制质子通道的闸门作用6亚基可能

参与质子通道的形成

F0构成ATP合酶的底部和部分柄部

特点有abc三类亚基构成ab2cn构成质子通道具有对寡霉素敏感的蛋白

OSCPoligomycin-sensitivity-conferringprotein存在当存在有寡霉素时不能生成ATP

2ATP合成机制

美国科学院院士加州大学的保罗博耶教授和丹麦学者匹斯斯克提出AIP合成的机制是结

合变化机制和旋转催化机制二人共同分享1997年诺贝尔化学奖

第三节氨基酸的一般代谢GeneralMetabolismofAminoAcids

一氨基酸的脱氨基作用

AA的分解代谢主要是通过脱氨基作用生成氨和a-酮酸脱氨基方式主要有三种

一L-谷氨酸氧化脱氨基作用

L-谷氨酸脱氢能L-glutsmatedehydrogenase辅能是NAD或NADP广泛存在于肝肾脑等组

织活性高特异性强只催化L-谷氨酸氧化脱氨

L-谷氨酸NAD-a.酮戊二酸NH3NADHH

L-谷氨酸脱氢酶受GTP和ATP的变构抑制而受GDP和ADP的变构激活当体内GTP和ATP

不足时谷氨酸加速氧化脱氨这对于AA氧化供能起着重要的调节作用

二转氨基作用transamination

转氨酶催化某一AA的Q-氨基转移到另一种a-酮酸的酮基上生成相应的AA原来的AA

那么转变成a-酮酸a-ketoacid称为转氨基作用既是AA的分解代谢过程也是体内合成非必

需AA的重要途径

除赖氨酸脯氨酸及羟肺氨酸外体内AA都有各自相应的转氨能在各种转氨酶中以L-谷氨酸

与a-酮酸的转氨酶最为重要如GPTglutamicpyruvictrarsaminase又称ALT和GOTglutamic

oxaloacetictransaminase又称AST

谷氨酸丙酮酸一fa-胡戊二酸丙氨酸

谷氨酸草酰乙酸一一a-酮戊二酸天冬氨酸

它们在体内广泛存在但各组织中含帚不等表7-1

表7-1正常成人各组织中GOT及GPT活性

正常时转氨酶主要存在于细胞内而血清中的活性很低病理状态下细胞膜通透性增高或细

胞破坏大量转氨酶释放入血那么血清中转氨酶活性明显升高如急性肝炎患者血清GPT活性

显著升高心肌梗死患者血清中GOT明显上升临床上可以此作为疾病诊断和预后的指标之•

转氨陋的辅酹都是维生素B6的磷酸酯即磷酸哦哆醛它结合于转氨前活性中心赖氨酸…

-NH2上在转氨酶的催化下磷酸毗哆醛与磷酸毗哆胺的相互转变起着传递氨基的作用

三联合脱氨基作用

将转氨基作用与L-谷氨酸氧化脱氨基作用联合进行称为联合脱氨基作用图7-5它是体内各

种AA脱氨基的主要方式其过程是AA与a-酮戊二酸先进行转氨基作用生成相应的a-酮酸和

L-谷室酸然后L-谷氨酸再经L-谷氨酸脱氢酶作用脱去氨基而生成酮戊二酸后者再继续参

加转氨基作用联合脱氨基作用的全过程是可逆的因此也是体内合成非必需氨基酸的主要途

径

在骨骼肌和心肌中L-谷氨酸脱氢酶的活性低难于进行联合脱氨基作用其AA是通过喋吟

核甘酸循环脱去氨基它是另一种形式的联合脱氨基作用图7.6

三体内氨的去路

正常情况下体内的氨主要在肝中合成尿素而解毒正常成人尿素占排氮总量的8090只有少

部分氨在肾以钱盐形式由尿排出也参与合成非必需氨基酸和核甘酸等体内氨的来源与去路

保持动态平衡使血氨浓度相对稳定以下主要介绍尿素的合成

一尿素合成的主要器官及鸟氨酸循环

从动物实验和临床观察两个方面证明肝脏是尿索合成的主要器官如将动物犬的肝切除那

么血液及尿中尿素含量明显降低若只切除犬的肾而保留肝那么尿素仍可合成但不能排出因

此血中尿素浓度明显升高若将犬的肝肾同时切除那么血中尿素含量可维持在较低水平而血

氨:浓度显著升高.另从临床观察可见肝坏死患者血及尿中几乎不含尿素而氨基酸含量增多由

此可见肝脏是尿素合成的主要器官肾及脑等组织虽然也能合成尿素但合成量甚少

肝脏如何合成尿素早在1932年德国学者HansKrebs和KurtHenseleit根据一系列实验首次

提出了鸟氨酸循环Ornithinecycle学说又称尿素循环ureacycle或Krebs-Henseleit循环随后

用同位素标记实验进一步证实了尿素可由氨与C02合成

二鸟氨酸循环的详细过程

氨甲酰磷酸的合成CO2NH32ATP-^氨甲酰磷酸2ADPPi

由氨甲酰磷酸合成酶-carbamoylphosphatesynthetaseCPS-催化N-乙酰谷氨酸N-acetyl

glutamaticacidAGA是此酶的变构激活剂

瓜氨酸的合成在鸟氨酸氨甲酰转移幅ornithinecarbamoyltransferaseOCT催化下氨甲酰磷

酸与鸟氨酸缩合生成瓜氨酸OCT常与CPS-结合成酶的复合体存在于线粒体

精氨酸的合成进入胞液的瓜氨酸经精氨酸代琥珀酸合成酶arginino-succinatesynthetase催

化ATP供能与天冬氨酸结合生成精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸再经精氨酸代琥珀酸裂解

酹arginino-succinatelyase的催化裂解成精氨酸及延胡索酸

上述合成反应不可逆天冬氨酸起着供给氨基的作用天冬氨酸的氨基可经转氨基来自谷氨

酸而谷氨酸的氨基又可来自体内多种AA由此可见多种AA的氨基也可通过天冬氨酸的形式

参与尿素合成

由上图可见精氨酸代琥珀酸裂解产生的延胡索酸可经三粉酸循环的中间步骤转变为草酰乙

酸后者与谷氨酸进行转氨基反应又可重新生成天冬氨酸因此通过延胡索酸和天冬氨酸使尿

素循环与三粉酸循环联系起来

精氨酸水解生成尿素精氨酸在胞液中精氨酸的的作用卜冰解生成尿素和鸟氨酸与氨酸

通过线粒体内膜上载体的转运再进入线粒体并参与瓜氨酸合成如此反复完成尿素循环尿素

作为代谢终产物经肾排出体外图7-9

小结尿素分子中碳原子来自肝线粒体内的C02而两个NH3那么1个来自氨另1个来自

天冬氨酸合成1分子尿素需消耗4个高能磷酸键

第三篇基因信息的传递flowofgeneinformation

从生物化学意义上说基囱是为生物活性产物编码的DNA功能片段这些产物主要是蛋白质

或是各种RNA蛋白质是生命活动的执行者通过基因转录和翻译由DNA决定蛋白质的一级结

构从而决定蛋白质的功能DNA还通过复制将基因信息代代相传1958年FCrick把上述遗传信

息的传递方式归纳为遗传的中心法那么1970年逆转录现象被发现后中心法那么得以补充称

为补充了的中心法那么

遗传的中心法那么体现了以下的内容DNA通过复制可将基因信息代代相传DNA通过基因表

达决定了蛋白质的结构功能RNA参与DNA遗传信息的表达RNA也可作为某些病毒遗传信息

的载体从中心法那么我们还知道DNA的生物合成有两种方式DNA复制和逆转录以DNA复制

为主要方式RNA的生物合成也有两种方式转录和RNA复制以转录为主要方式

本篇的主要内容有复制转录翻译基因表达调控和基因工程其中基因表达指通过特录和翻

译将DNA分子上AGCT四个符号所包含的信息转变为蛋白质分子上20种氨基酸的信息

第十章DNA的生物合成复制biosynthesisofDNA

复制replication是指由亲代DNA合成两个相同的子代DNA的过程

本章主要内容复制的特征参与复制的物质复制的过程DNA损伤与修复逆转录生成DNA

第一节复制的基本规律basiclawsofreplication

亲代双链复制出子代双族的DNA有三种可能情况即全保留式半保留式和混合式的复制见

图10-3最早证明DNA半保留复制的实验是由MMeselson和WFStahl完成的他们利用Ecoli

能利用NH4CI作为氮源合成DNA的特性将Ecoli在含15NH4CI的培养液中培养一直到所有细

胞的DNA都含有了重氮15NH然后再将细胞转到含14NH4cl的培养液中继续培养新合成的

DNA应该含有轻氮14NL收集不同时期的培养物提取细胞DNA并经密度梯度离心分析按照

15N-DNAH和14N-DNAL密度的不同可区分H-HL-L和H-L三种双螺旋DNA分子结果发现子代

DNA分子中•条链为15N-DNAH另•条链为14N-DNAL随着代数的增加15N-DNAH按18116

等的方式逐渐减少由此证实DNA复制是半保留的见图10-2随后有人采用培养植物细胞的

方式证明了真核细胞染色体DNA的复制也是半保留复制可见真核细胞和原核细胞的DNA复

制都是采用半保留复制机理

半保留复制semiconservativereplication

当DNA进行更制时双螺旋结构解开成两条单链各自作为模板合成与之互补的新链在子代

DNA双链中一条是来自于亲代另一条完全重新合成这种复制方式称为半保留复制见图10-

1

半保留复制的意义按半保留复制方式子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致即子代保留了亲

代的全部遗传信息体现了遗传的保守性遗传的保守性是物种稳定性的分子基础但不是绝对

的

双向复制bidirectionalreplication

原核生物基因组是环状DNA只有一个复制起点origin复制时DNA从起始点向两个方向解链

形成两个延伸方向相反的复制又称为双向复制从图10-4可以看到最早生成两个方向相反

的引物和两个延伸方向相反的复制叉复制叉是指DNA双链解开分成两股各自作为模板子链

沿着模板延长所形成的Y字形结构

真核生物的染色体庞大复杂有多个复制起始点同时进行多个DNA片段的复制两个起始点之

间的DNA片段称为一个复制子replicon见图10-5真核生物也是双向复制

复制的半不连续性semidiscontinuousreplication

在同一-复制叉上解链的方向只能有一个因此顺着解链方向而生成的子链复制是连续进行的

这股链称为领头链leadingstrand而另一股链复制的方向却与解链方向相反这股链的复制必

须等待模板链解开至足够长度才能从5—3方向生成引物然后复制这股链在延长时又要等到

下一段暴露出足够长度的模板再次生成引物而延长这一股不连续复制的链称为随从链

laggingstrand由于领头链的合成是连续进行的而随从链的合成是不连续进行的见图10—6

所以DNA发制是半不连续发制

第二节DNA复制的酶学和拓扑学变化

复制是在酶催化卜•的核甘酸聚合过程需要多种高分子物质的共同参与

参与DNA复制的酶类等物质有

底物为dNTP

模板为解开成单链的DNA母链

聚合酶为依赖DNA的DNA聚合酶

引物酷primaseDNA聚合醐不能催化两个游离的dNTP互相聚合第一个dNTP是聚合到已

有的寡核甘酸的3-0H末端上然后继续延长这一短链RNA称为引物它是由引物酶催化合成的

其他能和蛋白质因子

—DNA聚合酶DNApolymeraseDNA-pol

DNA聚合酶是指能以DNA为模板合成与模板互补配对的新DNA链的酶原核生物有DNA-pol

IDNA-polIIDNA-polIII等真核生物有DNA-pola3y8e

DNA聚合酶具有以下活性5-3DNA聚合酶活性5—3外切酶活性3—5外切酶活性

一DNA聚合前催化的反应catalysisreactionofDNApolymerase

1.5-3聚合酶活性复制过程是在引物寡核甘酸上逐个加入dNTP使新链不断延长见图

10-7其化学反应如下

dNMPndNIP-dNMPnlPPi

反应式中的寡核甘酸n可体会为引物或延长中的新链其3-0H与三磷酸脱氧核苜式中的dNTP

的«-磷酸基起反应生成35-磷酸二酯键因而使n延为nldNTP上的B和丫-磷酸基游离而生成

焦磷酸

新链只能从5-端向3•端延长这就是DNA复制的方向性由于DNA双螺旋的两股链走向相反因

此复制时也按相反走向各自按模板链指引合成新链

聚合反应的特点characteristicsofpolymerizationreaction

聚合反应具有方向性5-3DNA聚合酶不能催化两个游离的脱氧核甘酸聚合只能在一段其核

苜酸的3-0H逐个添加脱氧核甘酸使核昔酸链不断延长

2.核酸外切酶exonuclease活性一般DNA聚合酶都具有核酸外切酶活性其中从5末端把核

甘酸从核酸链上水解下来称为5-3外切酶活性能切除突变的DNA片段而从3末端把核昔

酸从核酸链上水解下来称为3-5外切酶活性能辨认错配的碱基对并将其水解

;原核细胞的DNA聚合酶DNApolymeraseinprokaryote

原核细胞在正常情况下只有poll和pol川两个DNA聚合酶起作用见表10-1

1.DNA聚合酶DNA-polIII全酶是由10个亚单位18个聚合酶川a-螺旋区构成的蛋白复合

体这种复合体中有一个核心酶它由a£。亚基组成核心晦中亚基有5-3DNA聚合酹活性

£-亚基有3-5核酸外切酶活性它可以从生长链的末端切除不正确的核昔酸起校读和碱基

选择作用

在原核细胞内polIII是在复制延长中真正催化新链核甘酸聚合的陋polIII的比活性大丁•polI

10倍以上每分钟能催化105个核甘酸聚合见图10-8

2.DNA聚合酶IDNA聚合的I具有5f3DNA聚合酶活性3f5核酸外切能活性和5f3核酸

外切酶活性5-3DNA聚合酶活性虽然细胞内poll含量最多但其比活性远小于polIII每秒钟

只加入10个核甘酸所以它不是真正在复制延长中起作用的醵其聚合酶活性主要体现在复制

终止时填补冈崎片段间的空隙3-5核酸外切酶活性在三种DNA聚合酶中polI的3-5