生物化学教案

第十章脂类代谢

一、教学目的:

通过对本章的学习重要使学生掌握如下知识内容：脂肪酸的分解代谢和质类和生物合

成，明确糖代谢与脂代谢的关系。

二、教学重点:

1.脂肪酸的分解代谢

三、教学难点:

脂肪酸的小氧化与从头合成。

四、教学内容

1.甘油三酯的分解代谢

(1)脂肪的动员

储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐渐水解为游离脂酸及甘油并释放入血以供其他

组织氧化运用，该过程称为脂肪的动员。在脂肪动员中，脂肪细胞内激素敏感性甘油三酯

脂肪酶起决定性作用，它是脂肪分解的限速酶。

当禁食、饥饿或交感神经兴奋时，肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素等分泌增长,

作用于脂肪细胞膜表面受体，激活腺苗酸环化酶，增进CAMP合成，激活依赖cAMP的蛋

白激酶，使胞液内HSL磷酸化而活化。后者使甘油三酯水解成甘油二酯及脂酸。这步反应

是脂肪分解的限速环节，HSL是限速酶，它受多种激素的调控，故称为激素敏感性脂肪酶。

能增进脂肪动员的激素称为脂解激素，如肾上腺素、胰高血糖素，ACTH及TSH等。胰岛

素、前列腺素E2及烟酸等克制脂肪的动员，对抗脂解激素的作用。

脂解作用使储存在脂肪细胞中的脂肪分解成游离脂酸及甘油，然后释放入血。血浆白

蛋白具有结合游离脂酸的能力，每分子白蛋白可结合10分子FFA。FFA不溶于水，与白蛋

白结合后由血液运送至全身各组织，重要由心、肝、骨骼肌等摄取运用。甘油溶于水，直

接由血液运送到干、肾、肠等组织。重要是在肝甘油激酶作用下，转变为3-磷酸甘油；然

后脱氢生成磷酸二羟丙酮，循糖代谢途径进行分解或转变为糖。脂肪细胞及骨骼肌等组织

因甘油激酶活性很低，故不能很好运用甘油。

(2)脂肪酸的B■氧化

脂酸小氧化的过程如下：

①脱氢：脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下，a、P碳原子各脱下一氢原子，生成

反崎端酰CoA。脱下的2H由FAD接受生成FADH2。

②加水：反=烯酰CoA在"烯酰水化酶的催化下，加水生成L(+)-0-羟脂酰CoA。

③再脱氢：L(十)-叩羟脂酰CoA在0-羟脂酰CuA脱氢酶的催化下，脱下2H生成0-

酮脂酰CoA,脱下的2H由NAD+接受，生成NADH及H+。

④硫解：但酮脂酰CoA在如酮脂酰CoA硫解酶催化下，加CoASH使碳链断裂，生

成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoAo

以上生成的比本来少2个碳原子的脂酰CoA,可再进行脱氢、加水、再脱氢及硫解反

应。如此反复进行，直至最终生成丁酰CoA,后者再进行一次B-氧化，即完毕脂酸的B-

氧化。

脂酸经B-氧化后生成大量的乙酰CoA。乙酰CoATB分在线粒体内通过三竣酸循环

彻底氧化，一部分在线粒体中缩合生成酮体，通过血液运送至肝外组织氧化运用。

(3)脂酸氧化的能量生成脂酸氧化是体内能量的重要来源。

以软脂酸为例，进行7次小氧化，生成7分子FADH2、7分子NADH+H+及8分子

乙酰CoAe每分子FADH2通过呼吸链氧化产生2分子ATP,每分子NADH十H十氧化产

生3分子ATP,每分子乙酰CoA通过三竣酸循环氧化产生12分子ATP。因此1分子软脂

酸彻底氧化共生成(7x2)+(7x3)+(8x12)=131个ATP。减去脂酸活化时耗去的2

个高能磷酸键，相称于2个ATP,净领129分了ATP或129x51.6=6656kJ/moloImol

软脂酸在体外彻底氧化成CO2及H2O时的自由能为9791kJe故其能量运用效率为：

6656-------1------------1

年TX100=68%

2.酮体的生成及运用

乙酰乙酸、3羟丁酸及丙酮三者统称酮体。酮体是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代

谢物，这是由于肝具有活性较强的合成酮体的酶系，而又缺乏运用酮体的前系。

(1)酮体的生成脂酸在线粒体中经(3-氧化生成的大量乙酰CoA是合成酮体的原料。

合成在线粒体内酶的催化下，分三步进行。

①2分子乙酰CoA在肝线粒体乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA,

并释出1分子CoASH。

②乙酰乙酰CoA在羟甲基戊二酸单酰CoA(HMGCoA)合成酶的催化下，再与1

分子乙酰CoA缩合生成羟甲基戊二酸单酰CoA(3-hydroxy-3-methylglutarylCoA,

并释出分子

HMGCoA),1CoASHo

③羟甲基戊二酸单酰CoA在HMGCoA裂解酶的作用下，裂解生成乙酰乙酸和乙酰

CoA。

乙酰乙酸在线粒体内膜B-羟丁酸脱氢酶的催化下，被还原成B-羟丁酸，所需的氢由

NADH提供，还原的速度由NADH/NAD+的比值决定。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱竣

而成丙酮。

肝线粒体内具有多种合成酮体的酶类，尤其是HMGCoA合成酶，因此生成酮体是肝

特有的功能。不过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

细胞膜进入血液运送到肝外组织深入分解氧化。

(2)酮体的运用肝外许多组织具有活性很强的运用酮体的酶。

①琥珀酰CoA转硫酶：心、肾、脑及骨骼肌的线粒体具有较高的琥珀酰CoA转硫酶

活性。在有琥珀酰CoA存在时，此酶能使乙酰乙酸活化，生成乙酰乙酰CoA。

②乙酰乙酰CoA硫解酶：心、肾、脑及骨骼肌线粒体中尚有乙酰乙酰CoA硫解酶，

使乙酰乙酰CoA硫解,生成2分子乙酰CoA,后者即可进入三竣酸循环彻底氧化。

③乙酰乙酰硫激酶：肾、心和脑的线粒体中尚有乙酰乙酰硫激酶，可直接活化乙酰乙

酸生成乙酰乙酰CoA,后者在硫解酶的作用下硫解为2分子乙酰CoA。

(3)酮体生成的生理意义酮体是脂酸在肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能源的一

种形式。

酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛组血胞壁，是肌肉尤其是脑组织的重

要能源。脑组织不能氧化脂酸，却能运用酮体。长期饥饿、糖供应局限性时酮体可以替代

葡萄糖成为脑组织及肌肉的重要能源。正常状况下，血中仅具有少许酮体，为0.03~

0.5mmol/L(0.3-5mg/dl\在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时，脂酸动员加强，酮体生

成增长。尤其在未控制糖尿病患者，血液酮体的含量可高出正常状况的数十倍，这时丙酮

约占酮体总量的二分之一。酮体生成超过肝外组织运用的能力，引起血中酮体升高，可导

致酮症酸中毒,并随尿排出，引起酮尿。

(4)酮体生成的调整

①饱食及饥饿的影响：饱食后，胰岛素分泌增长，脂解作用克制、脂肪动员减

少，进入肝的脂酸减少，因而酮体生成减少。饥饿时，胰高血糖素等脂解激素分泌增

多，脂酸动员加强，血中游离脂酸浓度升高而使肝摄取游离脂酸增多，有助于脂酸B-氧化

及酮体生成。

②肝细胞糖原含量及代谢的影响：进入肝细胞的游离脂酸重要有两条去路，一是在胞

液中酯化合成甘油三酯及磷脂；一是进入线粒体内进行%氧化，生成乙酰CoA及酮体。

饱食及糖供应充足时，肝糖原丰富，糖代谢旺盛，此时进入肝细胞的脂酸重要与3-磷酸甘

油反应，酯化生成甘油二酯及磷脂。饥饿或糖供应局限性时，糖代谢减弱，3-磷酸甘油及

ATP局限性，脂酸酯化减少，重要进入线粒体进行p氧化，酮体生成增多。

③丙二酰CoA克制脂酰CoA进入线粒体饱食后糖代谢正常进行时所生成的乙酰CoA

及柠檬酸能别构激活乙酰CoA竣化酶，增进丙二酰CoA的合成。后者能竞争性克制肉碱

脂酰转移酶I,从而制止脂酰CoA进入线粒体内进行［3-氧化。

3.脂酸的合成代谢

(1)软脂酸的合成

①合成部位脂酸合成酶系存在于肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织，位于线粒体外

胞液中。肝是人体合成脂酸的重要场所。

②合成原料乙酰CoA是合成脂酸的重要原料，重要来自葡萄糖。细胞内的乙酰CoA

所有在线粒体内产生，而合成脂酸的酶系存在于胞液。线粒体内的乙酰CoA必须进入胞液

才能成为合成脂酸的原料。i由佥证明，乙酰CoA不能自由透过线粒体内膜，重要通过柠檬

酸-丙酮酸循环完毕。

(2)脂酸合成酶系及反应过程

①丙二酰CoA的合成：乙酰CoA羚化成丙二酰CoA是脂酸合成的第一步反应。此反

应由乙酰CoA竣化酶所催化，这是一种别构酶，是脂酸合成的限速酶。

息政8ATP+HCO〉ZACDAT丙NCoA+ADP+Pi

②脂酸合成：从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，实际上是一种反复加成反应

过程，每次延长2个碳原子。16碳软fl旨酸的生成，需通过才乱卖的7次反复加成反应。多种

生物合成脂酸的过程基本相似，大肠杆菌中，此种加成过程是由7种酶蛋白聚合在一起构

成的多酶体系所催化的；而在高等动物，这7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，

由一种基因所编码。

软脂酸合成的总反应式为：

--------►CH3COSCoA-7HOOCCH2COSCoA+14NADPH+14H+

CH3（CH2）14COOH+7CO2+6H2O+8HSCoA+14NADP+

（2）不饱和脂酸的合成

人体具有的不饱?口脂酸重要有软油酸（16:1,凹1油酸（18:1,空\亚油酸（18:

2—9、12）,a-亚麻酸（18:3/9、12、15）及花生四烯酸（20:4,空、8、11、14）

等。前两种单不饱?口脂酸可由人体自身合成，而后三种多不饱?口脂酸，必须从食物摄取。

这是由于动物只有A4,4及乙9去饱和酶(desaturase),缺乏以上的去饱TO酹，而植

物则具有花，^12及去饱和酶。

4.脂酸合成的调整

(1)代谢物的调整作用进食高脂肪食物后来，或饥饿脂肪动员加强时，肝细胞内脂酰

CoA增多,可别构克制乙酰CoA竣化酶，从而克制体内脂酸的合成；进食糖类而糖代谢

加强，NADPH及乙酰CoA供应增多,有助于脂酸的合成，同步糖代谢加强使细胞内ATP

增多，可克制异柠檬酸脱氢酶，导致异柠檬酸及柠檬酸堆积，透出线粒体，可别构激活乙

酰CoA羚化酶，使脂酸合成增长。此外，大量进食糖类也能增强多种合成脂肪有关的酶活

性从而使脂肪合成增长。

(2)激素的调整作用胰岛素是调整脂肪合成的重要激素。它能诱导乙酰CoA陵化酶、

脂酸合成酶、乃至ATP-柠檬酸裂解酶等的合成，从而增进脂酸合成。同步，由于胰岛素还

能增进脂酸合成磷脂酸，因此还增长脂肪的合成。胰高血糖素通过增长蛋白激酶A活性使

乙酰CoA酸化酶磷酸化而减少其活性，故能克制脂酸的合成，此外也克制甘油三酯的合成，

甚至减少肝脂肪向血中释放。肾上腺素、生长素也能克制乙酰CoA竣化酶，从而影响脂酸

合成。胰岛素能加强脂肪组织的脂蛋白脂酶活性，促使脂酸进入脂肪组织，再加速合成脂

肪而贮存，故易导网巴胖。

5.磷脂的代谢

(1)甘油磷脂的合成

①合成部位和脂肪的合成不一样，全身各组织细胞内质网均有合成磷脂的酶系，因此

均能合成甘油磷脂，但以肝、肾及肠等组织最活跃。

②合成的原料及辅因子除脂酸、甘油重要由葡萄糖代谢转化而来外，其2位的多不饱

和脂酸必须从植物油摄取。此外还需磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇等。胆碱可由食物供应,

亦可由丝氨酸及甲硫氨酸在体内合成。丝氨酸自身是合成磷脂酰丝氨酸的原料，脱陵后生

成的乙醇胺又是合成磷脂酰乙醇胺的前体。乙醇胺由S-腺首甲硫氨酸获得3个甲基即可合

成胆碱。合成除需ATP外，还需CTP参与。CTP在磷脂合成中尤其重要，它为合成CDP-

乙醇胺、CDP-胆碱及CDP-甘油二酯等活化中间物所必需。

③合成基本过程

磷脂酰胆碱及磷脂酰乙醇胺重要通过此途径合成。这两类磷脂在体内含量最多，占组

织及血液中磷脂的75%以上。甘油二酯是合成的重要中间物。胆碱及乙醇胺由活化的CDP-

胆碱及CDP-乙醇胺提供。

磷脂酰胆碱亦可由磷脂酰乙醇胺从S-腺吉甲硫氨酸获得甲基生成，通过这种方式合成

占人肝的10%~15%。磷脂酰丝氨酸可由磷脂酰乙醇胺里化或其乙醇胺与丝氨酸互换生

成。

(2)甘油磷脂的降解

生物体内存在能使甘油磷脂水解的多种磷脂酶类，分别作用于甘油磷脂分子中不一样

的酯键。作用于1,2位酯键的酶分别称为磷脂酶A1及A2,作用于溶血磷脂1位酯键的

酶称为磷脂酶B1，作用于3位磷酸酯健的酶称为磷脂酶C,作用磷酸取代基间酯键的酶称

为磷脂酶D。

磷脂酶A2存在于动物各组织的细胞膜及线粒体膜上,Ca2+为其激活剂，使甘油磷脂

分子中2位酉酷1水解，产物为溶血磷脂及多不颜口脂酸（大多为花生四烯酸\溶血磷脂1

为2位脱去脂酰基的磷脂，是一类具较强表面活性的物质，能使红细胞膜或其他细胞膜破

坏引起溶血或细胞坏死。有人认为，急性胰腺炎的发病机制与胰腺磷脂酶A2对胰腺细胞

膜的损伤亲密有关。溶血磷脂在细胞内溶血磷脂酶1即磷脂酶B1的作用下，使1位酯键

水解，另一脂酸脱下生成不含脂酸的甘油磷酸胆碱即失去溶解细胞膜的作用，后者能深入

被磷脂酶D水解为磷酸甘油及含氮碱。磷脂酶A1存在于动物组织溶酶体中（蛇毒及某些

微生物亦具有）,能水解磷脂的1位酯键，产生脂酸及溶血磷脂2。磷脂酶C存在于细胞膜

及某些细菌中，能特异水解3位磷酸酯键，产物为甘油二酯及磷酸胆碱或磷酸乙醇胺等。

6.胆固醇代谢

胆固醇是最早由动物胆石中分离出具有羟基的固体醇类化合物，故称为胆固醇。所有

固醇(包括胆固醇)均具有环戊烷多氢菲的共同构造。环戊烷多氢菲由3个已烷环及1个

环戊烷稠合而成。不一样的固醇均具环戊烷多氢菲的基本构造，区别是碳原子数及取代基

不一样,其生理功能各异。

(1)胆固醵的合成

①合成部位

除成年动物脑组织及成熟红细胞外，几乎全身各组织均可合成胆固醇,每天可合成1g

左右。肝是合成胆固醇的重要场所。体内胆固醇70%~80%由肝合成，10%由小肠合成。

胆固醇合成酶系存在于胞液及光面内质网膜上，因此胆固醇的合成重要在细胞胞液及

内质网中进行。

②合成原料

乙酰CoA是合成胆固醇的原料。

③合成基本过程

胆固醇合成过程复杂，有近30步酶促反应，大体可划分为三个阶段。

a.甲羟戊酸的合成在胞液中,2分子乙酰CoA在乙酰乙酰硫解酶的催化下，缩合成乙

酰乙酰CoA;然后在胞液中羟甲基戊二酸单酰CoA合酶的催化下再与1分子乙酰CoA缩

合生成羟甲基戊二酸单酰CoA。

b鲨烯的合成

c胆固醇的合成

④胆固醇合成的调整

a饥饿与饱食饥饿与禁食可克制肝合成胆固醇。

b胆固醇胆固醇可反馈克制肝胆固醇的合成。

c激素胰岛素及甲状腺素能诱导肝HMGCoA还原酶的合成，从而增长胆固醇的合成。

第十一章蛋白质降解和氨基酸代谢

一、教学目的：

通过对本章的学习重要使学生掌握如下知识内容：氨基酸的酶促降解、氨同化、氨基

酸的生物合成，明确碳代谢与氮代谢之间的关系。蛋白质生物合成过程，明确其特点及与

核酸的关系。

二、教学重点

1.氨基酸的酶促降解、氨同化、氨基酸的生物合成

三、教学难点:

1.蛋白质生物合成过程

四、教学内容：

1.氨基酸的一般代谢

食物蛋白质经消化吸取，以氨基酸形式进入血液循环及全身各组织，组织蛋白质又常

常降解为氨基酸，这两种来源的氨基酸(外源性和内源性)混合在一起，存在于细胞内液、

血液和其他体液中，总称为氨基酸代谢库。

(1)氨基酸的脱氨基作用

①L-谷氨酸氧化脱氨基作用

②转氨基作用

③联合脱氨基作用

④噤吟核苜酸循环

⑤非氧化脱氨基作用

(2)体内氨的来源

①体内各组织中氨基酸的脱氨作用

②肾小管上皮细胞分泌的氨

③肠道吸取的氨：腐败作用产生的氨；血液中尿素扩散渗透进入肠道，在大肠杆菌的

服酶(尿素酶)的作用下生成的氨。

(3)氨在体内的运送

①谷氨酰胺转运氨

②葡萄糖一丙氨酸循环

(4)尿素的合成一体内氨的重要去路

尿素在体内的合成全过程称鸟氨酸循环

①氨基甲酰磷酸的合成：来自外周组织或肝脏自身代谢所生成的NH3及C02,首先

在肝细胞内合成氨基甲酰磷酸,此反应由存在于线粒体中的氨基甲酰磷酸合成酶I催化，

并需ATP提供能量。

②瓜氨酸的合成：氨基甲酰磷酸在线粒体内经鸟氨酸氨基甲酰转移酶的催化，将氨基

甲酰转移至鸟氨酸而合成瓜氨酸。

③精氨酸的合成：瓜氨酸在线粒体内合成后，即被转运到线粒体外，在胞质中经精氨

酸代琥珀酸合成酶的催化，与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸，后者再受精氨酸代琥珀

酸裂解酶的作用，裂解为精氨酸及延胡索酸。

④精氨酸水解生成尿素：在胞质中形成的精氨酸受精氨酸酶的催化生成尿素和鸟氨酸,

鸟氨酸再进入线粒体参与瓜氨酸的合成，通过鸟氨酸循环，如此周而复始地增进尿素的生

成。

(5)尿素合成的调控

①食物的影响高蛋白膳食使尿素合成速度加紧,排泄的含氮物中尿素占80%~90%,

低蛋白膳食使尿素合成速度减慢，排泄的含氮物中尿素可低至60%或更低。

②氨基甲酰磷酸合成醒I的影响氨基甲酰磷酸为尿素分子中氮的重要来源，它的合成

由氨基甲酰磷酸合成酶I所催化，前已述及,AGA是此酶的别构激活剂。

③鸟氨酸循环的中间产物的影响循环的中间产物如鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸的浓度均

可影响尿素的合成速度，例如供应充足的精氨酸就可有足够的鸟氨酸以加速循环的进行。

④鸟氨酸循环中的酶系的影响循环中的多种酶系中以精氨酸代琥珀酸合成酶的活性最

低,因此是尿素合成的限速酶。

第十二章核苦酸代谢

一、教学目的：

通过对本章的学习重要使学生掌握如下知识内容：核酸的分解代谢；核昔酸的生物合

成：从头合成途径+补救途径。

二、教学重点：

核酸的分解代谢

三、教学难点:

核酸的分解代谢

四、教学内容：

1.核苜酸的分解代谢

(1)噂吟凝酸的分解代谢

AMP在腺甘酸脱氨酶作用下生成IMP,再在核昔酸酶作用下水解成次黄苗和磷酸，

或者AMP在核甘酸酶作用下水解成腺甘，再经腺甘脱氨酶作用生成次黄甘。次黄首经瞟

岭核昔磷酸化酶(PNP)生成次黄瞟吟和酸核糖。1谡酸核糖可转变成5谡酸核糖,

进入磷酸戊糖途径或再合成PRPPo次黄瞟岭既可进入补救途径，也可深入分解，即次黄

瞟岭在黄瞟岭氧化酶的催化下氧化成黄瞟吟，在同一酶的催化下深入氧化成终产物尿酸。

而GMP分解生成的鸟瞟吟氧化成黄瞟吟，再变成尿酸。

(2)嚏口定核昔酸的分解代谢

嚏D定核昔酸的分解可先脱去磷酸及核糖，余下的嚏咤碱深入开环分解，最终产物为

NH3、C02、2丙氨酸及2氨基异丁酸，这些产物均易溶于水，可随尿排出体外。

2.核甘酸的合成代谢

(1)噤吟核昔酸的合成代谢一从头合成

合成的重要特点是在磷酸核糖的基础上把某些简朴的原料逐渐接上去而成噤吟环。并

且首先合成的是次黄瞟吟核昔酸(IMP),由后者再转变为腺瞟唆核昔酸(AMP)和鸟嚏吟核吉

酸(GMP)。

①IMP的合成

瞟岭核昔酸的从头合成的起始或定向环节是谷氨酰胺提供酰胺基取代5-磷酸核糖-1-

焦磷酸(PRPP)C-1的焦磷酸基，从而形成5-磷酸核糖胺(PRA),催化此反应的酶为谷

氨酰胺磷酸核糖酰胺转移酶

②AMP和GMP的合成

(2)瞟吟核甘酸的补救合成

虽然从头合成途径是晾吟核苜酸的重要合成途径，但噂吟核苗酸从头合成酶系在哺乳

动物的某些组织(脑、骨髓)中不存在，细胞只能直接运用细胞内或饮食中核酸分解代谢产

生的噤吟碱或噤吟核昔重新合成瞟岭核甘酸，称为补救合成。补救合成的过程比从头合成

简朴得多，消耗ATP少,且可节省某些氨基酸的消耗。有两种酶参与补救合成，腺噪吟磷

酸核糖转移酶和次黄瞟岭-鸟瞟吟磷酸核糖转移酶。补救合成同样由PRPP提供磷酸核糖。

(3)噤吟核苦酸合成的调整

①PRPP合成酶：PRPP浓度是从头合成过程的最重要决定原因。

②谷氨酰胺磷酸核糖酰胺转移酶：IMP对催化瞟吟核昔酸合成的定向环节的酶即谷氨

酰胺磷酸核糖酰胺转移酶有反馈克制，而AMP和GMP对IMP的反馈克制有协同作用；

PRPP增长可增进谷氨酰胺磷酸核糖酰胺转移酶活性，加速PRA生成。

③过量AMP会克制IMP转变成AMP,而过量GMP会克制IMP转变成GMP,从而

使这两种核甘酸合成速度保持平衡。此外，GTP是AMP合成时必需的能源，而ATP是

GMP合成时必需的能源，这种作用使腺瞟吟核苗酸和鸟璞吟核苗酸的合成的以保持平衡。

(4)嚓咤核昔酸的合成代谢

与瞟吟核昔酸的从头合成不一样,哪陡核甘酸是先合成哪碇环，然后再与磷酸核糖相

连，形成口密陡核苜酸。此过程重要在肝细胞的胞液中进行。除了二氢乳清酸脱氢酶位于线

粒体内膜上外,其他均位于胞液中。

①喀陡核吉酸的补救合成

由喀咤磷酸核糖转移酷催化尿喀口定、胸腺嚏咤等，与PRPP合成一磷酸尿嗑碇核苜酸

(但不能运用胞喀咤为底物\

②嗜咤核甘酸合成的调整

原核生物和真核生物中，从头合成途径所需的酶不一样，因而途径所受的调控也不一

样样。第一种调整部位在原核生物中，是天冬氨酸氨基甲酰转移酶，CTP是其别构克制剂，

ATP是别构激活剂。氨甲酰基磷酸合成酶在真核生物及原核生物都是反馈克制的调控点，

受UTP的克制，但可被PRPP激活。第二个调整部位是乳清酸脱镂酶处,受UMP克制。

第十三章DNA的复制

一、教学目的：

通过对本章的学习重要使学生掌握如下知识内容：DNA复制的基本原则及方式

二、教学重点：

1.DNA复制的基本原则及方式

三、教学难点:

1.DNA复制的基本原则及方式

四、教学内容：

1.DNA复制的基本原则

(1)半保留复制

Watson和Crick于1953年提出的DNA双螺旋模型，碱基互补配对的原则，为DNA

分子的复制提供了理论基础，即亲代的DNA双链，每股链都可以作为模板，按碱基互补

配对原则指导DNA新链的合成，这样合成的两个子代DNA分子,碱基序列与亲代分子完

全同样。但一条链是来自亲代的DNA链，另一条链是新合成的链，此即为半保留复制。

(2)半不持续复制

DNA双螺旋的两股链是反向平行的，新合成的两股子链，一股的方向为5'-3',另一

股为3'一5'。复制时亲代DNA分子中那股3'-5'方向的母链作为模板，指导新链以5'-3'

方向持续合成，此链称为前导链(leadingstrand)。在前导链延长1000~个核甘酸后，另

一母链也作为模板指导新链也是沿5,一3,合成1000~2000个核苗酸的小片段,这就是

冈崎片段。伴随链的延长，可以有许多种冈崎片段，这条称为随从链(laggingstrand).

可见,随从链为不持续复制，因此DNA为半不持续复制。

(3)RNA引物

目前所发现的DNA聚合酶都需要一种具3'-OH的引物，才能将合成原料dNTP一种

一种接上去。由于DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP在DNA模板上进行聚合。

(4)复制的真实性

DNA复制过程是非常复杂的，需要许多酶类和蛋白质因子参与。这既保证DNA复制

的速度，又保证产物的高度真实性。这也保证了自然界种族延续中生物遗传特性的相对稳

定性。

2.DNA复制过程

(1)复制的起始

大肠杆菌复制时有特定的起始部位称为，长度为245bp。有3个串连排列的核首

酸序列，每个由13个核昔酸构成。DnaA先结合至复制起始点，然后发动了复杂的变化。

DnaB和DnaC亦参与进去,从而使双链解开，DNA结合蛋白便与单链DNA结合。接着

引物酶按碱基配对原则合成一小段的RNA引物，此引物的3'-0H可供DNA聚合酶DI将

第一种dNTP加到3'-0H上而形成3',5'磷酸二酯键，复制是从oriC开始，同步向两个

方向进行的，称为双向复制。复制开始后由于DNA双链解开，在两股单链上进行复制。

在电子显微镜下观测DNA复制前进部位伸展成叉状，称为复制叉。

(2)复制的延长

在DNA聚合酶m的作用下，新合成的DNA链不停延长。大肠杆菌的冈崎片段长度为

1000~2000个核甘酸，即前导链合成1000~2000个核昔酸后，随从链便开始合成。

在延长过程中，由于拓扑异构酶的作用，防止了在复制叉前方的DNA打结。

(3)复制的终止

在DNA延长阶段结束后，原核生物的RNA引物被DNA聚合酶I切除。留下的空隙,

由DNA聚合酶I进行补满，即从另一冈崎片段的3'-OH按5'-3'根据碱基配对原则，将

一种个的dNTP补上去。最终的缺口再由DNA连接酹将相邻的两个核昔酸借磷酸二酯键

连起来,即成完整的一条新链，DNA的复制即告完毕。

第十四章DNA的修复和重组

一、教学目的：

通过对本章的学习重要使学生掌握如下知识内容：DNA修复的方式；DNA的重组技

术

二、教学重点：

1.DNA修复的方式

2.DNA的重组技术

三、教学难点：

1.DNA重组技术

四、教学内容：

1.DNA的损伤与修复

(工)导致DNA损伤的原因

①自发的原因

由于DNA分子受到周围环境溶剂分子的随机热碰撞(thermalcollision),腺嗦吟或鸟

瞟吟与脱氧核糖间的N-糖苗键可以断裂，使A或G脱落。

②物理原因

a.紫外线损伤由于瞟聆环与喙咤环都具有共姬双键，能吸取紫外线而引起损伤。喀D定

碱引起的损伤比瞟吟碱大10倍。损伤是由于口密陡二聚体的产生，即2个相邻喀陡碱的C5

和C6共价交联。

b.电离辐射损伤如X射线和丫射线，可以是辐射能量直接对DNA的影响，或DNA

周围的溶剂分子吸取了辐射能，再对DNA产生损伤作用。如碱基的破坏、单链的断裂、

双链的断裂、分子间的交联、碱基脱落或核糖的破坏等。

③化学原因

(2)DNA损伤的类型

①点突变

点突变是DNA分子上一种碱基的变异.

②缺失

缺失是一种碱基或一段核甘酸链乃至整个基因,从DNA大分子上丢失。如有些地中

海贫血、生长激素基因缺失,再如上述Lesch-Nyhan综合征是HGPRT基因缺失。

③插入

插入是一种本来没有的碱基或一段本来没有的核甘酸序列插入到DNA大分子中去,

或有些芳香族分子如口丫碇嵌入DNA双螺旋碱基对中，可以引起移码突变，影响三联体密

码的阅读方式。

④倒位

DNA链内部重组，使其一段方向颠倒。

(3)修复机制

①光修复机制

这种机制重要存在于低等生物。

a.不需要光复活酶

b.需要光复活酶紫外线照射使光复活酶激活，能解聚喀咤二聚体.

②切除修复

在人肠杆菌EC。〃中，有一种UV特异的切割酶，能识别UV照过产生的二聚体部位。

并在远离损伤部位5'端8个核甘酸处及3'端4个核吉酸处各作一切口。像外科手术“扩创”

同样,将含损伤的一段DNA切掉。DNA聚合酶I进入此舞隙，从3'-0H开始，按碱基

配对原则以另一条完好链为模板进行修复。最终由DNA连接酶将新合成的DNA片段与本

来DNA链连接而封口。

③碱基切除修复

每个细胞均有一类DNA糖苗酶，每一种酶能识别一种DNA分子中变化的碱基，能水

解该变化的碱基与月兑氧核糖间的糖苗键，使变化的碱基脱落,在DNA上产生一种缺璞吟

或缺口密碇的位，再藉切除修复机制进行修复。现知至少有20种不一样的DNA糖昔酶，各

具特异性。如识别胞哪咤脱氨生成的尿喀咤，腺瞟吟脱氨基产物,开环的碱基，不一样烷

基化类型的碱基等。如胞嚏咤脱氨后即成尿喀咤，若不纠正，可引起类型转换，即

G-C-A-T。

2.重组DNA技术

DNA重组是自然界常见现象，指的是在两个DNA分子之间，或一种DNA分子的两

个不一样部位之间通过链断裂和片段的互换重接，变化了基因的组合序列。这种互换可发

生于同一细胞内或细胞间，甚至不一样物种的DNA。DNA重组现象广泛存在于真核细胞、

原核细胞乃至病毒和质粒。

基因工程可分为三个过程。

(1)重组DNA分子的构建

即将一目的DNA序列或基因共价连接于一种DNA载体上构成一种重组DNA分子。

(2)引入宿主细胞

用转化、感染或转染等措施使重组DNA分子进入宿主细胞,如细菌、酵母、动物细

胞。

(3)筛选

挑选具有重组DNA分子的细胞，使之克隆化并加以鉴定，可大量扩增或体现,

第十五章转录

一、教学目的：

通过对本章的学习重要使学生掌握如下知识内容：RNA转录过程

二、教学重点：

RNA的转录

三、教学难点：

RNA的转录

四、教学内容：

1.参与转录的前

转录酶是依赖DNA的RNA聚合酶(DDRP),亦称为DNA指导的RNA聚合酶,

简称为RNA聚合酶。它以DNA为模板催化RNA的合成。

(1)原核生物的RNA聚合酶

细菌中只发现一种RNA聚合酶,能催化mRNA,tRNA和rRNA等的合成，研究得

匕俄清晰的是大肠杆菌(Ecoli)的RNA聚合酶。

(2)真核生物的RNA聚合酶

真核生物的RNA聚合酶已发既有三种，称为RNA聚合酶I、II和III,分别负责转录

不一样的RNA,它们对特异性克制剂鹅膏蕈碱的敏感性亦有差异。

2.转录过程

转录是生物合成RNA的过程，与复制相似，有起始、核甘酸链延长和链合成终止三

个阶段。

(1)转录的起始

转录的起始，就是形成转录起始复合物的过程。这一阶段反应所需的辅助因子，在原

核生物与真核生物之间有较大的差异。

①原核生物转录的起始

转录的起始由RNA聚合酶与DNA模板的启动子(promoter)结合。

②真核生物转录的起始

真核生物有三种RNA聚合酶,分别催化不一样RNA的合成，每种酶都需要某些蛋白

质辅助因子，称为转录因子。为以便讨论，转录因子的命名冠以聚合酶的名称。如RNA

聚合酶n所需的转录因子称为转录因子口

(2)转录的延长

转录延长阶段发生的反应，在原核生物和真核生物比较相近。总的来说，一是聚合酶

怎样向转录起始点下游移动，继续指导核甘酸之间磷酸二酯键的形成，二是转录区的模板

怎样形成局部单链区,便于转录。在转录延长过程中，DNA双链需解开10-20bp,形

成的局部单链区象一种小泡，故形象地称为转录泡。转录泡是指RNA聚合酶-DNA模板-

转录产物RNA结合在一起形成的转录复合物。为了保持局部的转录泡状态，在RNA聚合

酶下游的DNA需不停解链,可使其下游的DNA(未解开双链部分)越缠越紧，形成正超

螺旋，而其上游DNA变得松驰,产生负超螺旋，需要解旋酶和拓扑异构酶来消除这些现

象。

(3)转录的终止

①原核生物转录的终止

a.依赖p因子的转录终止：p因子是一种分子量为46kDa的蛋白质,以六聚体为活

性形式。依赖P因子的终止位点，未发既有特殊的DNA序列，但p因子能与转录中的RNA

结合

b.不依赖p因子的转录终止：在这种转录终止系统中，模板DNA在终止位点附近

有特殊的持续T序列，在持续T之前有富含GC互补区及几种插入碱基.

②真核生物转录的终止

真核生物转录终止的机制，目前理解尚不多，并且3种RNA聚合酶的转录终止不完

全相似。RNA聚合酶I催化的转录有18bp的终止子序列，可被辅助因子识别。RNA聚

合酶II和III催化转录的终止子，也许有与原核生物不依赖p因子的终止子相似的构造和终

止机制，即有富含GC的茎-环构造和持续的U。由于成熟的mRNA3'端已被切除了一段

并加入了polyA尾,详细的转录终止点目前尚未认识。

3.转录的克制作用

(1)作用于模板DNA的转录克制剂

如放线菌素D(actinomycinD),能插入至DNA双链中两对dG?dC之间，低浓度

时，制止RNA链的延长,高浓度时可克制RNA的起始,也克制DNA复制。

(2)作用于RNA聚合酶的转录克制剂

如利福平或^福霉素，能与原核细胞RNA聚合酶的P亚基非共价结合,制止RNA转

录的起始，对真核生物RNA聚合酶无作用。该药临床用于治疗结核杆菌引起的疾病。a鹅

膏蕈碱则是真核生物RNA聚合酶口的克制剂。

第十六章RNA转录后加工

一、教学目的：

通过对本章的学习重要使学生掌握如下知识内容：RNA合成后的加工

二、教学重点：

RNA合成后的加工方式

三、教学难点：

RNA合成后的加工方式

四、教学内容：

1.RNA转录后的加工

(1)原核生物RNA转录后的加工

原核生物mRNA的转录产物，T殳无需加工已具有活性，即可作为翻译的模板，近年

也发现需要添加3'polyA的现象。而对rRNA和tRNA转录产物的加工、修饰理解比较

多，分别论述如下：

®rRNA的加工

②tRNA的加工

a.RNA酶III:

b.RNA酶D:

c.RNA酶P:

d.tRNA核甘酸转移酣：II型tRNA没有3'端的CCA,I型tRNA的3'端CCA亦

有被核酸酶降解的也许性。此酶以ATP和CTP为原料催化IRNA3'端CCA的形成。

(2)真核生物RNA转录后的加工

®rRNA转录后的加工

真核生物的rRNA有5S、5.8S、18S和28S四种，其中5.8S、18S和28S是由RNA

聚合酶I催化一种转录单位，产生45SrRNA前体，rRNA转录后加工包括前体rRNA与

蛋白质结合，然后再切割和甲基化。

②tRNA转录后的加工

前tRNA的加工包括切除和碱基修饰，有些则需剪接。

③mRNA转录后的加工

真核生物mRNA由RNA聚合酶II催化转录，初始产物为核不均一RNA,新生的

hnRNA从开始形成到转录终止,就逐渐与蛋白质结合形成不均一核糖核蛋白颗粒，前

mRNA加工的次序是形成5'帽子构造；内切酶清除3'端的一段序列；polyA聚合酶催

化形成3'polyA尾；最终是剪接清除内含子转变为成熟的mRNA。

2.RNA编辑

是指RNA前体除上述加帽、添尾、剪接、修饰等程序外，需对其序列进行改编，改

编过程包括在RNA前体分子中插入、剔除、或置换某些核甘酸残基。例如人的载脂蛋白B

有两种形式，一种是肝细胞合成的分子量为512kDa的ApoB-100,参与细胞内合成的

脂类的运送；另一种在小肠细胞合成的分子量为240kDa的ApoB-48,参与以乳糜微粒

形式携带食物中的脂类。这是由mRNA合成后在其第2153位密码子CAA（谷氨酰胺）

的C变成U而成UAA（终止子），因此蛋白质合成到此密码子即终止，产生含2152氨基

酸残基的Ap。B-48,未被编辑的mRNA则翻译成含4536氨基酸残基的Ap。B-100.

由于催化胞口密喔变成尿口密咤的脱氨酶只存在于小肠，故Ap。B-48只在小肠合成，因此RNA

编辑可以看作是对生物学中心法则的一种重要补充。RNA编辑的多种形式极大地增长了

mRNA的遗传信息容量。

3.逆转录

1970年Temin和Baltimore各自发现RNA肿瘤病毒具有一种酶，称为逆转录酶。

这种酶以RNA为模板，在有4种dNTP存在及合适条件下，能按碱基互补配对的原则，

合成互补DNAO这种酶也称RNA依赖的DNA聚合酶。由于RNA肿瘤病毒具有这种逆转

录酶，因此也称为逆转录病毒。

第十七章遗传密码和蛋白质合成

一、教学目的：

通过对本章的学习重要使学生掌握如下知识内容：蛋白质生物合成过程，明确其特点

及与核酸的关系。

二、教学重点:

1.遗传密码的特点

2.蛋白质生物合成过程

三、教学难点：

蛋白质生物合成过程

四、教学内容：

1.参与蛋白质生物合成的物质

(1)mRNA与遗传密码

①三联体密码与密码的简并

斫究表明，密码子（codon）共有64个，每个密码子是由三个核甘酸（称为三联体,

triplet）构成的。有的氨基酸有多种密码子，这种现象称为简并，如UUU和UUC都是苯

丙氨酸的密码子，UCU、UCC、UCA、UCG、AGU和AGC都是丝氨酸的密码子，同一氨

基酸的不一样密码了称为同义词（synonyms\64个密码了中61个密码了代表一定的氨

基酸只有3个密码子不代表任何氨基酸为肽链合成的终止信号。总之在DNA或mRNA

分子内，每3个相邻核甘酸按其排列序列可体现一种氨基酸或体现蛋白质合成终止信号的，

统称为遗传密码。

②起始信号与终止信号

64个密码子中，61个代表氨基酸。每一种氨基酸少的只有一种密码子，多的可有6

个，但以2个和4个的居多。另有3个密码子（UAA、UAG、UGA）为肽链的终止密码，

不代表任何氨基酸，为终止信号。密码子AUG具有特殊性，不仅代表甲硫氨酸，假如位

于mRNA起始部位,它还代表肽链合成的起始密码子。起始密码子常在mRNA的5'端附

近。

③方向性与无间隔性

mRNA的起动信号至监止信号的排列是有一定方向性的.起动信号总是位于mRNA

的5彳则,终止信号总是在3'侧。mRNA分子中遗传信息具有方向性(从5'端至3'端)的

排列，决定了翻译过程肽链从N端向C端合成的方向性。mRNA的密码子之间无标点符

号隔开，因此在对应基因的DNA链上，如因突变插入一种碱基或缺失一种碱基，都会引

起mRNA的阅读框移位，使其编码的蛋白质丧失功能，

④通用性

从细菌到人，遗传密码可以通用.

(2)氨基酸的“搬运工具"—tRNA

体内的20种氨基酸都各有其特定的LRNA,并且一种氨基酸常有数种tRNA,在ATP

和酶的存在下，它可与特定的氨基酸结合。每个tRNA均有1个由3个核苗酸编成的特珠

的反密码子。此反密码子可以根据碱基配对的原则，与mRNA上对应的密码子相配合。

tRNA上的反密码了，只有与mRNA上的密码了相对应时，才能结合。因此，在翻译时，

带着不一样氨基酸的各个tRNA就能精确地在核糖体上与mRNA的密码子对号入座。

(3)肽链合成的“装配机"一核糖体

核糖体由大小不一样的两个亚基所构成，这两个亚基分别由不一样的RNA分子(称

为rRNA)与多种蛋白质分子共同构成的。原核生物的核糖体为70S，由30S小亚基与50S

大亚基构成；真核生物的核糖体为80S,由30S小亚基与50S大亚基构成。

2.蛋白质合成的过程

(1)氨基酸的活化与转运

在蛋白质分子中，氨基酸借其一NH2基及一COOH基互相联结成肽。氨基酸的活化

过程及其活化后与对应tRNA的结合过程，都是由同一类酶所催化；此类酶称为氨基酰

tRNA合成酶。氨基酰tRNA合成酶催化的反应必须有ATP参与。

(2)肽链合成的起始

在蛋白质生物合成的起始阶段,核糖体的大、小亚基，mRNA与甲酰甲硫氨酰

tRNAimet共同构成70S起始复合体。这一过程需要某些称为起始因的蛋白质以及GTP与

镁离子的参与。

①30s起始复合体的形成

原核生物mRNA的5端与起始信号之间，相距约25个核甘酸，此处存在富含瞟吟区

(如AGGA或GAGG)，称为Shine-Dalgamo(SD)序列。核糖体30S亚基的16SrRNA

有一对应的富含嗑咤区可与SD序列互补。由此30S亚基在IF3与IF1的增进下，与mRNA

的起始部位结合。

②70S起始复合体的形成

30s起始复合体一旦形成,IF3也就脱落，50S亚基随即与其结合。此时复合体中的

GTP水解释出GDP与无机磷酸，使IF2与IF1也都脱落,形成了70S起始复合体。70S

起始复合体的形成，表明蛋白质生物合成的起始阶段已经完毕，已可进入肽链延长阶段。

(3)肽链延长

这一阶段，与mRNA上的密码子相适应，新的氨基酸不停被对应特异的tRNA运至核

糖体的受位,形成肽链。同步，核糖体从mRNA的5'端向3'端不停移位以推进翻译过

程(图14-4X肽链延长阶段需要称为延长因子的蛋白质，GTP,Mg2+与K+的参与。

肽链延长阶段的详细环节如下：

①进位：与上一阶段所产生的复合物（图14-3中的70S起始复合体）受位上mRNA

密码子相对应的氨基酰tRNA进入受位。

②转肽：50S亚基的给位有转肽酶的存在，可催化肽键形成，此时在转肽酶的催化下,

将给位上tRNA所携的甲酰甲硫氨酰（或肽酰）转移给受位上新进入的氨基酰tRNA,与

其所带的氨基酰的氨基结合，形成肽键。

③移位：核糖体向mRNA的3'端挪动相称于一种密码子的距离，使下一种密码子精

确定位在受位，同步带有肽链的tRNA由受位移至给位，此步需要肽链延长因子EFG（又称

转位酶，translocase）.Mg2+与供应能量的GTP。

④脱落：当A位进入新的氨基酰tRNA后，空载的tRNA从核糖体的E位脱落。

（4）肽链合成的终止

终止阶段包括已合成完毕的肽链被水解释放以及核糖体与tRNA从mRNA上脱落的

过程。这一阶段需要GTP与一种起终止作用的蛋白质因子一释放因子的参与。

3.翻译后加工

(1)肽链的合成后加工与修饰

某些蛋白质在其肽链合成结束后，还需要深入加工，修饰才能转变为具有正常生理功

能的蛋白质。

①二硫键的形成

二硫键由两个半胱氨酸残基形成，对维持蛋白质立体构造起重要作用，如核糖核酸酶

合成后,肽链中8个半胱氨酸残基构成了4对二硫键，此4对二硫键对它的酶活性是必要

的。

②个别氨基酸残基的化学修饰

有些蛋白质前体需经一定的化学修饰才能成为成品而参与正常的生理活动。有些酶的

活性中心具有磷酸化的丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基。这些磷酸化的氨基酸残基都是在肽

链合成后对应残基的-0H被磷酸化而形成的。除磷酸化外，有时蛋白质前体需要乙酰化（如

组蛋白\甲基化、ADP-核糖化、羟化等。胶原蛋白的前体在合成后，经羟化，其肽链中

的脯氨酸及赖氨酸残基可分别转变为羟脯氨酸及羟赖氨酸残基。

③蛋白质前体中不必要肽段的切除

无活性的酶原转变为有活性的酶，常需要去掉一部分肽链。现知其他蛋白质也存在类

似过程，虽然转变的场所不一样；酶原多是在细胞外转变为酶，而蛋白质前体中不必要肽

段的切除是在细胞内进行的。

④多蛋白的加工

真核生物mRNA的翻译产物为单一多肽链，有时这一肽链经加工，可产生一种以上功

能不一样的蛋白质或多肽