《生物化学辅导》PPT课件.ppt

1、欢迎各位同学参加2011年清北学堂生物学奥林匹克培训!,关于我的一点自我介绍,姓名：杨荣武 性别：男 职称：教授 工作单位：南京大学生命科学学院 电子信箱： 主讲课程：生物化学 主要成绩：发了几篇论文，出了几本书,奥赛动向分析与预测,与高中生物学内容结合的越来越密切 与生活的实际结合的越来越密切 关心和追踪最新进展 生化、分子与细胞这三门见真功夫！,身边的生物化学,肉碱能否减肥？ “皮革奶” “瘦肉精”2-肾上腺素激动剂，能加强脂肪的分解，促进蛋白质的合成，化学性质十分稳定，主要经尿和胆汁以原型排出，会在脏器中残留，有毒副作用。,瘦肉精的化学结构,去年两大生化发现与诺贝尔医学及生理学奖,Syn

2、thia（辛西娅） GFAJ-1 试管婴儿,谁是Craig Venter？,NASA发现生命新可能-砷元素或能形成生命体,以剧毒砷生长的菌株GFAJ-1，将改写生物教科书，使地球外寻找生命的范围得以拓展 美国宇航局天体生物学家费丽莎乌尔夫-西蒙(Felisa Wolfe-Simon)，将从加利福尼亚州莫纳湖湖底收集而来的微生物，置于实验室含有砷的混合试剂内培殖了数月，结果发现微生物体内的磷原子被砷原子置换出来了。 乌尔夫-西蒙表示，每天去实验室的时候都会摒住呼吸，生怕这些微生物会死去，但它们没有。如果这一结果被确认，那么“生命及生命存在于何处”的定义将被扩大。 碳、氢、氮、氧、磷和硫是地球所有

3、已知生命形式的六大基本构建元素。磷是携带生命基因的DNA和RNA的化学成分之一，被认为是所有活细胞的必需元素。 砷在化学元素周期表的位置正好位于磷的下方，正是由于两者化学习性相近，所以砷很容易被细胞吸收导致中毒。,记忆必需氨基酸,人体八种必需氨基酸，外加二种半必需氨基酸，此为谐音记忆，非常有效：笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）精（精氨酸）来（赖氨酸）宿（苏氨酸）舍（色氨酸）住（组氨酸）亮（亮氨酸）凉（异亮氨酸）鞋（缬氨酸）。,无处不在的生物化学,为什么多吃西瓜，特别是西瓜皮有利于心血管的健康？ 近朱者赤，近墨者黑！ 反式脂肪与-3脂肪酸 为什么狗急了跳墙，人急中生智？ 为什么喝咖啡或绿茶能减肥？ 农

4、夫与蛇的故事 肉碱能减肥吗？ 骗人的珍奥核酸 甲醇中毒了怎么办？ 为什么过夜的韭菜不能吃？ 太阳的好处与坏处 为什么路边的野蘑菇不要采？ 我们人有多少个基因? 先有DNA，还是先有蛋白质？ 世界上有不怕艾滋病毒的人吗？,西瓜里面有瓜氨酸 瓜氨酸在体内可以转变为精氨酸 精氨酸是合成NO的原料 NO能够扩张血管,小心近墨者黑！,PrPc与PrPsc在构象上的主要差别：（1）PrPc；（2）PrPsc,氨基酸考点分析,蛋白质氨基酸 vs 非蛋白质氨基酸 D型氨基酸 vs L型氨基酸 必需氨基酸 vs 非必需氨基酸：联想到必需脂肪酸和非必需脂肪酸以及维生素 疏水氨基酸和亲水氨基酸 氨基酸的性质：两性解

5、离与等电点（如何计算）；茚三酮反应；脯氨酸的特殊性,蛋白质考点分析,蛋白质一级结构的定义及表示方法：联想到核酸的一级结构及其表示方法 蛋白质的二级结构与主链上的氢键 模体与结构域 三级结构与氢键、疏水键、范德华力、离子键、二硫键 四级结构与氢键、疏水键、范德华力、离子键、 纤维状蛋白、球状蛋白与膜蛋白 蛋白质的性质：紫外吸收、两性解离、变性与复性、颜色反应；联想到核酸的相应的性质,核酸考点分析,DNA与RNA三大差别及其原因和生物学意义 几种比较重要的RNA 核酸的二级结构：三种双螺旋ABZ的异同 核酸的三级结构 核酸的性质,核酸的分类,DNA 一种类型，一种功能 RNA 多种类型，多种功能

6、编码RNA和非编码 (NcRNA),DNA和RNA的结构异同,DNA & RNA 的差别?,为什么DNA含有T? C自发脱氨基变成U 修复酶能够识别这些突变，以用C取代这些U。 如何区分正常的U和突变而来的U? 使用T就很容易解决以上问题。,DNA & RNA 的差别?,为什么DNA 2-脱氧，RNA不是? RNA临近的-OH使其更容易 DNA缺乏2-OH更加稳定 遗传物质必须更加稳定 RNA需要的时候合成，不需要的时候需要迅速降解。,为什么DNA通常是双链的,RNA通常是单链的?,互补的双链结构使DNA很容易进行复制、修复和重组 单链的结构使得RNA能够形成丰富多彩的三维结构,AT和GC碱基

7、对的配对性质,B-型DNA双螺旋结构的主要特征,双螺旋稳定的因素,（1）氢键 氢键固然重要，但它们主要决定碱基配对的特异性，而对双螺旋稳定的贡献不是最重要的。对双螺旋稳定起决定性作用的是碱基的堆集力。 （2）碱基堆集力 这是碱基对之间在垂直方向上的相互作用所产生的力。它包括疏水作用和范德华力。碱基间相互作用的强度与相邻碱基之间环重叠的面积成正比。总的趋势是嘌呤与嘌呤之间嘌呤与嘧啶之间嘧啶与嘧啶之间。另外碱基的甲基化能提高碱基的堆积力。 （3）阳离子或带正电荷的化合物对磷酸基团的中和。,核酸的理化性质,紫外吸收 酸碱解离 变性 复性和杂交,DNA的变性和复性,酶学考点,酶的化学本质：主要是蛋白质

8、，少数是RNA；区分核酸酶和核酶；为什么DNA不能充当酶？ 细胞里有哪些反应由核酶催化？ 酶的性质：与非酶催化剂的共同性质；酶的特有性质 米氏酶与别构酶 米氏常数（Km）、最大反应速度（Vm）与kcat及kcat/Km 酶活性的调节,代谢考点,真核细胞代谢的分室化 NADH、FADH2、NADPH、ATP 几种重要的代谢途径：糖酵解、三羧酸循环、糖异生、磷酸戊糖途径、卡尔文循环、尿素循环、核苷酸代谢 如何计算ATP的得与失？,代谢途径的分室化,分解代谢和合成代谢,细胞需要持续不断的能量供应 NADH, NADPH和 ATP ATP 通用的能量货币 NADPH 生物还原剂,代谢中的能量考虑,糖酵

9、解,发生在所有的活细胞 位于细胞液 共有十步反应组成在所有的细胞都相同，但速率不同。 两个阶段： 第一个阶段投资阶段或引发阶段: 葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P 第二个阶段获利阶段：产生2丙酮酸+2ATP 丙酮酸的三种命运,糖酵解的两阶段反应,糖酵解第一阶段的反应,第一步反应葡萄糖的磷酸化 己糖激酶或葡萄糖激酶 引发反应ATP被消耗，以便后面得到更多的ATP 葡萄糖的磷酸化至少有两个意义：首先葡萄糖因此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中“逃逸”出去；其次葡萄糖由此变得不稳定，有利于它在细胞内的进一步代谢。,葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再离开细胞,反应3: 磷酸果糖激酶,是糖酵解的限速

10、步骤! 糖酵解第二次引发反应 有大的自由能降低，受到高度的调控,糖酵解-第二个阶段的反应,产生4 ATP 导致糖酵解净产生2ATP 涉及两个高能磷酸化合物 . 1,3 BPG PEP,反应6: 甘油醛-3-磷酸脱氢酶,甘油醛-3-磷酸被氧化成甘油酸-1,3-二磷酸 这是整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 产生1,3-BPG和NADH 为巯基酶，使用共价催化，碘代乙酸和有机汞能够抑制此酶活性。 砷酸在化学结构和化学性质与Pi极为相似，因此可以代替无机磷酸参加反应，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但这样的产物很不稳定，很快就自发地水解成为甘油酸-3-磷酸并产生热，无法进入下一步底物水平磷酸化反应

11、。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的自发水解，将导致ATP合成受阻，影响细胞的正常代谢，这就是砷酸有毒性的原因。,反应10: 丙酮酸激酶,PEP转化成丙酮酸，同时产生 ATP 产生两个ATP，可被视为糖酵解途径最后的能量回报。 G为大的负值受到调控!,NADH和丙酮酸的去向有氧还是无氧？,在有氧状态下NADH和丙酮酸的命运 （1）NADH的命运 NADH在呼吸链被彻底氧化成H2O并产生更多的ATP。 （2）丙酮酸的命运 丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一起进入线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰-CoA 在缺氧状态或无氧状态下NADH和丙酮酸的命运 （1）乳酸发酵 （2）酒精发

12、酵,线粒体内膜上的甘油-3-磷酸和苹果酸-天冬氨酸穿梭系统,糖酵解的生理意义,产生ATP 提供生物合成的原料 糖酵解与肿瘤 缺氧与缺氧诱导的转录因子,糖异生,泛指细胞内由乳酸或其它非糖物质净合成葡萄糖的过程。它主要发生在动物的肝脏（80）和肾脏（20），是动物细胞自身合成葡萄糖的唯一手段。植物和某些微生物也可以进行糖异生。,糖异生与糖酵解途径的比较,糖异生的底物(动物),丙酮酸, 乳酸, 甘油, 生糖氨基酸，所有TCA循环的中间物 偶数脂肪酸不行! 因为偶数脂肪酸氧化只能产生乙酰CoA，而乙酰CoA不能提供葡萄糖的净合成,丙酮酸羧化酶,糖异生的第一步反应 存在于线粒体基质，需要生物素辅基 由A

13、TP驱动羧化反应,果糖-1,6-二磷酸酶,将 F-1,6-P水解成F-6-P,葡糖-6-磷酸酶,催化葡糖-6-磷酸水解成葡萄糖 存在于肝、肾细胞内质网膜上。 肌肉和脑细胞没有这种酶，故不能进行糖异生 G-6-P需要进入内质网腔才能水解,TCA 循环是糖、氨基酸和脂肪酸最后共同的代谢途径,也称为柠檬酸循环和Krebs循环 糖酵解产生的丙酮酸（实际上是乙酸）被降解成CO2 产生一些ATP 产生更多的NADH NADH进入呼吸链，通过氧化磷酸化产生更多的ATP。,完整的三羧酸循环,乙酰CoA的形成,脂肪酸的氧化 氨基酸的氧化分解 丙酮酸的氧化脱羧由丙酮酸脱氢酶系催化,砒霜的毒性机理,TCA 循环总结

14、,总反应： 乙酰-CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H+CoA 1个乙酰-CoA通过三羧酸循环产生2CO2, 1 ATP, 3NADH,1FADH2 2H2O被使用作为底物 绝对需要O2 吵， 您顺意吵，（吵得）铜壶呼盐瓶！,TCA循环的功能,产生更多的ATP 提供生物合成的原料 是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途径 某些代谢中间我作为其他代谢途径的别构效应物 产生CO2,一分子葡萄糖彻底氧化过程中的ATP 收支情况,磷酸戊糖途径,又名磷酸己糖支路或6-磷酸葡糖酸途径 发生在细胞液 由氧化相和非氧化相组成 在生物合成旺盛的细胞中更加活跃,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸,糖酵解,糖原,PPP,70%,30%,氧化相,葡糖-6-磷酸脱氢酶 不可逆反应受到调控（受到NADPH抑制） 葡糖酸内酯酶 没有酶催化，也能