生物化學生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

1、緒論緒論 生物化學：生物化學： 從分子水平來研究生物體的從分子水平來研究生物體的化學組成化學組成，和生命，和生命 過程中過程中化學變化規(guī)律化學變化規(guī)律的一門科學。的一門科學。 生命的化生命的化 學，化學學，化學 的生命的生命 第一節(jié)第一節(jié) 生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 第二節(jié)第二節(jié) 能量代謝生物氧化能量代謝生物氧化 第三節(jié)第三節(jié) 物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝 糖代謝、脂肪代謝、蛋白質(zhì)代謝糖代謝、脂肪代謝、蛋白質(zhì)代謝 第一節(jié)第一節(jié) 生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) l蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能 l核酸化學核酸化學 l酶酶 l維生素與臨床維生素與臨床 一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

2、 l蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸通過肽鍵相連形是由許多氨基酸通過肽鍵相連形 成的高分子。成的高分子。 l蛋白質(zhì)的生物學功能蛋白質(zhì)的生物學功能 1）作為生物催化劑）作為生物催化劑 2）代謝調(diào)節(jié)作用）代謝調(diào)節(jié)作用 3）免疫保護作用）免疫保護作用 4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲 5）運動與支持作用）運動與支持作用 6）參與細胞間信息傳遞）參與細胞間信息傳遞 7）氧化供能）氧化供能 （一）、蛋白質(zhì)的化學組成（一）、蛋白質(zhì)的化學組成 1.元素組成元素組成 l主要元素：碳、氫、氧、氮，有些蛋白質(zhì)還含主要元素：碳、氫、氧、氮，有些蛋白質(zhì)還含 有少量硫、磷和金屬元素。有少量硫、磷和金屬

3、元素。 l特點：各種蛋白質(zhì)含氮量接近，平均為特點：各種蛋白質(zhì)含氮量接近，平均為16% l定氮法測定蛋白質(zhì)含量：定氮法測定蛋白質(zhì)含量： 蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量6.25樣品含氮量樣品含氮量 三聚氰胺與食品安全三聚氰胺與食品安全 l食品蛋白質(zhì)含量是一個重要指標?？赏ㄟ^測定樣品含氮量食品蛋白質(zhì)含量是一個重要指標。可通過測定樣品含氮量 （凱氏定氮法），再乘以換算系數(shù)來測定蛋白質(zhì)含量，即（凱氏定氮法），再乘以換算系數(shù)來測定蛋白質(zhì)含量，即 1g樣品中蛋白質(zhì)含量樣品中蛋白質(zhì)含量=系數(shù)系數(shù)1g樣品含氮量。不同物質(zhì)換樣品含氮量。不同物質(zhì)換 算系數(shù)各異，例：奶制品類算系數(shù)各異，例：奶制品類6.38、大米、大米5.95

4、，肉與肉制品，肉與肉制品 為為6.25。 l三聚氰胺，化工原料，白色結(jié)晶粉末，分子式是三聚氰胺，化工原料，白色結(jié)晶粉末，分子式是C3H6N6， 其含氮量高達其含氮量高達66.7%。所以完全可以通過添加三聚氰胺偽。所以完全可以通過添加三聚氰胺偽 造含氮量數(shù)據(jù)來造假！造含氮量數(shù)據(jù)來造假！ l醫(yī)學研究證明長期攝入三聚氰胺會導致生殖、泌尿系統(tǒng)的醫(yī)學研究證明長期攝入三聚氰胺會導致生殖、泌尿系統(tǒng)的 損害，膀胱、腎結(jié)石，并可進一步誘發(fā)膀胱癌等疾病。損害，膀胱、腎結(jié)石，并可進一步誘發(fā)膀胱癌等疾病。 2.結(jié)構(gòu)單位結(jié)構(gòu)單位氨基酸氨基酸（amino acid） l 組成人體蛋白質(zhì)的基本氨基酸有組成人體蛋白質(zhì)的基本氨

5、基酸有20多種多種; l所有生物都是利用這所有生物都是利用這20多種基本氨基酸作為各多種基本氨基酸作為各 種蛋白質(zhì)的種蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子。構(gòu)件分子。(編碼氨基酸編碼氨基酸) l氨基酸分子化學結(jié)構(gòu)氨基酸分子化學結(jié)構(gòu)(通式通式)： l各種氨基酸的差別在于其側(cè)鏈各種氨基酸的差別在于其側(cè)鏈R的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)不同! 3.多肽結(jié)構(gòu)多肽結(jié)構(gòu) l蛋白質(zhì)是由許多蛋白質(zhì)是由許多AA按一定排列順序通過肽腱連接按一定排列順序通過肽腱連接 起來的多肽鏈。起來的多肽鏈。 l肽腱肽腱是由一個氨基酸的是由一個氨基酸的a-羧基和另一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的 a-氨基縮合脫水而成的酰胺腱。氨基縮合脫水而成的酰胺腱。 l氨基酸

6、之間縮合脫水的化合物稱為氨基酸之間縮合脫水的化合物稱為肽肽。由。由2個氨個氨 基酸縮合成的肽稱基酸縮合成的肽稱二肽二肽; 由由10個以下氨基酸連成個以下氨基酸連成 的肽稱的肽稱寡肽寡肽;由由10個以上氨基酸連成的肽稱個以上氨基酸連成的肽稱多肽多肽。 l多肽鏈的方向性：從多肽鏈的方向性：從N末端指向末端指向C末端。末端。 （二）、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)（二）、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)（高級結(jié)構(gòu)）空間結(jié)構(gòu)（高級結(jié)構(gòu)） 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu) (基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)) l指多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序。指多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序。 l主要靠肽鍵維系。主要靠肽鍵維系。 l一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的

7、基礎(chǔ)一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ), 包含了決定蛋包含了決定蛋 白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)層次構(gòu)象的全部信息和生物學功能。白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)層次構(gòu)象的全部信息和生物學功能。 胰島素的一級結(jié)構(gòu)胰島素的一級結(jié)構(gòu) 二二級結(jié)構(gòu)級結(jié)構(gòu) l指蛋白質(zhì)分子中某一段鏈的指蛋白質(zhì)分子中某一段鏈的局部空間結(jié)構(gòu)局部空間結(jié)構(gòu)。 主要靠氫鍵維持。主要靠氫鍵維持。 l主要包括主要包括a-螺旋、螺旋、 B-折疊、折疊、 B-轉(zhuǎn)角和無規(guī)轉(zhuǎn)角和無規(guī) 卷曲等四種形式。卷曲等四種形式。 -折疊折疊 蛋白質(zhì)構(gòu)象病蛋白質(zhì)構(gòu)象病 若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤( (一級結(jié)構(gòu)不變一級結(jié)構(gòu)不變) )，蛋白，蛋白 質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，影響其功能，嚴重時

8、導致疾病。質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，影響其功能，嚴重時導致疾病。 機理：機理：有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后聚集，常形成抗蛋有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后聚集，常形成抗蛋 白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病。白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病。 蛋白質(zhì)構(gòu)象病：瘋牛病、老年癡呆癥、亨廷頓舞蛋白質(zhì)構(gòu)象病：瘋牛病、老年癡呆癥、亨廷頓舞 蹈病等。蹈病等。 瘋牛病瘋牛病的發(fā)生，從分子水平看，是的發(fā)生，從分子水平看，是朊朊 病毒蛋白病毒蛋白(PrP(PrPc c) )分子形態(tài)的改變。分子形態(tài)的改變。 PrPc c富含富含- 螺旋，在某種未知作用下螺旋，在某種未知作用下PrPPrPc c -螺旋 螺旋可轉(zhuǎn)變成可轉(zhuǎn)變成- 折

9、疊的折疊的PrPPrPsc sc， ，PrPsc sc對蛋白水解酶的抗性增大，進 對蛋白水解酶的抗性增大，進 而導致分子聚集，而導致分子聚集，從而致病。從而致病。 瘋牛病可引起的人和動物神經(jīng)退行性病變。瘋牛病可引起的人和動物神經(jīng)退行性病變。 PrPc -螺旋螺旋 PrPsc -折疊折疊 正常正常瘋牛病瘋牛病 未知機制未知機制 三三級結(jié)構(gòu)級結(jié)構(gòu) l整條多肽鏈整條多肽鏈中全部氨基酸殘基的相對中全部氨基酸殘基的相對空間位置空間位置 l具有三級結(jié)構(gòu)才具有生物學屬性，三級結(jié)構(gòu)一具有三級結(jié)構(gòu)才具有生物學屬性，三級結(jié)構(gòu)一 旦破壞，生物學特性便喪失。旦破壞，生物學特性便喪失。 l主要靠次級鍵主要靠次級鍵-疏水

10、作用、離子鍵、氫鍵和疏水作用、離子鍵、氫鍵和 Van der weals維持。維持。 每條具有完整三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈，稱為每條具有完整三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈，稱為亞基亞基。 蛋白質(zhì)分子中蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間分布各亞基的空間分布及及亞基接觸部亞基接觸部 位的布局和相互作用位的布局和相互作用稱為四級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白稱為四級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白 質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。 結(jié)合力主要是氫鍵和離子鍵。結(jié)合力主要是氫鍵和離子鍵。 四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu) （三）蛋白質(zhì)的變性與復性（三）蛋白質(zhì)的變性與復性 1.1.蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(denaturation)(denaturation) l定義：定義：在某些物理和化

11、學因素作用下，其特定在某些物理和化學因素作用下，其特定 空間構(gòu)象被破壞，從而導致其理化性質(zhì)改變和空間構(gòu)象被破壞，從而導致其理化性質(zhì)改變和 生物活性的喪失。生物活性的喪失。 l本質(zhì)：本質(zhì)：破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì) 的一級結(jié)構(gòu)。的一級結(jié)構(gòu)。 l造成變性的因素：造成變性的因素：加熱、乙醇等有機溶劑、強加熱、乙醇等有機溶劑、強 酸、強堿、重金屬離子及生物堿試劑等酸、強堿、重金屬離子及生物堿試劑等 。 蛋白質(zhì)變性后的性質(zhì)改變：蛋白質(zhì)變性后的性質(zhì)改變： 溶解度降低、粘度增加、結(jié)晶能力消失、生物活性溶解度降低、粘度增加、結(jié)晶能力消失、生物活性 喪失及易受蛋白酶水解

12、。喪失及易受蛋白酶水解。 應用舉例應用舉例 醫(yī)學上，變性因素常被應用來消毒及滅菌。醫(yī)學上，變性因素常被應用來消毒及滅菌。 防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫 苗等）的必要條件。苗等）的必要條件。 復性復性(renaturation) 定義：若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，定義：若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后， 蛋白質(zhì)仍可恢復或部分恢復其原有的構(gòu)象和功蛋白質(zhì)仍可恢復或部分恢復其原有的構(gòu)象和功 能，稱為能，稱為復性復性。 但是許多蛋白質(zhì)變性后，空間構(gòu)像嚴重被破但是許多蛋白質(zhì)變性后，空間構(gòu)像嚴重被破 壞不能復原，稱壞不能復原，稱不可逆變性

13、不可逆變性。 二、核酸化學二、核酸化學 （一）、核酸的化學組成（一）、核酸的化學組成 l核酸基本構(gòu)成單位：核苷酸核酸基本構(gòu)成單位：核苷酸(nucleotide) l核苷酸由堿基、戊糖和磷酸三部分構(gòu)成。核苷酸由堿基、戊糖和磷酸三部分構(gòu)成。 堿基堿基 戊糖戊糖 磷酸磷酸 核苷酸核苷酸核酸核酸 1.堿基堿基 l構(gòu)成核苷酸的堿基有構(gòu)成核苷酸的堿基有5種種 嘌呤嘌呤 嘧啶嘧啶 堿基堿基 腺嘌呤（腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（鳥嘌呤（G） 胞嘧啶（胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（尿嘧啶（U） DNA、RNA均有均有 DNA有有 RNA有有 2.戊糖戊糖 （構(gòu)成（構(gòu)成RNA） 核糖核糖(ribose

14、) （構(gòu)成（構(gòu)成DNA） 脫氧核糖脫氧核糖(deoxyribose) 3.核苷堿基戊糖（糖苷鍵）核苷堿基戊糖（糖苷鍵） 核苷酸核苷磷酸（酯鍵）核苷酸核苷磷酸（酯鍵） A （二）（二） DNA結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)和功能 1.DNA的一級結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu) l四種脫氧核苷酸按一定的四種脫氧核苷酸按一定的 排列順序以排列順序以3,5-磷酸磷酸 二酯腱相連形成的多聚脫二酯腱相連形成的多聚脫 氧核苷酸鏈。氧核苷酸鏈。 l由于核苷酸間的差異主要由于核苷酸間的差異主要 是堿基不同，所以也稱為是堿基不同，所以也稱為 堿基序列。堿基序列。 5 5 端端 3 3 端端 C C G G A A 書寫方法書寫方法 2.DNA的

15、二級結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)-雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 B B型型DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型特點雙螺旋結(jié)構(gòu)模型特點 1.1.反向平行的互補雙鏈結(jié)構(gòu)。反向平行的互補雙鏈結(jié)構(gòu)。 2.2.堿基互補規(guī)則堿基互補規(guī)則：兩條鏈通過堿基間：兩條鏈通過堿基間 的氫鍵相連，的氫鍵相連，A-TA-T、C-GC-G配對。配對。 3.3.磷酸磷酸- -脫氧核糖骨架位于螺旋外側(cè)，脫氧核糖骨架位于螺旋外側(cè)， 堿基位于內(nèi)側(cè)。堿基位于內(nèi)側(cè)。 4. 4. 維持雙螺旋穩(wěn)定的因素：橫向為維持雙螺旋穩(wěn)定的因素：橫向為 氫鍵，縱向為堿基間的堆積力。氫鍵，縱向為堿基間的堆積力。 3. DNA的高級結(jié)構(gòu)的高級結(jié)構(gòu) l超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu) lDN

16、A雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。 l正超螺旋正超螺旋盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同雙螺旋方同相同 l負超螺旋負超螺旋盤繞方向與盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反雙螺旋方向相反 自然界的閉合自然界的閉合DNA主要以負超螺旋形式存在主要以負超螺旋形式存在 (三三)RNA結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)與功能 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 lRNA分子中的戊糖是核糖分子中的戊糖是核糖,不是脫氧核糖；不是脫氧核糖； lRNA分子中的堿基為尿嘧啶分子中的堿基為尿嘧啶,而不含胸腺嘧而不含胸腺嘧 啶啶; lRNA主要是單鏈分子結(jié)構(gòu)主要是單鏈分子結(jié)構(gòu); lRNA僅與基因的一條鏈互補僅與基因的一條鏈互

17、補,因而堿基成分因而堿基成分 中中U與與A 或或 G與與C配對配對; lRNA易被堿水解易被堿水解, DNA則不易。則不易。 DNA DNA 與與RNARNA的區(qū)別的區(qū)別 核酸核酸堿基堿基戊糖戊糖 DNADNAA A、G G、C C、T T脫氧脫氧核糖核糖 RNARNAA A、G G、C C、U U核糖核糖 1.信使信使RNA（mRNA）的結(jié)構(gòu)與功能）的結(jié)構(gòu)與功能: mRNA為傳遞為傳遞DNA信息并指導蛋白質(zhì)合成的信息并指導蛋白質(zhì)合成的 一類一類RNA分子。分子。 2.轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）的結(jié)構(gòu)與功能）的結(jié)構(gòu)與功能: tRNA分子量最小分子量最小,功能是：在細胞蛋白質(zhì)合成功能是：在細胞蛋

18、白質(zhì)合成 過程中作為各種氨基酸的載體。過程中作為各種氨基酸的載體。 3.核蛋白體核蛋白體RNA（rRNA）的結(jié)構(gòu)與功能）的結(jié)構(gòu)與功能: rRNA 占占C中全部中全部RNA的的80%，與核蛋白體蛋，與核蛋白體蛋 白結(jié)合成核蛋白體；核蛋白體是白結(jié)合成核蛋白體；核蛋白體是C內(nèi)蛋白質(zhì)的內(nèi)蛋白質(zhì)的 合成場所合成場所. （四）核酸的理化性質(zhì)及其應用（四）核酸的理化性質(zhì)及其應用 1.核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收 在在260nm波長有最大吸收峰，是由堿基的共波長有最大吸收峰，是由堿基的共 軛雙鍵決定的。這一特性常用作核酸的定性、軛雙鍵決定的。這一特性常用作核酸的定性、 定量分析。定量分析。 2. DNA的變性

19、的變性：在某些理化因素作用下，：在某些理化因素作用下， DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。雙鏈解開成兩條單鏈的過程。 變性因素：變性因素：過量酸，堿，加熱等。過量酸，堿，加熱等。 理化性質(zhì)的改變：理化性質(zhì)的改變：粘度下降；粘度下降；OD260增高增高 lDNA變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂變性的本質(zhì)是雙鏈間氫鍵的斷裂 DNADNA的紫外吸收光譜的紫外吸收光譜 增色效應：增色效應：DNADNA變性時其溶液變性時其溶液ODOD260 260增高的現(xiàn)象。 增高的現(xiàn)象。 解鏈溫度（融解溫度，解鏈溫度（融解溫度， TmTm）：）： 紫外光吸收值達到最大紫外光吸收值達到最大 值的值的50%50%時的溫度，其時

20、的溫度，其 大小與大小與G+CG+C含量成正比。含量成正比。 DNADNA變性特點：爆發(fā)式！變性特點：爆發(fā)式！ DNADNA溶液加熱到某溫度時溶液加熱到某溫度時 其紫外光吸收值突然迅其紫外光吸收值突然迅 速速, , 并在一個很窄的并在一個很窄的 溫度范圍內(nèi)達到最高值溫度范圍內(nèi)達到最高值 3. DNA的復性與分子雜交的復性與分子雜交 l復性：復性：在適當條件下，變性的在適當條件下，變性的DNA兩條互兩條互 補鏈可恢復雙螺旋構(gòu)象。補鏈可恢復雙螺旋構(gòu)象。 l熱變性的熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復性，這經(jīng)緩慢冷卻后即可復性，這 一過程稱為一過程稱為退火。退火。 l減色效應：減色效應：DNA復性時，其

21、溶液復性時，其溶液OD260降降 低。低。 核酸分子雜交核酸分子雜交 l定義：熱定義：熱變性變性的的DNA在在復性復性過程中，具有過程中，具有堿堿 基互補基互補的不同的的不同的DNA之間或之間或DNA與與RNA之間之間 形成雜化雙鏈的現(xiàn)象。即退火條件下能形成形成雜化雙鏈的現(xiàn)象。即退火條件下能形成 DNA-DNA 異源雙鏈異源雙鏈 ; 或?qū)⒆冃缘膯捂溁驅(qū)⒆冃缘膯捂?DNA 與與 RNA 經(jīng)復性處理形成經(jīng)復性處理形成DNA-RNA雜合雙鏈。雜合雙鏈。 l在分子生物學和分子遺傳學的研究應用廣泛，在分子生物學和分子遺傳學的研究應用廣泛， 如鐮刀型貧血的產(chǎn)前診斷。如鐮刀型貧血的產(chǎn)前診斷。 變性變性 復性

22、復性復性復性 n酶酶是一類由活細胞產(chǎn)生的，對其特異底物是一類由活細胞產(chǎn)生的，對其特異底物 具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。 生命活動離不開酶的生物催化作用生命活動離不開酶的生物催化作用. 許多疾病與許多疾病與 酶的異常密切相關(guān)酶的異常密切相關(guān); 許多藥物也通過對酶的作用許多藥物也通過對酶的作用 來達到其療效。來達到其療效。 1.酶促反應的特點酶促反應的特點 l酶促反應酶促反應: 條件溫和條件溫和,一般為常壓一般為常壓,37 水的環(huán)境水的環(huán)境; l高度催化效率高度催化效率: 常溫條件下常溫條件下,比非酶催化反應高比非酶催化反應高 107-1012倍倍; l高度的特異性高度的特

23、異性(專一性專一性): 一種酶一種酶只只作用于一類化作用于一類化 合物或一定的化學鍵合物或一定的化學鍵, 催化一定的化學反應催化一定的化學反應, 生生 成一定的成一定的 產(chǎn)物即稱特異性產(chǎn)物即稱特異性 (分絕對分絕對/相對相對/立體異立體異 構(gòu)三類構(gòu)三類); l酶活性的可調(diào)節(jié)性酶活性的可調(diào)節(jié)性: 酶促反應受多種因素調(diào)控酶促反應受多種因素調(diào)控, 使機體適應內(nèi)外環(huán)境變化。使機體適應內(nèi)外環(huán)境變化。 特點特點 2.酶的分子組成酶的分子組成 l酶是蛋白質(zhì)，具蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。只由一條多肽鏈酶是蛋白質(zhì)，具蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。只由一條多肽鏈 構(gòu)成的酶構(gòu)成的酶 單體酶；由多個相同或不同亞基組單體酶；由多個相同或不同亞基組 成

24、的酶成的酶 寡聚酶；由幾個不同功能的酶相嵌合寡聚酶；由幾個不同功能的酶相嵌合 形成的復合體形成的復合體-多酶體系多酶體系 l酶的分子組成：單純蛋白酶和結(jié)合蛋白酶。結(jié)酶的分子組成：單純蛋白酶和結(jié)合蛋白酶。結(jié) 合蛋白酶合蛋白酶=酶蛋白酶蛋白+輔助因子輔助因子 l輔助因子包括金屬離子和小分子有機化合物輔助因子包括金屬離子和小分子有機化合物 （輔酶或輔基）（輔酶或輔基） 必需基團必需基團：活性中心的必需基團、活性中心以：活性中心的必需基團、活性中心以 外的必需基團外的必需基團 3.活性中心：底物結(jié)合部位催化部位活性中心：底物結(jié)合部位催化部位 活性中心是酶與底物結(jié)合并表現(xiàn)催化作用的空活性中心是酶與底物結(jié)

25、合并表現(xiàn)催化作用的空 間區(qū)域。大多由肽鏈上遠隔的氨基酸殘基提供必需間區(qū)域。大多由肽鏈上遠隔的氨基酸殘基提供必需 基團，經(jīng)肽鏈盤繞折疊，使之在三維空間相互接近，基團，經(jīng)肽鏈盤繞折疊，使之在三維空間相互接近， 構(gòu)成特定的空間構(gòu)象，起催化中心作用。在結(jié)合酶構(gòu)成特定的空間構(gòu)象，起催化中心作用。在結(jié)合酶 中，輔基與輔酶也參與活性中心的組成。中，輔基與輔酶也參與活性中心的組成。 底底 物物 活性中心以外活性中心以外 的必需基團的必需基團 結(jié)合基團結(jié)合基團 催化基團催化基團 活性中心活性中心 4.酶原及酶原激活酶原及酶原激活 l某些酶在某些酶在C內(nèi)合成或初分泌時是酶的內(nèi)合成或初分泌時是酶的無活性前體無活性前

26、體 即即酶原酶原; 酶原酶原活性酶的過程稱活性酶的過程稱酶原激活。酶原激活。 l生物學意義生物學意義: 消化管內(nèi)蛋白酶以酶原形式分泌消化管內(nèi)蛋白酶以酶原形式分泌 (既保護消化道既保護消化道 本身免遭自身酶水解破壞本身免遭自身酶水解破壞, 又保證其在特定部位又保證其在特定部位 與環(huán)境下發(fā)揮作用與環(huán)境下發(fā)揮作用) 凝血與纖維蛋白溶解酶類以酶原形式在血中運行凝血與纖維蛋白溶解酶類以酶原形式在血中運行, 一旦需要便轉(zhuǎn)化為有活性的酶起凝血作用一旦需要便轉(zhuǎn)化為有活性的酶起凝血作用 5.同工酶同工酶 指催化相同的化學反應指催化相同的化學反應, 但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu) / 理化性質(zhì)理化性質(zhì)/ 反

27、應活性反應活性/ 免疫學性質(zhì)不同的一組酶免疫學性質(zhì)不同的一組酶 （三）酶促反應的可調(diào)節(jié)性（三）酶促反應的可調(diào)節(jié)性 1.底物濃度（底物濃度（s）對反應速度（）對反應速度（v）的影響）的影響 矩形雙曲線矩形雙曲線 其它因素不變情況下其它因素不變情況下, S 與與 V 呈呈矩形雙曲線矩形雙曲線變化變化: -當當 S 很低時很低時, V 與與 S 呈正線性關(guān)系呈正線性關(guān)系 -當當 S 到一定程度后到一定程度后, V 不再呈正比加速不再呈正比加速,而呈逐而呈逐 漸減弱趨勢漸減弱趨勢 -當當 S 至足夠大時至足夠大時 , V 便達到極限值便達到極限值 2.2.酶濃度對反應速度（酶濃度對反應速度（V V）的

28、影響）的影響 -當當T/pHT/pH不變不變, S, S足足 夠大時，則夠大時，則V V與酶濃與酶濃 度呈正比關(guān)系。度呈正比關(guān)系。 0 V E l -每升高每升高10 , V增快增快1-2 倍數(shù)倍數(shù)/ 但但T過高導致酶失活過高導致酶失活, 則則V反而反而 l最適溫度：酶促反應速度最適溫度：酶促反應速度 最快時的環(huán)境溫度。最快時的環(huán)境溫度。 l低溫的應用低溫的應用 3.3.溫度對反應速度的影響溫度對反應速度的影響 酶酶 活活 性性 0.50.5 1.01.0 2.02.0 1.51.5 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 溫度溫度 C C 4.pH4.

29、pH對反應速度的影響對反應速度的影響 0 0 酶酶 活活 性性 pH 胃蛋白酶胃蛋白酶 淀粉酶淀粉酶 膽堿酯酶膽堿酯酶 2 24 46 68 81010 酶促反應最快時酶促反應最快時 的的pHpH稱稱最適最適pHpH 環(huán)境環(huán)境pHpH高于或低高于或低 于最適于最適pH,pH,酶活性酶活性 都都 6.6.抑制劑對抑制劑對V V的影響的影響 酶的抑制劑：凡能使酶的催化活性下酶的抑制劑：凡能使酶的催化活性下 降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱為降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱為 酶的抑制劑。酶的抑制劑。 5. 激活劑對激活劑對V的影響的影響 凡能使酶活性凡能使酶活性的物質(zhì)都稱為激活的物質(zhì)都稱為激活 劑劑;

30、 大部分是金屬離子或小分子有大部分是金屬離子或小分子有 機化合物。機化合物。 一、酶與疾病的發(fā)生：一、酶與疾病的發(fā)生： 酶的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、位置及其調(diào)節(jié)改變酶的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、位置及其調(diào)節(jié)改變 酶缺乏或異常引起的疾病酶缺乏或異常引起的疾病 酶酶 疾疾 病病 苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸羥化酶 苯丙酮酸尿苯丙酮酸尿 癥癥 6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶 蠶豆病蠶豆病 酪氨酸酶酪氨酸酶 白化病白化病 細胞色素氧化酶細胞色素氧化酶 氰化物中毒氰化物中毒 膽堿酯酶膽堿酯酶 有機磷中毒有機磷中毒 2、酶與疾病的診斷：血清酶活性測定、酶與疾病的診斷：血清酶活性測定 臨床診斷部分常用酶臨床診斷部分常用酶 3 3

31、、酶與疾病的治療、酶與疾病的治療 四、維生素四、維生素 維生素維生素 l定義：定義：在體內(nèi)不能合成在體內(nèi)不能合成 (或合成量很少或合成量很少) , 但在調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝和維持生理功能方面但在調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝和維持生理功能方面 作用重要。作用重要。 四個特點：四個特點： l外源性外源性：人體自身不可合成，需要通過食物補充；僅：人體自身不可合成，需要通過食物補充；僅 少數(shù)如維生素少數(shù)如維生素K1、B6、葉酸是體內(nèi)細菌合成。、葉酸是體內(nèi)細菌合成。 l微量性微量性：人體所需量很少，但是可以發(fā)揮巨大作用；：人體所需量很少，但是可以發(fā)揮巨大作用； l調(diào)節(jié)性調(diào)節(jié)性：能夠調(diào)節(jié)人體新陳代謝或能量轉(zhuǎn)變；：能夠調(diào)節(jié)人體新陳

32、代謝或能量轉(zhuǎn)變； l特異性特異性：缺乏了某種維生素后，將呈現(xiàn)特有的病態(tài)。：缺乏了某種維生素后，將呈現(xiàn)特有的病態(tài)。 1.水溶性維生素水溶性維生素 l包括包括B族維生素和族維生素和C族維生素族維生素. 在體內(nèi)多余在體內(nèi)多余 部分經(jīng)尿排出體外部分經(jīng)尿排出體外, 少有積蓄不產(chǎn)生中毒少有積蓄不產(chǎn)生中毒. 須從食物中攝取。須從食物中攝取。 Vit. B1 (硫胺素硫胺素) 和和 TPP (硫胺素焦磷酸硫胺素焦磷酸) 生化功能：生化功能：Vit. B1 經(jīng)經(jīng)TPP激酶催化激酶催化+ATP TPP(B1 的輔酶形式的輔酶形式)，Vit. B1在糖代謝中起重要作用在糖代謝中起重要作用 缺乏癥：腳氣病缺乏癥：腳氣

33、病 (肢端麻木肢端麻木 健忘易怒健忘易怒 心衰等心衰等) 7.葉酸和四氫葉酸葉酸和四氫葉酸 l生化功能：四氫葉酸是葉酸的輔酶形式。在嘌生化功能：四氫葉酸是葉酸的輔酶形式。在嘌 呤、嘧啶、絲氨酸甲硫氨酸的生物合成中起作呤、嘧啶、絲氨酸甲硫氨酸的生物合成中起作 用。用。 l缺乏癥缺乏癥：骨髓幼紅細胞：骨髓幼紅細胞DNA合成合成細胞分裂細胞分裂 速度速度,C體積變大體積變大巨幼紅細胞巨幼紅細胞 葉酸臨床葉酸臨床 研究指出：孕前服用研究指出：孕前服用400g/d葉酸，可降低葉酸，可降低 70%的新生兒神經(jīng)管缺陷發(fā)病率，也可降的新生兒神經(jīng)管缺陷發(fā)病率，也可降 低嬰兒唇裂幾率低嬰兒唇裂幾率 。 l葉酸來源

34、葉酸來源：多存在于綠色的蔬果中，酵母，：多存在于綠色的蔬果中，酵母， 香蕉，蘆筍，柑橘類，向日葵籽，雞肝之香蕉，蘆筍，柑橘類，向日葵籽，雞肝之 中含量很高。中含量很高。 l葉酸遇光、遇熱就葉酸遇光、遇熱就不穩(wěn)定不穩(wěn)定，容易失去活性，容易失去活性， 所以人體真正能從食物中獲得的葉酸并不所以人體真正能從食物中獲得的葉酸并不 多。多。 l改變烹制習慣，盡可能減少葉酸流失，還改變烹制習慣，盡可能減少葉酸流失，還 要加強富含葉酸食物的攝入，必要時可補要加強富含葉酸食物的攝入，必要時可補 充葉酸制劑、葉酸片。充葉酸制劑、葉酸片。 維生素維生素C 生化功能生化功能: l參與羥化反應參與羥化反應:促進膠原蛋白

35、合成促進膠原蛋白合成; 促進膽因醇促進膽因醇 膽汁酸膽汁酸; 促進芳香族氨基酸代謝促進芳香族氨基酸代謝. l參與氧化還原反應參與氧化還原反應: 抗自由基損傷抗自由基損傷,促進抗體促進抗體 形成形成. l 促進造血作用促進造血作用. l 抗病毒和防癌作用抗病毒和防癌作用. 維生素維生素C與臨床與臨床 l缺乏癥：壞血病缺乏癥：壞血病.血管壁強度和血管壁強度和VC有很大關(guān)系。有很大關(guān)系。微血微血 管管管壁的強度、彈性是由膠原蛋白所決定。當管壁的強度、彈性是由膠原蛋白所決定。當VC不不 足，微血管容易破裂。在皮膚表面產(chǎn)生淤血、紫癍；足，微血管容易破裂。在皮膚表面產(chǎn)生淤血、紫癍； 在體內(nèi)發(fā)生則引起疼痛和

36、關(guān)節(jié)漲痛。嚴重情況在在體內(nèi)發(fā)生則引起疼痛和關(guān)節(jié)漲痛。嚴重情況在胃胃、 腸道、腸道、鼻鼻、腎臟腎臟及及骨膜骨膜均有出血現(xiàn)象，乃至死亡。均有出血現(xiàn)象，乃至死亡。 lVC應盡量不和蝦類服用。蝦類等甲殼食物含五氧化應盡量不和蝦類服用。蝦類等甲殼食物含五氧化 砷，五氧化砷砷，五氧化砷 VC三氧化二砷（砒霜）。三氧化二砷（砒霜）。 lVc銀翹銀翹 l主要食物來源：新鮮的主要食物來源：新鮮的柑桔柑桔類類水果水果、蔬菜蔬菜等等 （二）、脂溶性維生素（二）、脂溶性維生素 l包括維生素包括維生素A、D、E、K。 l不溶于水，溶于脂類及脂肪溶劑。不溶于水，溶于脂類及脂肪溶劑。 l在血液中，與脂蛋白及某些特殊的結(jié)合蛋

37、白特在血液中，與脂蛋白及某些特殊的結(jié)合蛋白特 異地結(jié)合而運輸。異地結(jié)合而運輸。 1.維生素維生素A l化學性質(zhì)：化學性質(zhì)： 有有A1和和A2兩種，兩種， B-胡蘿卜素胡蘿卜素可生成可生成A1。 l 生化功能生化功能: 構(gòu)成視桿構(gòu)成視桿C內(nèi)的感光物質(zhì)內(nèi)的感光物質(zhì)(視紫紅質(zhì)視紫紅質(zhì)) 。 維持上皮組織結(jié)構(gòu)的健全。維持上皮組織結(jié)構(gòu)的健全。 促進生長、發(fā)育、繁殖。促進生長、發(fā)育、繁殖。 l缺乏癥：夜盲癥缺乏癥：夜盲癥 2.維生素維生素D l化學性質(zhì)：化學性質(zhì)： 包括包括D2和和D3二種。皮下的膽固醇經(jīng)脫氫酶催二種。皮下的膽固醇經(jīng)脫氫酶催 化化7-脫氫膽固醇脫氫膽固醇 (+紫外線激活紫外線激活) Vit

38、.D3 l生化功能：促進磷鈣吸收，利于新骨的生成、生化功能：促進磷鈣吸收，利于新骨的生成、 鈣化鈣化 l缺乏癥：兒童佝僂病，成人軟骨病缺乏癥：兒童佝僂病，成人軟骨病 維生素維生素D與佝僂病與佝僂病 佝僂病，佝僂病，23歲前的孩子多發(fā)。歲前的孩子多發(fā)。 精神癥狀（早期）：愛發(fā)脾氣、磨人、睡眠不安易精神癥狀（早期）：愛發(fā)脾氣、磨人、睡眠不安易 驚醒、多汗、枕禿。驚醒、多汗、枕禿。 骨骼癥狀（晚期）：頭部顱骨軟化、方顱，前囟閉骨骼癥狀（晚期）：頭部顱骨軟化、方顱，前囟閉 合晚（正常合晚（正常7.25 mmol/L 糖尿病糖尿病:血糖血糖 8.96 mmol/L + 尿糖尿糖(+) 低血糖與低血糖昏迷

39、低血糖與低血糖昏迷 血糖血糖 3.92 mmol/L-低血糖低血糖 血糖血糖 正常值正常值 上限上限 - 高脂血癥高脂血癥! l“沉默殺手沉默殺手” 高脂血癥：加速高脂血癥：加速 全身動脈粥樣硬化，全身動脈粥樣硬化， 會引發(fā)眾多相關(guān)疾會引發(fā)眾多相關(guān)疾 病，例如高血壓、病，例如高血壓、 冠心病、腦卒中、冠心病、腦卒中、 心肌梗死等。心肌梗死等。 二、脂肪的分解代謝二、脂肪的分解代謝 l脂肪動員脂肪動員：脂肪被脂肪酶逐步水解為游離脂肪：脂肪被脂肪酶逐步水解為游離脂肪 酸和甘油并釋放入血以供其他組織氧化利用。酸和甘油并釋放入血以供其他組織氧化利用。 l甘油的氧化分解（略）甘油的氧化分解（略） l脂肪

40、酸的氧化分解脂肪酸的氧化分解 脂肪酸是主要能源物質(zhì)，僅次于葡萄糖！脂肪酸是主要能源物質(zhì)，僅次于葡萄糖！除除 腦外腦外,大多數(shù)組織大多數(shù)組織(以肝以肝 、肌肉最活躍、肌肉最活躍) 均可利均可利 用脂肪酸。用脂肪酸。 1、脂肪酸的氧化分解、脂肪酸的氧化分解 l飽和脂肪酸飽和脂肪酸CO2+H2O+ATP 氧化過程分四氧化過程分四 個階段：個階段： 脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸脂肪酸脂酰脂酰CoA 脂?；M入線粒體脂?；M入線粒體 脂肪酸脂肪酸B-氧化氧化 (p213 圖圖5-11)，生成乙酰，生成乙酰CoA 經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化 l不飽和脂肪酸氧化（略）不飽和脂肪酸氧化（略）

41、 2.酮體酮體 l脂肪酸在肝臟氧化不完全脂肪酸在肝臟氧化不完全, 產(chǎn)生下列中間產(chǎn)物產(chǎn)生下列中間產(chǎn)物: 乙乙 酰乙酸、酰乙酸、B-羥丁酸、丙酮羥丁酸、丙酮 , 三者通稱酮體。三者通稱酮體。 l酮體生成：酮體生成：生成酮體是肝臟特有的功能生成酮體是肝臟特有的功能。 l酮體利用：心、腎、腦的線粒體具有活性很強的酮酮體利用：心、腎、腦的線粒體具有活性很強的酮 體氧化酶，相應產(chǎn)物被機體利用。丙酮主要由腎、體氧化酶，相應產(chǎn)物被機體利用。丙酮主要由腎、 肺排出。肺排出。 l酮體生理意義酮體生理意義 酮體分子小、極性強、可透過血腦屏障，易于氧酮體分子小、極性強、可透過血腦屏障，易于氧 化成為肝臟為肝外組織特別

42、是化成為肝臟為肝外組織特別是大腦提供的能源形式大腦提供的能源形式。 三、脂肪的合成代謝三、脂肪的合成代謝(略略) l直接原料是脂肪酰直接原料是脂肪酰CoA和和-磷酸甘油。磷酸甘油。 l乙酰乙酰CoA脂肪酸（活化）脂肪酰脂肪酸（活化）脂肪酰CoA，能量，能量 由由ATP提供，還原劑是提供，還原劑是NADPH。 l-磷酸甘油可由甘油活化產(chǎn)生或由糖代謝產(chǎn)生的磷酸磷酸甘油可由甘油活化產(chǎn)生或由糖代謝產(chǎn)生的磷酸 二羥丙酮還原得到。二羥丙酮還原得到。 l合成脂肪的原料都可以從糖代謝得到（乙酰合成脂肪的原料都可以從糖代謝得到（乙酰CoA、磷、磷 酸二羥丙酮、酸二羥丙酮、NADPH、NADH、ATP，所以體內(nèi)多

43、，所以體內(nèi)多 余的糖分能很順利地轉(zhuǎn)化合成脂肪以貯存能量。余的糖分能很順利地轉(zhuǎn)化合成脂肪以貯存能量。 l合成脂肪的主要組織器官是肝、脂肪組織和小腸。合成脂肪的主要組織器官是肝、脂肪組織和小腸。 l脂肪肝脂肪肝 第三節(jié)第三節(jié) 物質(zhì)代謝蛋白質(zhì)代謝物質(zhì)代謝蛋白質(zhì)代謝 l本節(jié)重點心是氨基酸的分解代謝。本節(jié)重點心是氨基酸的分解代謝。 一、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用一、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用 （一）蛋白質(zhì)的生理功能（略）（一）蛋白質(zhì)的生理功能（略） （二）氮平衡（二）氮平衡 蛋白質(zhì)含蛋白質(zhì)含N量量16% , 體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝狀況可根體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝狀況可根 據(jù)據(jù)N平衡實驗確定平衡實驗確定 即測定尿和糞中的含即測定尿和糞中的含N

44、量量 (排出排出N) 及攝入食物的含及攝入食物的含N量量(攝入攝入N)之間的關(guān)之間的關(guān) 系系, 其反映了體內(nèi)蛋白質(zhì)合成與分解的概況。其反映了體內(nèi)蛋白質(zhì)合成與分解的概況。 N平衡的三種關(guān)系平衡的三種關(guān)系 N總平衡，即攝入總平衡，即攝入N = 排出排出N （N的收支平衡）。反映了正常的收支平衡）。反映了正常 成人的蛋白質(zhì)代謝情況。成人的蛋白質(zhì)代謝情況。 N正平衡：即攝入正平衡：即攝入N 排出排出N (攝入的部分攝入的部分N用于蛋白合成用于蛋白合成) 。 兒童兒童/ 孕婦孕婦/ 恢復期病人屬于此種恢復期病人屬于此種 情況。情況。 N負平衡：即攝入負平衡：即攝入N 排出排出N 長期饑餓長期饑餓/ 消耗

45、性疾病屬此種情消耗性疾病屬此種情 況況 3. 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值 l營養(yǎng)必需氨基酸：營養(yǎng)必需氨基酸：有有8種氨基酸人體內(nèi)不能合種氨基酸人體內(nèi)不能合 成成,必須靠食物供給，稱必需氨基酸。分別是：必須靠食物供給，稱必需氨基酸。分別是： 纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、 色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸甲硫氨酸) l蛋白質(zhì)互補作用：蛋白質(zhì)互補作用：指幾種營養(yǎng)價值較低的食物指幾種營養(yǎng)價值較低的食物 蛋白質(zhì)混合食用，相互補充必需氨基酸的種類蛋白質(zhì)混合食用，相互補充必需氨基酸的種類 和數(shù)量和數(shù)量,提高蛋白質(zhì)在體內(nèi)的

46、利用率提高蛋白質(zhì)在體內(nèi)的利用率 。 l大米缺乏賴氨酸，大豆蛋白富含賴氨酸、大米缺乏賴氨酸，大豆蛋白富含賴氨酸、 相對色氨酸不足，玉米色氨酸含量豐富。相對色氨酸不足，玉米色氨酸含量豐富。 大豆、玉米、大米單獨食用時，其蛋白質(zhì)大豆、玉米、大米單獨食用時，其蛋白質(zhì) 的生物價分別為的生物價分別為57、60、57，但當三者按，但當三者按 20%：40%：40%的比例混合食用時，其的比例混合食用時，其 蛋白質(zhì)生物價可提高到蛋白質(zhì)生物價可提高到73%。從而大大提。從而大大提 高了蛋白質(zhì)的利用率，也可避免多吃肉類高了蛋白質(zhì)的利用率，也可避免多吃肉類 帶來的不利影響，如膽固醇、脂肪攝入過帶來的不利影響，如膽固醇、脂肪攝入過 高等。高等。 氨基酸代謝概況 二、二、 氨氨 基基 酸酸 的的 一一 般般 代代 謝謝 三、三、 氨的代謝氨的代謝 l氨是一種劇毒物質(zhì)，腦組織對氨的作用尤為敏氨是一種劇毒物質(zhì)，腦組織對氨的作用尤為敏 感。正常人除門靜脈血液外，血液中氨的濃度感。正常人除門靜脈血液外，血液中氨的濃度 極低，一般不超過極低，一般不超過60mol/L（0.1mg/dl）。）。 1.體內(nèi)氨的來源體內(nèi)氨的來源 （1）氨基酸分解產(chǎn)生氨：氨基酸脫氨基作用是）氨基酸分解產(chǎn)生氨：氨基酸脫氨基作用是 氨的主要來源氨的主要來源 （2）腸道吸收：腐敗產(chǎn)氨腸道尿素經(jīng)細菌）腸道吸收：腐敗產(chǎn)氨腸道尿素經(jīng)