沈同《生物化學(xué)》(第三版)精要速覽

1、沈同?生物化學(xué)? 第三版精要速覽第一章 緒論 一、生物化學(xué)的的概念： 生物化學(xué) biochemistry 是利用化學(xué)的原理與方法 去探討生命的一門科學(xué)， 它是介于化學(xué)、 生物學(xué)及物理學(xué)之間的一門邊緣學(xué)科。 二、生物化 學(xué)的開展： 1 表達(dá)生物化學(xué)階段：是生物化學(xué)開展的萌芽階段，其主要的工作是分析和研 究生物體的組成成分以及生物體的分泌物和排泄物。2 動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段：是生物化學(xué)蓬勃開展的時(shí)期。就在這一時(shí)期，人們根本上弄清了生物體內(nèi)各種主要化學(xué)物質(zhì)的代謝途徑。 3分子生物學(xué)階段： 這一階段的主要研究工作就是探討各種生物大分子的結(jié)構(gòu)與其功能之間 的關(guān)系。 三、生物化學(xué)研究的主要方面： 1 生物體的

2、物質(zhì)組成： 高等生物體主要由蛋白質(zhì)、 核酸、糖類、脂類以及水、無(wú)機(jī)鹽等組成，此外還含有一些低分子物質(zhì)。 2 物質(zhì)代謝：物 質(zhì)代謝的根本過(guò)程主要包括三大步驟：消化、吸收T中間代謝T排泄。其中，中間代謝過(guò)程 是在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的，最為復(fù)雜的化學(xué)變化過(guò)程，它包括合成代謝，分解代謝，物質(zhì)互變，代 謝調(diào)控，能量代謝幾方面的內(nèi)容。 3 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：細(xì)胞內(nèi)存在多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，而這 些途徑之間通過(guò)一定的方式方式相互交織在一起，從而構(gòu)成了非常復(fù)雜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，調(diào) 控細(xì)胞的代謝、生理活動(dòng)及生長(zhǎng)分化。4 生物分子的結(jié)構(gòu)與功能：通過(guò)對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)的理解，揭示結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。5 遺傳與繁殖：對(duì)生物體遺傳與繁殖

3、的分子機(jī)制的研究，也是現(xiàn)代生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。第二章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能一、 氨基酸： 1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氨基酸 amino acid 是蛋白質(zhì)分子的根本組成單位。構(gòu)成天然 蛋白質(zhì)分子的氨基酸約有 20種，除脯氨酸為a -亞氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余 氨基酸均為L(zhǎng)- a -氨基酸。2 .分類：根據(jù)氨基酸的 R基團(tuán)的極性大小可將氨基酸分為四類： 非極性中性氨基酸8種； 極性中性氨基酸7種； 酸性氨基酸Glu和Asp; 堿 性氨基酸 Lys 、 Arg 和 His 。 二、 肽鍵與肽鏈： 肽鍵 peptide bond 是指由一分子氨基酸 的a -羧基與另一分子氨基酸的a

4、 -氨基經(jīng)脫水而形成的共價(jià)鍵 -CO-NH-。氨基酸分子在參與 形成肽鍵之后，由于脫水而結(jié)構(gòu)不完整，稱為氨基酸殘基。每條多肽鏈都有兩端：即自由氨 基端N端與自由羧基端C端，肽鏈的方向是 N端t C端。三、肽鍵平面肽單位：肽鍵 具有局部雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)；組成肽鍵的四個(gè)原子及其相鄰的兩個(gè)a碳原子處在同 一個(gè)平面上，為剛性平面結(jié)構(gòu)，稱為肽鍵平面。四、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)： 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)等層次。一級(jí)結(jié)構(gòu)為線狀結(jié)構(gòu)，二、三、四級(jí)結(jié) 構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)。 1 .一級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵。蛋白質(zhì)的 一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)。 2.二級(jí)結(jié)構(gòu)：指多

5、肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構(gòu)象，借氫 鍵維系。主要有以下幾種類型：a -螺旋：其結(jié)構(gòu)特征為：主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋；螺旋每上升一圈是3.6個(gè)氨基酸殘基，螺距為 0.54nm；相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵； 側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)。影響a -螺旋形成的因素主要是： 存在側(cè)鏈基團(tuán)較大的氨基酸殘基； 連續(xù)存在帶相同電荷的氨基酸殘基； 存在脯氨酸殘基。 3 -折疊：其結(jié)構(gòu)特征為：假設(shè)干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片；所有肽鍵的C=O和 N- H形成鏈間氫鍵；側(cè)鏈基團(tuán)分別交替位于片層的上、下方。3 -轉(zhuǎn)角：多肽鏈180°回折局部， 通常由四個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，借1、4殘基之間形成氫

6、鍵維系。無(wú)規(guī)卷曲：主鏈骨架無(wú)規(guī)律盤繞的局部。 3 .三級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈所有原子的空間排布。其維系鍵主要 是非共價(jià)鍵次級(jí)鍵 ：氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵等，也可涉及二硫鍵。4 .四級(jí)結(jié)構(gòu)：指亞基之間的立體排布、接觸部位的布局等，其維系鍵為非共價(jià)鍵。亞基是指參與構(gòu)成 蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的而又具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。五、 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)： 1.兩性解離與等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)分子中仍然存在游離的氨基和游離的羧基，因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具 有兩性解離的性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子所帶正、負(fù)電荷相等時(shí)溶液的pH 值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。2.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)： 蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。 蛋白質(zhì)分子外表的水化膜和外表電荷是

7、 穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶膠的兩個(gè)重要因素。 3.蛋白質(zhì)的紫外吸收：蛋白質(zhì)分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸殘基對(duì)紫外光有吸收，以色氨酸吸收最強(qiáng)，最大吸收峰為280nm。 4 蛋白質(zhì)的變性：蛋白質(zhì)在某些理化因素的作用下，其特定的空間結(jié)構(gòu)被破壞而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改 變及生物活性喪失，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。引起蛋白質(zhì)變性的因素有：高溫、高壓、 電離輻射、超聲波、紫外線及有機(jī)溶劑、重金屬鹽、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等。絕大多數(shù)蛋白質(zhì)分子的變 性是不可逆的。 六、蛋白質(zhì)的別離與純化： 1 鹽析與有機(jī)溶劑沉淀：在蛋白質(zhì)溶液中參加 大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。常用的中 性鹽有：硫酸銨、

8、氯化鈉、硫酸鈉等。鹽析時(shí)，溶液的pH 在蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)處效果最好。凡能與水以任意比例混合的有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可引起蛋白質(zhì)沉淀。 2 電 泳：蛋白質(zhì)分子在高于或低于其 pI 的溶液中帶凈的負(fù)或正電荷， 因此在電場(chǎng)中可以移動(dòng)。 電 泳遷移率的大小主要取決于蛋白質(zhì)分子所帶電荷量以及分子大小。 3 透析：利用透析袋膜 的超濾性質(zhì)，可將大分子物質(zhì)與小分子物質(zhì)別離開。 4 層析：利用混合物中各組分理化性 質(zhì)的差異，在相互接觸的兩相固定相與流動(dòng)相之間的分布不同而進(jìn)行別離。主要有離子 交換層析，凝膠層析，吸附層析及親和層析等，其中凝膠層析可用于測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量。 5超速離心：利用物質(zhì)密度的不

9、同，經(jīng)超速離心后，分布于不同的液層而別離。超速離心也 可用來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量， 蛋白質(zhì)的分子量與其沉降系數(shù) S 成正比。 七、氨基酸順序分析： 蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定，主要有以下幾個(gè)步驟： 1. 別 離純化蛋白質(zhì)，得到一定量的蛋白質(zhì)純品； 2. 取一定量的樣品進(jìn)行完全水解，再測(cè)定蛋白 質(zhì)的氨基酸組成；3.分析蛋白質(zhì)的N-端和C-端氨基酸；4.采用特異性的酶如胰凝乳蛋 白酶或化學(xué)試劑如溴化氰將蛋白質(zhì)處理為假設(shè)干條肽段；5. 別離純化單一肽段； 6.測(cè)定各條肽段的氨基酸順序。一般采用Edma n降解法，用異硫氰酸苯酯進(jìn)行反響，將氨基酸降解后，逐一進(jìn)行測(cè)定； 7. 至

10、少用兩種不同的方法處理蛋白質(zhì)，分別得到其肽段的氨基酸 順序； 8. 將兩套不同肽段的氨基酸順序進(jìn)行比擬， 以獲得完整的蛋白質(zhì)分子的氨基酸順序。 第三章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能 一、核酸的化學(xué)組成： 1 含氮堿：參與核酸和核苷酸構(gòu)成的含 氮堿主要分為嘌呤堿和嘧啶堿兩大類。組成核苷酸的嘧啶堿主要有三種尿嘧啶U胞嘧啶C和胸腺嘧啶T它們都是嘧啶的衍生物。組成核苷酸的嘌呤堿主要有兩種一一腺 嘌呤A和鳥嘌呤G，它們都是嘌呤的衍生物。2 .戊糖：核苷酸中的戊糖主要有兩種，即3 -D-核糖與B -D-2-脫氧核糖，由此構(gòu)成的核苷酸也分為核糖核苷酸與脫氧核糖核酸兩大 類。 3 .核苷：核苷是由戊糖與含氮堿基經(jīng)脫水縮合

11、而生成的化合物。通常是由核糖或脫氧 核糖的C1' 3 -羥基與嘧啶堿N1或嘌呤堿N9進(jìn)行縮合，故生成的化學(xué)鍵稱為3,N糖苷鍵。其中由D-核糖生成者稱為核糖核苷，而由脫氧核糖生成者那么稱為脫氧核糖核苷。由“稀有堿 基所生成的核苷稱為“稀有核苷。假尿苷“就是由 D-核糖的C1'與尿嘧啶的C5相連而生成的核苷。 二、核苷酸的結(jié)構(gòu)與命名： 核苷酸是由核苷與磷酸經(jīng)脫水縮合后生成的 磷酸酯類化合物, 包括核糖核苷酸和脫氧核糖核酸兩大類。 最常見(jiàn)的核苷酸為 5' -核苷酸5' 常被省略 。 5' - 核苷酸又可按其在 5'位縮合的磷酸基的多少,分為一磷酸核苷核

12、苷酸、二磷酸核苷和三磷酸核苷。 此外, 生物體內(nèi)還存在一些特殊的環(huán)核苷酸, 常見(jiàn)的為環(huán)一磷酸 腺苷CAMP和環(huán)一磷酸鳥苷cGMP,它們通常是作為激素作用的第二信使。核苷酸通常使用縮寫符號(hào)進(jìn)行命名。第一位符號(hào)用小寫字母 d 代表脫氧,第二位用大寫字母代表堿基, 第三位用大寫字母代表磷酸基的數(shù)目，第四位用大寫字母 P代表磷酸。 三、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)：核苷酸通過(guò) 3' ,5 ' - 磷酸二酯鍵連接起來(lái)形成的不含側(cè)鏈的多核苷酸長(zhǎng)鏈化合物就稱為核酸。 核酸具有方向性, 5' -位上具有自由磷酸基的末端稱為5' -端, 3' -位上具有自由羥基的末端稱為3'-

13、端。DNA由dAMR dGMP dCMF和dTMP四種脫氧核糖核苷酸所組成。DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指DNA分子中脫氧核糖核苷酸的種類、數(shù)目、排列順序及連接方式。RNA由AMRGMRCMR UMF四種核糖核苷酸組成。RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是指 RNA分子中核糖核苷酸的種類、數(shù)目、排列順序及連接方式。四、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的一種重要形式，它是 Watson 和 Crick 兩位科學(xué)家于 1953 年提出來(lái)的一種結(jié)構(gòu)模型，其主要實(shí)驗(yàn)依據(jù)是 Chargaff研究小組對(duì) DNA勺化學(xué)組成進(jìn)行的分析研究，即DNA分子中四種堿基的摩爾百分比為A=T、G=C A+G=T+ Charg

14、aff原那么，以及由 Wilk ins 研究小組完成的 DNA晶體X線衍射 圖譜分析。 天然DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)以B型為主，其結(jié)構(gòu)特征為：為右手雙螺旋， 兩條鏈以反 平行方式排列；主鏈位于螺旋外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)；兩條鏈間存在堿基互補(bǔ)，通過(guò)氫鍵 連系，且A-T、G-C堿基互補(bǔ)原那么；螺旋的穩(wěn)定因素為氫鍵和堿基堆砌力；螺旋的螺 距為3.4nm,直徑為2nmt五、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)：雙螺旋的DNA分子進(jìn)一步盤旋形成的超螺旋結(jié)構(gòu)稱為DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)原核生物的 DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋，其三 級(jí)結(jié)構(gòu)呈麻花狀。在真核生物中，雙螺旋的DNA分子圍繞一蛋白質(zhì)八聚體進(jìn)行盤繞，從而形成特殊的串珠狀結(jié)構(gòu)

15、， 稱為核小體。核小體結(jié)構(gòu)屬于 DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)。 六、DNA的功能：DNA 的根本功能是作為遺傳信息的載體, 為生物遺傳信息復(fù)制以及基因信息的轉(zhuǎn)錄提供模板。 DNA 分子中具有特定生物學(xué)功能的片段稱為基因gene。一個(gè)生物體的全部 DNA序列稱為基因組genome?；蚪M的大小與生物的復(fù)雜性有關(guān)。七、RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能：RNA分子的種類較多，分子大小變化較大，功能多樣化。RNA通常以單鏈存在，但也可形成局部的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1 . mRNA勺結(jié)構(gòu)與功能：mRN堤單鏈核酸，其在真核生物中的初級(jí)產(chǎn)物稱為HnRNA大多數(shù)真核成熟的 mRNA分子具有典型的5'-端的7-甲基鳥苷三磷酸m7GT

16、P帽子結(jié)構(gòu)和3' -端的多聚腺苷酸polyA尾巴結(jié)構(gòu)。mRNA勺功能是為蛋白質(zhì)的合成提供模板，分子中帶有遺傳密碼。mRNA分子中每三個(gè)相鄰的核苷酸組成一組，在蛋白質(zhì)翻譯合成時(shí)代表一個(gè)特定的氨基酸，這種核苷酸三聯(lián)體稱為遺傳密碼coden。2 . tRNA的結(jié)構(gòu)與功能：tRNA是分子最小，但含有稀有堿基最多的 RNA tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)由于局部雙螺旋的形成而表現(xiàn)為“三葉草形，故稱為“三葉草結(jié)構(gòu)，可分為五個(gè)局部：氨基酸臂：由tRNA的5'-端和3'-端構(gòu)成的局部雙螺旋，3'-端都帶有-CCA-OH順序，可與氨基酸結(jié)合而攜帶氨基酸。DHU臂：含有二氫尿嘧啶核苷，與氨基酰

17、tRNA合成酶的結(jié)合有關(guān)。反密碼臂：其反密碼環(huán)中部的三個(gè)核苷 酸組成三聯(lián)體，在蛋白質(zhì)生物合成中，可以用來(lái)識(shí)別mRNA上相應(yīng)的密碼，故稱為反密碼anticoden。T ® C臂：含保守的 T® C順序，可以識(shí)別核蛋白體上的rRNA,促使tRNA與核蛋白體結(jié)合。可變臂：位于T® C臂和反密碼臂之間，功能不詳。3 . rRNA的結(jié)構(gòu)與功能：rRNA是細(xì)胞中含量最多的 RNA可與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成 的場(chǎng)所。原核生物中的 rRNA有三種：5S, 16S, 23S。真核生物中的rRNA有四種：5S, 5.8S , 18S, 28S。八、核酶： 具有自身

18、催化作用的 RNA稱為核酶ribozyme，核酶通常具有特殊 的分子結(jié)構(gòu)，如錘頭結(jié)構(gòu)。 九、核酸的一般理化性質(zhì)： 核酸具有酸性；粘度大；能吸收紫 外光，最大吸收峰為 260nm 十、DNA的變性： 在理化因素作用下，DNA雙螺旋的兩條互補(bǔ)鏈松散而分開成為單鏈，從而導(dǎo)致DNA的理化性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為DNA的變性。 引起DNA變性的因素主要有：高溫，強(qiáng)酸強(qiáng)堿，有機(jī)溶劑等。DNA變性后的性質(zhì)改變：增色效應(yīng)：指 DNA變性后對(duì)260nm紫外光的光吸收度增加的現(xiàn)象；旋光性下 降；粘度降低；生物功能喪失或改變。加熱DNA溶液，使其對(duì)260nm紫外光的吸收度突然增加，到達(dá)其最大值一半時(shí)的

19、溫度，就是DNA的變性溫度融解溫度，Tnio Tm的上下與DNA分子中G+C的含量有關(guān)，G+C的含量越高，那么 Tm越高。十一、DNA的復(fù)性與分子雜交： 將變性DNA經(jīng)退火處理，使其重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過(guò)程，稱為DNA的復(fù)性。兩條來(lái)源不同的單鏈核酸DNA或 RNA,只要它們有大致相同的互補(bǔ)堿基順序，以退火處理即可復(fù)性，形 成新的雜種雙螺旋，這一現(xiàn)象稱為核酸的分子雜交。核酸雜交可以是DNA-DN A也可以是DNA-RNA雜交。不同來(lái)源的，具有大致相同互補(bǔ)堿基順序的核酸片段稱為同源順序。常用的核酸分子雜交技術(shù)有：原位雜交、斑點(diǎn)雜交、 Southern 雜交及 Northern 雜交等。 在核酸雜

20、交分析過(guò)程中,常將順序的核酸片段用放射性同位素或生物素進(jìn)行標(biāo)記,這種帶有一定 標(biāo)記的順序的核酸片段稱為探針。 十二、 核酸酶： 但凡能水解核酸的酶都稱為核酸酶。凡能從多核苷酸鏈的末端開始水解核酸的酶稱為核酸外切酶，凡能從多核苷酸鏈中間開始水 解核酸的酶稱為核酸內(nèi)切酶。能識(shí)別特定的核苷酸順序，并從特定位點(diǎn)水解核酸的內(nèi)切酶稱 為限制性核酸內(nèi)切酶限制酶。第四章 酶一、酶的概念： 酶enzyme是由活細(xì)胞產(chǎn)生 的生物催化劑， 這種催化劑具有極高的催化效率和高度的底物特異性， 其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。 酶按照其分子結(jié)構(gòu)可分為單體酶、 寡聚酶和多酶體系 多酶復(fù)合體和多功能酶 三大類。 二、 酶的分子組成： 酶

21、分子可根據(jù)其化學(xué)組成的不同，可分為單純酶和結(jié)合酶全酶兩類。結(jié) 合酶那么是由酶蛋白和輔助因子兩局部構(gòu)成，酶蛋白局部主要與酶的底物特異性有關(guān)，輔助因 子那么與酶的催化活性有關(guān)。 與酶蛋白疏松結(jié)合并與酶的催化活性有關(guān)的耐熱低分子有機(jī)化合 物稱為輔酶。與酶蛋白牢固結(jié)合并與酶的催化活性有關(guān)的耐熱低分子有機(jī)化合物稱為輔基。三、輔酶與輔基的來(lái)源及其生理功用：輔酶與輔基的生理功用主要是：運(yùn)載氫原子或電子，參與氧化復(fù)原反響。運(yùn)載反響基團(tuán)，如酰基、氨基、烷基、羧基及一碳單位等，參與基團(tuán)轉(zhuǎn)移。 大局部的輔酶與輔基衍生于維生素。 維生素 vitamin) 是指一類維持細(xì)胞正常功 能所必需的， 但在許多生物體內(nèi)不能自身

22、合成而必須由食物供應(yīng)的小分子有機(jī)化合物。維生素可按其溶解性的不同分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類。脂溶性維生素有VitA 、VitD、 VitE 和 VitK 四種；水溶性維生素有 VitB1 ， VitB2 ， VitPP ， VitB6 ， VitB12 ， VitC ， 泛酸，生物素，葉酸等。 1.TPP ：即焦磷酸硫胺素，由硫胺素 Vit B1 焦磷酸化而生成， 是脫羧酶的輔酶，在體內(nèi)參與糖代謝過(guò)程中a-酮酸的氧化脫羧反響。2.FMN和FAD即黃素單核苷酸FMN和黃素腺嘌呤二核苷酸FAD，是核黃素VitB2丨的衍生物。FMN或FAD 通常作為脫氫酶的輔基，在酶促反響中作為遞氫體雙遞

23、氫體。3.NAD+和NADP+即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+輔酶I和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 NADP+輔酶H， 是Vit PP的衍生物。NAD和NADP主要作為脫氫酶的輔酶，在酶促反響中起遞氫體的作用， 為單遞氫體。 4. 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺：是 Vit B6 的衍生物。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺 可作為氨基轉(zhuǎn)移酶，氨基酸脫羧酶，半胱氨酸脫硫酶等的輔酶。5.C0A :泛酸遍多酸在體內(nèi)參與構(gòu)成輔酶 ACoAK CoA中的巰基可與羧基以高能硫酯鍵結(jié)合，在糖、脂、蛋白質(zhì)代 謝中起傳遞?；淖饔?，是?；傅妮o酶。6. 生物素：是羧化酶的輔基，在體內(nèi)參與 CO2的固定和羧化反響。7. FH4:由葉

24、酸衍生而來(lái)。四氫葉酸是體內(nèi)一碳單位基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)中 的輔酶。 8. Vit B12 衍生物： Vit B12 分子中含金屬元素鈷，故又稱為鈷胺素。 Vit B12 在 體內(nèi)有多種活性形式，如 5'- 脫氧腺苷鈷胺素、甲基鈷胺素等。其中， 5'- 脫氧腺苷鈷胺素參 與構(gòu)成變位酶的輔酶， 甲基鈷胺素那么是甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶。 四、金屬離子的作用： 1. 穩(wěn)定 構(gòu)象：穩(wěn)定酶蛋白催化活性所必需的分子構(gòu)象； 2. 構(gòu)成酶的活性中心：作為酶的活性中心 的組成成分，參與構(gòu)成酶的活性中心； 3. 連接作用：作為橋梁，將底物分子與酶蛋白螯合 起來(lái)。 五、酶的活性中心： 酶分子上具有一定空間構(gòu)象的部

25、位，該部位化學(xué)基團(tuán)集中，直 接參與將底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的反響過(guò)程， 這一部位就稱為酶的活性中心。 參與構(gòu)成酶的活性中 心的化學(xué)基團(tuán)， 有些是與底物相結(jié)合的， 稱為結(jié)合基團(tuán)， 有些是催化底物反響轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的， 稱為催化基團(tuán)，這兩類基團(tuán)統(tǒng)稱為活性中心內(nèi)必需基團(tuán)。在酶的活性中心以外，也存在一些 化學(xué)基團(tuán)， 主要與維系酶的空間構(gòu)象有關(guān)， 稱為酶活性中心外必需基團(tuán)。 六、 酶促反響的特 點(diǎn)：1 .具有極高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化劑高1061020倍。酶能與底物形成ES中間復(fù)合物，從而改變化學(xué)反響的進(jìn)程，使反響所需活化能閾大大降低，活化分子的數(shù)目大大增加，從而加速反響進(jìn)行。 2 .具有高度的底物特

26、異性：一種酶只作用于一種或一 類化合物， 以促進(jìn)一定的化學(xué)變化， 生成一定的產(chǎn)物， 這種現(xiàn)象稱為酶作用的特異性。 絕 對(duì)特異性：一種酶只能作用于一種化合物，以催化一種化學(xué)反響，稱為絕對(duì)特異性，如琥珀 酸脫氫酶。 相對(duì)特異性： 一種酶只能作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵， 催化一類化學(xué)反響， 稱為相對(duì)特異性， 如脂肪酶。 立體異構(gòu)特異性： 一種酶只能作用于一種立體異構(gòu)體， 或只 能生成一種立體異構(gòu)體，稱為立體異構(gòu)特異性，如 L- 精氨酸酶。 3 .酶的催化活性是可以調(diào)節(jié)的：如代謝物可調(diào)節(jié)酶的催化活性，對(duì)酶分子的共價(jià)修飾可改變酶的催化活性，也可通過(guò) 改變酶蛋白的合成來(lái)改變其催化活性。 七、酶促反響的機(jī)

27、制： 1 中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)與誘導(dǎo)契 合學(xué)說(shuō)：酶催化時(shí)，酶活性中心首先與底物結(jié)合生成一種酶-底物復(fù)合物ES此復(fù)合物再分解釋放出酶，并生成產(chǎn)物，即為中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)。當(dāng)?shù)孜锱c酶接近時(shí)，底物分子可以誘導(dǎo) 酶活性中心的構(gòu)象以生改變， 使之成為能與底物分子密切結(jié)合的構(gòu)象， 這就是誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)。2 與酶的高效率催化有關(guān)的因素：趨近效應(yīng)與定向作用；張力作用；酸堿催化作用； 共價(jià)催化作用；酶活性中心的低介電區(qū)外表效應(yīng) 。八、酶促反響動(dòng)力學(xué)：酶反響動(dòng)力學(xué)主要研究酶催化的反響速度以及影響反響速度的各種因素。在探討各種因素對(duì)酶促反響 速度的影響時(shí)，通常測(cè)定其初始速度來(lái)代表酶促反響速度，即底物轉(zhuǎn)化量<5%時(shí)的反響速

28、度。1 底物濃度對(duì)反響速度的影響：底物對(duì)酶促反響的飽和現(xiàn)象：由實(shí)驗(yàn)觀察到，在酶濃度不變時(shí)，不同的底物濃度與反響速度的關(guān)系為一矩形雙曲線，即當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，反響速 度的增加與底物濃度的增加成正比 一級(jí)反響 ；此后， 隨底物濃度的增加， 反響速度的增加 量逐漸減少混合級(jí)反響 ；最后，當(dāng)?shù)孜餄舛仍黾拥揭欢繒r(shí)，反響速度到達(dá)一最大值，不 再隨底物濃度的增加而增加零級(jí)反響。米氏方程及米氏常數(shù)：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Michaelis & Menten于1913年推導(dǎo)出了上述矩形雙曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即米氏方程：v =VmaxS/(Km+S)。其中，Vmax為最大反響速度，Km為米氏常數(shù)。 Km和Vm

29、ax的意義： 當(dāng)v =Vmax/2時(shí)，Km=S。因此，Km等于酶促反響速度達(dá)最大值一半時(shí)的底物濃度。當(dāng)k-1>>k+2時(shí)，Km=k-1/k+仁Ks。因此，Km可以反映酶與底物親和力的大小，即Km值越小，那么酶與底物的親和力越大；反之，那么越小。Km可用于判斷反響級(jí)數(shù)：當(dāng)S<0.01Km時(shí)，v =Vmax/Km S，反響為一級(jí)反響，即反響速度與底物濃度成正比；當(dāng)S>100Km時(shí)，v =Vmax反響為零級(jí)反響，即反響速度與底物濃度無(wú)關(guān)；當(dāng)0.01Km<S<100Km時(shí)，反響處于零級(jí)反響和一級(jí)反響之間，為混合級(jí)反響。Km是酶的特征性常數(shù)：在一定條件下，某種酶的Km

30、值是恒定的，因而可以通過(guò)測(cè)定不同酶特別是一組同工酶 的Km值，來(lái)判斷是否為不同的酶。 Km可用來(lái)判斷酶的最適底物：當(dāng)酶有幾種不同的底物存在時(shí)，Km值最小者，為該酶的最適底物。 Km可用來(lái)確定酶活性測(cè)定時(shí)所需的底物濃度：當(dāng)S=10Km時(shí)，v =91%Vmax為最適宜的測(cè)定酶活性所需的底物濃度。Vmax可用于酶的轉(zhuǎn)換數(shù)的計(jì)算：當(dāng)酶的總濃度和最大速度時(shí)，可計(jì)算出酶的轉(zhuǎn)換數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。Km和 Vmax的測(cè)定：主要采用Lineweaver-Burk 雙倒數(shù)作圖法和 Hanes作圖法。2 .酶 濃度對(duì)反響速度的影響： 當(dāng)反響系統(tǒng)中底物的濃度足夠大時(shí)， 酶促反響速度與

31、酶濃度成正比， 即v =kE。3 .溫度對(duì)反響速度的影響：一般來(lái)說(shuō)，酶促反響速度隨溫度的增高而加快，但 當(dāng)溫度增加到達(dá)某一點(diǎn)后，由于酶蛋白的熱變性作用，反響速度迅速下降。酶促反響速度隨 溫度升高而到達(dá)一最大值時(shí)的溫度就稱為酶的最適溫度。酶的最適溫度與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)，因 而它不是酶的特征性常數(shù)。低溫時(shí)由于活化分子數(shù)目減少，反響速度降低，但溫度升高后， 酶活性又可恢復(fù)。 4 . pH 對(duì)反響速度的影響：觀察 pH 對(duì)酶促反響速度的影響，通常為一鐘 形曲線，即pH過(guò)高或過(guò)低均可導(dǎo)致酶催化活性的下降。酶催化活性最高時(shí)溶液的pH值就稱為酶的最適pH。人體內(nèi)大多數(shù)酶的最適 pH在6.58.0之間。酶的最適

32、pH不是酶的特征性 常數(shù)。 5 .抑制劑對(duì)反響速度的影響： 但凡能降低酶促反響速度， 但不引起酶分子變性失活 的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶的抑制劑。按照抑制劑的抑制作用，可將其分為不可逆抑制作用和可逆抑制 作用兩大類。 不可逆抑制作用： 抑制劑與酶分子的必需基團(tuán)共價(jià)結(jié)合引起酶活性的抑制， 且不能采用透析等簡(jiǎn)單方法使酶活性恢復(fù)的抑制作用就是不可逆抑制作用。如果以vE作圖，就可得到一組斜率相同的平行線，隨抑制劑濃度的增加而平行向右移動(dòng)。酶的不可逆 抑制作用包括專一性抑制如有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)膽堿酯酶的抑制和非專一性抑制如路易斯氣 對(duì)巰基酶的抑制兩種。 可逆抑制作用： 抑制劑以非共價(jià)鍵與酶分子可逆性結(jié)合造成酶 活性的抑制

33、，且可采用透析等簡(jiǎn)單方法去除抑制劑而使酶活性完全恢復(fù)的抑制作用就是可逆抑制作用。如果以VE作圖，可得到一組隨抑制劑濃度增加而斜率降低的直線?？赡嬉种谱饔冒ǜ?jìng)爭(zhēng)性、反競(jìng)爭(zhēng)性和非競(jìng)爭(zhēng)性抑制幾種類型。 競(jìng)爭(zhēng)性抑制：抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)與酶的同一活性中心結(jié)合，從而干擾了酶與底物的結(jié)合，使酶的催化活性降低，這種作用就 稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。其特點(diǎn)為： a. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑往往是酶的底物類似物或反響產(chǎn)物； b. 抑 制劑與酶的結(jié)合部位與底物與酶的結(jié)合部位相同； c. 抑制劑濃度越大，那么抑制作用越大；但 增加底物濃度可使抑制程度減小；d.動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km直增大，vm直不變。典型的例子是丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶底物為

34、琥珀酸的競(jìng)爭(zhēng)性抑制和磺胺類藥物對(duì)氨基苯磺酰胺對(duì)二氫 葉酸合成酶底物為對(duì)氨基苯甲酸的競(jìng)爭(zhēng)性抑制。 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制：抑制劑不能與游離酶結(jié)合，但可與ES復(fù)合物結(jié)合并阻止產(chǎn)物生成， 使酶的催化活性降低，稱酶的反競(jìng)爭(zhēng)性抑制。 其特點(diǎn)為： a. 抑制劑與底物可同時(shí)與酶的不同部位結(jié)合； b. 必須有底物存在，抑制劑才能對(duì) 酶產(chǎn)生抑制作用；c.動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km減小，vm降低。 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：抑制劑既可以與游 離酶結(jié)合，也可以與 ES復(fù)合物結(jié)合，使酶的催化活性降低，稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制。其特點(diǎn)為： a. 底物和抑制劑分別獨(dú)立地與酶的不同部位相結(jié)合； b. 抑制劑對(duì)酶與底物的結(jié)合無(wú)影響，故 底物濃度的改變對(duì)抑制程度無(wú)影

35、響；c.動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km值不變，Vm值降低。6 .激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響：能夠促使酶促反響速度加快的物質(zhì)稱為酶的激活劑。酶的激活劑大多數(shù)是金 屬離子，如K+、Mg2+、Mn2+等，唾液淀粉酶的激活劑為 Cl-。九、酶的調(diào)節(jié)：可以通過(guò)改變其催化活性而使整個(gè)代謝反響的速度或方向發(fā)生改變的酶就稱為限速酶或關(guān)鍵酶。酶活性的調(diào)節(jié)可以通過(guò)改變其結(jié)構(gòu)而使其催化活性以生改變，也可以通過(guò)改變其含量來(lái)改變其催化 活性，還可以通過(guò)以不同形式的酶在不同組織中的分布差異來(lái)調(diào)節(jié)代謝活動(dòng)。1 .酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)： 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有酶分子結(jié)構(gòu)的影響來(lái)改變酶的催化活性。 這是一種快速調(diào)節(jié)方式。 變構(gòu) 調(diào)節(jié)：又稱別構(gòu)調(diào)節(jié)。某些代謝物能與變

36、構(gòu)酶分子上的變構(gòu)部位特異性結(jié)合，使酶的分子構(gòu) 發(fā)生改變，從而改變酶的催化活性以及代謝反響的速度，這種調(diào)節(jié)作用就稱為變構(gòu)調(diào)節(jié)。具 有變構(gòu)調(diào)節(jié)作用的酶就稱為變構(gòu)酶。凡能使酶分子變構(gòu)并使酶的催化活性發(fā)生改變的代謝物 就稱為變構(gòu)劑。當(dāng)變構(gòu)酶的一個(gè)亞基與其配體底物或變構(gòu)劑結(jié)合后，能夠通過(guò)改變相鄰 亞基的構(gòu)象而使其對(duì)配體的親和力發(fā)生改變，這種效應(yīng)就稱為變構(gòu)酶的協(xié)同效應(yīng)。變構(gòu)劑一 般以反響方式對(duì)代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進(jìn)行調(diào)節(jié)，常見(jiàn)的為負(fù)反響調(diào)節(jié)。變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)： 酶活性的改變通過(guò)酶分子構(gòu)象的改變而實(shí)現(xiàn)； 酶的變構(gòu)僅涉及非共價(jià)鍵的變化； 調(diào)節(jié) 酶活性的因素為代謝物； 為一非耗能過(guò)程； 無(wú)放大效應(yīng)。 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)

37、： 酶蛋白分子 中的某些基團(tuán)可以在其他酶的催化下發(fā)生共價(jià)修飾，從而導(dǎo)致酶活性的改變，稱為共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。 共價(jià)修飾方式有： 磷酸化 - 脫磷酸化等。 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)一般與激素的調(diào)節(jié)相聯(lián)系， 其調(diào) 節(jié)方式為級(jí)聯(lián)反響。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)的特點(diǎn)為：酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在； 有共價(jià)鍵的變化；受其他調(diào)節(jié)因素如激素的影響；一般為耗能過(guò)程；存在放大效應(yīng)。 酶原的激活： 處于無(wú)活性狀態(tài)的酶的前身物質(zhì)就稱為酶原。 酶原在一定條件下轉(zhuǎn)化 為有活性的酶的過(guò)程稱為酶原的激活。酶原的激活過(guò)程通常伴有酶蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。酶 原分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致了酶原分子空間結(jié)構(gòu)的改變，使催化活性中心得以形成，故使其 從無(wú)活性的

38、酶原形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?。酶原激活的生理意義在于：保護(hù)自身組織細(xì)胞不被 酶水解消化。 2 .酶含量的調(diào)節(jié)：是指通過(guò)改變細(xì)胞中酶蛋白合成或降解的速度來(lái)調(diào)節(jié)酶分 子的絕對(duì)含量，影響其催化活性，從而調(diào)節(jié)代謝反響的速度。這是機(jī)體內(nèi)緩慢調(diào)節(jié)的重要方 式。 酶蛋白合成的調(diào)節(jié)： 酶蛋白的合成速度通常通過(guò)一些誘導(dǎo)劑或阻遏劑來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。凡能促使基因轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)，從而使酶蛋白合成增加的物質(zhì)就稱為誘導(dǎo)劑；反之，那么稱為阻遏劑。 常見(jiàn)的誘導(dǎo)劑或阻遏劑包括代謝物、 藥物和激素等。 酶蛋白降解的調(diào)節(jié)： 如饑餓時(shí)， 精氨 酸酶降解減慢，故酶活性增高，有利于氨基酸的分解供能。3 .同工酶的調(diào)節(jié)：在同一種屬中，催化活性相同而酶蛋白

39、的分子結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)及免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶稱為同工酶。 同工酶在體內(nèi)的生理意義主要在于適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝上的不同需要。因此，同工酶在體內(nèi)的生理功能是不同的。乳酸脫氫酶同工酶 LDHS為四聚體，在體內(nèi)共有五種分子形式，即 LDH1 H4，LDH2 H3M1，LDH3 H2M2, LDH4 H1M3 和 LDH5 M4。心肌中 以LDH1含量最多，LDH1對(duì)乳酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化乳酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸?再進(jìn)一步氧化分解，以供應(yīng)心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是 LDH5 LDH5對(duì)丙酮酸的親 和力較高， 因此它的主要作用是催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗幔?以促進(jìn)糖酵解的進(jìn)行。 十、

40、酶的命 名與分類：1 酶的命名：主要有習(xí)慣命名法與系統(tǒng)命名法兩種，但常用者為習(xí)慣命名法。2 酶的分類：根據(jù)1961年國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)IEC的分類法，將酶分為六大類： 氧化復(fù)原酶類： 催化氧化復(fù)原反響； 轉(zhuǎn)移酶類： 催化一個(gè)基團(tuán)從某種化合物至另一種化合物； 水解酶類： 催化化合物的水解反響； 裂合酶類： 催化從雙鍵上去掉一個(gè)基團(tuán)或加上一個(gè)基團(tuán)至雙鍵上； 異構(gòu)酶類： 催化分子內(nèi)基團(tuán)重排； 合成酶類： 催化兩分子化合物的締合反響。 第五章 糖 代謝 一、糖類的生理功用： 氧化供能： 糖類是人體最主要的供能物質(zhì)， 占全部供能物質(zhì) 供能量的 70%；與供能有關(guān)的糖類主要是葡萄糖和糖原，前者為運(yùn)輸和供能形式

41、，后者為貯 存形式。 作為結(jié)構(gòu)成分： 糖類可與脂類形成糖脂， 或與蛋白質(zhì)形成糖蛋白， 糖脂和糖蛋白 均可參與構(gòu)成生物膜、神經(jīng)組織等。作為核酸類化合物的成分：核糖和脫氧核糖參與構(gòu)成 核苷酸，DNA RNA等。轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)：糖類可經(jīng)代謝而轉(zhuǎn)變?yōu)橹净虬被岬然衔铩?二、糖的無(wú)氧酵解： 糖的無(wú)氧酵解是指葡萄糖在無(wú)氧條件下分解生成乳酸并釋放出能量的過(guò) 程。其全部反響過(guò)程在胞液中進(jìn)行，代謝的終產(chǎn)物為乳酸，一分子葡萄糖經(jīng)無(wú)氧酵解可凈生 成兩分子 ATP。 糖的無(wú)氧酵解代謝過(guò)程可分為四個(gè)階段： 1. 活化己糖磷酸酯的生成 ： 葡萄糖經(jīng)磷酸化和異構(gòu)反響生成1,6-雙磷酸果糖FBP，即葡萄糖t 6-磷酸葡萄

42、糖t 6-磷酸果糖t 1,6-雙磷酸果糖F-1,6-BP。這一階段需消耗兩分子 ATP己糖激酶肝中為葡萄糖 激酶 和 6-磷酸果糖激酶 -1 是關(guān)鍵酶。 2. 裂解磷酸丙糖的生成 ：一分子 F-1,6-BP 裂解 為兩分子3-磷酸甘油醛，包括兩步反響：F-1,6-BP t磷酸二羥丙酮 + 3-磷酸甘油醛 和磷酸二羥丙酮t 3-磷酸甘油醛。3.放能丙酮酸的生成：3-磷酸甘油醛經(jīng)脫氫、磷酸化、脫水 及放能等反響生成丙酮酸，包括五步反響：3-磷酸甘油醛t 1,3-二磷酸甘油酸t(yī) 3-磷酸甘油酸t(yī) 2-磷酸甘油酸t(yī)磷酸烯醇式丙酮酸t(yī)丙酮酸。此階段有兩次底物水平磷酸化的放能反響，共可生成2 X 2=4分

43、子ATP丙酮酸激酶為關(guān)鍵酶。4 復(fù)原乳酸的生成：利用丙酮酸接受酵解代謝過(guò)程中產(chǎn)生的 NADH使NADH重新氧化為NAD+即丙酮酸t(yī)乳酸。三、糖無(wú)氧酵 解的調(diào)節(jié)： 主要是對(duì)三個(gè)關(guān)鍵酶，即己糖激酶葡萄糖激酶 、 6-磷酸果糖激酶 -1 、丙酮酸 激酶進(jìn)行調(diào)節(jié)。己糖激酶的變構(gòu)抑制劑是G-6-P ;肝中的葡萄糖激酶是調(diào)節(jié)肝細(xì)胞對(duì)葡萄糖吸收的主要因素，受長(zhǎng)鏈脂酰CoA的反響抑制；6-磷酸果糖激酶-1是調(diào)節(jié)糖酵解代謝途徑流 量的主要因素，受 ATP和檸檬酸的變構(gòu)抑制， AMP ADP 1,6-雙磷酸果糖和2,6-雙磷酸果糖 的變構(gòu)激活；丙酮酸激酶受 1,6-雙磷酸果糖的變構(gòu)激活，受 ATP的變構(gòu)抑制，肝中

44、還受到丙 氨酸的變構(gòu)抑制。 四、糖無(wú)氧酵解的生理意義： 1. 在無(wú)氧和缺氧條件下， 作為糖分解供能 的補(bǔ)充途徑： 骨骼肌在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)缺氧；從平原進(jìn)入高原初期；嚴(yán)重貧血、大量失血、呼吸障礙、肺及心血管疾患所致缺氧。2. 在有氧條件下，作為某些組織細(xì)胞主要的供能途徑： 如表皮細(xì)胞， 紅細(xì)胞及視網(wǎng)膜等， 由于無(wú)線粒體， 故只能通過(guò)無(wú)氧酵解供能。五、糖的有氧氧化：葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解生成C2O和H2O并釋放出大量能量的過(guò)程稱為糖的有氧氧化。絕大多數(shù)組織細(xì)胞通過(guò)糖的有氧氧化途徑獲得能量。此代謝過(guò)程 在細(xì)胞胞液和線粒體內(nèi)進(jìn)行，一分子葡萄糖徹底氧化分解可產(chǎn)生36/38分子ATP。糖的有氧氧化

45、代謝途徑可分為三個(gè)階段： 1 葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸： 此階段在細(xì)胞胞液中進(jìn) 行，與糖的無(wú)氧酵解途徑相同，涉及的關(guān)鍵酶也相同。一分子葡萄糖分解后生成兩分子丙酮 酸，兩分子NADH+H+并凈生成2分子ATP。NADH在有氧條件下可進(jìn)入線粒體產(chǎn)能，共可得 到2X 2或2X 3分子ATP故第一階段可凈生成 6/8分子ATR 2 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA 丙酮酸進(jìn)入線粒體， 在丙酮酸脫氫酶系的催化下氧化脫羧生成NADH+H和乙酰CoA此階段可由兩分子NADH+H產(chǎn)生2X 3分子ATP。丙酮酸脫氫酶系為關(guān)鍵酶，該酶由三 種酶單體構(gòu)成，涉及六種輔助因子，即NAD+ FAD CoA TPP、硫辛酸

46、和 Mg2+。3 .經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解：生成的乙酰CoA可進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解為CO2和H2Q并釋放能量合成ATP。一分子乙酰CoA氧化分解后共可生成 12分子ATP,故此階段可生成2 X 12=24 分子ATR 三羧酸循環(huán)是指在線粒體中，乙酰CoA首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，然后經(jīng)過(guò)一系列的代謝反響，乙?；谎趸纸?，而草酰乙酸再生的循環(huán)反響過(guò)程。這一循環(huán)反響 過(guò)程又稱為檸檬酸循環(huán)或 Krebs 循環(huán)。 三羧酸循環(huán)由八步反響構(gòu)成：草酰乙酸 + 乙酰 CoA t檸檬酸t(yī)異檸檬酸fa -酮戊二酸t(yī)琥珀酰 CoA琥珀酸t(yī)延胡索酸t(yī)蘋果酸t(yī)草酰乙酸。 三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)： 循環(huán)反響在線粒

47、體中進(jìn)行， 為不可逆反響。 每完成一次循環(huán)， 氧化 分解掉一分子乙?；?， 可生成12分子ATP。循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過(guò)此循環(huán)反響生成， 也不被此循環(huán)反響所消耗。循環(huán)中有兩次脫羧反響，生成兩分子CQ2 循環(huán)中有四次脫氫反響，生成三分子 NADH和一分子FADH2 循環(huán)中有一次直接產(chǎn)能反響，生成一分子 GTP三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和a -酮戊二酸脫氫酶系，且a- 酮戊二酸脫氫酶系的結(jié)構(gòu)與丙酮酸脫氫酶系相似，輔助因子完全相同。六、糖有氧氧化的生理意義：1 .是糖在體內(nèi)分解供能的主要途徑： 生成的ATP數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于糖的無(wú)氧酵解生成的ATP數(shù)目；2機(jī)體內(nèi)大多數(shù)組織細(xì)胞均通過(guò)此途

48、徑氧化供能。2 是糖、脂、蛋白質(zhì)氧化供能的共同途徑：糖、脂、蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物主要經(jīng)此途徑徹底氧化分解供能。3 .是糖、脂、蛋白質(zhì)相互轉(zhuǎn)變的樞紐：有氧氧化途徑中的中間代謝物可以由糖、脂、蛋白質(zhì)分解 產(chǎn)生， 某些中間代謝物也可以由此途徑逆行而相互轉(zhuǎn)變。 七、有氧氧化的調(diào)節(jié)和巴斯德效應(yīng)： 丙酮酸脫氫酶系受乙酰 CoA ATP和NADH的變構(gòu)抑制，受 AMP ADP和 NAD的變構(gòu)激活。異 檸檬酸脫氫酶是調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)流量的主要因素，ATP是其變構(gòu)抑制劑，AMP和ADP是其變構(gòu)激活劑。 巴斯德效應(yīng)： 糖的有氧氧化可以抑制糖的無(wú)氧酵解的現(xiàn)象。 有氧時(shí)， 由于酵解產(chǎn)生 的NADH和丙酮酸進(jìn)入線粒體而產(chǎn)能，

49、故糖的無(wú)氧酵解受抑制。八、磷酸戊糖途徑：磷酸戊糖途徑是指從 G-6-P 脫氫反響開始，經(jīng)一系列代謝反響生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再 重新進(jìn)入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。該旁路途徑的起始物是G-6-P，返回的代謝產(chǎn)物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其重要的中間代謝產(chǎn)物是5-磷酸核糖和NADPH整個(gè)代謝途徑在胞液中進(jìn)行。關(guān)鍵酶是 6-磷酸葡萄糖脫氫酶。 九、磷酸戊糖途徑的生理意義： 1.是體內(nèi)生成 NADP啲主要代謝途徑：NADPH在體內(nèi)可用于： 作為供氫體，參與體內(nèi)的 合成代謝：如參與合成脂肪酸、膽固醇等。參與羥化反響：作為加單氧酶的輔酶，參與對(duì)代謝物的羥化。 維持巰基酶的活性。

50、使氧化型谷胱甘肽復(fù)原。 維持紅細(xì)胞膜的完整 性：由于 6-磷酸葡萄糖脫氫酶遺傳性缺陷可導(dǎo)致蠶豆病，表現(xiàn)為溶血性貧血。2. 是體內(nèi)生成 5-磷酸核糖的唯一代謝途徑： 體內(nèi)合成核苷酸和核酸所需的核糖或脫氧核糖均以5-磷酸核糖的形式提供， 其生成方式可以由 G-6-P 脫氫脫羧生成， 也可以由 3-磷酸甘油醛和 F-6-P 經(jīng) 基團(tuán)轉(zhuǎn)移的逆反響生成。 十、糖原的合成與分解： 糖原是由許多葡萄糖分子聚合而成的帶 有分支的高分子多糖類化合物。 糖原分子的直鏈局部借a -1,4-糖苷鍵而將葡萄糖殘基連接起 來(lái)，其支鏈局部那么是借a -1,6-糖苷鍵而形成分支。 糖原是一種無(wú)復(fù)原性的多糖。糖原的合成與分解代

51、謝主要發(fā)生在肝、腎和肌肉組織細(xì)胞的胞液中。1 .糖原的合成代謝：糖原合成的反響過(guò)程可分為三個(gè)階段?；罨河善咸烟巧赡蜍斩姿崞咸烟牵浩咸烟莟 6-磷酸葡萄糖t 1-磷酸葡萄糖T UDPG此階段需使用 UTF,并消耗相當(dāng)于兩分子的ATR 縮合：在糖原合酶催化下，UDPG所帶的葡萄糖殘基通過(guò)a -1,4-糖苷鍵與原有糖原分子的非復(fù)原端相連， 使糖鏈延長(zhǎng)。糖原合酶是糖原合成的關(guān)鍵酶。分支：當(dāng)直鏈長(zhǎng)度達(dá) 12個(gè)葡萄糖殘基以上時(shí)，在分支酶的催化下，將距末端67個(gè)葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由a-1,4-糖苷鍵轉(zhuǎn)變?yōu)閍 -1,6- 糖苷鍵，使糖原出現(xiàn)分支，同時(shí)非復(fù)原端增加。 2 .糖原的分解代謝：糖原的分解代

52、 謝可分為三個(gè)階段，是一非耗能過(guò)程。水解：糖原t 1-磷酸葡萄糖。此階段的關(guān)鍵酶是糖原磷酸化酶，并需脫支酶協(xié)助。異構(gòu)：1-磷酸葡萄糖t 6-磷酸葡萄糖。脫磷酸：6-磷酸葡萄糖t葡萄糖。此過(guò)程只能在肝和腎進(jìn)行。十一、糖原合成與分解的生理意義：1 貯存能量：葡萄糖可以糖原的形式貯存。 2 調(diào)節(jié)血糖濃度：血糖濃度高時(shí)可合成糖原，濃度 低時(shí)可分解糖原來(lái)補(bǔ)充血糖。 3 利用乳酸：肝中可經(jīng)糖異生途徑利用糖無(wú)氧酵解產(chǎn)生的乳 酸來(lái)合成糖原。這就是肝糖原合成的三碳途徑或間接途徑。十二、糖異生： 由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^(guò)程稱為糖異生。該代謝途徑主要存在于肝及腎中。糖異生主要沿酵解 途徑逆行，但由于有三步反

53、響己糖激酶、磷酸果糖激酶 -1 、丙酮酸激酶為不可逆反響， 故需經(jīng)另外的反響繞行。1 . G-6-P t G :由葡萄糖-6-磷酸酶催化進(jìn)行水解， 該酶是糖異生的關(guān)鍵酶之一，不存在于肌肉組織中，故肌肉組織不能生成自由葡萄糖。2 F-1,6-BP tF-6-P ：由果糖 1,6- 二磷酸酶 -1 催化進(jìn)行水解， 該酶也是糖異生的關(guān)鍵酶之一。 3 丙酮酸 t 磷酸烯醇式丙酮酸：經(jīng)由丙酮酸羧化支路完成，即丙酮酸進(jìn)入線粒體，在丙酮酸羧化酶需 生物素的催化下生成草酰乙酸，后者轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸穿出線粒體并回復(fù)為草酰乙酸，再在磷 酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化下轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?，這兩個(gè)酶都是關(guān)鍵酶。 糖異生的

54、原料主要來(lái)自于生糖氨基酸、甘油和乳酸。 十三、糖異生的生理意義： 1 在饑餓情況下維 持血糖濃度的相對(duì)恒定：在較長(zhǎng)時(shí)間饑餓的情況下，機(jī)體需要靠糖異生作用生成葡萄糖以維 持血糖濃度的相對(duì)恒定。 2 回收乳酸分子中的能量：由于乳酸主要是在肌肉組織經(jīng)糖的無(wú) 氧酵解產(chǎn)生，但肌肉組織糖異生作用很弱，且不能生成自由葡萄糖，故需將產(chǎn)生的乳酸轉(zhuǎn)運(yùn) 至肝臟重新生成葡萄糖后再加以利用。 葡萄糖在肌肉組織中經(jīng)糖的無(wú)氧酵解產(chǎn)生的乳酸， 可 經(jīng)血循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟，再經(jīng)糖的異生作用生成自由葡萄糖后轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉組織加以利用，這一 循環(huán)過(guò)程就稱為乳酸循環(huán)Cori循環(huán)。3 維持酸堿平衡：腎臟中生成的a -酮戊二酸可轉(zhuǎn) 變?yōu)椴蒗Ｒ宜?/p>

55、，然后經(jīng)糖異生途徑生成葡萄糖，這一過(guò)程可促進(jìn)腎臟中的谷氨酰胺脫氨基， 生成NH3后者可用于中和 H+,故有利于維持酸堿平衡。十四、血糖： 血液中的葡萄糖含量稱為血糖。按真糖法測(cè)定， 正?？崭寡菨舛葹?3.896.11mmol/L 70100mg%。1 血 糖的來(lái)源與去路：正常情況下，血糖濃度的相對(duì)恒定是由其來(lái)源與去路兩方面的動(dòng)態(tài)平衡所 決定的。 血糖的主要來(lái)源有： 消化吸收的葡萄糖； 肝臟的糖異生作用； 肝糖原的分 解。血糖的主要去路有：氧化分解供能； 合成糖原肝、肌、腎：轉(zhuǎn)變?yōu)橹净虬被幔?轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌穷愇镔|(zhì)。2 .血糖水平的調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)血糖濃度相對(duì)恒定的機(jī)制有：組織器官： 肝臟： 通過(guò)加

56、快將血中的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入肝細(xì)胞， 以及通過(guò)促進(jìn)肝糖原的合成， 以降低血糖濃度；通過(guò)促進(jìn)肝糖原的分解，以及促進(jìn)糖的異生作用，以增高血糖濃度。肌 肉等外周組織： 通過(guò)促進(jìn)其對(duì)葡萄糖的氧化利用以降低血糖濃度。激素： 降低血糖濃度的激素一一胰島素。升高血糖濃度的激素一一胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素、生長(zhǎng) 激素、甲狀腺激素。神經(jīng)系統(tǒng)。第六章 脂類代謝一、脂類的分類和生理功用：脂類是脂肪和類脂的總稱，是一大類不溶于水而易溶于有機(jī)溶劑的化合物。其中，脂肪主要是指甘油 三酯，類脂那么包括磷脂甘油磷脂和鞘磷脂 、糖脂腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂 、膽固醇及膽固 醇酯。 脂類物質(zhì)具有以下生理功用： 供能貯能： 主要是甘油

57、三酯具有此功用，體內(nèi) 20%30%的能量由甘油三酯提供。 構(gòu)成生物膜： 主要是磷脂和膽固醇具有此功用。 協(xié)助脂溶 性維生素的吸收，提供必需脂肪酸。必需脂肪酸是指機(jī)體需要，但自身不能合成，必須要靠 食物提供的一些多烯脂肪酸。保護(hù)和保溫作用：大網(wǎng)膜和皮下脂肪具有此功用。二、甘油三酯的分解代謝： 1 脂肪發(fā)動(dòng)：貯存于脂肪細(xì)胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶的催化 下水解并釋放出脂肪酸，供應(yīng)全身各組織細(xì)胞攝取利用的過(guò)程稱為脂肪發(fā)動(dòng)。激素敏感脂肪 酶HSL是脂肪發(fā)動(dòng)的關(guān)鍵酶。 HSL的激活劑是腎上腺素、去甲腎上腺素和胰高血糖素；抑 制劑是胰島素、前列腺素E2和煙酸。 脂肪發(fā)動(dòng)的過(guò)程為： 激素+膜受體t腺苷酸環(huán)化酶fT cAMPTt蛋白激酶fT激素敏感脂肪酶HSL甘油三酯酶fT甘油三酯分解f。脂肪發(fā)動(dòng)的結(jié)果是生成三分子的自由脂肪酸FFA和一分子的甘油。脂肪酸進(jìn)入血液循環(huán)后須與清蛋白結(jié)合成為復(fù)合體再轉(zhuǎn)運(yùn)，甘油那么轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟再磷酸化為 3-磷酸甘油后進(jìn)行代謝。 2