生物化學知識點總結

第19章代謝總論分解代謝：有機營養(yǎng)物，不管是從環(huán)境獲得的，還是自身儲存的，通過一系列反應步驟變?yōu)檩^小的，較簡單的物質(zhì)的過程稱為分解代謝。合成代謝：又稱生物合成，是生物體利用小分子或大分子的結構原件建造成自身大分子的過程。ATP儲存自由能為生物體的一切生命活動提供能量。滿足以下四方面的需要：①生物合成、②肌肉收縮、③營養(yǎng)物逆濃度梯度跨膜運送、④在DNA、RNA、蛋白質(zhì)能生物合成中，以特殊方式起遞能作用。能夠直接提供自由能推動生物體多種化學反應的核苷酸類分子除ATP外，還有GTP，UTP，CTP。GTP對G蛋白的活化，蛋白質(zhì)的生物合成，蛋白質(zhì)的尋靶作用，蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運等等都作為推動力提供自由能。FMN，黃素腺嘌呤單核苷酸，F(xiàn)AD，黃素腺嘌呤二核苷酸，它們是另一類在傳遞電子和氫原子中起作用的載體。FMN和FAD都能接受兩個電子和兩個氫原子，它們在氧化還原反應中，特別是在氧化呼吸鏈中起著傳遞電子和氫原子的作用。輔酶A，簡寫為CoA，分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巰基乙胺。在水解時釋放出大量的自由能。遺傳缺欠癥缺乏尿黑酸氧化酶，導致酪氨酸的代謝中間物尿黑酸不能氧化而隨尿排出體外，在空氣中使尿變成黑色。苯丙酮尿癥，是苯丙氨酸發(fā)生異常代謝的結果，這是尿中出現(xiàn)苯丙氨酸。但酪氨酸的代謝仍然正常。通過以上兩種不正常的代謝現(xiàn)象，是苯丙氨酸的代謝途徑得到了闡明。第20章生物能學高能磷酸化合物的類型碳氧鍵型氮磷鍵型-如胍基磷酸化合物。1.磷酸肌酸。2.磷酸精氨酸。硫酯鍵型-活性硫酸基。3’-腺苷磷酸5’-磷酰硫酸。?；o酶A。甲硫鍵型-活性甲硫氨酸ATP水解釋放的自由能收到許多因素的影響。當ph升高時ATP釋放的自由能明顯升高。還受到Mg2+等其他一些2價陽離子的復雜的影響。ATP在磷酸基團轉(zhuǎn)移中作為中間遞體而起作用。磷酸肌酸：神經(jīng)和肌肉等細胞活動直接供能物質(zhì)是ATP。但ATP在細胞中的含量很低。在哺乳動物的腦和肌肉中約3-8mmoal/kg。而肌肉和腦中的磷酸肌酸含量都遠遠超過ATP。磷酸肌酸是細胞內(nèi)首先供應ADP使之再合成ATP的能源物質(zhì)。人體肌肉中磷酸肌酸的含量及其再合成速度是運動員速度素質(zhì)的物質(zhì)基礎。磷酸精氨酸是某些無脊椎動物例如蟹和龍蝦等肌肉中的儲能物質(zhì)。磷酸精氨酸和磷酸肌酸以高能磷酸集團作為儲能物質(zhì)又統(tǒng)稱磷酸原。有些微生物以聚偏磷酸作為儲能物質(zhì)。ATP系統(tǒng)的動態(tài)平衡：ATP的周轉(zhuǎn)非常迅速，細胞內(nèi)ATP的產(chǎn)生和利用都處在一個相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。能荷：細胞所處的能量狀態(tài)用ATP，ADP和AMP之間的關系式來表示，成為能荷。能荷是細胞所處能量狀態(tài)的一個指標。第22章糖酵解作用糖酵解作用：在無氧條件下，葡萄糖進行分解，形成2分子丙酮酸并提供能量的過程。糖酵解過程可以說，是真核細胞以及細菌攝入體內(nèi)的葡萄糖最初經(jīng)歷的酶促分解過程。也是葡萄分解代謝所經(jīng)歷的共同途徑。許多化學物質(zhì)具有阻滯發(fā)酵進行的作用，氟化物抑制發(fā)酵液的發(fā)酵過程，造成3-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸的積累。碘乙酸造成果糖-1,6-二磷酸的積累。酵解過程的生物學意義：它是在不需要氧供應的條件下，產(chǎn)生ATP的一種供能方式。從酵解的總能量變化來考慮，這是一個放能過程。其中由形成ATP捕獲的能量所占釋放全部能量的百分比為31%。酵解過程實際是一個不可逆的反應過程。中間產(chǎn)物磷酸化：糖酵解過程由葡萄糖到所有的中間產(chǎn)物都是以磷酸化合物的形式來實現(xiàn)的。意義：①帶有極性不易隨便出入細胞。②與酯識別。③傳遞能量。激酶：是能夠在ATP和任何一種底物之間起催化作用，轉(zhuǎn)移磷酸基團的一類酶。在肝臟中還存在一種專一性強的葡萄糖激酶又稱葡糖激酶，這種酶在維持血糖的恒定中起作用。己糖激酶：一種調(diào)節(jié)酶，它催化的反應產(chǎn)物葡萄糖-6-磷酸和ADP能使該酶收到變構抑制。但葡萄糖磷酸激酶卻不受葡萄糖-6-磷酸的抑制。因此當葡萄糖濃度相當高時，葡萄糖激酶才起作用。己糖激酶有多種，并且有區(qū)域性分布。酶的區(qū)域性分布，是機體對酶活性調(diào)控的一種方式。磷酸果糖激酶：一種變構酶，它的催化效率很低，糖酵解的速率嚴格地依賴該酶的活力水平。它是哺乳動物糖酵解途徑最終的調(diào)控關鍵酶。例如，肝中的磷酸果糖激酶受高濃度ATP的抑制。但是ATP對該酶的這種變構抑制效應可被AMP解除。因此ATP/AMP的比例關系對此酶也有明顯的調(diào)節(jié)作用。當PH下降時，H+對該酶有抑制作用。變位酶：通常將催化分子內(nèi)化學基團位移的酶成為變位酶。丙酮酸激酶的催化活性需要2價陽離子參與，如Mg2+和Mn2+。它是糖酵解途徑中的一個重要的變構調(diào)節(jié)酶。ATP、長鏈脂肪酸、乙酰-CoA、丙氨酸都對該酶有抑制作用，而果糖-1,6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸對該酶都有激活作用。由酶催化的NADH的氧化或NAD+的還原反應都具有絕對的離體專一性。糖酵解中，由己糖激酶，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反應實際都是不可逆反應，因此，這三種酶都具有調(diào)節(jié)糖酵解途徑的作用。磷酸果糖激酶受到高濃度ATP的抑制。檸檬酸對磷酸果糖激酶的抑制作用正具有這種意義。細胞內(nèi)的檸檬酸含量高，意味著有豐富的生物合成前提存在，葡萄糖無需為提供合成前體而降解，檸檬酸是通過加強ATP的抑制效應來抑制磷酸果糖激酶的活性，從而使糖酵解過程減慢。果糖-2,6-二磷酸是一個變構激活劑。它控制磷酸果糖激酶的變構轉(zhuǎn)換，維持構象之間的平衡關系。新陳代謝中重要的控制因素：磷酸果糖激酶催化果糖-6磷酸形成果糖-1,6-二磷酸的反應。丙酮酸激酶控制著丙酮酸的外流量，果糖-1,6-二磷酸對丙酮酸激酶作用使糖酵解過程的反應中間物能夠順利地往下一步進行。丙酮酸激酶控制著丙酮酸的外流量。當能量貯存足夠時，ATP對丙酮酸激酶的變構抑制效應是酵解過程減慢。如果血液中的葡萄糖水平下降，激起肝臟中丙酮酸激酶的磷酸化，使該酶變?yōu)椴换钴S的形式。丙氨酸對丙酮酸激酶的變構抑制效應，也使酵解過程減慢。第23章檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)又稱為三羧酸循環(huán)，簡稱TCA循環(huán)。檸檬酸循環(huán)實在細胞的線粒體中進行的。檸檬酸循環(huán)不只是丙酮酸氧化所經(jīng)歷的途徑，也是脂肪酸、氨基酸等各種燃料分子氧化分解所經(jīng)歷的共同途徑。丙酮酸進入檸檬酸循環(huán)之前需先轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴］o酶A。共包括4步反應，催化這些反應的酶是包括丙酮酸脫氫酶在內(nèi)的多酶復合體，由3種酶高度組合在一起形成的，統(tǒng)稱為丙酮酸脫氫酶復合體或丙酮酸脫氫酶系。六種輔酶因子：①輔酶A(CoA-SH)②NAD+③硫胺素焦磷酸④硫辛酰胺⑤黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）⑥Mg+。丙酮酸脫氫酶的特點：該酶由8個三聚體結合在一起構成一個中空的立方體。這個立方體內(nèi)部的空穴以深溝與外界相通。這些深溝跨過立方體的表面。E1，E2，E3，三種酶的活性部位在這個酶復合體上相互距離甚遠。E2有一個由賴氨酸殘基與硫辛酰胺二硫鍵相連的長臂，它具有極大的轉(zhuǎn)動靈活性，可將丙酮酸脫氫酶復合體所催化的底物在轉(zhuǎn)變過程中，從一個酶轉(zhuǎn)送到另一個酶，在轉(zhuǎn)動時，呈現(xiàn)三種狀態(tài)：其靜電荷一次為0，-1，-2。這三種靜電荷的變化可為此長臂在酶體系中的轉(zhuǎn)動提供推動力，是硫辛?；軌蚨ㄏ虻剡\轉(zhuǎn)。丙酮酸脫氫酶復合體的調(diào)控：產(chǎn)物控制：即由NADH和乙酰-CoA控制。這兩種產(chǎn)物表現(xiàn)的抑制作用是和酶的作用底物即NAD+和CoA競爭酶的活性部位，是競爭性抑制。乙酰-CoA抑制E2，NADH抑制E3。磷酸化和去磷酸化的調(diào)控：E1的磷酸化和去磷酸化是使丙酮酸脫氫酶復合體失活和激活的重要方式。在處于丙酮酸脫氫酶復合體核心位置的E2分子上結合著兩種特殊的酶，一種稱為激酶，另一種稱為磷酸酶。激酶使丙酮酸脫氫酶組分磷酸化，磷酸酶則是脫去丙酮酸脫氫酶的磷酸基團從而使丙酮酸脫氫酶復合體活化。Ca2+通過激活磷酸酶的作用，也使丙酮酸脫氫酶活化。誘導契合：草酰乙酸與酶誘導出的構象變化，產(chǎn)生了乙酰-CoA的結合部位并且杜絕了溶劑對草酰乙酸的干擾。這是一個典型的誘導契合。檸檬酸合酶：屬于調(diào)控酶，活性受底物供給的情況所控制。活性受ATP，NADH，琥珀酰輔酶A，酯酰-CoA等的抑制。是檸檬酸循環(huán)中的限速酶。由氟乙酸形成的氟乙酰-CoA可被檸檬酸合酶催化與草酰乙酸縮合生成氟檸檬酸。此反應成為致死性合成反應。異檸檬酸脫氫酶：變構調(diào)節(jié)酶。活性受ADP變構激活。ATP濃度上升對該酶產(chǎn)生抑制效應。ADP課增強酶與底物的親和力。該酶與異檸檬酸、Mg2+、NAD+、ADP的結合有相互協(xié)同作用。它在檸檬酸循環(huán)中起到調(diào)節(jié)酶的作用。α-酮戊二酸脫氫酶：受其產(chǎn)物琥珀酰-CoA和NADH的抑制，也同樣受高能荷的抑制，因此當細胞的ATP充裕是，檸檬酸循環(huán)進行的速度就減慢。但其不受磷酸化，去磷酸化共價修飾的調(diào)節(jié)。琥珀酰-CoA合成酶：也稱琥珀酰硫激酶，在檸檬酸循環(huán)中都是向琥珀酸的方向進行。這個反應的要點是產(chǎn)生一個高能磷酸鍵，在哺乳動物形成一份子GTP，在植物和微生物直接形成ATP。這是檸檬酸循環(huán)中唯一直接產(chǎn)生一個高能磷酸鍵的步驟。底物水平磷酸化：通過分解途徑在底物水平上直接產(chǎn)生ATP。琥珀酸脫氫酶：丙二酸是琥珀酸脫氫酶的強抑制劑。檸檬酸脫氫酶共有4個脫氫步驟，其中由3對電子鏡NADH傳遞給電子傳遞鏈，最后于氧結合生成水。每對電子通過化學計算產(chǎn)生2.5個ATP分子。一對電子鏡FADH2轉(zhuǎn)移給電子傳遞鏈，化學計算產(chǎn)生1.5個ATP分子，通過檸檬酸循環(huán)本身，只產(chǎn)生一個ATP(GTP)分子。共產(chǎn)生10個ATP分子。Ca2+在檸檬酸循環(huán)中它對丙酮酸脫氫酶的磷酸酶其激活作用，對異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶都有激活作用。檸檬酸循環(huán)的雙重性：檸檬酸循環(huán)具有分解代謝和合成代謝雙重或稱兩用性。填補反應：對檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物有補充作用的反應成為填補反應。底物水平磷酸化和氧化磷酸化的異同：氧化磷酸化是指直接與電子傳遞鏈相偶聯(lián)的由ADP形成ATP的磷酸化作用。伴隨電子從底物到氧的傳遞，ADP被磷酸化形成ATP。生物體內(nèi)95%的ATP來自這種方式。底物水平磷酸化是因脫氫、脫水等作用而使能量在分子內(nèi)部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后將高能磷酸基團轉(zhuǎn)移到ADP形成ATP的過程。第24章生物氧化生物氧化：有機分子在細胞內(nèi)氧化分解稱二氧化碳和水并釋放出能量形成ATP的過程，統(tǒng)稱為生物氧化。氧化磷酸化：是NADH和FADH2上的電子通過一系列電子傳遞載體傳遞給O2，伴隨NADH和FADH2的再氧化,將釋放的能量使ADP磷酸化形成ATP的過程。電子傳遞鏈:或稱呼吸鏈,是電子從NADH到O2的傳遞所經(jīng)過的途徑。這條鏈主要由蛋白質(zhì)復合體組成，大致分為4個部分，分別稱為NADH-Q還原酶、琥珀酸-Q還原酶、細胞色素還原酶和細胞色素氧化酶。電子傳遞鏈的復合體的輔機：黃素類、鐵硫基團、血紅素和銅離子，這些輔機都是電子載體。輔酶Q，簡稱Q，在電子傳遞中的作用是將電子從NADH-Q還原酶和琥珀酸-Q還原酶轉(zhuǎn)移到細胞色素還原酶上。是脂溶性輔酶。氧化磷酸化作用：生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用。是將生物養(yǎng)活過程中釋放的自由能用以是ADP和無機磷酸生成高能ATP的作用。真和生物的電子傳遞和氧化磷酸化都是在細胞的線粒體內(nèi)膜發(fā)生的作用。原核生物則是在漿膜發(fā)生的。P/O比：消耗1mol氧原子時，需要消耗無機磷酸的mol數(shù)，即生成ATP的mol數(shù)。能量偶聯(lián)假說：化學滲透假說：電子傳遞釋放的自由能和ATP合成是與一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度相偶聯(lián)的。電子傳遞的自由能驅(qū)動H+從線粒體機制跨過內(nèi)膜進入到膜間隙，從而形成跨線粒體內(nèi)膜的H+電化學梯度。這個梯度驅(qū)動ATP的合成。解偶聯(lián)劑：這類試劑是電子傳遞和ATP形成兩個過程分離，失掉它們的緊密聯(lián)系。他只抑制ATP的形成過程，不抑制電子傳遞過程，使電子傳遞產(chǎn)生的自由能都變?yōu)闊崮?。不能生成ATP，P/O比值降低甚至為零。典型了2,4-二硝基苯酚。氧化磷酸化抑制劑：抑制養(yǎng)的利用又抑制ATP的形成，但不直接抑制電子傳遞鏈上載體的作用。細胞溶膠內(nèi)NADH的再氧化，兩種穿梭途徑解決，甘油-3-磷酸穿梭途徑（產(chǎn)生1.5個ATP），蘋果酸-天冬氨酸穿梭途徑（產(chǎn)生2.5個ATP）。第25章戊糖磷酸途徑和糖的其他代謝途徑戊糖磷酸途徑作用場所：細胞漿戊糖磷酸途徑氧化階段的酶：葡萄糖-6-磷酸脫氫酶，此反應不可逆，是反應速度的一個重要的調(diào)控點。重要的調(diào)控因子是NADP+的水平，形成的還原型NADPH與NADP+爭相與酶的活性部位結合從而引起酶活性的降低，即競爭性抑制。氧化第三步，6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶。戊糖磷酸途徑的生物學意義：①戊糖磷酸途徑是細胞產(chǎn)生還原力的主要途徑。②戊糖磷酸途徑是細胞內(nèi)不同結構糖分子的重要來源，并未各種單糖的互相轉(zhuǎn)變提供條件。③HMP定位于細胞質(zhì)和EMP等途徑相同。糖異生作用：①以非糖物質(zhì)作為前體合成葡萄糖的作用②是植物動物體內(nèi)一種重要的單糖合成途徑③非糖物質(zhì)包括乳酸，丙酮酸，丙酸，甘油，氨基酸和乙酰CoA等。糖異生作用場所：主要為肝。葡糖異生與糖酵解作用的關系：如果糖酵解作用活躍，葡糖異生作用必受一定限制。如果糖酵解的主要酶收到抑制，葡糖異生作用酶的活性就收到促進。這種相互制約又相互協(xié)調(diào)的關系主要由兩種途徑不同的酶的活性的濃度起作用。乙醛酸途徑：又稱乙醛酸循環(huán)，這一途徑在動物體內(nèi)并不存在，只存在于植物和微生物中。主要內(nèi)容實際是通過乙醛酸途徑使乙酰-CoA轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜岫M入檸檬酸循環(huán)。包括只存在于乙醛酸循環(huán)體中的兩種酶，即檸檬酸裂合酶和蘋果酸合酶。第26章糖原的分解和生物合成糖原的生物學意義：糖原的存在保證了機體最需能量供應的腦和肌肉緊張活動時對能量的需要，同時也保證不間斷地供給維持恒定水平的血糖。機體貯存糖原的器官主要是肝臟和肌肉。葡聚糖中葡萄糖的連接形式有兩種：α-1,4-糖苷鍵相連接，另一種是在多糖分子的分支處，你α-1,6-糖苷鍵的形式相連。糖原的降解采用磷酸解而不是水解的生物學意義：磷酸解使講解下的葡萄糖分子帶上磷酸集團。葡萄糖-1-磷酸不需要能量提供可容易地轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?6-磷酸，從而進入糖酵解等葡萄糖的酵解途徑。如若水解，需消耗1個ATP分子。糖原生物合成中糖基的供體是尿苷二磷酸葡萄糖，簡稱UDP-葡萄糖或UDPG。糖原的降解主要由糖原磷酸化酶和糖原脫支酶聯(lián)合作用。糖原的降解和合成是完全不同的兩條途徑。它們都受到嚴格而復雜的別勾調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)。第28章脂肪酸的分解代謝三脂酰甘油在人類的飲食脂肪中，以及作為代謝能量的儲存形式中約占90%。脂肪酸分解代謝的場所：細胞溶膠和真核生物的線粒體基質(zhì)中。脂肪酸的氧化的基本過程：轉(zhuǎn)運-》活化（形成酯酰-CoA）-》β氧化脂肪酸進入線粒體：短或中長鏈的酯酰-CoA分子課容易地滲透通過線粒體內(nèi)膜，但是更長鏈的酯酰-CoA就不能輕易透過氣內(nèi)膜，需要一個特殊的運送機制。這個機制就是長鏈脂酰-CoA要與急性的肉堿分子結合。β-氧化：脫氫，水化，再脫氫和硫解4步連續(xù)反應。脂肪酸氧化每次講解下一個2談單元的片段，氧化是從羧基端的β-位碳原子開始的，釋下一個乙酸單元。每進行一次β-氧化，可產(chǎn)生1分子乙酰CoA，2對氫原子（產(chǎn)生4個ATP，過去認為是5個）現(xiàn)實的觀點與Knoop的假說的差異：①切掉的兩個碳原子單元是乙酰-CoA，而不是醋酸分子。②在反應系列中的中間產(chǎn)物全部都是結合在輔酶A上。③降解的其實需要ATP的水解。線粒體中的脂肪酸氧化的三大步驟，①β氧化，以16碳的軟脂酸為例，經(jīng)過7輪之后，軟脂酸只殘留兩個碳原子，即乙酰-CoA。一分子軟脂酸可生成106個ATP②β氧化形成的乙酰-CoA進入檸檬酸循環(huán)。③NADH和FADH2的電子傳遞。不飽和脂肪酸氧化的酶：烯酰-CoA異構酶不飽和脂肪酸氧化比β-氧化少產(chǎn)出FADH2和1.5個ATP。單不飽和脂肪酸：異構酶。多不飽和脂肪酸：異構酶，還原酶。奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化生成丙酰-CoA，丙酰-CoA經(jīng)3步酶促反應轉(zhuǎn)化為琥珀酰-CoA。脂肪酸還可發(fā)生α或w氧化，α氧化對于人類健康是必不可少的。由于C-3位上有一個甲基取代基，因此植烷酸不屬于β-氧化的第一步反應的酯酰-CoA脫氫酶的底物。它降解的第一步是由另一個線粒體酶來實現(xiàn)的，即脂肪酸α-羥化酶。酮體：饑餓或糖尿病時肝中脂肪酸大量氧化而產(chǎn)生乙酰輔酶A后縮合生成的產(chǎn)物。包括乙酰乙酸、β羥丁酸及丙酮。酮體的合成主要是肝臟的功能。磷酸甘油酯是磷脂酸的衍生物。磷脂酶：降解磷脂的酶。腦苷脂：是最簡單的鞘糖脂。腦硫脂：是某些腦苷脂中的半乳糖殘基在它們的C3位上與一硫酸分子連接。神經(jīng)節(jié)苷脂：是持有最復雜基團的鞘糖脂。脂肪酸β-氧化的主要調(diào)控關鍵是血液中脂肪酸的供給情況。脂肪酸分解代謝與生物合成的調(diào)控同時發(fā)生，調(diào)控的因子是當生物體的能量貯存過量時，令合成進行，分解代謝只要在需能是才發(fā)生。膽固醇代謝中的酶：7α-羥化酶。膽固醇不降解為二氧化碳和水，它僅經(jīng)過氧化轉(zhuǎn)化為膽汁酸、類固醇、維生素D3等。第29章脂類的生物合成脂類的合成：16個碳飽和脂肪酸的合成消耗7個ATP和14個NADH。脂肪酸合成途徑與β-氧化的比較：①兩條途徑的發(fā)生場所不同，脂肪酸合成發(fā)生于細胞溶膠，酵解發(fā)生于線粒體。②在脂肪酸合成中，有三羧酸轉(zhuǎn)運機制，它的功能是運送乙酰-CoA，在脂肪酸降解中，有肉堿載體系統(tǒng)，它的功能是運送酯酰-CoA。③脂肪酸合成時，是