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文檔簡介
第四章新陳代謝首頁主菜單1、新陳代謝是生命的基本特征。2、概念:是機體與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)化,以實現(xiàn)自我更新的過程。3、包括物質(zhì)代謝和能量代謝。新陳代謝:(物質(zhì)代謝和能量代謝)物質(zhì)代謝大分子分解為小分子釋放能量需要能量小分子合成為大分子分解代謝合成代謝能量代謝新陳代謝的特征2、代謝途徑的區(qū)域化3、代謝途徑的單向性(代謝中的限速酶)1、代謝途徑的多樣性、復(fù)雜性4、代謝途徑的可調(diào)節(jié)性首頁主菜單第一節(jié)生命物質(zhì)及功能首頁組成人體的生命物質(zhì)有蛋白質(zhì),核酸,糖類,脂類,水,無機鹽等。維生素是維持機體生長和健康必需的一類小分子有機物,雖不是組成人體的物質(zhì),也不能氧化供能,但是生理活動所必需的。5、收縮和運動功能——肌動蛋白、肌球蛋白6、防御功能——免疫球蛋白7、識別功能——受體8、凝血功能——凝血因子1.主要元素——C、H、O、N、S蛋白質(zhì)的分子組成A.蛋白質(zhì)的元素組成及特點2.特征元素——NB.蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸
組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種。首頁主菜單極性氨基酸堿性氨基酸:賴、精、組酸性氨基酸:天冬、谷首頁主菜單中性氨基酸:甘、丙、纈、亮、異亮、苯丙、色、甲硫(蛋)、脯、絲、蘇、酪、半胱、天冬酰胺、谷氨酰胺(三)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)A、肽鍵和多肽鏈
1、氨基酸之間的連接鍵----肽鏈氨基酸:含有羧基(COOH)和氨基(NH2)的一類有機化合物的通稱。肽鍵:一個氨基酸分子中的α-羧基(COOH)和另一個氨基酸分子中的α-氨基(NH2),脫水縮合形成的化學鍵稱為肽鍵,這個化合物稱為二肽。二肽再與第三個氨基酸分子脫水縮合形成三肽,依次類推可形成三肽、四肽、五肽以至多肽。H2N-CH
-COOHRH2N-CH
-COOHRH-N-CH
-COOHRHH2N-CH
-C-OHRON-CH
-COOHRHH2N-CH
-CRONHH2N-CH---CO---R
---CH
-COOHR肽鍵(H2O)H-N-CH
-COOHRH(二肽)H2N--COOHC-末端N-末端OHH返回主菜單2、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)肽鏈的兩個末端:氨基末端(N-末端)和羧基末端(C-末端)。主鏈和側(cè)鏈蛋白質(zhì)只有形成特定的立體空間結(jié)構(gòu)之后,才具有生物學功能。其空間結(jié)構(gòu)是通過各種化學鍵、作用力、自身螺旋折疊而形成的。(圖)4、蛋白質(zhì)的分類按化學組分單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)——僅有AA組成——蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分類別輔基實例核酸病毒蛋白質(zhì)、染色體核蛋白質(zhì)糖類受體蛋白、蛋白聚糖脂類CM、VLDL、LDL、HDL磷酸乳汁中的酪蛋白、卵黃磷蛋白色素血紅蛋白、黃素蛋白、細胞色素核蛋白糖蛋白脂蛋白磷蛋白色蛋白金屬蛋白金屬鐵蛋白、銅蘭蛋白、鈣調(diào)蛋白主菜單5、蛋白質(zhì)在機體中的分布和作用含量:占總重量的20%,干重量的45%。在機體中的作用:①構(gòu)成細胞和生物體;②調(diào)節(jié)細胞和生物體新陳代謝,如激素;③運輸作用,如細胞膜上的載體;④抗體,如免疫球蛋白;⑤受體,起信號傳導(dǎo),如第二信使。二、核酸核酸是細胞內(nèi)最重要的大分子物質(zhì),它是遺傳信息的載體,控制著蛋白質(zhì)的生物合成,對機體的生長、發(fā)育、繁殖、遺傳和變異等各種生命活動起主導(dǎo)作用。(一)核酸的組成戊糖(核糖、五碳糖)(二)核酸的種類核酸=核糖核酸(RNA)+脫氧核糖核酸(DNA)。RNADNA組成磷酸磷酸戊糖核糖脫氧核糖堿基嘌呤嘧啶AGUCT(三)、核酸的分子結(jié)構(gòu)A、DNA的空間結(jié)構(gòu)1.分子大小與組成
DNA是目前分子量最大的生物大分子
A、G、T、C和脫氧核糖及磷酸2.一級結(jié)構(gòu)
概念——DNA鏈中A、T、C、G的序列
脫氧核糖核苷酸之間以磷酸二酯鍵相連首頁主菜單三磷酸腺苷(ATP)ATP是人體內(nèi)最主要的高能有機物。生物化學把水解時釋出的能量大于30KJ/mol的含磷酸酯鍵或硫酯鍵的化合物統(tǒng)稱為高能化合物。ADP+H3PO4ATP+H2O線粒體的主要任務(wù)是生產(chǎn)ATP。(P12)能量能量A堿基戊糖核苷P一磷酸腺苷(AMP)P~腺苷二磷酸(ADP)P~腺苷三磷酸(ATP)O主菜單返回三、酶酶:是活細胞產(chǎn)生的,在體內(nèi)外都能起催化作用的蛋白質(zhì)。酶的重要性:機體的物質(zhì)代謝是由一系列的化學反應(yīng)組成,而這些化學反應(yīng)幾乎都是在酶的催化下完成的,任何一種酶的結(jié)構(gòu)或數(shù)量的異常,都會導(dǎo)致相應(yīng)物質(zhì)代謝的障礙,甚至引起疾病。蠶豆病蠶豆病廣東興寧是蠶豆病最多的地區(qū),上世紀60年代在蠶豆收獲季節(jié)曾經(jīng)暴發(fā)。該病表現(xiàn)為由溶血引起貧血、黃疸、血樣尿、惡心、嘔吐,嚴重的昏迷、抽搐等。病因是因為患者體內(nèi)缺乏葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏,吃食大量(有些患者少量也可發(fā)病)蠶豆導(dǎo)致。這是一種典型的因缺乏酶而導(dǎo)致的疾病。常用術(shù)語:酶促反應(yīng)底物產(chǎn)物酶活性酶失活分類:單純酶:完全由蛋白質(zhì)組成。結(jié)合酶:由蛋白質(zhì)(酶蛋白)部分和非蛋白質(zhì)(輔助因子)部分組成。金屬離子和維生素是輔助因子的成分,如第二信使學說中的Mg2+,基因表達學說中的Ca2+(P275)等。輔酶:與酶蛋白結(jié)合疏松如:NAD+(輔酶Ⅰ),NADP+(輔酶Ⅱ)輔基:與酶蛋白結(jié)合緊密如:FAD(黃素腺苷嘌呤二核苷酸)輔助因子的種類酶原概念:有些酶在細胞內(nèi)合成時或初分泌時沒有催化活性,這種無活性的酶的前身物稱為酶原。激活:酶原在一定條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿福诉^程稱為酶原激活。生理意義:避免細胞產(chǎn)生的蛋白酶對細胞本身進行自身消化。保證酶在特定的部位或特定的情況下發(fā)揮作用。酶作用的特點高度專一性:酶對其作用的底物有嚴格的選擇性并產(chǎn)生一定的產(chǎn)物。高度的催化效率:比一般催化劑強而且速度很快。高度的不穩(wěn)定性:凡是能使蛋白質(zhì)變性的因素都可導(dǎo)致酶的失活。(三)影響酶促反應(yīng)速度的因素1、底物濃度底物濃度較低時,反應(yīng)速度與底物濃度呈正比關(guān)系。底物濃度較高時,反應(yīng)速度隨底物濃度的增加而加速。底物濃度增加到一定濃度時,反應(yīng)速度不再增加。底物濃度反應(yīng)速度2、酶濃度底物濃度足夠的情況下,反應(yīng)速度與酶濃度呈正比。3、溫度高溫和低溫均影響降低反應(yīng)速度。酶促反應(yīng)速度最快時的溫度稱為酶的最適溫度,一般接近體溫,發(fā)熱會影響體內(nèi)酶的活性。高溫滅菌4、PH酶的最適PH:使酶促反應(yīng)達到最大值的PH。5、激活劑使酶由無活性轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚曰蚴姑傅幕钚栽鰪姷奈镔|(zhì)。6、抑制劑能降低酶的活性而又不引起酶蛋白變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。不可逆性抑制:抑制劑與酶蛋白以共價結(jié)合。重金屬離子與巰基酶分子中的巰基共價結(jié)合有機磷殺蟲劑與膽堿酯酶結(jié)合可逆性抑制:抑制劑與酶蛋白以非共價疏松結(jié)合。如競爭性抵制:磺胺類藥物、抗代謝類抗癌藥(四)酶在臨床上的應(yīng)用1、酶與疾病發(fā)生酶的質(zhì)、量異??芍录膊。ò谆?蠶豆?。?、酶與疾病的診斷肝炎:轉(zhuǎn)氨酶升高心肌炎、心肌梗死:肌酸激酶升高胰腺炎:淀粉酶升高部分惡性腫瘤:CA-125、153、199明顯升高。3、酶與疾病的治療多酶片:助消化糜蛋白酶、木瓜蛋白酶:外產(chǎn)清創(chuàng)、凈化傷口。四、維生素維生素:是一類維持機體正常生理功能所必需,但在人體內(nèi)不能正常合成或合成數(shù)量不能滿足機體需求,必須由食物提供的小分子有機物。作用:不能氧化功能,也不構(gòu)成組織細胞的成分,主要參與物質(zhì)代謝與能量代謝。脂溶性:A、D、E、K,可在肝臟貯存,過量中毒。水溶性:B1、B2、B6、B12、C、PP、泛酸、葉酸、生物素等。體內(nèi)不貯存,過多隨尿排出。五、水與無機鹽體液的分布和含量體液(60%)細胞內(nèi)液(40%)細胞外液(20%)組織間液(15%)血漿(5%)體液:體內(nèi)的水分及溶解于水中的無機鹽和有機物的總稱。電解質(zhì):因體液中的小分子有機物和蛋白質(zhì)等常以帶電荷的離子形式存在,故名。電解質(zhì)紊亂可造成嚴重后果,臨床應(yīng)及時糾正。一概述二糖的分解代謝三糖原合成和分解四糖異生五血糖第二節(jié)糖代謝首頁主菜單糖的主要生理功能--氧化產(chǎn)能(第一能源物質(zhì))體內(nèi)糖代謝概況無氧酵解有氧氧化磷酸戊糖途經(jīng)分解代謝糖原合成和分解糖異生血糖—糖在體內(nèi)的利用、運輸形式血糖和糖原糖原—糖在體內(nèi)的貯存形式生物膜組分(糖脂/糖蛋白)一、糖代謝的基本情況首頁主菜單(一)糖酵解1、基本概念2、基本反應(yīng)階段無O2
胞液G
2乳酸
1、G6-P2、6-P3-P-甘油醛
3、3-P-甘油醛
丙酮酸
4、丙酮酸乳酸首頁主菜單3、生理意義:①缺氧情況下供能的重要方式(1分子葡萄糖酵解生成2分子ATP)生理性缺氧:劇烈運動病理性缺氧:大失血、休克、呼吸功能障礙。終產(chǎn)物是乳酸。②是成熟紅細胞供能的主要方式。(二)、糖的有氧氧化概念:葡萄糖在有氧條件下,徹底氧化分解生成CO2和H2O并釋放大量能量的過程。反應(yīng)過程:GCO2+H2O+ATP生理意義:體內(nèi)糖氧化供能的主要途徑;1分子葡萄糖有氧氧化可凈生成36或38分子ATP。無氧酵解有氧氧化起始物終產(chǎn)物對O2的需求產(chǎn)能部位產(chǎn)能數(shù)量G或GnG或Gn乳酸CO2、H2O無O2有O2胞液線粒體少(2)多(38)
有氧氧化和無氧酵解的比較返回首頁主菜單(三)磷酸戊糖途徑概念:葡萄糖生成5-磷酸核糖和NADPH(還原性輔酶2)的過程。反應(yīng)過程:生理意義:①提供磷酸核糖,為核酸合成提供原料;②維持細胞,特別是紅細胞的完整。(蠶豆病病人因為缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶,故不能通過此途徑生成NADPH,紅細胞容易破裂)(四)糖原的合成和分解糖原:由若干個葡萄糖以糖苷鍵相連接而成的具有大分子化合物。糖原的合成:由葡萄糖合成糖原的過程。糖原的分解:肝糖原分解為葡萄糖的過程。肌糖原的分解過程:肌糖原乳酸肝臟(糖異生)葡萄糖酵解(五)糖異生概念:由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。原料(非糖物質(zhì)):甘油、生糖氨基酸、有機酸(乳酸、丙酮酸等)。主要在肝臟進行。生理意義:①維持血糖的相對穩(wěn)定;②有效利用乳酸,防止酸中毒;③氨基酸代謝途徑之一。血糖:血液中的葡萄糖,正常人清晨空腹血糖濃度為:3.9~6.1mmol/L。血糖的來源和去路:血糖3.9~6.1食物中糖肝糖原甘油、乳酸氧化產(chǎn)能合成糖原轉(zhuǎn)變?yōu)榉翘俏镔|(zhì)尿糖8.9mmol/L二、血糖首頁主菜單血糖的調(diào)節(jié)及血糖的異常血糖的調(diào)節(jié):1、降低血糖的激素——胰島素2、升高血糖的激素——胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素、生長素。高血糖:空腹血糖濃度高于7.2~7.6,如血糖高于腎糖閥時會出現(xiàn)尿糖。低血糖:低于3.3~3.9。第三節(jié)脂類代謝儲能與供能維持體溫保護內(nèi)臟脂類的種類、分布和意義脂類脂肪(甘油三酯)類脂磷脂膽固醇作為生物膜的重要組分參與神經(jīng)髄鞘的構(gòu)成糖脂膽固醇在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼猁}、VitD3及類固醇激素等重要物質(zhì)主菜單脂類的主要生理功能①儲能與供能:脂肪徹底氧化產(chǎn)生的能量比等量的糖或蛋白質(zhì)高一倍多,1克脂肪徹底氧化產(chǎn)生約37.7KJ能量,1克葡萄糖或蛋白質(zhì)徹底氧化產(chǎn)生的能量約17KJ。空腹時,體內(nèi)所需能量50%以上來自脂肪,禁食1~3天,約85%的能量來自脂肪。(中醫(yī)有一種養(yǎng)生方法叫辟谷)②維持正常生物膜的結(jié)構(gòu)與功能:磷脂和膽固醇構(gòu)成生物膜。③防止體溫散失④保護內(nèi)臟:緩沖沖擊。⑤構(gòu)成神經(jīng)髓鞘,起絕緣作用。⑥膽固醇是以下物質(zhì)的原料:膽汁酸、維生素D3、性激素、腎上腺皮質(zhì)激素。一、脂肪代謝的基本情況(一)、脂肪的分解代謝1、脂肪的水解TGH2O脂肪酸H2O脂肪酸H2O脂肪酸TG脂肪酶DG脂肪酶MG脂肪酶DGMG甘油主菜單2、甘油的代謝:運送到肝、腎、小腸粘膜等組織代謝,可氧化供能,也可異生為糖。3、脂肪酸的氧化:部位:胞液和線粒體1分子軟脂酸徹底氧化為CO2和H2O,生成129分子的ATP。4、酮體的生成和利用:1)酮體的生成:脂肪酸在肝內(nèi)部分未徹底氧化,轉(zhuǎn)化為:乙酰乙酸、
-羥丁酸、丙酮2)酮體的利用:肝臟缺乏利用酮體的酶,肝內(nèi)生成的酮體需運到肝外組織被利用。乙酰乙酸、-羥丁酸:氧化產(chǎn)能丙酮:隨尿排出或呼吸道排出3)酮體代謝的生理意義(有利也有弊):肝臟輸出的特殊的能源物質(zhì),作為大腦及肌肉組織的重要能源,當體內(nèi)葡萄糖不足時,腦主要依靠酮體提供能量。酮體過多導(dǎo)致酮癥酸中毒:在饑餓及糖尿病時,脂肪分解加強,酮體生成過多,超過肝外利用能力,引起血中酮體升高,稱酮血癥。酮癥酸中毒:因酮體中的乙酰乙酸、
-羥丁酸都是酸性物質(zhì),酮血癥患者如果體內(nèi)酸性物質(zhì)不斷的積累,可出現(xiàn)代謝性酸中毒,即酮癥酸中毒,病人表現(xiàn)食欲減退、惡心、嘔吐、脫水等。正常人體液PH范圍為7.35~7.45,當PH<7.2時,病人可出現(xiàn)深大呼吸,以利于呼吸排酸,呼吸中有爛蘋果氣味,當PH<7.0時,病人可出現(xiàn)呼吸麻痹,意識障礙等。(二)脂肪的合成代謝:肝臟不儲存脂肪,以極低密度脂蛋白形式運到肝外。脂肪組織合成的脂肪就貯存在脂肪組織中。小腸利用食物提供的原料合成脂肪,以乳糜微粒的形式運往全身。體內(nèi)合成脂肪的原料是:α-磷酸甘油:來源于甘油的磷酸化和糖酵解。脂肪酰CoA:脂肪酸活化生成脂肪酰CoA。(葡萄糖有氧氧化生成乙酰CoA,乙酰CoA可合成脂肪酸。)脂肪的合成:以α-磷酸甘油及脂肪酰CoA為原料,在脂肪?;D(zhuǎn)移酶、磷酸酶及甘油二脂酰轉(zhuǎn)移酶的催化下合成脂肪。二、血脂1、概念血漿中所含的脂類統(tǒng)稱為血脂。主要包括三酰甘油(甘油三酯)、磷脂、膽固醇、膽固醇酯及游離脂肪酸。2、血脂的來源從食物中攝取的脂類經(jīng)消化吸收入血。體內(nèi)肝、脂肪細胞以及其它組織中的脂類釋放入血。高脂血癥概念:血脂濃度高于正常稱為高脂血癥。分型:①以甘油三酯升高為主;②以膽固醇升高為主;③兩者都升高。兩種分型臨床用藥有區(qū)別。高脂血的危害:血液粘稠、血壓升高、動脈硬化等。(二)、血漿脂蛋白血漿脂蛋白的組成
組成----由脂類和載脂蛋白組成
作用----能溶于水,是脂類在血中的存在和運輸形式。脂蛋白的分類
超速離心法(按密度由大到?。〤MVLDLLDLHDL返回主菜單游離脂肪酸在血漿中是與白蛋白結(jié)合而運輸?shù)?。第四?jié)氨基酸代謝一、食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用蛋白質(zhì)是體現(xiàn)生命特征最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)1、維持組織細胞的生長、更新和修復(fù)2、參與催化、運輸、代謝調(diào)節(jié)等生理過程酶3、氧化供能生理活性物質(zhì)——參與生理活動——抗體多肽類激素肌肉收縮物質(zhì)運輸?shù)妊耗讨鞑藛蔚鞍踪|(zhì)生理需求量成人每日蛋白需求量最低為30~50克,推薦最為80克。豬瘦肉蛋白質(zhì)含量為21%,每日蛋白需求量折合成豬瘦肉約為150~250克,按照推薦量折合約為400克。二、氨基酸的一般代謝(一)、氨基酸代謝概況氨基酸代謝庫組織蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)體內(nèi)自身合成的AA合成組織蛋白分解代謝轉(zhuǎn)化為含氮其他化合物血液氨基酸組織氨基酸主菜單凡在體內(nèi)參加代謝的氨基酸,統(tǒng)稱為氨基酸代謝庫。包括血液氨基酸和組織氨基酸。氨基酸脫氨基和脫羧基作用1、氨基酸脫氨基概念:3、生理意義脫氨,是氨基酸氧化產(chǎn)能的主要方式;脫羧生成的胺類是調(diào)節(jié)細胞生長的重要物質(zhì)。氨基酸在酶的作用下,氧化脫氫,水解脫氨,產(chǎn)生游離氨和α-酮酸。返回主菜單2、氨基酸脫羧基概念:氨基酸在脫羧酶的作用下,生成胺類。(二)氨的代謝氨的來源和去路血氨<0.06mmol/L氨基酸脫氨基腸內(nèi)腐敗產(chǎn)氨酰胺水解在肝內(nèi)合成尿素合成谷氨酰胺(肝、腦)參與其他含氮化合物的合成(AA、嘌呤和嘧啶)主菜單1、氨的來源(1)主要來源:氨基酸脫氨產(chǎn)生的氨。(2)腸道吸收的氨:與腸道PH值有關(guān),腸道堿性條件下氨以NH3分子形式存在,容易被吸收;酸性條件多以NH4+的形式存在,氨的吸收減少。(3)腎產(chǎn)生的氨:遠曲小管的谷氨酰胺水解釋放出氨,酸性尿中的H+與氨結(jié)合成NH4+,以銨鹽的形式隨尿排出,而堿性尿則不利于氨的排出,引起血氨升高。返回(1)尿素的合成原料及總反應(yīng)式意義——將有毒的氨轉(zhuǎn)化為無毒的尿素。實為肝臟解毒機制。是體內(nèi)解除氨毒的最主要方式,也是氨在體內(nèi)的主要代謝去路。CO2+2NH3+3ATP尿素鳥氨酸循環(huán)(肝)主菜單2、氨的去路(2)合成谷氨酰胺CO-NH2|(CH2)2|HC-NH2|COOHNH3E1E2
谷氨酰胺合成酶(腦、肝)谷氨酰胺酶(腎)
谷氨酰胺COOH|(CH2)2|HC-NH2|COOH谷氨酸意義——谷氨酰胺是氨在體內(nèi)的利用、貯存和運輸形式,也是體內(nèi)(腦)暫緩氨毒的一種重要方式ATP
ADP+PiNH3
H2O返回主菜單(3)合成非必需氨基酸氨基酸的轉(zhuǎn)氨基作用1、概念在轉(zhuǎn)氨酶的作用下,將氨基轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基位置上,從而生成新的酮酸和新的氨基酸。2、主要轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(谷丙轉(zhuǎn)氨酶,ALT),天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(谷草轉(zhuǎn)氨酶,AST),正常情況轉(zhuǎn)氨酶存在于組織細胞內(nèi),血液中含量很低,當發(fā)生肝炎時,血中ALT顯著升高;發(fā)生心肌梗塞時,血中AST顯著升高,故ALT、AST常用于疾病的診斷。返回主菜單轉(zhuǎn)氨基的生理意義產(chǎn)生新的氨基酸。轉(zhuǎn)氨酶測定用于疾病的診斷。COOH|(CH2)2|HC-NH2|COOHCOOH|(CH2)2|HC-NH2|COOHCOOH|(CH2)2|C=O|COOHCOOH|(CH2)2|C=O|COOHCH3|C=O|COOHCH3
|HC-NH2|COOHCOOH|CH2|C=O|COOHCOOH|CH2|C-NH2|COOHALT/B6~PAST/B6~P谷氨酸-酮戊二酸谷氨酸-酮戊二酸丙酮酸丙氨酸草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨基作用返回主菜單第五節(jié)核酸代謝與蛋白質(zhì)的生物合成一、核酸代謝概況1、核酸在核酸酶的催化下分解成核苷酸,核苷酸再分解成磷酸、戊糖、和堿基。
2、嘌呤堿可分解成尿酸。
3、如果嘌呤核苷酸代謝障礙時,可使血液中尿酸增多,尿酸鹽結(jié)晶沉降于關(guān)節(jié),出現(xiàn)痛風癥。(一)DNA的生物合成—復(fù)制及反轉(zhuǎn)錄1、DNA的自我復(fù)制——半保留復(fù)制:DNA生物合成時,母鏈DNA解開為兩股單鏈,各自作為模板按堿基配對規(guī)律,合成與模板互補的子鏈。子代細胞的DNA,一股單鏈從親代完整地接受過來,另一股單鏈則完全從新合成。兩個子細胞的DNA都和親代DNA堿基序列一致。這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。(見圖4-12)2、反(逆)轉(zhuǎn)錄作用DNA與RNA的區(qū)別:DNA為雙錠鏈結(jié)構(gòu),RNA為單鏈結(jié)構(gòu)(除少量病毒RNA之外);RNA可作為模板合成蛋白質(zhì)。因習慣于轉(zhuǎn)錄理論,即由DNA為模板合成RNA的過程,故把以RNA為模板合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄。反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象及反轉(zhuǎn)錄酶在RNA病毒中被發(fā)現(xiàn)。反轉(zhuǎn)錄過程:①以RNA單鏈為模板,合成DNA中的一條鏈,RNA由單鏈變雙鏈;②拆開雙鏈結(jié)構(gòu),以新鏈為模板,合成雙鏈形成DNA。因在反轉(zhuǎn)錄過程中,沒有校讀功能,所以過程容易出現(xiàn)錯誤。當出錯的病毒DNA整合到人體的DNA中后,將有可能導(dǎo)致人體細胞的癌變。逆轉(zhuǎn)錄病毒細胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄過程RNA模板逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA雜化雙鏈RNA酶單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈DNA(二)RNA的合成——轉(zhuǎn)錄
以DNA為模板合成RNA的過程。
轉(zhuǎn)錄RNADNA
轉(zhuǎn)錄時,只以DNA中的一條鏈為模板,這條鏈稱為模板鏈,另一條鏈稱為編碼鏈。在RNA聚合酶等一系列酶的催化下,以四種三磷核糖苷(堿基)為原料:A、U、C、G。轉(zhuǎn)錄過程:①DNA局部解鏈;②以模板鏈為模板,按堿基互補配對規(guī)律合成一條與之互補(A-U、T-A、C-G、G-C)的RNA鏈。二、蛋白質(zhì)的生物合成翻譯:以mRNA為模板合成有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。(一)RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用mRNA的遺傳信息傳遞作用1、mRNAmRNA是蛋白質(zhì)合成的模板。mRNA中的堿基順序決定了所合成蛋白質(zhì)分子中氨基酸排列順序。mRNA上每三個相鄰堿基構(gòu)成一個三聯(lián)體,作為一個遺傳密碼,稱為密碼子。每個密碼子決定一個氨基酸(如教材)。起始密碼:AUG(還是甲硫氨酸的密碼)終止密碼:UAA,UAG,UGA2、tRNAtRNA是蛋白質(zhì)合成過程中作為氨基酸的轉(zhuǎn)運工具,tRNA能識別mRNA分子上的遺傳密碼,一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種特定的氨基酸,其特異性在于它的反密碼子。3、rRNArRNA與多種蛋白質(zhì)一起組成核糖體(又名核蛋白體,P12),核糖體是細胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的場所。由大亞基、小亞基組成,大亞基上有三個結(jié)合tRNA的位點,小亞基上有容納mRNA的通道。三種RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用三種RNA:mRNA、tRNA、rRNA。作用:mRNA攜帶遺傳信息,尤如產(chǎn)品的設(shè)計圖紙;tRNA攜帶相應(yīng)氨基酸到指定的位置,尤如原料運輸車;rRNA構(gòu)成蛋白合成的場所,尤如組裝產(chǎn)品的裝配機器。1、氨基酸的活化氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP
AMP+PPi氨基酰-tRNA合成酶(二)蛋白質(zhì)的合成過程此處氨基酰=蛋氨酰=甲硫氨酰2、核蛋白體循環(huán)概念:活化的氨基酸,由RNA攜帶至核糖體上,以RNA為模板合成肽鏈的過程。階段:肽鏈合成的起始、肽鏈的延長、肽鏈的終止。(1)起始階段:核糖體小亞基結(jié)合在mRNA上的AUG起始密碼子處,然后蛋氨酰-tRNA上的反密碼與AUG結(jié)合,最后大亞基與小亞基結(jié)合,共同形成復(fù)合體(核糖體)。(2)延伸階段三個步驟:進位、成肽、轉(zhuǎn)位。進位:mRNA上的第二個密碼子處于A位,該密碼子所代表的氨基酸由相應(yīng)的tRNA攜帶進入此位。成肽:在大亞基上的轉(zhuǎn)肽酶催化下,位于P位的甲酰蛋氨?;c進入A位的氨基酸縮合形成肽鍵,生成二肽。進位轉(zhuǎn)位成肽轉(zhuǎn)位:核糖體在RNA上向3’端移到一個密碼子的距離,原A位的tRNA移至P位,原P位的tRNA移至E位,A位空出,準備接納下一個氨基酰tRNA,再重復(fù)進位、成肽、轉(zhuǎn)位。此過程反復(fù)進行,多肽鏈不斷延長,直至終止密碼子(UAA、UAG、UGA)出現(xiàn)在A位為止。3、肽鏈終止階段當mRNA上終止密碼出現(xiàn)后,多肽鏈合成停止,肽鏈從肽酰-tRNA中釋出,mRNA、核蛋白體等分離,這些過程稱為肽鏈合成終止。新合成的多肽鏈需要經(jīng)過一定的加工和修飾,并盤曲折疊成一定的空間結(jié)構(gòu),格能成為具有特定功能的蛋白質(zhì)。
DNADNAmRNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄基因遺傳基因表達(三)中心法則和基因表達基因表達:是指將基因中的遺傳信息轉(zhuǎn)錄給RNA再翻譯成蛋白質(zhì)的過程。第六節(jié)
能量代謝與體溫一、能量代謝生命活動最基本的特征是新陳代謝。能量代謝:是指物質(zhì)代謝過程中伴隨發(fā)生的能量釋放、轉(zhuǎn)移、儲存和利用的過程。新陳代謝物質(zhì)代謝能量代謝分解代謝合成代謝(一)機體能量的來源和利用能量主要來源于糖、脂肪的氧化分解。約50%以上直接轉(zhuǎn)化為熱能,用于維持體溫,其余以化學能的形式儲存在高能化合物(主要是ATP)的高能鍵中,當ATP分解時,釋放能量出來供機體組織利用。ATP是體內(nèi)各種生理活動的直接供能者。ATP+C(磷酸)ADP+CPCP(磷酸肌酸)在肌肉和腦組織中含量較多,是這些組織儲能的一種形式。CP的高能磷酸鍵不能直接被機體利用。儲能放能(二)影響能量代謝的因素1、肌肉活動2、精神活動3、環(huán)境溫度4、食物的特殊動力效應(yīng)1、肌肉活動
肌肉活動對能量代謝的影響最大。
表7-3機體不同狀態(tài)時的能量代謝率───────────────
狀態(tài)產(chǎn)熱量(KJ/m2.min)───────────────躺臥2.73開會3.40擦窗子8.30洗衣9.89掃地11.37打排球17.05打籃球24.22踢足球24.98───────────────2、精神活動
人在平靜地思考問題時,能量代謝受到的影響不大。但精神處于緊張狀態(tài)(煩躁、恐懼、情緒激動等)時,由于會導(dǎo)致無意識的肌肉緊張性增強、交感神經(jīng)興奮及促進代謝的內(nèi)分泌激素釋放增多等原因,產(chǎn)熱量可顯著增加。3、環(huán)境溫度
(1).人體安靜時的能量代謝,在20~30℃的環(huán)境中較為穩(wěn)定。(2).環(huán)境溫度超過30℃,能量代謝率增加。(3).當環(huán)境溫度低于20℃時,隨著溫度的不斷下降,機體產(chǎn)生寒戰(zhàn)和肌緊張增加以御寒,同時增加能量代謝率。
4、食物的特殊動力效應(yīng)
人進食后一段時間內(nèi),即使同樣處于安靜狀態(tài),但產(chǎn)熱量卻比進食前有所增加,食物能使機體產(chǎn)生“額外”熱量的現(xiàn)象稱為食物的特殊動力效應(yīng)。各種營養(yǎng)物質(zhì)的食物特殊動力效應(yīng)不同,進食蛋白質(zhì)時產(chǎn)熱量增加30%,混合性食物增加10%,糖和脂肪增加4~6%。其產(chǎn)生的機制尚不十分清楚,可能與肝臟處理蛋白分解產(chǎn)物時的額外能量消耗有關(guān)。(五)、基礎(chǔ)代謝率1.基礎(chǔ)代謝率:機體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝率?;A(chǔ)狀態(tài)的條件如下:①清晨空腹,即禁食12~14h,前一天應(yīng)清淡、不要太飽的飲食,以排除食物特殊動力效應(yīng)的影響。②平臥,全身肌肉放松,盡力排除肌肉活動的影響。③清醒且情緒安閑,以排除精神緊張的影響。④室溫20-25℃,體溫正常,排除環(huán)境溫度的影響。2.BMR正常值:±10%~±15%>±20%以上可能是病態(tài)甲亢:+25%~+80%;甲減:-20%~-40%發(fā)燒:體溫每升高1℃,BMR升高13%。概念:指身體深部的平均溫度,平均37.5℃左右。意義:體溫的相對恒定是機體新陳代謝和一切生命活動正常進行的必需條件。T<22℃→心跳停止;T>43℃→酶變性而死亡;T=27℃→低溫麻醉。二、體溫(一)正常體溫及生理變動肛溫:正常為36.9~37.9℃。口溫:約比直腸低0.2℃,為36.7~37.7℃。腋溫:約比口腔低0.3℃,為36~37.4℃。臨床常用口溫和腋溫。測定腋溫時要注意夾緊體溫計和測量時間(約需5-10min)。
2、體溫的生理變動
(1)晝
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