王鏡巖生物化學(xué)第三版考研筆記

王鏡巖第一章

糖

一、

糖概念

糖類(lèi)物質(zhì)是多羥基(2個(gè)或以上)醛類(lèi)(aldehyde)或酮類(lèi)(Ketone)化合物，以及它們衍生物或聚合物。

據(jù)此可分為醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。

還可依照碳層子數(shù)分為丙糖(triose)，丁糖(terose)，戊糖(pentose)、己糖(hexose)。

最簡(jiǎn)單糖類(lèi)就是丙糖(甘油醛和二羥丙酮)

因?yàn)榻^大多數(shù)糖類(lèi)化合物都能夠用通式Cn(H2O)n表示，所以過(guò)去人們一直認(rèn)為糖類(lèi)是碳與水化合物，稱(chēng)為碳水化合物。現(xiàn)在已經(jīng)這種稱(chēng)呼并恰當(dāng)，只是沿用已久，仍有許多人稱(chēng)之為碳水化合物。

二、

糖種類(lèi)

依照糖結(jié)構(gòu)單元數(shù)目多少分為：

（1）單糖：不能被水解稱(chēng)更小分子糖。

（2）寡糖：2-6個(gè)單糖分子脫水縮合而成，以雙糖最為普遍，意義也較大。

（3）多糖：

均一性多糖：淀粉、糖原、纖維素、半纖維素、幾丁質(zhì)(殼多糖)

不均一性多糖：糖胺多糖類(lèi)(透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素等)

（4）結(jié)合糖(復(fù)合糖，糖綴合物，glycoconjugate)：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等

（5）糖衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷

三、

糖類(lèi)生物學(xué)功效

(1)提供能量。植物淀粉和動(dòng)物糖原都是能量?jī)?chǔ)存形式。

(2)物質(zhì)代謝碳骨架，為蛋白質(zhì)、核酸、脂類(lèi)合成提供碳骨架。

(3)細(xì)胞骨架。纖維素、半纖維素、木質(zhì)素是植物細(xì)胞壁主要成份，肽聚糖是細(xì)胞壁主要成份。

(4)細(xì)胞間識(shí)別和生物分子間識(shí)別。

細(xì)胞膜表面糖蛋白寡糖鏈參加細(xì)胞間識(shí)別。一些細(xì)胞細(xì)胞膜表面含有糖分子或寡糖鏈，組成細(xì)胞天線(xiàn)，參加細(xì)胞通信。

紅細(xì)胞表面ABO血型決定簇就含有巖藻糖。

第一節(jié)

單糖

一、

單糖結(jié)構(gòu)

1、

單糖鏈狀結(jié)構(gòu)

確定鏈狀結(jié)構(gòu)方法（葡萄糖）：

a.與Fehling試劑或其它醛試劑反應(yīng)，含有醛基。

b.與乙酸酐反應(yīng)，產(chǎn)生具備五個(gè)乙?；苌?。

c.用鈉、汞劑作用，生成山梨醇。

圖2最簡(jiǎn)單單糖之一是甘油醛(glyceraldehydes)，它有兩種立體異構(gòu)形式(Stereoismericform)，圖7.3。

這兩種立體異構(gòu)體在旋光性上剛好相反，一個(gè)異構(gòu)體使平面偏振光(Planepolarizedliyot)偏振面沿順時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)，稱(chēng)為右旋型異構(gòu)體(dextrorotary)，或D型異構(gòu)體。另一個(gè)異構(gòu)體則使平面偏振不編振機(jī)逆時(shí)針編轉(zhuǎn)，稱(chēng)左旋異構(gòu)體(levorotary,L)或L型異構(gòu)體。

像甘油醛這么具備旋光性差異立體異構(gòu)體又稱(chēng)為光學(xué)異構(gòu)體(Cpticallsmer)，慣用D，L表示。

以甘油醛兩種光學(xué)異構(gòu)體作對(duì)照，其余單糖光學(xué)異構(gòu)構(gòu)與之比較而要求為D型或L型。

差向異構(gòu)體(epimer)：又稱(chēng)表異構(gòu)體，只有一個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子上基因排列方式不一樣非對(duì)映異構(gòu)體，如D-等等糖與D-半乳糖。

鏈狀結(jié)構(gòu)通慣用Fisher投影式表示：碳骨架、豎直寫(xiě)；氧化程度最高碳原子在上方，

2、

單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)

在溶液中，含有4個(gè)以上碳原子單糖主要以環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

單糖分子中羥基能與醛基或酮基可逆縮合成環(huán)狀半縮醛(emiacetal)。環(huán)化后，羰基C就成為一個(gè)手性C原子稱(chēng)為端異構(gòu)性碳原子(anomericcarbon-型頭異構(gòu)體。-型及atom)，環(huán)化后形成兩種非對(duì)映異構(gòu)體稱(chēng)為端基異構(gòu)體，或頭異構(gòu)體(anomer)，分別稱(chēng)為

環(huán)狀結(jié)構(gòu)通慣用Havorth結(jié)構(gòu)式表示：

用FisCher投影式表示環(huán)狀結(jié)構(gòu)很不方便。Haworth結(jié)構(gòu)式比Fischer投影式更能正確反應(yīng)糖分子中鍵角和鍵長(zhǎng)度。轉(zhuǎn)化方法：

①畫(huà)一個(gè)五員或六員環(huán)

②從氧原子右側(cè)端基碳(anomeriocarbon)開(kāi)始，畫(huà)上半縮醛羥基，在Fischer投影式中右側(cè)居環(huán)下，左側(cè)居環(huán)上。

構(gòu)象式：

Haworth結(jié)構(gòu)式雖能正確反應(yīng)糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)，但還是過(guò)于簡(jiǎn)單，構(gòu)象式最能正確地反應(yīng)糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)，它反應(yīng)出了糖環(huán)折疊形結(jié)構(gòu)。

3、

幾個(gè)主要單糖鏈狀結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)

(1)丙糖：D-甘油醛

二羥丙酮

(2)丁糖：D-赤鮮糖

D-赤鮮酮糖

(3)戊糖：D-核糖

D-脫氧核糖

D-核酮糖

D-木糖

D-木酮糖

型)

D-果糖-型及(4)己糖：D-葡萄糖(

(5)庚糖：D-景天庚酮糖

4、

變旋現(xiàn)象

)之間能夠相互轉(zhuǎn)變，最終達(dá)成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，稱(chēng)為變旋現(xiàn)象。、在溶液中，糖鏈狀結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)(

型占63%，鏈?zhǔn)秸?%。型占36%，C。原因就是葡萄糖不一樣結(jié)構(gòu)形式相互轉(zhuǎn)變，最終，各種結(jié)構(gòu)形式達(dá)成一定平衡，其中-D-(+)葡萄糖分別溶于水中，放置一段時(shí)間后，其旋光率都逐步轉(zhuǎn)變?yōu)?52.7-D-(+)葡萄糖與從乙醇水溶液中結(jié)晶出D—glucose稱(chēng)為α-D-（+）Glucose（[α]20D=+113°），從吡啶溶液中結(jié)晶出D—glucose稱(chēng)為β-D-（+）glucose（[α]20D=+18.7°）。將圖5葡萄糖變旋

5、

構(gòu)型與構(gòu)象

構(gòu)型：分子中因?yàn)楦髟踊蚧鶊F(tuán)間特有固定空間排列方式不一樣而使它展現(xiàn)出不一樣較定立體結(jié)構(gòu)，如D-甘油醛與-D-葡萄糖是環(huán)狀葡萄糖兩種構(gòu)型。-D-葡萄糖和L-甘油醛，D-葡萄糖和L葡萄糖是鏈狀葡萄糖兩種構(gòu)型，

通常情況下，構(gòu)型都比較穩(wěn)定，一個(gè)構(gòu)型轉(zhuǎn)變另一個(gè)構(gòu)型則要求共價(jià)鍵斷裂、原子(基團(tuán))間重排和新共價(jià)鍵重新形成。

圖3甘油醛構(gòu)型：

構(gòu)象：因?yàn)榉肿又心硞€(gè)原子(基團(tuán))繞C-C單鍵自由旋轉(zhuǎn)而形成不一樣暫時(shí)性易變空間結(jié)構(gòu)形式，不一樣構(gòu)象之間能夠相互轉(zhuǎn)變，在各種構(gòu)象形式中，勢(shì)能最低、最穩(wěn)定構(gòu)象是優(yōu)勢(shì)對(duì)象。

圖1-3

吡喃型己糖構(gòu)象

6、

構(gòu)型與旋光性

旋光性是分子中具備不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)物質(zhì)一個(gè)物理性質(zhì)。

顯然，構(gòu)型不一樣旋光性就不一樣。

構(gòu)型是人為要求，旋光性是試驗(yàn)測(cè)出。

所以，構(gòu)型與旋光性之間沒(méi)有必定對(duì)應(yīng)規(guī)律，每一個(gè)物質(zhì)旋光性只能經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

二、

單糖物理化學(xué)性質(zhì)

（一）

物理性質(zhì)旋光性：是判定糖一個(gè)主要指標(biāo)

甜度：以蔗糖甜度為標(biāo)準(zhǔn)

溶解性：易溶于水而難溶于乙醚、丙酮等有面溶劑

（二）

化學(xué)性質(zhì)

1、

變旋

圖7-11

)之間能夠相互轉(zhuǎn)變，最終達(dá)成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，稱(chēng)為變旋現(xiàn)象。三者間百分比因糖種類(lèi)而異。、在溶液中，糖鏈狀結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)(

只有鏈狀結(jié)構(gòu)才具備下述氧化還原反應(yīng)。

2、

糖醛反應(yīng)(與酸反應(yīng))

(1)Molish反應(yīng)Molish反應(yīng)能夠判定單糖存在。

(2)Seliwannoff反應(yīng)

據(jù)此區(qū)分酮糖與醛糖。還可利用溴水區(qū)分醛糖與酮糖。

3、

氧化反應(yīng)

氧化只發(fā)生在開(kāi)鏈形式上。

在氧化劑、金屬離子如Cu2+、酶作用下，單糖能夠發(fā)生幾個(gè)類(lèi)型氧化：圖7、12

醛基氧化：糖酸(aldonicacid)

伯醇基氧化：醛酸(uronicacid)

醛基、伯醇基同時(shí)氧化：二酸(alduricacid)能被弱氧化劑(如Fehhing試劑、Benedict試劑)氧化糖稱(chēng)為還原性糖，全部單糖都是還原性糖。

單糖氧化形成羥基能夠深入形成環(huán)狀內(nèi)酯(Lactone)。

內(nèi)酯在自然界中很普遍，如L-抗壞血酸(L-ascorbioacid)，又稱(chēng)VC(Vitamcnc)，就是D-葡萄糖酸內(nèi)酯衍生物。分子量176.1，它在體內(nèi)是一個(gè)強(qiáng)還原劑。豚鼠（guineapig）、猿（ape）和人不能合成Vc，從能合成Vc肝臟微粒體中分離到合成Vc三種酶，人和猿缺乏gulonolactoneoxidase)。缺乏抗壞血酸將造成壞血病(scurvy)，齡齦(gum)、腿部等開(kāi)始出血，腫脹，逐步擴(kuò)展到全身，柑橘類(lèi)果實(shí)(citrusfrait)中含有豐富Vc。

4、

還原反應(yīng)

單糖能夠被還原成對(duì)應(yīng)糖醇(Sugaralcohol)。

D-葡萄糖被還原成D-葡萄糖醇，又稱(chēng)山犁醇(D-Sorbitol)。

糖醇主要用于食品加工業(yè)和醫(yī)藥，山犁醇添加到糖果中能延長(zhǎng)糖果貨架期，因?yàn)樗茴A(yù)防糖果失水。用糖精處理果汁中通常都有后味，添加山犁醇后能去除后味。人體食用后，山犁醇在肝中又會(huì)轉(zhuǎn)化為果糖。

5、

異構(gòu)化

在弱堿性溶液中，D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖，能夠經(jīng)過(guò)烯醇式相互轉(zhuǎn)化(enediolintermediate)

圖7.15

D-葡萄糖異構(gòu)化為D-甘露糖后，因?yàn)槠渲幸粋€(gè)手性碳原子構(gòu)型發(fā)生改變，又稱(chēng)差向異構(gòu)化(epimerization)。

6、

酯化

生物體中最常見(jiàn)也是最主要糖酯是磷酸糖酯和硫酸糖酯。

磷酸糖酯及其衍生物是糖代謝活性形式(糖代謝中間產(chǎn)物)。

硫酸糖酯主要發(fā)覺(jué)于結(jié)締組織蛋白聚糖中(Proteoglycan)，因?yàn)榱蛩崽酋щ姾?，所以它能結(jié)合大量水和陽(yáng)離子。

葡萄糖核苷二磷酸酯，如UDPG參加多糖生物合成。

7、

糖苷化

單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)上半縮醛羥基與醇或酚羥基縮合失水成為縮醛式衍生物，通稱(chēng)為糖苷(glycosides)。

8、

糖脎反應(yīng)(親核加成)

糖脎反應(yīng)發(fā)生在醛糖和酮糖鏈狀結(jié)構(gòu)上。

糖脎易結(jié)晶，能夠依照結(jié)晶形狀，判斷單糖種類(lèi)。

三、

主要單糖

四、

主要單糖衍生物

1、

糖醇

2、

糖醛酸

單糖伯醇基被氧化成-COOH。

-L-艾杜糖醛酸，它們?cè)诮Y(jié)締組織中含量很高。-D-葡萄醛酸和差向異構(gòu)物動(dòng)物體內(nèi)有兩種很主要糖醛酸：glucuronicacid

β-L-iduronate

葡萄糖醛酸是肝臟內(nèi)一個(gè)解毒劑，它與類(lèi)固醇、一些藥品、膽紅素(血紅蛋白降解物)結(jié)合增強(qiáng)其水溶性，使之更易排出體外。

3、

氨基糖(糖胺，aminosugar,glycosamine)

單糖一個(gè)羥基(通常是C2位)被氨基取代。

常見(jiàn)氨基糖有D-葡萄糖胺(D-glucosamine)和D-半乳糖胺(D-galactosamine)。

氨基糖氨基還經(jīng)常被乙?；纬蒒-乙酰糖胺。

4、

糖苷

單糖半縮醛羥基與其它分子醇、酚等羥基縮合，脫水生成縮醛式衍生物，稱(chēng)糖苷Glycoside。

半縮醛部分是Glc，稱(chēng)Glc糖苷。半縮醛部分是Gal，稱(chēng)Gal糖苷。

O糖苷、N糖苷、S糖苷。

糖苷物質(zhì)與糖類(lèi)區(qū)分：糖是半縮醛，不穩(wěn)定，有變旋；苷是縮醛，較穩(wěn)定，無(wú)變旋。

糖苷大多數(shù)有毒。

5、

脫氧糖

主要有6-脫氧D-甘露糖，L-巖藻糖(L-fucose)和2-脫氧D-核糖。

巖藻糖常見(jiàn)于一些糖蛋白中，如紅細(xì)胞表面ABO血型決定簇。

第二節(jié)

雙糖和三糖

雙糖在自然界中含量也很豐富，它是人類(lèi)飲食中主要熱源之一。在小腸中，雙糖必須在酶作用下水解成單糖才能被人體吸收。假如這些酶有缺點(diǎn)話(huà)，那么人體攝入雙糖后因?yàn)椴荒芟蜁?huì)出現(xiàn)消化病。未消化雙糖進(jìn)入大腸，在滲透壓作用下從周?chē)M織奪取水分(腹瀉，diarrhea)，結(jié)腸中細(xì)菌消化雙糖(發(fā)酵)產(chǎn)生氣體(氣脹和絞痛或痙孿)。最常見(jiàn)雙糖消化缺點(diǎn)是乳糖過(guò)敏，就是因?yàn)槿狈θ樘敲?Lactose)，處理方法就是乳糖酶處理食物或防止攝入乳糖。

一、

麥芽糖(maltose,maltsugar)

-麥芽糖)，在自然界中似乎并不存在天然麥芽糖。它是直鏈淀粉水解中間物(

(1-4)糖苷鍵。-葡萄糖，結(jié)構(gòu)：兩分子

（1-4）-葡萄糖苷],-麥芽糖[葡萄糖-(1-4)-葡萄糖苷)

，-麥芽糖(葡萄糖-

性質(zhì)：

①和開(kāi)鏈混合物、變旋現(xiàn)象，在水溶解中形成

②具備還原性

③能成脎

(1-6)鍵型，支鏈淀粉和糖元水解產(chǎn)物異麥芽糖：

二、

蔗糖

植物莖、葉都能夠產(chǎn)生蔗糖，它能夠在整個(gè)植物體中進(jìn)行運(yùn)輸，也是光合產(chǎn)物運(yùn)輸形式之一。

-果糖

-葡萄糖，結(jié)構(gòu)：(1-2)糖苷鍵，無(wú)異構(gòu)體，

(1-2)-果糖苷]，蔗糖[葡萄糖-

性質(zhì)：①無(wú)變旋現(xiàn)象

②無(wú)還原性

③不能成脎

三、

乳糖

顧名思義，主要存在于哺乳動(dòng)物乳汁中

(1-4)糖苷鍵

-半乳糖

結(jié)構(gòu)：)-葡萄糖。兩種異構(gòu)體。(或

(1-4)-葡萄糖苷]，-lactose[半乳糖-(1-4)-葡萄糖苷]

，-Lactose[半乳糖-性質(zhì)：①有變旋現(xiàn)象

②具備還原性

③能成脎

四、

纖維二糖(cellobiose)

纖維素降解產(chǎn)物和基基本結(jié)構(gòu)單位，自然界中不存在游離纖維二糖

-葡萄糖

結(jié)構(gòu)：兩分子-(1，4)糖苷鍵

(1，4)-葡萄糖苷]纖維二糖[葡萄糖-

性質(zhì)：①具備變旋現(xiàn)象

②具備還原性

③能成脎

五、

海藻糖

兩分子α-D-Glc，在C1上兩個(gè)半縮醛羥基之間脫水，由α-1.1糖苷鍵組成。

六、

棉子糖(三糖)

P31

結(jié)構(gòu)

非還原性三糖

第三節(jié)

寡糖

寡糖是指含有2-10個(gè)單糖單元糖類(lèi)。它們經(jīng)常與蛋白質(zhì)或脂類(lèi)共價(jià)結(jié)合，以糖蛋白或糖脂形式存在。

連接它們共價(jià)鍵類(lèi)型主要兩大類(lèi)：N-糖甘鍵型和O-糖苷鍵型。

①

N-糖苷鍵型：寡糖鏈與多肽上Asn氨基相連。這類(lèi)寡糖鏈有三種主要類(lèi)型：高甘露糖型，雜合型和復(fù)雜型。圖7.29

②O-糖苷鍵型，寡糖鏈與多肽鏈上Ser或Thr羥基相連，或與膜脂羥基相連。

第四節(jié)

多糖

多糖是由多個(gè)單糖分子縮合脫水而形成。因?yàn)榻M成它單糖種類(lèi)、數(shù)量以及連接方式不一樣，多糖結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜而且數(shù)量、種類(lèi)龐大。

多糖是主要能量貯存形式(如淀粉和糖原等)和細(xì)胞骨架物質(zhì)(如植物纖維素和動(dòng)物幾丁質(zhì))，另外多糖還有更復(fù)雜生理功效(如粘多糖和血型物質(zhì)等)。

107，當(dāng)血糖水平下降時(shí)，肝臟中酶類(lèi)就水解糖原，把葡萄糖釋放到血液中。大部分多糖類(lèi)物質(zhì)沒(méi)有固定分子量。多糖大小從一定程度上能夠反應(yīng)細(xì)胞代謝狀態(tài)。比如：當(dāng)血糖水平高時(shí)(如飯后)，肝臟就合成糖原(glycogen)這時(shí)就分子量可達(dá)2

多糖在水溶液中只形成膠體，即使具備旋光性，但無(wú)變旋現(xiàn)象，也無(wú)還原性。

多糖能夠分為均一性多糖(由同一個(gè)單糖分子組成)和不均一性多糖(由兩種或兩種以上單糖分子組成)

一、

均一性多糖

自然界中最豐富均一性多糖是淀粉和糖原、纖維素。它們都是由葡萄糖組成。淀粉和糖原分別是植物和動(dòng)物中葡萄糖貯存形式，纖維素是植物細(xì)胞主要結(jié)構(gòu)組分。

1、

淀粉

植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一個(gè)貯存形式，也是植物性食物中主要營(yíng)養(yǎng)成份。

①直鏈淀粉

(1-4)糖苷鍵依次相連成長(zhǎng)而不分開(kāi)葡萄糖多聚物。經(jīng)典情況下由數(shù)千個(gè)葡萄糖線(xiàn)基組成，分子量從150000到600000。-葡萄糖以許多

結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)而緊密螺旋管形。這種緊實(shí)結(jié)構(gòu)是與其貯藏功效相適應(yīng)。遇碘顯蘭色

圖7.30

②支鏈淀粉

-(1-6)支鏈。不能形成螺旋管，遇碘顯紫色。在直鏈基礎(chǔ)上每隔20-25個(gè)葡萄糖殘基就形成一個(gè)

淀粉酶：內(nèi)切淀粉酶（α-淀粉酶）水解α-1.4鍵，外切淀粉酶（β-淀粉酶）α-1.4，脫支酶α-1.6

2、

糖元

與支鏈淀粉類(lèi)似，只是分支程度更高，分支更，每隔4個(gè)葡萄糖殘基便有一個(gè)分支。結(jié)構(gòu)更緊密，更適應(yīng)其貯藏功效，這是動(dòng)物將其作為能量貯藏形式一個(gè)主要原因，另一個(gè)原因是它含有大量非原性端，能夠被快速動(dòng)員水解。

糖元遇碘顯紅褐色。

3、

纖維素

-(1-4)糖苷鍵相連而成直鏈。纖維素是植物細(xì)胞壁主要結(jié)組成份，占植物體總重量1/3左右，也是自然界最豐富有機(jī)物，地球上每年約生產(chǎn)1011噸纖維素，經(jīng)濟(jì)價(jià)值：木材、紙張、纖維、棉花、亞麻。-D-葡萄糖分子以結(jié)構(gòu)：許多

完整細(xì)胞壁是以纖維素為主，并粘連有半纖維素、果膠和木質(zhì)素。約40條纖維素鏈相互間以氫鍵相連成纖維細(xì)絲，無(wú)數(shù)纖維細(xì)絲組成細(xì)胞壁完整纖維骨架。

圖7.33

降解纖維素纖維素主要存在于微生物中，一些反芻動(dòng)物能夠利用其消化道內(nèi)微生物消化纖維素，產(chǎn)生葡萄糖供本身和微生物共同利用。雖大多數(shù)動(dòng)物(包含人)不能消化纖維素，不過(guò)含有纖維素食物對(duì)于健康是必需和有益。

4、

幾丁質(zhì)(殼多糖)：

(1，4)糖苷鏈相連成直鏈。-D-葡萄糖胺以N-乙酰-

5、

菊糖inulin

多聚果糖，存在于菊科植物根部。

6、

瓊脂Ager

多聚半乳糖，是一些海藻所含多糖，人和微生物不能消化瓊脂。

幾個(gè)均一多糖結(jié)構(gòu)、性質(zhì)比較。

P35表1-6二、

不均一性多糖

不均一性多糖種類(lèi)繁多。

有一些不均一性多糖由含糖胺重復(fù)雙糖系列組成，稱(chēng)為糖胺聚糖(glyeosaminoglycans，GAGs)，又稱(chēng)粘多糖。(mucopolysaceharides)、氨基多糖等。

糖胺聚糖是蛋白聚糖主要組分，按重復(fù)雙糖單位不一樣，糖胺聚糖有五類(lèi)：

1、透明質(zhì)酸

2、硫酸軟骨素

3、硫酸皮膚素

4、硫酸用層酸

5、肝素

6、硫酸乙酰肝素

第五節(jié)

結(jié)合糖(glycoconjugate)

糖與非糖物質(zhì)共價(jià)結(jié)合形成復(fù)合物稱(chēng)結(jié)合糖(復(fù)合糖，糖綴合物)，包含糖脂(glycolipids)，糖蛋白與蛋白聚糖、肽聚糖（peptidoglycan），糖—核酸

。

一、

糖蛋白

糖蛋白是由短寡糖鏈與蛋白質(zhì)共價(jià)相連組成分子。其總體性質(zhì)更靠近蛋白質(zhì)。糖與蛋白質(zhì)之間以蛋白質(zhì)為主，其一定部位上以共價(jià)健與若干短寡糖鏈相連，這些寡糖鏈經(jīng)常是具分支雜糖鏈，不展現(xiàn)重復(fù)雙糖系列，通常由2-10個(gè)單體(少于15)組成，未端組員經(jīng)常是唾液酸或L-巖藻糖。

（一）

組成

β-D-葡萄糖（Glc）α-D-甘露糖（Man）α-D-半乳糖（Gal）α-D-木糖（Xyl）α-D-阿拉伯糖（Ara）α-L-巖藻糖（Fuc）葡萄糖醛酸（GlcuA）

艾杜糖醛酸（IduA）

N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAG）

N-乙酰半乳糖胺（GalNAC）

N-乙酰神經(jīng)氨酸（NeuNAC）

即唾液酸（Sia）

（二）

糖鏈與蛋白連接方式

糖蛋白糖肽連接鍵，簡(jiǎn)稱(chēng)糖肽鍵。糖肽鏈類(lèi)型能夠概況為：

-氨基、Lys或ArgW-氨基相連①N-糖苷鍵型：寡糖鏈（GlcNACβ-羥基）與Asn酰胺基、N-未端

圖15

②O-糖苷鍵型：寡糖鏈（GalNACα-羥基）與Ser、Thr和羥基賴(lài)氨酸、羥脯氨酸羥基相連。

圖16③S-糖苷鍵型：以半胱氨酸為連接點(diǎn)糖肽鍵。

④酯糖苷鍵型：以天冬氨酸、谷氨酸游離羧基為連接點(diǎn)。

（三）

糖蛋白中糖鏈結(jié)構(gòu)

糖蛋白中糖鏈改變較大，含有豐富結(jié)構(gòu)信息。寡糖鏈往往是受體、酶類(lèi)識(shí)別位點(diǎn)。

1、

N-糖苷鍵型（N-連接）

N-糖苷鍵型主要有三類(lèi)寡糖鏈：①高甘露糖型，由GlcNAc和甘露糖組成；②復(fù)合型：除了GlcNAc和甘露糖外、還有果糖、半乳糖、唾液酸；③雜合型，包含①和②特征。圖17

五糖關(guān)鍵

A.高甘露糖型

中國(guó)地倉(cāng)鼠卵細(xì)胞膜

圖18B.N-乙酰半乳糖型

圖19C.混合型

卵白蛋白一個(gè)糖鏈

圖20

2、

O-糖苷鍵型（O-連接）

沒(méi)有五糖關(guān)鍵。

圖21

人血纖維蛋白溶酶原：

圖22

人免疫球蛋白IgA:

（四）

糖蛋白生物學(xué)功效（1）糖蛋白攜帶一些蛋白質(zhì)代謝去向信息

糖蛋白寡糖鏈末端唾液酸殘基，決定著某種蛋白質(zhì)是否在血流中存在或被肝臟除去信息。

A脊椎動(dòng)物血液中銅藍(lán)蛋白

肝細(xì)胞能降解丟失了唾液酸銅藍(lán)蛋白，唾液酸消除可能是體內(nèi)“老”蛋白標(biāo)識(shí)方式之一。

B.紅細(xì)胞

新生紅細(xì)胞膜上唾液酸含量遠(yuǎn)高于成熟紅細(xì)胞膜。用唾液酸酶處理新生紅細(xì)胞，回注機(jī)體，幾小時(shí)后全部消失。而末用酶處理紅細(xì)胞，回注后，幾天以后，仍能在體內(nèi)正常存活。

（2）寡糖鏈在細(xì)胞識(shí)別、信號(hào)傳遞中起關(guān)鍵作用

淋巴細(xì)胞正常情況應(yīng)歸巢到脾臟，而切去唾液酸后，結(jié)果競(jìng)歸巢到了肝臟。

在原核中表示真核基因，無(wú)法糖基化。糖蛋白能夠是胞溶性，也能夠是膜結(jié)合型，能夠存在于細(xì)胞內(nèi)在也可存在于細(xì)胞間質(zhì)中。

糖蛋白在動(dòng)植物中較為經(jīng)典，脊柱動(dòng)物中糖蛋白尤為豐富，金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(轉(zhuǎn)鐵蛋白)、血銅藍(lán)蛋白，凝血因子、補(bǔ)體系統(tǒng)、一些激素，促卵泡素(Follicle-stimulatinghormone,FSH，前腦下垂體分泌，促進(jìn)卵子和精子發(fā)育)、RNase、膜結(jié)合蛋白(如動(dòng)物細(xì)胞膜Na+-K+-ATPase)、主要組織相容性抗原(majorhistocompatibilityantigen,細(xì)胞表面上介導(dǎo)供體器官與受體器官交叉匹配標(biāo)識(shí))。

絕大多數(shù)糖蛋白寡糖是糖蛋白功效中心。有些糖蛋白糖對(duì)于糖蛋白本身成機(jī)體起著保護(hù)作用或潤(rùn)滑作用，如牛RNaseB(糖蛋白)對(duì)熱抗性大于RNaseA，大量唾液酸能增強(qiáng)唾液粘蛋白粘性從而增強(qiáng)唾液潤(rùn)滑性。南極魚(yú)抗凍蛋白糖組分能與水形氫鍵，阻止冰品形成從而提升了抗凍性。

糖蛋白在細(xì)胞間信號(hào)傳遞方面著更為復(fù)雜作用。Hiv靶細(xì)胞結(jié)合蛋白GP120是一個(gè)糖蛋白，能與人類(lèi)靶細(xì)胞表面CD4受體結(jié)合從而附著在靶細(xì)胞表面，假如去掉GP120糖部分則不能與CD4受體結(jié)合從而失去感染能力。細(xì)胞表面糖蛋白形成細(xì)胞糖萼(糖衣)、參加細(xì)胞粘連，這在胚和組織生長(zhǎng)、發(fā)育以及分化中起著關(guān)鍵性作用。

二、

蛋白聚糖(oroteoglycans)

由糖胺聚糖與多肽鏈共價(jià)相連組成分子，總體性質(zhì)與多糖更為靠近。糖胺聚糖鏈長(zhǎng)而不分支，展現(xiàn)重復(fù)雙糖系列結(jié)構(gòu)，其一定部位上與若干肽鏈相連。因?yàn)樘前肪厶蔷邆湔吵硇?，所以蛋白聚白又稱(chēng)為粘蛋白、粘多糖–蛋白質(zhì)復(fù)合物等。

（一）

蛋白聚糖中糖肽鍵

在蛋白聚糖中已知有三種不一樣類(lèi)型糖肽鍵：

1、

D-木糖與Ser羥基之間形成O-糖肽鍵；

硫酸軟骨素

硫酸皮膚素

硫酸類(lèi)肝

GlcUAβ1→3Galβ1→3Galβ1→4Xyl1→Ser

肝素2、

N-乙酰半乳糖胺與Thr或Ser羥基之間形成O-糖肽鍵。

骨骼硫酸角質(zhì)素→GalNAcl→6GalNAc→ser(Thr)

Sia2→3Gal1→3↗3、

N-乙酰葡萄糖胺與Asn之間形成N-糖肽鍵；

角膜硫酸角質(zhì)素→GlcNAc—N—Asn.

（二）

糖白聚糖生物學(xué)功效

糖白聚糖主要存在于軟骨、鍵等結(jié)締組織和各種腺體分泌粘液中，有組成組織間質(zhì)、潤(rùn)滑劑、防護(hù)劑等多方面作用。三、

肽聚糖

peptidoglycan

是細(xì)菌細(xì)胞壁主要成份，草蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌胞壁所含肽聚糖占干重50-80%，草蘭氏陰性細(xì)菌胞壁所含肽聚糖占干重1-10%

糖鏈由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸經(jīng)過(guò)β-1.4糖苷鍵連接而成，糖鏈間由肽鏈交聯(lián)，組成穩(wěn)定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，肽鏈長(zhǎng)短視細(xì)菌種類(lèi)不一樣而異。

圖14組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（金黃色葡萄球菌）

1.G—M聚糖

2.四肽及連接方式

四肽中N端Ala上α-NH2與M中乳酸羧基連接。

3.五聚Gly及連接方式

（1）五聚GlyN端α—NH2與四肽C端Ala上羧基連接。

（2）五聚GlyC端羧基與另一個(gè)四肽Lysε-NH2連接。

溶菌酶能水解G-M間β-1.4糖苷鍵，使細(xì)胞壁出現(xiàn)孔洞，基至解體，從而殺死細(xì)菌。人眼淚中存在大量溶菌酶，一些噬菌體在感染宿主時(shí)也可分泌溶菌酶。雞蛋中也含大量溶菌酶。

生素能抑制肽聚糖生物合成。

四、

糖脂

見(jiàn)脂類(lèi)第二章

脂類(lèi)

Lipids

重點(diǎn)：磷脂、糖脂

一、

脂類(lèi)概念

不溶于水而能被乙醚、氯仿、苯等非極性有機(jī)溶劑抽提出化合物，統(tǒng)稱(chēng)脂類(lèi)。脂類(lèi)包含油脂（甘油三脂）和類(lèi)脂（磷脂、蠟、萜類(lèi)、甾類(lèi)）。

二、

分類(lèi)

（1）單純脂：脂肪酸與醇類(lèi)形成酯，甘油酯、鞘脂、蠟

（2）復(fù)合脂：甘油磷脂、鞘磷脂。

（3）萜類(lèi)和甾類(lèi)及其衍生物：不含脂肪酸，都是異戊二烯衍生物。

（4）衍生脂：上述脂類(lèi)水解產(chǎn)物，包含脂肪酸及其衍生物、甘油、鞘氨醇等。

（5）結(jié)合脂類(lèi)：糖脂、脂蛋白

三、

脂類(lèi)生物學(xué)功效

脂類(lèi)生物學(xué)功效也多個(gè)多樣：

①生物膜結(jié)構(gòu)組分(甘油磷脂和鞘磷脂，膽固醇、糖脂)；②能量貯存形式(動(dòng)物、油料種子甘油三酯)；③激素、維生素和色素前體(萜類(lèi)、固醇類(lèi))；④生長(zhǎng)因子；⑤抗氧化劑；⑥化學(xué)信號(hào)(如

)；⑦參加信號(hào)識(shí)別和免疫（糖脂）；⑧動(dòng)物脂肪組織有保溫，防機(jī)械壓力等保護(hù)功效，植物蠟質(zhì)能夠預(yù)防水分蒸發(fā)。第一節(jié)

脂肪酸及其衍生物

一、

脂肪酸

絕大多數(shù)脂肪酸含有偶數(shù)個(gè)碳原子，形成長(zhǎng)而不分支鏈(也有分支或含環(huán)脂肪酸)。

不飽和脂肪酸有順式和反式兩種異物體。但生物體內(nèi)大多數(shù)是順式結(jié)構(gòu)。

不飽和脂肪酸中，反式雙鍵會(huì)造成脂肪酸鏈彎曲，分子間沒(méi)有飽和脂肪酸鏈那樣結(jié)合緊密。所以，不飽和脂肪酸熔點(diǎn)低。

脂肪酸(主要是豆蔻酸與棕櫚酸)能夠與蛋白質(zhì)共價(jià)相連，形成脂酰蛋白(acylotedprotein)，脂?；鶊F(tuán)能促進(jìn)膜蛋白與疏水環(huán)境間相互作用。

1、必需脂肪酸

essential

fatty

acids

植物和細(xì)菌能夠利用乙酰CoA合成所需全部脂肪酸。

哺乳動(dòng)物既能夠從食物中取得大部分脂肪酸，也能夠合成飽和脂肪酸和一些單不飽和脂肪酸。

不過(guò)，哺乳動(dòng)物不能合成多不飽和脂肪酸（如亞油酸和亞麻酸），稱(chēng)為必需脂肪酸。

亞油酸和亞麻酸必須從植物中獲取?；ㄉ南┧峥捎蓙営退嵩隗w內(nèi)合成。P52表2—3一些油脂脂肪酸組成2、皂化值（評(píng)定油質(zhì)量）

完全皂化1克油脂所需KOH毫克數(shù)，稱(chēng)皂化值。

用來(lái)評(píng)定油脂質(zhì)量。

3、酸值（酸敗程度）

中和1克油脂中游離脂肪酸所消耗KOH毫克數(shù)。

4、（不飽和鍵多少）

100克油脂吸收碘克數(shù)。

二、

類(lèi)二十烷酸

也稱(chēng)類(lèi)花生酸（eicosanoid），包含前列腺素類(lèi)(prostaglandin)，凝血惡烷類(lèi)(thromboxane)和白細(xì)胞三烯類(lèi)(leucotriene)

是一大類(lèi)由許多哺乳動(dòng)物組織產(chǎn)生激素類(lèi)物質(zhì)。它們只在產(chǎn)生器官中起作用，所以稱(chēng)為自泌調(diào)控分子，而不是激素。

大多數(shù)類(lèi)二十烷酸是花生四烯酸衍生物。

花生四烯酸也稱(chēng)5,8,11,14-二十碳四烯酸(eicosatetraenoioacid)，是由亞油酸合成后加上一個(gè)二碳單位、引入兩個(gè)雙鍵。

1、

前列腺素類(lèi)

圖9A

前列腺素類(lèi)是花生四烯衍生物。

前列腺素類(lèi)有一個(gè)環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)，C11、C15位點(diǎn)各有一個(gè)-OH。

PGE在C9位上有一個(gè)C=O(carbonylgroup)，PGF在C9上有一個(gè)-OH。

角注數(shù)學(xué)表明分子中雙鍵數(shù)目，PG2類(lèi)前列腺素是人類(lèi)中最主要前列腺素。

前列腺素參加許多生理過(guò)程調(diào)整控制，促進(jìn)炎癥反應(yīng)，參加生殖過(guò)程(如排卵、受孕和分娩時(shí)子宮收縮)，參加消化。圖9B

2、

、凝血惡烷類(lèi)(thromboxanes)

凝血惡烷類(lèi)也是花生四烯酸衍生物。

與其余類(lèi)二十烷酸不一樣是凝血惡烷類(lèi)有環(huán)醚結(jié)構(gòu)。

凝血惡烷A2(TxA2)是該類(lèi)化合物中最主要一個(gè)，它主要由血小板產(chǎn)生，促進(jìn)血小板凝聚和平滑肌收縮。

3、

白細(xì)胞三烯（leucotriene,LT）

是花生四烯酸羥基脂肪酸衍生物。

最初是在白細(xì)胞中發(fā)覺(jué)，而且有三烯結(jié)構(gòu)，故名白細(xì)胞三烯。

LTC4、LTD4和LTE4是過(guò)敏性反應(yīng)慢反應(yīng)物質(zhì)組分，在炎癥反應(yīng)起主動(dòng)作用，促進(jìn)白細(xì)胞趨向破壞組織。

第二節(jié)

脂酰甘油

因?yàn)椴粠щ姾?，有時(shí)也稱(chēng)中性脂(neutralfats)

結(jié)構(gòu)：

圖1

簡(jiǎn)單三脂酰甘油

混合三脂酰甘油

第三節(jié)

磷脂

磷脂是主要兩親物質(zhì)，它們是生物膜主要組分、乳化劑和表面活性劑(表面活性劑是能降低液體，通常是水，表面張力，沿水表面擴(kuò)散物質(zhì))。

磷脂有兩類(lèi)：甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。

甘油磷脂由甘油、脂肪酸、磷酸和一分子氨基醇(如膽堿、乙醇胺、絲氨酸或肌醇)組成。

鞘氨醇磷脂只是以鞘氨醇代替了甘油。

一、

甘油磷脂

天然存在甘油磷脂都是L—構(gòu)型。

1、

結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

依照氨基醇不一樣可分以下幾類(lèi)：P57表2-6各種甘油磷脂極性頭部和電荷量

（1）、

磷脂酰膽堿（卵磷脂）（PC）

HO—CH2CH2N+（CH3）3（膽堿）分布：

植物：大豆等，

動(dòng)物：腦、精液、腎上腺、紅細(xì)胞，蛋卵黃（8-10%）。

作用：控制肝脂代謝，預(yù)防脂肪肝形成。

（2）、

磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）（PE）

HO—CH2CH2—N+H3（乙醇胺）

參加血液凝結(jié)。

（3）、

磷脂酰絲氨酸（PS）

HO—CH2CH—COO-（絲氨酸）

N+H3

（1）—（3）X均為氨基醇。

（4）、

磷脂酰肌醇（PI）

圖（5）、

磷脂酰甘油（PG）

（6）、

二磷脂酰甘油（心磷脂）

2、

甘油磷脂性質(zhì)

①極性：極性頭、非極性尾

②帶電性（可用于分離純化）

圖

二、

鞘磷脂

高等動(dòng)物組織中含量較豐富。

1、

組成：

一個(gè)鞘氨醇

一個(gè)脂肪酸

一個(gè)磷酸

一個(gè)膽堿或乙醇胺

2、

結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

鞘磷脂極性頭部分是磷脂酰膽堿或磷脂酰乙醇胺。

鞘磷脂結(jié)構(gòu)與甘油磷脂相同，所以性質(zhì)與甘油磷脂基本相同。

第四節(jié)

鞘脂類(lèi)

鞘脂類(lèi)也是動(dòng)植物生物膜主要組分。

鞘脂類(lèi)含有一個(gè)長(zhǎng)氨基醇。

一、

鞘氨醇

已發(fā)覺(jué)鞘氨醇類(lèi)約有30種。圖

2-氨基-4-十八碳烯-1.3-二醇

此雙鍵還原，即二氫鞘氨醇

鞘氨醇

植物鞘氨醇

二、

神經(jīng)酰胺

鞘脂類(lèi)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是神經(jīng)酰胺（ceramide），由鞘氨醇氨基以酰胺鍵與長(zhǎng)鏈（18—26C）脂肪酸羥基相連。

圖

神經(jīng)酰胺

在鞘磷脂中，神經(jīng)酰胺1位-OH被磷酸膽堿(phosphorylcholine)或磷酸乙醇胺(phosphorylethanolamine)磷酸基因酯化。

除了動(dòng)物細(xì)胞膜外，鞘磷脂在神經(jīng)細(xì)胞髓鞘中含量最豐富。

第五節(jié)

結(jié)合脂類(lèi)

一、

糖脂glycolipid

P478圖9—8

P479圖9—10甘油醇糖脂

N—脂酰神經(jīng)鞘氨醇糖脂（神經(jīng)酰胺糖脂）

1、

甘油醇糖脂

圖

半乳糖甘油二酯

稱(chēng)：6—磺基Glc甘油二酯

2、

N—脂酰神經(jīng)鞘氨醇糖脂（神經(jīng)酰胺糖脂）

神經(jīng)酰胺還是糖脂前體物，有時(shí)稱(chēng)鞘糖脂。

圖9.9

在鞘糖脂中，單糖、雙糖或寡糖經(jīng)過(guò)O-糖苷鍵與神經(jīng)酰胺相連，主要鞘糖脂有腦苷脂(cerebroside)、硫腦苷脂(sulfatide)和神經(jīng)節(jié)苷脂(ganglioside)。

腦苷脂是單糖與神經(jīng)酰胺形成糖脂，是非離子型。半乳糖腦苷脂(galatocerebroside)幾乎全部存在于腦細(xì)胞膜中。

腦苷脂被硫酸化后稱(chēng)為硫腦苷脂，在生理pH下帶負(fù)電荷。

寡糖鏈(帶有一個(gè)或多個(gè)唾液酸殘基)與神經(jīng)酰胺形成鞘糖脂稱(chēng)為神經(jīng)節(jié)苷脂，最初是從神經(jīng)組織中分離到，在其它組織中也有分布。

神經(jīng)節(jié)苷脂命名含有M、D、T和角注數(shù)字，M、D、T分別表示含有一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)唾液酸，數(shù)字表示在糖鏈上位置。

（1）、

腦苷脂（中性糖鞘脂類(lèi)）圖

主要在神經(jīng)、腦組織中，X為Glc稱(chēng)Glc腦苷脂，X為Gal稱(chēng)Gal腦苷脂。X還可能是：Fuc、GlcNAc、GalNAc

（2）、

神經(jīng)節(jié)苷酯（酸性糖鞘脂類(lèi)）

含有唾液酸，在腦灰質(zhì)和胸腺中含量高。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)一些神經(jīng)元膜特征性脂，可能與經(jīng)過(guò)神經(jīng)元神經(jīng)沖動(dòng)傳遞關(guān)于。圖

人神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞膜最少有15種神經(jīng)節(jié)苷脂，它們生物功效還未完全了解。

3、

糖脂生物學(xué)功效

糖脂功效還不十分清楚，有些動(dòng)物細(xì)胞膜上糖脂分子能與細(xì)菌毒素以及細(xì)菌細(xì)胞結(jié)合，起受體作用。

（1）細(xì)胞結(jié)構(gòu)剛性

（2）抗原化學(xué)標(biāo)識(shí)

血型抗原

圖

人A、B、O血型差異在于糖鏈末端殘基?，F(xiàn)在臨床上正研究用酶促降解B—抗原或A抗原末端殘基Gal或GalNAc，從而增加O—抗原血液起源。

（3）細(xì)胞分化階段可判定化學(xué)標(biāo)識(shí)

可能與糖鏈長(zhǎng)短關(guān)于

（4）調(diào)整細(xì)胞正常生長(zhǎng)

與正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化成腫癌細(xì)胞關(guān)于。腫癌Cell神經(jīng)節(jié)苷脂糖鏈比正常Cell短。

（5）授予細(xì)胞與其它生物活性物質(zhì)反應(yīng)性?xún)A向。

鞘脂貯積病(sphingolipldstoragedisease,sphingolipidose)

-氨基己糖苷酶)缺點(diǎn)造成。當(dāng)細(xì)胞積累GM2時(shí)就溶脹最終死亡，Tay-Sachs綜合癥(失明，肌肉萎縮，抽搐，精神錯(cuò)亂)，通常在出生數(shù)月后表現(xiàn)出來(lái)。-hexosaminidaseA(溶酶體貯積病是因?yàn)榻到饽撤N特定代謝物酶發(fā)生遺傳性缺點(diǎn)造成。一些溶解體貯積病與鞘脂代謝關(guān)于，也稱(chēng)鞘脂貯積病，常見(jiàn)就是Tay-sochs神經(jīng)節(jié)苷GM2貯積病，這是因?yàn)榻到馑?/p>

disease

symptern

Accumulatingspluingolipid

Enzymedeficiency

Tay-sachsdisease

Blindness

Muscleweakness

Seizures

Mentalretardation

Ganglioside-hexosaminidoseAGM2

Gaucherisdisease

Mentalretardations,

Liverandspleenenlargement

Eresionofcong-glucosidasebones

Glucocerebosile

Niemann-Pickdisease

Montalretardution

sphingomyelin

sphingomylinase

二、

脂蛋白

lipoprotein

關(guān)鍵點(diǎn)：血槳脂蛋白血槳白蛋白

（學(xué)生自己看，此處不講，在脂代謝中講。）即使脂蛋白能夠指任何與脂基(如脂肪酸、異戊二烯)共價(jià)相連蛋白、但它常慣用來(lái)指哺乳動(dòng)物血漿(尤其是人)中脂-蛋白質(zhì)復(fù)合物。

血漿脂蛋白能夠把脂類(lèi)(三酰甘油、磷脂、膽固醇)從一個(gè)器官運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)器官。

圖9.17

P233

血漿脂蛋白依照密度來(lái)分類(lèi)：

（1）

乳糜微粒，密度非常低，運(yùn)輸甘油三酯和膽固醇脂，從小腸到組織肌肉和adipose組織。

（2）

極低密度脂蛋白VLDL(0.95-1.006g/cm3)，在肝臟中生成，將脂類(lèi)運(yùn)輸?shù)浇M織中，當(dāng)VLDL被運(yùn)輸?shù)饺斫M織時(shí)，被分解為三酰甘油、脫輔基蛋白和磷脂，最終，VLDL被轉(zhuǎn)變?yōu)榈兔芏戎鞍住?/p>

（3）

低密度脂蛋白(LDL，1.006-1.063g/cm3)，把膽固醇運(yùn)輸?shù)浇M織，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜過(guò)程，LDL與LDL受體結(jié)合并被細(xì)胞吞食。

（4）

高密度脂蛋白(HDL，1.063-1.210g/cm3)，也是在肝臟中生成，可能負(fù)責(zé)去除細(xì)胞膜上過(guò)量膽固醇。當(dāng)血漿中卵磷脂：膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(Lecithincholesterolacyltransferase,LCAT)將卵磷脂上脂肪酸殘基轉(zhuǎn)移到膽固醇上生成膽固醇脂時(shí)，HDL將這些膽固醇脂動(dòng)輸?shù)礁巍８闻K將過(guò)量膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸。

脂蛋白與動(dòng)脈粥樣硬化：(atherosclerosis)

動(dòng)脈粥樣硬化是一個(gè)慢性病，在此過(guò)程中，粥樣物質(zhì)逐步沉積在動(dòng)脈內(nèi)壁上，這些沉積物稱(chēng)為Plaque(蝕斑)，在plaque形成過(guò)程中，平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和各種細(xì)胞殘?jiān)鸩骄奂?。?dāng)巨噬細(xì)胞中吞食了大量脂類(lèi)物質(zhì)(主要是膽固醇和膽固醇脂)它們就成為粥樣化細(xì)胞。最終，粥樣硬化斑鈣化(calcify)突入動(dòng)脈腔，阻止血液流動(dòng)，大腦、心、肺等器官就會(huì)缺氧和營(yíng)養(yǎng)。冠狀動(dòng)脈粥樣硬化病是最常見(jiàn)一個(gè)，因?yàn)槿毖鹾蜖I(yíng)破壞了心肌。

Plaque中膽固醇大部分是來(lái)自粥樣細(xì)胞吞噬LDL。所以，毫不奇怪，高水平血漿LDL與冠狀動(dòng)脈粥樣癥直接相關(guān)(LDL含有大量膽固醇及膽固醇脂)，其它相關(guān)原因還包含高脂類(lèi)飲食、吸煙、抑郁和缺乏運(yùn)動(dòng)，高水平血漿HDL與代幾率冠狀動(dòng)脈病關(guān)于。肝細(xì)胞是唯一具備HDL受體細(xì)胞。

可粥樣化細(xì)胞具備LDL受體，當(dāng)LDL與受體結(jié)合后這些細(xì)胞就經(jīng)過(guò)胞吞作用吞食LDL。在正常情況下，進(jìn)入細(xì)胞中LDL釋放出膽固醇和其它脂類(lèi)可用于細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝上需要。通常情況下LDL受體功效是高度調(diào)控，吞入相對(duì)大量LDL后，LDL受體合成就降低。巨噬細(xì)胞卻不一樣，LDL受體合成并不降低，粥樣硬化斑中巨噬細(xì)胞含有高水平LDL受體，而且對(duì)氧化破壞LDL仍有親和力。抗壞血酸(Vc)和VE都是抗氧化劑，能抑止粥樣斑形成。

第六節(jié)

萜類(lèi)和固醇類(lèi)化合物

能夠統(tǒng)稱(chēng)為類(lèi)異戊二烯類(lèi)(isoprenoid)，由乙酰-CoA經(jīng)由異戊二烯焦磷酸生成，而不是由異戊二烯合成一、

萜類(lèi)

一些真核蛋白質(zhì)合成后經(jīng)過(guò)異戊二烯化，常見(jiàn)異戊二烯基團(tuán)就是farnesyl和geranylgeranylgroup

二、

固醇類(lèi)

結(jié)構(gòu)：

含有環(huán)戊烷多氫菲母核一類(lèi)醇、酸及其衍生物。包含：固醇、固醇衍生物。圖

1、

膽固醇（二氫膽固醇、T—脫氫膽酸、膽固醇酯）

以游離或酯形態(tài)存在于一切動(dòng)物組織中，植物中沒(méi)有。是最早由從動(dòng)物膽石中分離出固醇。

（1）、

結(jié)構(gòu)

C3羥基

C10和C13各一個(gè)甲基

C5與C6間一個(gè)雙鍵

C17異辛烷

（2）、

性質(zhì)

白色、斜方晶體。

a.醇基可與脂酸成酯（棕櫚酸、硬脂酸、油酸）

b.雙鍵可加氫

（3）、

分布及功效

a.70千克人體含140克左右，1/4在腦及神經(jīng)組織中，肝、腎含量較多。腎上腺、卵巢等合成固醇激素腺體含量也較多，可達(dá)1—5%。血清中含量升高，會(huì)增加患心血管疾病可能性。

b.膽固醇是生物膜主要成份，羥基極性端分布于膜親水界面，母核及側(cè)鏈深入膜雙層，控制膜流動(dòng)性，阻止磷脂在相變溫度以下時(shí)轉(zhuǎn)變成結(jié)晶狀態(tài)，確保膜在低溫時(shí)流動(dòng)性及正常功效。

c.膽固醇是合成膽汁酸、類(lèi)固醇激素、維生素D等生理活性物質(zhì)前體。

膽汁酸（在肝中合成）參加腸道脂類(lèi)吸收

腎上腺皮質(zhì)激素、雌激素、雄激素

7一脫氫膽固醇

紫外線(xiàn)

維生素D3

2、

植物固醇

不能被動(dòng)物吸收和利用。

主要有：豆固醇（大豆中）

麥固醇（麥芽中）

3、

酵母固醇

麥角固醇，經(jīng)紫外光照射可轉(zhuǎn)化成維生素D3。

三、

固醇衍生物

1、

膽汁酸

圖

多數(shù)脊椎動(dòng)物膽酸，能以肽鍵與Gly或?；撬峤Y(jié)合。膽酸與脂肪酸或其余脂類(lèi)結(jié)合（膽固醇，胡蘿卜素）成鹽，乳化腸腔內(nèi)油脂，增加脂肪酶作用位點(diǎn)，便于油脂消化吸收。

2、

類(lèi)固醇激素

（1）腎上腺皮質(zhì)激素（７種）

（2）性激素

雄性激素：睪丸酮

雌性激素：雌二醇、、黃體酮

第七節(jié)

酶類(lèi)酶是一類(lèi)具備高效率、高度專(zhuān)一性、活性可調(diào)整高分子生物催化劑。

1957巴斯德提出酒精發(fā)酵是酵母細(xì)胞活動(dòng)結(jié)果。

1分子Glc→2分子乙醇+2分子CO2

從Glc開(kāi)始，經(jīng)過(guò)12種酶催化，12步反應(yīng)，生成乙醇。

1897

Buchner弟兄證實(shí)發(fā)酵與細(xì)胞活動(dòng)無(wú)關(guān)，不含細(xì)胞酵母汁也能進(jìn)行乙醇發(fā)酵。

1913

Michaelis和Menten提出米氏學(xué)說(shuō)—酶促動(dòng)力學(xué)原理。1926

Sumner首次從刀豆中提出脲酶結(jié)晶，并證實(shí)具備蛋白質(zhì)性質(zhì)。

1969

化學(xué)合成核糖核酸酶。

1967-1970

從E.coli中發(fā)覺(jué)第I、第II類(lèi)限制性核酸內(nèi)切酶。

1986

Cech發(fā)覺(jué)四膜蟲(chóng)細(xì)胞大核期間26SrRNA前體具備自我剪接功效。

ribozyme，

deoxyribozyme

E.coRI

5’——GAATTC——3’

3’——CTTAAG——5’

限制作用

修飾作用

5’——GAATTC——3’

5’——GAATTC——3’

3’——CTTAAG——5’

3’——CTTAAG——5’

第一節(jié)

酶學(xué)概論

一、

酶生物學(xué)意義

大腸桿菌生命周期20分鐘，生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)變得輕易和快速進(jìn)行根本原因是體內(nèi)普通存在生物催化劑—酶。沒(méi)有酶，生長(zhǎng)、發(fā)育、運(yùn)動(dòng)等等生命活動(dòng)就無(wú)法繼續(xù)。

限制性核酸內(nèi)切酶（限制-修飾）

二、

酶概念及其作用特點(diǎn)

1、

酶是一個(gè)生物催化劑

酶是一類(lèi)具備高效率、高度專(zhuān)一性、活性可調(diào)整高分子生物催化劑。

生物催化劑：酶(enzyme)，核（糖）酶(ribozyme)，脫氧核（糖）酶(deoxyribozyme)

2、

酶催化反應(yīng)特點(diǎn)

（1）、

催化效率高

酶催化反應(yīng)速度是對(duì)應(yīng)無(wú)催化反應(yīng)108-1020倍，而且最少高出非酶催化反應(yīng)速度幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

（2）、

專(zhuān)一性高

酶對(duì)反應(yīng)底物和產(chǎn)物都有極高專(zhuān)一性，幾乎沒(méi)有副反應(yīng)發(fā)生。

（3）、

反應(yīng)條件溫和

溫度低于100℃，正常大氣壓，中性pH環(huán)境。

（4）、

活性可調(diào)整

依照據(jù)生物體需要，許多酶活性可受多個(gè)調(diào)整機(jī)制靈活調(diào)整，包含：別構(gòu)調(diào)整、酶共價(jià)修飾、酶合成、活化與降解等。

（5）、

酶催化活性離不開(kāi)輔酶、輔基、金屬離子

3、

酶與非生物催化劑相比幾點(diǎn)共性：

①催化效率高，用量少（細(xì)胞中含量低）。

②不改改變學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)。

③降低反應(yīng)活化能。

P234圖4-1

非催化過(guò)程及催化過(guò)程自由能改變④反應(yīng)前后本身結(jié)構(gòu)不變。

催化劑改變了化學(xué)反應(yīng)路徑，使反應(yīng)經(jīng)過(guò)一條活化能比原路徑低路徑進(jìn)行，催化劑效應(yīng)只反應(yīng)在動(dòng)力學(xué)上（反應(yīng)速度），不影響反應(yīng)熱力學(xué)（化學(xué)平衡）。

三、

酶化學(xué)本質(zhì)

（一）

酶蛋白質(zhì)本質(zhì)

經(jīng)典概念：全部酶都是蛋白質(zhì)，酶是具備催化功效蛋白質(zhì)，所以酶具備蛋白質(zhì)一切共性。

1、

酶蛋白質(zhì)組成

有些酶僅由蛋白質(zhì)組成，比如，脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等

有些酶不但含有蛋白質(zhì)（酶蛋白），還含有非蛋白質(zhì)成份（輔助因子），只有酶蛋白與輔助因子結(jié)合形成復(fù)合物（全酶）才表現(xiàn)出酶活性，如超氧化物歧化酶Cu2+、Zn2+）、乳酸脫氫酶（NAD+）

酶專(zhuān)一性由酶蛋白結(jié)構(gòu)決定，輔助因子傳遞電子或一些化學(xué)基團(tuán)。

2、

酶輔助因子

酶輔助因子主要有金屬離子（Fe2+、Fe3+、Cu+、Cu2+、Mn2+、、Mn3+、Zn2+、Mg2+、K+、Na+、Mo6+、Co2+等）和有機(jī)化合物。

輔酶：與酶蛋白結(jié)合較松，可透析除去。

輔基：與酶蛋白結(jié)合較緊。

酶

輔助因子

CuZn-SOD

Cu2+

Zn2+

Mn-SOD

Mn2+

過(guò)氧化物酶

Fe2+或Fe3+

II型限制性核酸內(nèi)切酶

Mg2+

羧肽酶

Zn2+P235

表4-1一些酶輔助因子（金屬離子）

P237

表4-2

基團(tuán)反應(yīng)中輔酶和輔基。酶蛋白決定酶專(zhuān)一性，輔助因子決定酶促反應(yīng)類(lèi)型和反應(yīng)性質(zhì)。比如，NAD+可與多個(gè)酶蛋白結(jié)合，組成專(zhuān)一性強(qiáng)乳酸脫氫酶、醇脫氫酶、蘋(píng)果酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶。

生物體內(nèi)酶種類(lèi)很多，而輔助因子種類(lèi)卻極少，原因是一個(gè)輔助因子可與多個(gè)酶蛋白結(jié)合。

（二）

ribozyme核酶（具備催化功效RNA）

1980以前，已知全部生物催化劑，其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。

80年代初，美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校ThomasCech和美國(guó)耶魯大學(xué)SidneyAltman各自獨(dú)立發(fā)覺(jué)RNA具備生物催化功效，此發(fā)覺(jué)被認(rèn)為是近十年生化領(lǐng)域最令人鼓舞發(fā)覺(jué)，此二人分亨1989諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

ribozyme種類(lèi)：①自我剪接ribozyme

②自我剪切ribozyme

③催化分子間反應(yīng)ribozyme后邊細(xì)講

四、

按酶蛋白亞基組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)

1、

單體酶

由一條或多條共價(jià)相連肽鏈組成酶分子

牛胰RNase

124a.a

單鏈

雞卵清溶菌酶

129a.a

單鏈胰凝乳蛋白酶

三條肽鏈

單體酶種類(lèi)較少，通常多催化水解反應(yīng)。

2、

寡聚酶

由兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基組成酶，亞基能夠相同或不一樣，通常是偶數(shù)，亞基間以非共價(jià)鍵結(jié)合。

①含相同亞基寡聚酶

蘋(píng)果脫胱氫酶（鼠肝），2個(gè)相同亞基

②含不一樣亞基寡聚酶

琥珀酸脫氫酶（牛心），αβ2個(gè)亞基

寡聚酶中亞基聚合，有與酶專(zhuān)一性關(guān)于，有與酶活性中心形成關(guān)于，有與酶調(diào)整性能關(guān)于。

大多數(shù)寡聚酶是胞內(nèi)酶，而胞外酶通常是單體酶。

3、

多酶復(fù)合體

由兩個(gè)或兩個(gè)以上酶，靠非共價(jià)鍵結(jié)合而成，其中每一個(gè)酶催化一個(gè)反應(yīng)，全部反應(yīng)依次進(jìn)行，組成一個(gè)代謝路徑或代謝路徑一部分。如脂肪酸合成酶復(fù)合體。

比如：大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由三種酶組成

①丙酮酸脫氫酶（E1）

以二聚體存在2×9600

②二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；福‥2）

70000

③二氫硫辛酸脫氫酶（E3）

以二聚體存在2×56000復(fù)合體：12個(gè)E1二聚體

24×96000

24個(gè)E2單體

24×70000

6個(gè)E3二聚體

12×56000

總分子量560萬(wàn)

4、

多酶融合體

一條多肽鏈上含有兩種或兩種以上催化活性酶，這往往是基因融合產(chǎn)物。

比如：天冬氨酸激酶I高絲氨酸脫氫酶I融合體（雙頭酶）

該酶是四聚體α4，每條肽鏈含兩個(gè)活性區(qū)域：N-端區(qū)域是Asp激酶，C端區(qū)域是高Ser脫氫酶。

五、

酶在細(xì)胞中分布

一個(gè)細(xì)胞內(nèi)含有上千種酶，相互關(guān)于酶往往組成一個(gè)酶體系，分布于特定細(xì)胞組分中，所以一些調(diào)整因子能夠比較特異地影響某細(xì)胞組分中酶活性，而不使其它組分中酶受影響。

1.分布于細(xì)胞核酶

核被膜

酸性磷酸酶

染色質(zhì)

三磷酸核苷酶

核仁

核糖核酸酶

核內(nèi)可溶性部分

酵解酶系、乳酸脫氫酶

2.分布于細(xì)胞質(zhì)酶

參加糖代謝酶

酵解酶系

磷酸戊糖路徑酶系

參加脂代謝酶

脂肪酸合成酶復(fù)合體

參加a.a蛋白質(zhì)酶

Asp氨基轉(zhuǎn)移酶

參加核酸合成酶

核苷激酶

核苷酸激酶

3.分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)酶

光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

膽固醇合成酶系

粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

蛋白質(zhì)合成酶系

（細(xì)胞質(zhì)一側(cè)）

4.分布于線(xiàn)粒體酶

外膜：?；o酶A合成酶

內(nèi)膜：NADH脫氫酶

基質(zhì)：三羧酸循環(huán)酶系

脂肪酸β-氧化酶系

5.分布于溶酶體酶

水解蛋白質(zhì)酶

水解糖苷類(lèi)酶

水解核酸酶

水解脂類(lèi)酶

6.標(biāo)志酶

有些酶只分布于細(xì)胞內(nèi)某種特定組分中，

核：

尼克酰胺單核苷酸腺苷酰轉(zhuǎn)移酶，功效：DNA、RNA生物合成

線(xiàn)粒體：琥珀酸脫氫酶（電子轉(zhuǎn)移、三羧酸循環(huán)）

溶酶體：酸性磷酸酶（細(xì)胞成份水解）

微粒體：（核蛋白體、多核蛋白體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）Glc-6-磷酸酶

上清液：乳酸脫氫酶

第二節(jié)

酶國(guó)際分類(lèi)及命名

一、

習(xí)慣命名

1961年6以前使用酶沿用習(xí)慣命名

1.（絕大多數(shù)酶）依據(jù)底物來(lái)命名

如：催化蛋白質(zhì)水解酶稱(chēng)蛋白酶。催化淀粉水解酶稱(chēng)淀粉酶。

2.依據(jù)催化反應(yīng)性質(zhì)命名

如：水解酶、轉(zhuǎn)氨酶

3結(jié)合上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)命名，琥珀酸脫氫酶。

4.有時(shí)加上酶起源

如：胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶

習(xí)慣命名較簡(jiǎn)單，但缺乏系統(tǒng)性。

二、

國(guó)際系統(tǒng)命名

系統(tǒng)名稱(chēng)應(yīng)明確標(biāo)明酶底物及催化反應(yīng)性質(zhì)。

如：草酸氧化酶（習(xí)慣名），系統(tǒng)名稱(chēng)：

草酸：氧氧化酶

又如：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（習(xí)慣名），系統(tǒng)名：

丙氨酸：α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶

反應(yīng)：丙氨酸+α--酮戊二酸→Glu+丙酮酸

三、

國(guó)際系統(tǒng)分類(lèi)法及編號(hào)（EC編號(hào)）

標(biāo)準(zhǔn)：將全部酶促反應(yīng)按性質(zhì)分為六類(lèi)，分別用1、2、3、4、5、6表示。

再依照底物中被作用基團(tuán)或鍵特點(diǎn)，將每一大類(lèi)分為若干個(gè)亞類(lèi)，編號(hào)用1、2、3……，每個(gè)亞類(lèi)又可分為若干個(gè)亞一亞類(lèi)，用編號(hào)1、2、3……表示。

每一個(gè)酶編號(hào)由4個(gè)數(shù)字組成，中間以“?”隔開(kāi)。第一個(gè)數(shù)字表示大類(lèi)，第二個(gè)數(shù)字表示亞類(lèi)，第三個(gè)表示亞-亞類(lèi)，第四個(gè)數(shù)字表示在亞-亞中編號(hào)。

1、

氧化還原酶類(lèi)

催化氧化還原反應(yīng)：

A?2H+B=A+B?2H乳酸：NAD+氧化還原酶（EC1.1.1.27），

習(xí)慣名：乳酸脫氫酶

圖2、

轉(zhuǎn)移酶類(lèi)

AB+C=A+BC

Ala：酮戊二酸氨基移換酶（EC2.6.1.2），

習(xí)慣名：谷丙轉(zhuǎn)氨酶

圖

3、

水解酶類(lèi)

催化水解反應(yīng)，包含淀粉酶、核酸酶、蛋白酶、脂酶。亮氨酸氨基肽水解酶（EC3.4.1.1），

習(xí)慣名：

Ile氨肽酶。

4、

裂合酶類(lèi)（裂解酶）

催化從底物上移去一個(gè)基團(tuán)而形成雙鍵反應(yīng)或其逆反應(yīng)

二磷酸酮糖裂合酶（EC4.1.2.7），

習(xí)慣名：醛縮酶

5、

異構(gòu)酶（EC5.3.1.9）

催化同分異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)化，6-磷酸Glc異構(gòu)酶

6、

合成酶（連接酶）

催化一切必須與ATP分解相偶聯(lián)、并由兩種物質(zhì)合成一個(gè)物質(zhì)反應(yīng)。P241表4-8酶國(guó)際分類(lèi)——大類(lèi)和亞類(lèi)舉例：乙醇脫氫酶分類(lèi)編號(hào)是EC1.1.1.1，乳酸脫氫酶EC1.1.1.27，蘋(píng)果酸脫氫酶EC1.1.1.37第一個(gè)數(shù)字表示大類(lèi)：

氧化還原

第二個(gè)數(shù)字表示反應(yīng)基團(tuán)：醇基

第三個(gè)數(shù)字表示電子受體：NAD+或NADP+

第四個(gè)數(shù)字表示此酶底物：乙醇，乳酸，蘋(píng)果酸。

前面三個(gè)編號(hào)表明這個(gè)酶特征：反應(yīng)性質(zhì)、底物性質(zhì)（鍵類(lèi)型）及電子或基團(tuán)受體，第四個(gè)編號(hào)用于區(qū)分不一樣底物。酶物種和組織差異

來(lái)自不一樣物種或同一物種不一樣組織或不一樣細(xì)胞器同一個(gè)酶，即使它們催化同一個(gè)生化反應(yīng)，但它們一級(jí)結(jié)構(gòu)可能不相同，有時(shí)反應(yīng)機(jī)制也可能不一樣，可是不論是酶系統(tǒng)命名法還是習(xí)慣命名法，對(duì)這些均不加以區(qū)分，而定為相同名稱(chēng)，這是因?yàn)槊敢勒帐敲杆呋磻?yīng)。

比如，

SOD不論起源怎樣，均催化以下反應(yīng)

2O2-+2H+→H2O2+O2

H2O2再由過(guò)氧化氫酶催化、分解

它們有同一個(gè)名稱(chēng)和酶編號(hào)EC1.15.1.1

實(shí)際此酶可分三類(lèi)：

CuZn-SOD

真核生物細(xì)胞質(zhì)中

Mn-SOD

真核生物線(xiàn)粒體中

Fe-SOD

即使同是CuZn-SOD，來(lái)自牛紅細(xì)胞與豬紅細(xì)胞，其一級(jí)結(jié)構(gòu)也有很大不一樣。

所以，在討論一個(gè)詳細(xì)酶時(shí)，應(yīng)對(duì)它起源與名稱(chēng)一并加以說(shuō)明。

第三節(jié)

酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)速度以及影響酶促反應(yīng)速度各種原因，包含低物濃度、酶濃度、pH、溫度、激活劑與抑制劑、等。

一、

酶量度

酶含量不能直接用重量和摩爾數(shù)表示（不純、失活、分子量不知），而采取酶活力單位表示

1、

酶活力與酶促反應(yīng)速度

酶活力：用在一定條件下，酶催化某一反應(yīng)反應(yīng)速度表示。反應(yīng)速度快，活力就越高。

酶量—酶活力一反應(yīng)速度

酶促反應(yīng)速度表示方法：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位體積中底物降低許或產(chǎn)物增加量。

單位：濃度/單位時(shí)間

P243

圖4-4

酶反應(yīng)速度曲線(xiàn)研究酶促反應(yīng)速度，以酶促反應(yīng)初速度為準(zhǔn)。因?yàn)榈孜餄舛冉档?、酶部分失活產(chǎn)物抑制和逆反應(yīng)等原因，會(huì)使反應(yīng)速度隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而下降。

2、

酶活力單位（U）

國(guó)際酶學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)單位：在特定條件下，1分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化1umol底物酶量，稱(chēng)一個(gè)國(guó)際單位（IU）。特定條件：25℃pH及底物濃度采取最適條件（有時(shí)底物分子量不確定時(shí)，可用轉(zhuǎn)化底物中1umol關(guān)于基團(tuán)酶量表示）。

實(shí)際工作中，每一個(gè)酶測(cè)活方法不一樣，對(duì)酶單位分別有一個(gè)明確定義。

如：限制性核酸內(nèi)切酶

用粘度法測(cè)活性：定義為30℃，1分鐘，使底物DNA溶液比粘度下降25%酶量為1個(gè)酶單位。

轉(zhuǎn)化率法：標(biāo)準(zhǔn)條件，5分鐘使1ug供體DNA殘留37%轉(zhuǎn)化活性所需酶量為1個(gè)酶單位。

凝膠電泳法測(cè)活：37℃，1小時(shí)，使1ugλDNA完全水解酶量為1個(gè)酶單位。

可見(jiàn)，同一個(gè)酶采取不一樣測(cè)活方法，得到酶活單位是不一樣，即使是同一個(gè)測(cè)活法，試驗(yàn)條件稍有相同，測(cè)得酶單位亦有差異。

如淀粉酶，兩種定義

A：1g可溶性starch，在1h內(nèi)液化所需enzyme量。

B：lml2%可溶性starch，在1h內(nèi)液化所需enzyme量。

1g酶制劑溶于1000mlH2O，取0.5ml與2%starch20ml反應(yīng)，pH6.0，10分鐘完全液化，求酶活力。

A：60/10×20×2%×1/0.5×1000=4800u/克enzyme制劑

B：60/10×20/0.5×1000=240000u/克enzyme制劑

3、

酶比活力

Specific

activity

每毫克酶蛋白所具備酶活力。酶比活力是分析酶純度是主要指標(biāo)。

單位：U/mg蛋白質(zhì)。

有時(shí)用每克酶制劑或每毫升酶制劑含有多少個(gè)活力單位表示。舉例：一個(gè)酶分離純化分為4步。

步驟

1

2

3

4

總活力（U）

6

4

3

2

總蛋白質(zhì)（mg）

20

10

5

2

比活力（U/mg）

6/20

4/10

3/5

2/2酶提純過(guò)程中，總蛋白降低，總活力降低，比活力增高。酶純化倍數(shù)：酶回收率：

×100%

4、

酶轉(zhuǎn)換數(shù)和催化周期

分子活性定義：每molenzyme

在1秒內(nèi)轉(zhuǎn)化substratemol數(shù)。

亞基或催化中心活性定義：每molactivesubunit或activecenter在一秒內(nèi)轉(zhuǎn)化substratemol數(shù)，稱(chēng)為轉(zhuǎn)換數(shù)Kcat

P244圖表4—4轉(zhuǎn)換數(shù)倒數(shù)即為催化周期：一個(gè)酶分子每催化一個(gè)底物分子所需時(shí)間。

如：乳糖脫氫酶轉(zhuǎn)換數(shù)為1000/秒，則它催化周期為10-3秒。二、

底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響

單底物酶促反應(yīng)，包含異構(gòu)酶、水解酶及大部分裂合催化反應(yīng)。

1913Michaelis和Menten提出米—曼方程。

（一）

底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響——米式學(xué)說(shuō)提出

1903

Henri

研究蔗糖水解反應(yīng)。

sucrose+H2O

acid

glucose+fructose

sucrase酸水解

V

V

[sucrose]

酶水解

V

V

[enzyme](substrate不變)

[sucrose]

底物濃度與酶促反應(yīng)速度關(guān)系：

當(dāng)?shù)孜餄舛炔煌Ｔ龃髸r(shí)，反應(yīng)速度不再上升，趨向一個(gè)極限，酶被底物飽和（底物飽和現(xiàn)象）。

中間產(chǎn)物假說(shuō)：酶與底物先絡(luò)合成一個(gè)中間產(chǎn)物，然后中間產(chǎn)物深入分解成產(chǎn)物和游離酶。

證據(jù)：（1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制試驗(yàn)（2）底物保護(hù)酶不變性（3）結(jié)晶ES復(fù)合物取得。

米式學(xué)說(shuō)：

19，Michaelis和Menten繼承和發(fā)展了中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)，在前人工作基礎(chǔ)上提出酶促動(dòng)力學(xué)基本原理，并以數(shù)學(xué)公式表明了底物濃度與酶促反應(yīng)速度定量關(guān)系，稱(chēng)米式學(xué)說(shuō)：

（二）

米式方程導(dǎo)出：

1、

基于快速平衡假說(shuō)——早年米式方程

最初，Michaelis和Menten是依照“快速平衡假說(shuō)”推出米式方程。

快速平衡假說(shuō)：

①

在反應(yīng)初始階段，底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度，所以，底物濃度{S}能夠認(rèn)為不變。

②

游離酶與底物形成ES速度極快，E+S

ES，而ES形成產(chǎn)物速度極慢，ES分解成產(chǎn)物P對(duì)于[ES]濃度動(dòng)態(tài)平衡沒(méi)有影響，不予考慮。

K1、K2》K3

③

因?yàn)檠芯渴浅跛俣?，P量很小，由P

ES能夠忽略不記。ES生成速度：K1（[E]-[ES]）[S]

ES分解速度：K2[ES]

K1（[E]-[ES]）[S]

=

K2[ES]

反應(yīng)速度：

KS現(xiàn)在稱(chēng)為底物常數(shù)

2、

Briggs和Haldane“穩(wěn)態(tài)平衡假說(shuō)”及其對(duì)米式方程發(fā)展：

穩(wěn)態(tài)平衡假說(shuō)：

[ES]生成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡（穩(wěn)態(tài)），有時(shí)必須考慮[ES]分解成產(chǎn)物P對(duì)于[ES]動(dòng)態(tài)平衡影響（[ES]分解速度）?；蛘哒f(shuō)，[ES]動(dòng)態(tài)平衡（分解速度）不但與ES

E+S關(guān)于，還與ES

P+E關(guān)于。

穩(wěn)態(tài)平衡假說(shuō)貢獻(xiàn)在于第②點(diǎn)。用穩(wěn)態(tài)假說(shuō)推導(dǎo)米式方程：

ES生成速度：

k1（[E]-[ES]）[S]

ES分解速度：

k2[ES]+k3[ES]

以上兩個(gè)速度相等。

k1（[E]-[ES]）[S]=k2[ES]+k3[ES]

反應(yīng)速度：

Vmax=k3[E]

Km稱(chēng)米氏常數(shù)，當(dāng)Km及Vmax已知時(shí)，即可確定酶反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系。

（三）

米式方程討論

1、

快速平衡假說(shuō)與穩(wěn)態(tài)平衡假說(shuō)實(shí)質(zhì)區(qū)分

當(dāng)K1、K2＞＞K3時(shí)，即ES

P是整個(gè)反應(yīng)平衡中極慢一步，那么

這就是早年提出米式方程

所以說(shuō)，穩(wěn)態(tài)平衡=快速平衡+慢速平衡，

當(dāng)ES

P（即K3/K1）極慢時(shí)，穩(wěn)態(tài)平衡基本等于快速平衡

2、

Km物理意義

當(dāng)反應(yīng)速度v=1/2Vmax時(shí)，Km=[S]，

Km物理意義是：當(dāng)反應(yīng)速度達(dá)成最大反應(yīng)速度二分之一時(shí)底物濃度。

單位：與底物濃度單位一致，mol?L-1或mmol?L-1

Km是酶特征常數(shù)之一。通常只與酶性質(zhì)關(guān)于，與酶濃度無(wú)關(guān)。不一樣酶Km值不一樣。

P248

表4-5

一些酶Km值。

3、

Km與天然底物

假如一個(gè)酶有幾個(gè)底物，則每一個(gè)底物各有一個(gè)特定Km，其中Km最小底物稱(chēng)該酶最適底物或天然底物。因?yàn)镵m愈?。ㄟ_(dá)成Vmax二分之一所需底物濃度愈?。┍硎綱改變?cè)届`敏底物。4、

Km、Ks與底物親和力

Km稱(chēng)米式常數(shù)，Km=（K2+K3）／K1，從某種意義上講，Km是ES分解速度（K2+K3）與形成速度（K1）比值，它包含ES解離趨勢(shì)（K2／K1）和產(chǎn)物形成趨勢(shì)（K3／K1）。

Ks稱(chēng)為底物常數(shù)，Ks=K2／K1，它是ES解離常數(shù)，只反應(yīng)ES解離趨勢(shì)，所以，1/Ks能夠表示酶與底物親和力大小（ES形成趨勢(shì)），不難看出，底物親和力大不一定反應(yīng)速度大（產(chǎn)物形成趨勢(shì)，K3／K1）

只有當(dāng)K2、K1＞＞K3時(shí)，Km≈Ks，所以，1/Km只能近似地表示底物親和力大小。

問(wèn)題：

（1）

Km越小，底物親和力越大（X）

（2）

Ks越小，底物親和力越大（√）

（3）

天然底物就是親和力最大底物（X）

（4）

天然底物就是Km值最小底物（√）5、

Km與米式方程實(shí)際用途

已知V求[S]

已知[S]求V

相對(duì)速度（酶活性中心被占據(jù)分?jǐn)?shù)Y）：

當(dāng)v=Vmax時(shí)，表明酶活性部位已全部被底物占據(jù)，v與[S]無(wú)關(guān)，只和[Et]成正比。當(dāng)v=1/2Vmax時(shí)，表示活性部位有二分之一被占據(jù)。

設(shè)定達(dá)成最大反應(yīng)速度0.9倍時(shí)，所需底物濃度為[S]0.9

[S]0.9=9Km

同理有：[S]0.8=4Km

[S]0.7=2.33Km

[S]0.6=1.5Km

[S]0.5=1Km

[S]0.1=1/9Km

[S]0.9/[S]0.1=81

[S]0.7/[S]0.1=21

（四）

Km和Vmax求解方法

1、

雙倒數(shù)作圖法

要從試驗(yàn)數(shù)據(jù)所得到v-[S]曲線(xiàn)來(lái)直接決定Vmax是很困難，也不易求出Km值。

由米式方程兩邊取倒數(shù)：

將試驗(yàn)所得初速度數(shù)據(jù)v和[S]取倒數(shù)，得各種1/v和1/[S]值，將1/v對(duì)1/[S]作圖，得

P250圖4-6

上圖[S]范圍在0.330—2.0Km，最適。

若[S]范圍在3.3—20Km，直線(xiàn)斜率太小。

若[S]范圍在0.033––0.2Km，直線(xiàn)斜率太大。

如當(dāng)Km=1×10-5mol/L時(shí)，試驗(yàn)所取底物濃度范圍應(yīng)在0.33×10-5－2.0×10-5mol/L。

通常選底物濃度應(yīng)考慮能否得到1/[S]常數(shù)增量。

如當(dāng)選[S]為1.01、1.11、1.25、1.42、1.66、2.0、2.5、3.33、5.0、10時(shí)

1/[S]為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0是常數(shù)增量。

反之，若選[S]為常數(shù)增量1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10時(shí)，

1/[S]為0.1、0.111、0.125、0.5、1.0，是非常數(shù)增量，點(diǎn)多集中在1/v軸附近。

2、

V—V/[S]作圖法

P250

圖4-7

三、

多底物酶促反應(yīng)

前面討論米氏方程（推導(dǎo)米氏方程時(shí)用是單底物），適適用于單底物酶促反應(yīng)，如異構(gòu)、水解及大部分裂合反應(yīng)，不適適用于多底物反應(yīng)。

A、B、C表示底物，按照底物與酶結(jié)合次序，產(chǎn)物則按它們從酶產(chǎn)復(fù)合物中釋放次序分別用P、Q、R表示。

雙底物酶促反應(yīng)已知有三種機(jī)理

1、

有序次序反應(yīng)機(jī)理

底物A、B與酶結(jié)合次序是一定，產(chǎn)物P、Q釋放次序也是一定。

P251舉例：P251乙醇脫氫酶

2、

隨機(jī)次序反應(yīng)機(jī)理

底物A、B與酶結(jié)合次序是隨機(jī)，產(chǎn)物P、Q釋放次序也是隨機(jī)。P252

如糖原磷酸化酶

3、

乒乓反應(yīng)機(jī)理

先結(jié)合第一個(gè)底物A，釋放第一個(gè)產(chǎn)物P，酶構(gòu)象發(fā)生改變，結(jié)合第二個(gè)底物B，釋放第二個(gè)產(chǎn)物Q。

P252舉例：

谷丙轉(zhuǎn)氨酶

四、

pH對(duì)酶促反應(yīng)速度影響

1.pH影響酶活力原因

①影響酶蛋白構(gòu)象，過(guò)酸或過(guò)堿會(huì)使酶變性。

②影響酶和底物分子解離狀態(tài)，尤其是酶活性中心解離狀態(tài)，最終影響ES形成。

③影響酶和底物分子中另一些基團(tuán)解離，這些基團(tuán)離子化狀態(tài)影響酶專(zhuān)一性及活性中心構(gòu)象。

2．酶最適pH和穩(wěn)定性pH

最適pH：使酶促反應(yīng)速度達(dá)成最大時(shí)介質(zhì)pH。

酶在試管反應(yīng)中最適pH與它所在細(xì)胞中生理pH不一定完全相同，為何？

幾個(gè)酶最適pH，見(jiàn)P253表4—6。穩(wěn)定性pH：在一定pH范圍內(nèi)，酶不會(huì)變性失活，此范圍稱(chēng)酶穩(wěn)定性pH。

圖A．最適pH曲線(xiàn)：最適pH=6.8

B．穩(wěn)定性pH曲線(xiàn)：pH5~8

曲線(xiàn)B：將酶在不一樣pH下保溫，再調(diào)回pH6.8，測(cè)定反應(yīng)速度。

曲線(xiàn)B說(shuō)明，在pH6.8~8及5~6.8范圍內(nèi)反應(yīng)速度降低，不是因?yàn)槊傅鞍鬃冃允Щ钤斐?，而是因?yàn)槊富虻孜镄纬闪瞬徽＝怆x，而在pH＞8和pH＜5范圍，則是由兩種原因共同作用結(jié)果。

即使大部分酶pH—酶活曲線(xiàn)是鐘形，但也有半鐘形甚至直線(xiàn)形。

P254圖4-9酶pH—酶活曲線(xiàn)

五、

溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響。

1．最適溫度及影響原因

溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響有兩個(gè)方面：

①提升溫度，加緊反應(yīng)速度。

②提升溫度，酶變性失活。

這兩種原因共同作用，在小于最適溫度時(shí)，前一個(gè)原因?yàn)橹?；在大于最適溫度時(shí)，后一個(gè)原因?yàn)橹鳌Ｗ钸m溫度就是這兩種原因綜合作用結(jié)果。

溫度系數(shù)Q10：溫度升高10℃，反應(yīng)速度與原來(lái)反應(yīng)速度之比，Q10通常為1~2。

溫血?jiǎng)游锩?，最適溫度35℃???—40℃，植物酶最適溫度40℃—50℃，細(xì)菌TaqDNA聚合酶70℃。

2．酶穩(wěn)定性溫度

在某一時(shí)間范圍內(nèi)，酶活性不降低最高溫度稱(chēng)該酶穩(wěn)定性溫度。

酶穩(wěn)定性溫度有一定時(shí)間限制。

穩(wěn)定性溫度范圍確實(shí)定方法：將酶分別在不一樣溫度下預(yù)保溫一定時(shí)間，然后回到較低溫度（即酶熱變性失活作用可忽略溫度），測(cè)酶活性。

圖

酶濃度高、不純、有底物、抑制劑和保護(hù)劑會(huì)使穩(wěn)定性溫度增高。酶保留：

①液體酶制劑能夠利用上述5種原因中幾個(gè)，低溫（幾個(gè)月）。

②干粉，可在室溫下放置一段時(shí)間，長(zhǎng)久保留，應(yīng)在低溫冰箱中。

六、

酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響

假如底物濃度足夠大，使酶飽和，則反應(yīng)速度與酶濃度成正比。

Vmax

=

K3[E]

[S]過(guò)量且不變時(shí)，v∝[E]。

七、

激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速度影響

凡是能提升酶活性物質(zhì)，都稱(chēng)為激活劑。activator

激活劑作用包含兩種情況：

一個(gè)是因?yàn)榧せ顒┐嬖?，使一些原?lái)有活性酶活性深入提升，這一類(lèi)激活劑主要是離子或簡(jiǎn)單有機(jī)化合物。

另一個(gè)是激活酶原，無(wú)活性→有活性，這一類(lèi)激活劑可能是離子或蛋白質(zhì)。

1、

無(wú)機(jī)離子激活作用

（1）金屬離子：K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+

（2）陰離子：cl-、Br-

（3）氫離子

許多金屬離子是酶輔助因子，是酶組成成份，參加催化反應(yīng)中電子傳遞。

有些金屬離子可與酶分子肽鏈上側(cè)鏈基團(tuán)結(jié)合，穩(wěn)定酶分子活性構(gòu)象。

有金屬離子經(jīng)過(guò)生成螯合物，在酶與底物結(jié)合中起橋梁作用。

注意：

（1）

無(wú)機(jī)離子激活作用具備選擇性，不一樣離子激活不一樣酶。

（2）

不一樣離子之間有拮抗作用，如Na+與K+、Mg+與Ca+，但Mg+與Zn+?？纱?。

（3）

激活劑濃度要適中，過(guò)高往往有抑制作用，1~50mM

2、

簡(jiǎn)單有機(jī)分子激活作用

①還原劑（如Cys、還原型谷胱甘肽）能激活一些活性中心含有—SH酶。

②金屬螯合劑（EDTA）能去除酶中重金屬離子，解除抑制作用。

八、

抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度影響

酶是protein，凡可使酶蛋白變性而引發(fā)酶活力喪失作用稱(chēng)為酶失活作用。

抑制作用：使酶活力下降但并不引發(fā)酶蛋白變性作用稱(chēng)為抑制作用。（不可逆抑制、可逆抑制）

抑制劑（inhibitor）：不引發(fā)酶蛋白變性，但能使酶分子上一些必需基團(tuán)（活性中心上一些基團(tuán)）發(fā)生改變，引發(fā)酶活性下降，甚至喪失，這類(lèi)物質(zhì)稱(chēng)為酶抑制劑。

研究抑制劑對(duì)酶作用有重大意義：

（1）

藥品作用機(jī)理和抑制劑型藥品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)：抗癌藥

（2）

對(duì)生物體代謝路徑進(jìn)行認(rèn)為調(diào)控，代謝控制發(fā)酵

（3）

研究酶活性中心構(gòu)象及其化學(xué)功效基團(tuán)，不但能夠設(shè)計(jì)農(nóng)藥，而且也是酶工程和化學(xué)修飾酶、酶工業(yè)基礎(chǔ)

（一）

不可逆抑制作用（非專(zhuān)性必、專(zhuān)一性）

抑制劑與酶活性中心基團(tuán)共價(jià)結(jié)合，使酶活性下降