生物化學重點內容

生物化學重點內容PAGE46生物化學重點內容第一章

緒論一、生物化學的的概念：生物化學（biochemistry)是利用化學的原理與方法探討生命活動規(guī)律的一門科學，它是介于化學、生物學及物理學之間的一門邊緣學科。二、生物化學的發(fā)展：1．敘述（靜態(tài)）生物化學階段：是生物化學發(fā)展的萌芽階段，該階分析和研究組成生物體的各種化學成分，以及生物體的分泌物和排泄物。2．動態(tài)生物化學階段：是生物化學蓬勃發(fā)展的階段，這一階段段的主要工作是研究生物體內各種主要化學物質的代謝途徑。3．分子生物學階段：是現(xiàn)代生物化學階段，這一階段的主要研究任務是探討各種生物大分子的結構和功能之間的關系。三、生物化學研究的主要方面：1．生物體的物質組成：高等生物體主要由蛋白質、核酸、糖類、脂類以及水、無機鹽等組成。2．物質代謝：物質代謝的基本過程主要包括三大步驟：消化、吸收→中間代謝→排泄。其中，中間代謝過程是在細胞內進行的最為復雜的化學變化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質互變，代謝調控，能量代謝等幾方面的內容。3．細胞信號轉導：細胞內存在多條信號轉導途徑，而這些途徑之間通過一定的方式相互交織在一起，從而構成了非常復雜的信號轉導網(wǎng)絡，調控細胞的代謝、生理活動及生長分化。4．生物分子的結構與功能：對生物大分子結構的理解，揭示結構與功能之間的關系。5．遺傳與繁殖：對生物體遺傳與繁殖的分子機制的研究，也是現(xiàn)代生物化學與分子生物學研究的一個重要內容。第二章

蛋白質化學一、氨基酸：1．結構特點：氨基酸(aminoacid)是蛋白質分子的基本組成單位。構成天然蛋白質分子的氨基酸約有20種，除脯氨酸為α-亞氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均為L-α-氨基酸。2．分類：根據(jù)氨基酸的R基團的極性大小可將氨基酸分為四類：①非極性中性氨基酸(8種)；②極性中性氨基酸(7種)；③酸性氨基酸(Glu和Asp)；④堿性氨基酸(Lys、Arg和His)。二、肽鍵與肽鏈：肽鍵（peptidebond）是指由一分子氨基酸的α-羧基與另一分子氨基酸的α-氨基經(jīng)縮水而形成的特殊酰胺鍵(-CO-NH-)。氨基酸分子在參與形成肽鍵之后，由于脫水而產生的不完整結構，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→C端。三、肽鍵平面（肽單位）：肽鍵具有部分雙鍵的性質，不能自由旋轉；使得組成肽鍵的四個原子及其相鄰的兩個α碳原子處在同一個平面上，構成剛性平面結構，稱為肽鍵平面（肽單位）。四、蛋白質的分子結構：蛋白質的分子結構被人為分為一級、二級、三級和四級結構等層次。一級結構為線狀結構，二、三、四級結構為空間結構。1．一級結構：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，由肽鍵維系。蛋白質的一級結構決定其空間結構。2．二級結構：指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構象，借氫鍵維系。主要有以下幾種類型：（1）α-螺旋：其結構特征為：①主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋；②螺旋每上升一圈是3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm；③相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵；④側鏈基團位于螺旋的外側。影響α-螺旋形成的因素主要是：①側鏈基團較大的氨基酸殘基；②連續(xù)帶相同電荷的氨基酸殘基；③脯氨酸殘基。（2）β-折疊：其結構特征為：①若干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片；②所有肽鍵的C=O和N—H形成鏈間氫鍵；③側鏈基團分別交替位于片層的上、下方。（3）β-轉角：多肽鏈180°回折部分，通常由四個氨基酸殘基構成，借1、4殘基之間形成氫鍵維系。（4）無規(guī)卷曲：主鏈骨架無規(guī)律盤繞的部分。3．三級結構：指多肽鏈所有原子的空間排布。其維系鍵主要是非共價鍵（次級鍵）：氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵等，也可涉及二硫鍵。4．四級結構：指亞基之間的立體排布、接觸部位的布局等，其維系鍵為非共價鍵。亞基是指參與構成蛋白質四級結構的而又具有獨立三級結構的多肽鏈。五、蛋白質的理化性質：1．兩性解離與等電點：蛋白質分子中仍然存在游離的氨基和游離的羧基，因此蛋白質與氨基酸一樣具有兩性解離的性質。蛋白質分子所帶正、負電荷相等時溶液的pH值稱為蛋白質的等電點。2．蛋白質的膠體性質：蛋白質具有親水溶膠的性質。蛋白質分子表面的水化膜和表面電荷是穩(wěn)定蛋白質親水溶膠的兩個重要因素。3．蛋白質的紫外吸收：蛋白質分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸殘基對紫外光有吸收，以色氨酸吸收最強，最大吸收峰為280nm。4．蛋白質的變性：蛋白質在某些理化因素的作用下，其特定的空間結構被破壞而導致其理化性質改變及生物活性喪失，這種現(xiàn)象稱為蛋白質的變性。引起蛋白質變性的因素有：高溫、高壓、電離輻射、超聲波、紫外線及有機溶劑、重金屬鹽、強酸強堿等。絕大多數(shù)蛋白質分子的變性是不可逆的。六、蛋白質的分離與純化：1．鹽析與有機溶劑沉淀：在蛋白質溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質的膠體性質，使蛋白質從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。鹽析時，溶液的pH在蛋白質的等電點處效果最好。凡能與水以任意比例混合的有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可引起蛋白質沉淀。2．電泳：蛋白質分子在高于或低于其pI的溶液中帶凈的負或正電荷，因此在電場中可以移動。電泳遷移率的大小主要取決于蛋白質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，可將大分子物質與小分子物質分離開。4．層析：利用混合物中各組分理化性質的差異，在相互接觸的兩相（固定相與流動相）之間的分布不同而進行分離。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定蛋白質的分子量。5．超速離心：利用物質密度的不同，經(jīng)超速離心后，分布于不同的液層而分離。超速離心也可用來測定蛋白質的分子量，蛋白質的分子量與其沉降系數(shù)S成正比。七、氨基酸順序分析：蛋白質多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質一級結構的測定，主要有以下幾個步驟：1.分離純化蛋白質，得到一定量的蛋白質純品；2.取一定量的樣品進行完全水解，再測定蛋白質的氨基酸組成；3.分析蛋白質的N-端和C-端氨基酸；4.采用特異性的酶（如胰凝乳蛋白酶）或化學試劑（如溴化氰）將蛋白質處理為若干條肽段；5.分離純化單一肽段；6.測定各條肽段的氨基酸順序。一般采用Edman降解法，用異硫氰酸苯酯進行反應，將氨基酸降解后，逐一進行測定；7.至少用兩種不同的方法處理蛋白質，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行比較，以獲得完整的蛋白質分子的氨基酸順序。第三章酶和維生素一、酶的概念：酶（enzyme）是由活細胞產生的生物催化劑，這種催化劑具有極高的催化效率和高度的底物特異性，其化學本質是蛋白質。酶按照其分子結構可分為單體酶、寡聚酶和多酶體系（多酶復合體和多功能酶）三大類。二、酶的分子組成：酶分子可根據(jù)其化學組成的不同，可分為單純酶和結合酶（全酶）兩類。結合酶則是由酶蛋白和輔助因子兩部分構成，酶蛋白部分主要與酶的底物特異性有關，輔助因子則與酶的催化活性有關。與酶蛋白疏松結合并與酶的催化活性有關的耐熱低分子有機化合物稱為輔酶。與酶蛋白以共價鍵牢固結合并與酶的催化活性有關的耐熱低分子有機化合物稱為輔基。三、輔酶與輔基的來源及其生理功用：輔酶與輔基的生理功用主要是：（1）運載氫原子或電子，參與氧化還原反應。（2）運載反應基團，如?；?、氨基、烷基、羧基及一碳單位等，參與基團轉移。大部分的輔酶與輔基衍生于維生素。維生素（vitamin)是指一類維持細胞正常功能所必需的，但在許多生物體內不能自身合成而必須由食物供給的小分子有機化合物。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（VitB1）焦磷酸化而生成，是脫羧酶的輔酶，在體內參與糖代謝過程中α-酮酸的氧化脫羧反應。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）的衍生物。FMN或FAD通常作為脫氫酶的輔基，在酶促反應中作為遞氫體（雙遞氫體）。3.NAD+和NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，輔酶Ⅰ，CoⅠ）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+，輔酶Ⅱ,CoⅡ），是VitPP的衍生物。NAD+和NADP+主要作為脫氫酶的輔酶，在酶促反應中起遞氫體的作用，為單遞氫體。4.PLP：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，是VitB6的衍生物。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作為氨基轉移酶，氨基酸脫羧酶，半胱氨酸脫硫酶等的輔酶。5.CoA：泛酸（遍多酸）在體內參與構成輔酶A（CoA）。CoA中的巰基可與羧基以高能硫酯鍵結合，在糖、脂、蛋白質代謝中起傳遞?；淖饔茫酋；傅妮o酶。6.生物素：是羧化酶的輔基，在體內參與CO2的固定和羧化反應。7.FH4：由葉酸衍生而來。四氫葉酸是體內一碳單位基團轉移酶系統(tǒng)中的輔酶。8.VitB12衍生物：VitB12分子中含金屬元素鈷，故又稱為鈷胺素。VitB12在體內有多種活性形式，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成變位酶的輔酶，甲基鈷胺素則是甲基轉移酶的輔酶。四、金屬離子的作用：1.穩(wěn)定構象：穩(wěn)定酶蛋白催化活性所必需的分子構象；2.構成酶的活性中心：作為酶的活性中心的組成成分，參與構成酶的活性中心；3.連接作用：作為橋梁，將底物分子與酶蛋白螯合起來。五、酶的活性中心：酶分子上具有一定空間構象的部位，該部位化學基團集中，直接參與將底物轉變?yōu)楫a物的反應過程，這一部位就稱為酶的活性中心。參與構成酶的活性中心的化學基團，有些是與底物相結合的，稱為結合基團，有些是催化底物反應轉變成產物的，稱為催化基團，這兩類基團統(tǒng)稱為活性中心內必需基團。在酶的活性中心以外，也存在一些化學基團，主要與維系酶的空間構象有關，稱為酶活性中心外必需基團。六、酶促反應的特點：1．具有極高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化劑高106～1020倍。酶能與底物形成ES中間復合物，從而改變化學反應的進程，使反應所需活化能閾大大降低，活化分子的數(shù)目大大增加，從而加速反應進行。2．具有高度的專一性：一種酶只作用于一種或一類化合物，以促進一定的化學變化，生成一定的產物，這種現(xiàn)象稱為酶作用的特異性。（1）絕對特異性：一種酶只能作用于一種化合物，以催化一種化學反應，稱為絕對特異性，如琥珀酸脫氫酶。（2）相對特異性：一種酶只能作用于一類化合物或一種化學鍵，催化一類化學反應，稱為相對特異性，如脂肪酶。（3）立體異構特異性：一種酶只能作用于一種立體異構體，或只能生成一種立體異構體，稱為立體異構特異性，如L-精氨酸酶。3．作用條件溫和：酶一般適合的作用條件為37℃4.活性可以調節(jié)：如代謝物可調節(jié)酶的催化活性，對酶分子的共價修飾可改變酶的催化活性，也可通過改變酶蛋白的合成來改變其催化活性。5.酶易變性失活：酶是蛋白質，在一些理化因子存在下會變性失活。七、酶促反應的機制：1．中間復合物學說與誘導契合學說：酶催化時，酶活性中心首先與底物結合生成一種酶-底物復合物（ES），此復合物再分解釋放出酶，并生成產物，即為中間復合物學說。當?shù)孜锱c酶接近時，底物分子可以誘導酶活性中心的構象以生改變，使之成為能與底物分子密切契合的構象，這就是誘導契合學說。2．與酶的高效率催化有關的因素：①趨近效應與定向作用；②張力作用；③酸堿催化作用；④共價催化作用；⑤酶活性中心的低介電區(qū)（表面效應）。八、酶促反應動力學：酶促反應動力學主要研究酶催化的反應速度以及影響反應速度的各種因素。在探討各種因素對酶促反應速度的影響時，通常測定其初始速度來代表酶促反應速度，即底物轉化量＜5%時的反應速度。1．底物濃度對反應速度的影響：（1）底物對酶促反應的飽和現(xiàn)象：由實驗觀察到，在酶濃度不變時，不同的底物濃度與反應速度的關系為一矩形雙曲線，即當?shù)孜餄舛容^低時，反應速度的增加與底物濃度的增加成正比（一級反應）；此后，隨底物濃度的增加，反應速度的增加量逐漸減少（混合級反應）；最后，當?shù)孜餄舛仍黾拥揭欢繒r，反應速度達到一最大值，不再隨底物濃度的增加而增加（零級反應）。（2）米氏方程及米氏常數(shù)：根據(jù)上述實驗結果，Michaelis&Menten于1913年推導出了上述矩形雙曲線的數(shù)學表達式，即米氏方程：其中，Vmax為最大反應速度，Km為米氏常數(shù)。（3）Km和Vmax的意義：①當時，Km=[S]。Km等于酶促反應速度達最大值一半時的底物濃度。②Km可以反映酶與底物親和力的大小，即Km值越小，則酶與底物的親和力越大；反之，則越小。③Km可用于判斷反應級數(shù)：當[S]<0.01Km時，ν=（Vmax/Km）[S]，反應為一級反應，即反應速度與底物濃度成正比；當[S]>100Km時，ν=Vmax，反應為零級反應，即反應速度與底物濃度無關；當0.01Km<[S]<100Km時，反應處于零級反應和一級反應之間，為混合級反應。④Km是酶的特征性常數(shù)：在一定條件下，某種酶的Km值是恒定的，因而可以通過測定不同酶（特別是一組同工酶）的Km值，來判斷是否為不同的酶。⑤Km可用來判斷酶的最適底物：當酶有幾種不同的底物存在時，Km值最小者，為該酶的最適底物。⑥Km可用來確定酶活性測定時所需的底物濃度：當[S]=10Km時，ν=91%Vmax，為最合適的測定酶活性所需的底物濃度。⑦Vmax可用于酶的轉換數(shù)的計算：當酶的總濃度和最大速度已知時，可計算出酶的轉換數(shù)，即單位時間內每個酶分子催化底物轉變?yōu)楫a物的分子數(shù)。（4）Km和Vmax的測定：主要采用Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法和Hanes作圖法。2．酶濃度對反應速度的影響：當反應系統(tǒng)中底物的濃度足夠大時，酶促反應速度與酶濃度成正比，即ν=k[E]。3．溫度對反應速度的影響：一般來說，酶促反應速度隨溫度的增高而加快，但當溫度增加達到某一點后，由于酶蛋白的熱變性作用，反應速度迅速下降。酶促反應速度隨溫度升高而達到一最大值時的溫度就稱為酶的最適溫度。酶的最適溫度與實驗條件有關，因而它不是酶的特征性常數(shù)。低溫時由于活化分子數(shù)目減少，反應速度降低，但溫度升高后，酶活性又可恢復。4．pH對反應速度的影響：觀察pH對酶促反應速度的影響，通常為一鐘形曲線，即pH過高或過低均可導致酶催化活性的下降。酶催化活性最高時溶液的pH值就稱為酶的最適pH。人體內大多數(shù)酶的最適pH在6.5～8.0之間。酶的最適pH不是酶的特征性常數(shù)。5．抑制劑對反應速度的影響：凡是能降低酶促反應速度，但不引起酶分子變性失活的物質統(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。（1）不可逆抑制作用：抑制劑與酶分子的必需基團共價結合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等簡單方法使酶活性恢復的抑制作用就是不可逆抑制作用。如果以ν～[E]作圖，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。酶的不可逆抑制作用包括專一性抑制（如有機磷農藥對膽堿酯酶的抑制）和非專一性抑制（如路易斯氣對巰基酶的抑制）兩種。（2）可逆抑制作用：抑制劑以非共價鍵與酶分子可逆性結合造成酶活性的抑制，且可采用透析等簡單方法去除抑制劑而使酶活性完全恢復的抑制作用就是可逆抑制作用。如果以ν～[E]作圖，可得到一組隨抑制劑濃度增加而斜率降低的直線。可逆抑制作用包括競爭性、反競爭性和非競爭性抑制幾種類型。①競爭性抑制：抑制劑與底物競爭與酶的同一活性中心結合，從而干擾了酶與底物的結合，使酶的催化活性降低，這種作用就稱為競爭性抑制作用。其特點為：a.競爭性抑制劑往往是酶的底物類似物或反應產物；b.抑制劑與酶的結合部位與底物與酶的結合部位相同；c.抑制劑濃度越大，則抑制作用越大；但增加底物濃度可使抑制程度減?。籨.動力學參數(shù)：Km值增大，Vm值不變。典型的例子是丙二酸對琥珀酸脫氫酶（底物為琥珀酸）的競爭性抑制和磺胺類藥物（對氨基苯磺酰胺）對二氫葉酸合成酶（底物為對氨基苯甲酸）的競爭性抑制。②反競爭性抑制：抑制劑不能與游離酶結合，但可與ES復合物結合并阻止產物生成，使酶的催化活性降低，稱酶的反競爭性抑制。其特點為：a.抑制劑與底物可同時與酶的不同部位結合；b.必須有底物存在，抑制劑才能對酶產生抑制作用；c.動力學參數(shù)：Km減小，Vm降低。③非競爭性抑制：抑制劑既可以與游離酶結合，也可以與ES復合物結合，使酶的催化活性降低，稱為非競爭性抑制。其特點為：a.底物和抑制劑分別獨立地與酶的不同部位相結合；b.抑制劑對酶與底物的結合無影響，故底物濃度的改變對抑制程度無影響；c.動力學參數(shù)：Km值不變，Vm值降低。6．激活劑對反應速度的影響：能夠促使酶促反應速度加快的物質稱為酶的激活劑。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、酶的調節(jié)：可以通過改變其催化活性而使整個代謝反應的速度或方向發(fā)生改變的酶就稱為限速酶或關鍵酶。酶活性的調節(jié)可以通過改變其結構而使其催化活性發(fā)生改變，也可以通過改變其含量來改變其催化活性，還可以通過以不同形式的酶在不同組織中的分布差異來調節(jié)。1．酶結構的調節(jié)：通過對現(xiàn)有酶分子結構的影響來改變酶的催化活性。這是一種快速調節(jié)方式。（1）變構調節(jié)：又稱別構調節(jié)。某些代謝物能與變構酶分子上的變構部位特異性結合，使酶的分子構發(fā)生改變，從而改變酶的催化活性以及代謝反應的速度，這種調節(jié)作用就稱為變構調節(jié)。具有變構調節(jié)作用的酶就稱為變構酶。凡能使酶分子變構并使酶的催化活性發(fā)生改變的代謝物就稱為變構劑。當變構酶的一個亞基與其配體（底物或變構劑）結合后，能夠通過改變相鄰亞基的構象而使其對配體的親和力發(fā)生改變，這種效應就稱為變構酶的協(xié)同效應。變構劑一般以反饋方式對代謝途徑的起始關鍵酶進行調節(jié)，常見的為負反饋調節(jié)。變構調節(jié)的特點：①酶活性的改變通過酶分子構象的改變而實現(xiàn)；②酶的變構僅涉及非共價鍵的變化；③調節(jié)酶活性的因素為代謝物；④為一非耗能過程；⑤無放大效應。（2）共價修飾調節(jié)：酶蛋白分子中的某些基團可以在其他酶的催化下發(fā)生共價修飾，從而導致酶活性的改變，稱為共價修飾調節(jié)。共價修飾方式有：磷酸化-脫磷酸化等。共價修飾調節(jié)一般與激素的調節(jié)相聯(lián)系，其調節(jié)方式為級聯(lián)反應。共價修飾調節(jié)的特點為：①酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在；②有共價鍵的變化；③受其他調節(jié)因素（如激素）的影響；④一般為耗能過程；⑤存在放大效應。（3）酶原的激活：處于無活性狀態(tài)的酶的前身物質就稱為酶原。酶原在一定條件下轉化為有活性的酶的過程稱為酶原的激活。酶原的激活過程通常伴有酶蛋白一級結構的改變。酶原分子一級結構的改變導致了酶原分子空間結構的改變，使催化活性中心得以形成，故使其從無活性的酶原形式轉變?yōu)橛谢钚缘拿浮Ｃ冈せ畹纳硪饬x在于：保護自身組織細胞不被酶水解消化。2．酶含量的調節(jié)：是指通過改變細胞中酶蛋白合成或降解的速度來調節(jié)酶分子的絕對含量，影響其催化活性，從而調節(jié)代謝反應的速度。這是機體內遲緩調節(jié)的重要方式。（1）酶蛋白合成的調節(jié)：酶蛋白的合成速度通常通過一些誘導劑或阻遏劑來進行調節(jié)。凡能促使基因轉錄增強，從而使酶蛋白合成增加的物質就稱為誘導劑；反之，則稱為阻遏劑。常見的誘導劑或阻遏劑包括代謝物、藥物和激素等。（2）酶蛋白降解的調節(jié)：如饑餓時，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．同工酶的調節(jié)：在同一種屬中，催化活性相同而酶蛋白的分子結構，理化性質及免疫學性質不同的一組酶稱為同工酶。同工酶在體內的生理意義主要在于適應不同組織或不同細胞器在代謝上的不同需要。因此，同工酶在體內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對乳酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化乳酸轉變?yōu)楸嵩龠M一步氧化分解，以供應心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是LDH5，LDH5對丙酮酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化丙酮酸轉變?yōu)槿樗幔源龠M糖酵解的進行。十、酶的命名與分類：1．酶的命名：主要有習慣命名法與系統(tǒng)命名法兩種，但常用者為習慣命名法。2．酶的分類：根據(jù)1961年國際酶學委員會（IEC）的分類法，將酶分為六大類：①氧化還原酶類：催化氧化還原反應；②轉移酶類：催化一個基團從某種化合物至另一種化合物；③水解酶類：催化化合物的水解反應；④裂合酶類：催化從雙鍵上去掉一個基團或加上一個基團至雙鍵上；⑤異構酶類：催化分子內基團重排；⑥合成酶類：催化兩分子化合物的締合反應。第四章生物氧化一、生物氧化的概念和特點：物質在生物體內氧化分解并釋放出能量的過程稱為生物氧化。與體外燃燒一樣，生物氧化也是一個消耗O2，生成CO2和H2O，并釋放出大量能量的過程。但與體外燃燒不同的是，生物氧化過程是在37℃，近于中性的含水環(huán)境中，由酶催化進行的；反應逐步釋放出能量，相當一部分能量以高能磷酸酯鍵的形式儲存起來。二、線粒體氧化呼吸鏈：在線粒體中，由若干遞氫體或遞電子體按一定順序排列組成的，與細胞呼吸過程有關的鏈式反應體系稱為呼吸鏈。這些遞氫體或遞電子體往往以復合體的形式存在于線粒體內膜上。主要的復合體有：1．復合體Ⅰ（NADH-泛醌還原酶）：由一分子NADH還原酶（FMN），兩分子鐵硫蛋白（Fe-S）和一分子CoQ組成，其作用是將（NADH+H+）傳遞給CoQ。鐵硫蛋白分子中含有非血紅素鐵和對酸不穩(wěn)定的硫。其分子中的鐵離子與硫原子構成一種特殊的正四面體結構，稱為鐵硫中心或鐵硫簇，鐵硫蛋白是單電子傳遞體。泛醌（CoQ）是存在于線粒體內膜上的一種脂溶性醌類化合物。分子中含對苯醌結構，可接受二個氫原子而轉變成對苯二酚結構，是一種雙遞氫體。2．復合體Ⅱ（琥珀酸-泛醌還原酶）：由一分子琥珀酸脫氫酶（FAD），兩分子鐵硫蛋白和兩分子Cytb560組成，其作用是將FADH2傳遞給CoQ。細胞色素類：這是一類以鐵卟啉為輔基的蛋白質，為單電子傳遞體。細胞色素可存在于線粒體內膜，也可存在于微粒體。存在于線粒體內膜的細胞色素有Cytaa3，Cytb（b560，b562，b566），Cytc，Cytc1；而存在于微粒體的細胞色素有CytP450和Cytb5。3．復合體Ⅲ（泛醌-細胞色素c還原酶）：由兩分子Cytb（分別為Cytb562和Cytb566），一分子Cytc1和一分子鐵硫蛋白組成，其作用是將電子由泛醌傳遞給Cytc。4．復合體Ⅳ（細胞色素c氧化酶）：由一分子Cyta和一分子Cyta3組成，含兩個銅離子，可直接將電子傳遞給氧，故Cytaa3又稱為細胞色素c氧化酶，其作用是將電子由Cytc傳遞給氧。三、呼吸鏈成分的排列順序：由上述遞氫體或遞電子體組成了NADH氧化呼吸鏈和琥珀酸氧化呼吸鏈兩條呼吸鏈。1．NADH氧化呼吸鏈：其遞氫體或遞電子體的排列順序為：NAD+→[FMN(Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→c1→c→aa3→1/2O2。丙酮酸、α-酮戊二酸、異檸檬酸、蘋果酸、β-羥丁酸、β-羥脂酰CoA和谷氨酸脫氫后經(jīng)此呼吸鏈遞氫。2．琥珀酸氧化呼吸鏈：其遞氫體或遞電子體的排列順序為：[FAD(Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→c1→c→aa3→1/2O2。琥珀酸、3-磷酸甘油（線粒體）和脂酰CoA脫氫后經(jīng)此呼吸鏈遞氫。四、生物體內能量生成的方式：1．氧化磷酸化：在線粒體中，底物分子脫下的氫原子經(jīng)遞氫體系傳遞給氧，在此過程中釋放能量使ADP磷酸化生成ATP，這種能量的生成方式就稱為氧化磷酸化。2．底物水平磷酸化：直接將底物分子中的高能鍵轉變?yōu)锳TP分子中的末端高能磷酸鍵的過程稱為底物水平磷酸化。五、氧化磷酸化的偶聯(lián)部位：每消耗一摩爾氧原子所消耗的無機磷的摩爾數(shù)稱為P/O比值。當?shù)孜锩摎湟訬AD+為受氫體時，P/O比值約為3；而當?shù)孜锩摎湟訤AD為受氫體時，P/O比值約為2。故NADH氧化呼吸鏈有三個生成ATP的偶聯(lián)部位，而琥珀酸氧化呼吸鏈只有兩個生成ATP的偶聯(lián)部位。六、氧化磷酸化的偶聯(lián)機制：目前公認的機制是1961年由Mitchell提出的化學滲透學說。這一學說認為氧化呼吸鏈存在于線粒體內膜上，當氧化反應進行時，H+通過氫泵作用（氧化還原袢）被排斥到線粒體內膜外側（膜間腔），從而形成跨膜pH梯度和跨膜電位差。這種形式的能量，可以被存在于線粒體內膜上的ATP合酶利用，生成高能磷酸基團，并與ADP結合而合成ATP。在電鏡下，ATP合酶分為三個部分，即頭部，柄部和基底部。但如用生化技術進行分離，則只能得到F0（基底部+部分柄部）和F1（頭部+部分柄部）兩部分。ATP合酶的中心存在質子通道，當質子通過這一通道進入線粒體基質時，其能量被頭部的ATP合酶催化活性中心利用以合成ATP。七、氧化磷酸化的影響因素：1．ATP/ADP比值：ATP/ADP比值是調節(jié)氧化磷酸化速度的重要因素。ATP/ADP比值下降，可致氧化磷酸化速度加快；反之，當ATP/ADP比值升高時，則氧化磷酸化速度減慢。2．甲狀腺激素：甲狀腺激素可以激活細胞膜上的Na+,K+-ATP酶，使ATP水解增加，因而使ATP/ADP比值下降，氧化磷酸化速度加快。3．藥物和毒物：（1）呼吸鏈的抑制劑：能夠抑制呼吸鏈遞氫或遞電子過程的藥物或毒物稱為呼吸鏈的抑制劑。能夠抑制第一位點的有異戊巴比妥、粉蝶霉素A、魚藤酮等；能夠抑制第二位點的有抗霉素A和二巰基丙醇；能夠抑制第三位點的有CO、H2S和CN-、N3-。其中，CN-和N3-主要抑制氧化型Cytaa3-Fe3+，而CO和H2S主要抑制還原型Cytaa3-Fe2+。（2）解偶聯(lián)劑：不抑制呼吸鏈的遞氫或遞電子過程，但能使氧化產生的能量不能用于ADP的磷酸化的試劑稱為解偶聯(lián)劑。其機理是增大了線粒體內膜對H+的通透性，使H+的跨膜梯度消除，從而使氧化過程釋放的能量不能用于ATP的合成反應。主要的解偶聯(lián)劑有2,4-二硝基酚。（3）氧化磷酸化的抑制劑：對電子傳遞和ADP磷酸化均有抑制作用的藥物和毒物稱為氧化磷酸化的抑制劑，如寡霉素。八、高能磷酸鍵的類型：生物化學中常將水解時釋放的能量>20kJ/mol的磷酸鍵稱為高能磷酸鍵，主要有以下幾種類型：1．磷酸酐鍵：包括各種多磷酸核苷類化合物，如ADP，ATP等。2．混合酐鍵：由磷酸與羧酸脫水后形成的酐鍵，主要有1,3-二磷酸甘油酸等化合物。3．烯醇磷酸鍵：見于磷酸烯醇式丙酮酸中。4．磷酸胍鍵：見于磷酸肌酸中，是肌肉和腦組織中能量的貯存形式。磷酸肌酸中的高能磷酸鍵不能被直接利用，而必須先將其高能磷酸鍵轉移給ATP，才能供生理活動之需。這一反應過程由肌酸磷酸激酶（CPK）催化完成。九、線粒體外NADH的穿梭：胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脫氫，均可產生NADH。這些NADH可經(jīng)穿梭系統(tǒng)而進入線粒體氧化磷酸化，產生H2O和ATP。1．磷酸甘油穿梭系統(tǒng)：這一系統(tǒng)以3-磷酸甘油和磷酸二羥丙酮為載體，在兩種不同的α-磷酸甘油脫氫酶的催化下，將胞液中NADH的氫原子帶入線粒體中，交給FAD，再沿琥珀酸氧化呼吸鏈進行氧化磷酸化。因此，如NADH通過此穿梭系統(tǒng)帶一對氫原子進入線粒體，則只得到2分子ATP。2．蘋果酸穿梭系統(tǒng)：此系統(tǒng)以蘋果酸和天冬氨酸為載體，在蘋果酸脫氫酶和谷草轉氨酶的催化下。將胞液中NADH的氫原子帶入線粒體交給NAD+，再沿NADH氧化呼吸鏈進行氧化磷酸化。因此，經(jīng)此穿梭系統(tǒng)帶入一對氫原子可生成3分子ATP。第五章糖代謝一、糖類的生理功用：①氧化供能：糖類是人體最主要的供能物質，占全部供能物質供能量的70%；與供能有關的糖類主要是葡萄糖和糖原，前者為運輸和供能形式，后者為貯存形式。②作為結構成分：糖類可與脂類形成糖脂，或與蛋白質形成糖蛋白，糖脂和糖蛋白均可參與構成生物膜、神經(jīng)組織等。③作為核酸類化合物的成分：核糖和脫氧核糖參與構成核苷酸，DNA，RNA等。④轉變?yōu)槠渌镔|：糖類可經(jīng)代謝而轉變?yōu)橹净虬被岬然衔?。二、糖的無氧酵解：糖的無氧酵解（EMP）是指葡萄糖在無氧條件下分解生成乳酸并釋放出能量的過程。其全部反應過程在胞液中進行，代謝的終產物為乳酸，一分子葡萄糖經(jīng)無氧酵解可凈生成兩分子ATP。糖的無氧酵解代謝過程可分為四個階段：1.活化（己糖磷酸酯的生成）：葡萄糖經(jīng)磷酸化和異構反應生成1,6-雙磷酸果糖(FBP)，即葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖→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，包括兩步反應：F-1,6-BP→磷酸二羥丙酮+3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮→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、脫水及放能等反應生成丙酮酸，包括五步反應：3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸。此階段有兩次底物水平磷酸化的放能反應，共可生成2×2=4分子ATP。丙酮酸激酶為關鍵酶。4．還原（乳酸的生成）：利用丙酮酸接受酵解代謝過程中產生的NADH，使NADH重新氧化為NAD+。即丙酮酸→乳酸。三、糖無氧酵解的調節(jié)：主要是對三個關鍵酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶進行調節(jié)。己糖激酶的變構抑制劑是G-6-P；肝中的葡萄糖激酶是調節(jié)肝細胞對葡萄糖吸收的主要因素，受長鏈脂酰CoA的反饋抑制；6-磷酸果糖激酶-1是調節(jié)糖酵解代謝途徑流量的主要因素，受ATP和檸檬酸的變構抑制，AMP、ADP、1,6-雙磷酸果糖和2,6-雙磷酸果糖的變構激活；丙酮酸激酶受1,6-雙磷酸果糖的變構激活，受ATP的變構抑制，肝中還受到丙氨酸的變構抑制。四、糖無氧酵解的生理意義：1.在無氧或缺氧條件下，作為糖分解供能的補充途徑：⑴骨骼肌在劇烈運動時的相對缺氧；⑵從平原進入高原初期；⑶嚴重貧血、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，作為某些組織細胞主要的供能途徑：如表皮細胞，紅細胞及視網(wǎng)膜等，由于無線粒體，故只能通過無氧酵解供能。五、糖的有氧氧化：葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解生成CO2和H2O，并釋放出大量能量的過程稱為糖的有氧氧化。絕大多數(shù)組織細胞通過糖的有氧氧化途徑獲得能量。此代謝過程在細胞胞液和線粒體內進行，一分子葡萄糖徹底氧化分解可產生36/38分子ATP。糖的有氧氧化代謝途徑可分為三個階段：1．葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸：此階段在細胞胞液中進行，與糖的無氧酵解途徑相同，涉及的關鍵酶也相同。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在有氧條件下可進入線粒體產能，共可得到2×2或2×3分子ATP。故第一階段可凈生成6/8分子ATP。2．丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA：丙酮酸進入線粒體，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+）產生2×3分子ATP（這里有2分子的丙酮酸）。丙酮酸脫氫酶系為關鍵酶，該酶由三種酶單體構成，涉及六種輔助因子，即NAD+、FAD、CoA、TPP、硫辛酸和Mg2+。3．乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解：生成的乙酰CoA可進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解為CO2和H2O，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2×12=24分子ATP。三羧酸循環(huán)（TCA）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)過一系列的代謝反應，乙酰基被氧化分解，而草酰乙酸再生的循環(huán)反應過程。這一循環(huán)反應過程又稱為檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)。三羧酸循環(huán)由八步反應構成：草酰乙酸+乙酰CoA→檸檬酸→異檸檬酸→α-酮戊二酸→琥珀酰CoA→琥珀酸→延胡索酸→蘋果酸→草酰乙酸。三羧酸循環(huán)的特點：①循環(huán)反應在線粒體中進行，為不可逆反應。②每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙?；?，可生成12分子ATP。③循環(huán)的中間產物既不能通過此循環(huán)反應生成，也不被此循環(huán)反應所消耗。④循環(huán)中有兩次脫羧反應，生成兩分子CO2。⑤循環(huán)中有四次脫氫反應，生成三分子NADH和一分子FADH2。⑥循環(huán)中有一次直接產能反應，生成一分子GTP。⑦三羧酸循環(huán)的關鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系，α-酮戊二酸脫氫酶系的結構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．是糖在體內分解供能的主要途徑：⑴生成的ATP數(shù)目遠遠多于糖的無氧酵解生成的ATP數(shù)目；⑵機體內大多數(shù)組織細胞均通過此途徑氧化供能。2．是糖、脂、蛋白質氧化供能的共同途徑：糖、脂、蛋白質的分解產物主要經(jīng)此途徑徹底氧化分解供能。3．是糖、脂、蛋白質相互轉變的樞紐：有氧氧化途徑中的中間代謝物可以由糖、脂、蛋白質分解產生，某些中間代謝物也可以由此途徑逆行而相互轉變。4.中間產物參與代謝調節(jié)：三羧酸循環(huán)的中間產物是多個代謝途徑的調節(jié)物，參與代謝調節(jié)。七、有氧氧化的調節(jié)和巴斯德效應：丙酮酸脫氫酶系受乙酰CoA、ATP和NADH的變構抑制，受AMP、ADP和NAD+的變構激活。異檸檬酸脫氫酶是調節(jié)三羧酸循環(huán)流量的主要因素，ATP是其變構抑制劑，AMP和ADP是其變構激活劑。巴斯德效應：糖的有氧氧化可以抑制糖的無氧酵解的現(xiàn)象。有氧時，由于酵解產生的NADH和丙酮酸進入線粒體而產能，故糖的無氧酵解受抑制。八、磷酸戊糖途徑：磷酸戊糖途徑（HMP）是指從G-6-P脫氫反應開始，經(jīng)一系列代謝反應生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進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，返回的代謝產物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其重要的中間代謝產物是5-磷酸核糖和NADPH。整個代謝途徑在胞液中進行。關鍵酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶。九、磷酸戊糖途徑的生理意義：1.是體內生成NADPH的主要代謝途徑：NADPH在體內可用于：⑴作為供氫體，參與體內的合成代謝：如參與合成脂肪酸、膽固醇等。⑵參與羥化反應：作為加單氧酶的輔酶，參與對代謝物的羥化。⑶維持巰基酶的活性。⑷使氧化型谷胱甘肽還原。⑸維持紅細胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脫氫酶遺傳性缺陷可導致蠶豆病，表現(xiàn)為溶血性貧血。2.是體內生成5-磷酸核糖的唯一代謝途徑：體內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)基團轉移的逆反應生成。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。糖原分子的直鏈部分借α-1,4-糖苷鍵而將葡萄糖殘基連接起來，其支鏈部分則是借α-1,6-糖苷鍵而形成分支。糖原是一種無還原性的多糖。糖原的合成與分解代謝主要發(fā)生在肝、腎和肌肉組織細胞的胞液中。1．糖原的合成代謝：糖原合成的反應過程可分為三個階段。（1）活化：由葡萄糖生成尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）：葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→1-磷酸葡萄糖→UDPG。此階段需使用UTP，并消耗相當于兩分子的ATP。（2）縮合：在糖原合酶催化下，UDPG所帶的葡萄糖殘基通過α-1,4-糖苷鍵與原有糖原分子的非還原端相連，使糖鏈延長。糖原合酶是糖原合成的關鍵酶。（3）分支：當直鏈長度達12個葡萄糖殘基以上時，在分支酶的催化下，將距末端6～7個葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由α-1,4-糖苷鍵轉變?yōu)棣?1,6-糖苷鍵，使糖原出現(xiàn)分支，同時非還原端增加。2．糖原的分解代謝：糖原的分解代謝可分為三個階段，是一非耗能過程。（1）水解：糖原→1-磷酸葡萄糖。此階段的關鍵酶是糖原磷酸化酶，并需脫支酶協(xié)助。（2）異構：1-磷酸葡萄糖→6-磷酸葡萄糖。（3）脫磷酸：6-磷酸葡萄糖→葡萄糖。此過程只能在肝和腎進行。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．調節(jié)血糖濃度：血糖濃度高時可合成糖原，濃度低時可分解糖原來補充血糖。3．利用乳酸：肝中可經(jīng)糖異生途徑利用糖無氧酵解產生的乳酸來合成糖原。這就是肝糖原合成的三碳途徑或間接途徑。十二、糖異生：由非糖物質轉變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^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，但由于有三步反應（己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶）為不可逆反應，故需經(jīng)另外的反應繞行。1．G-6-P→G：由葡萄糖-6-磷酸酶催化進行水解，該酶是糖異生的關鍵酶之一，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→F-6-P：由果糖1,6-二磷酸酶-1催化進行水解，該酶也是糖異生的關鍵酶之一。3．丙酮酸→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，后者轉變?yōu)樘O果酸穿出線粒體并回復為草酰乙酸，再在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化下轉變?yōu)榱姿嵯┐际奖幔@兩個酶都是關鍵酶。糖異生的原料主要來自于生糖氨基酸、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恒定：在較長時間饑餓的情況下，機體需要靠糖異生作用生成葡萄糖以維持血糖濃度的相對恒定。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)糖的無氧酵解產生，但肌肉組織糖異生作用很弱，且不能生成自由葡萄糖，故需將產生的乳酸轉運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)糖的無氧酵解產生的乳酸，可經(jīng)血循環(huán)轉運至肝臟，再經(jīng)糖的異生作用生成自由葡萄糖后轉運至肌肉組織加以利用，這一循環(huán)過程就稱為乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）。3．維持酸堿平衡：腎臟中生成的α-酮戊二酸可轉變?yōu)椴蒗Ｒ宜幔缓蠼?jīng)糖異生途徑生成葡萄糖，這一過程可促進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。4.對于反芻動物，糖異生途徑能夠將纖維素代謝產生的丙酸轉換為葡萄糖。十四、血糖：血液中的葡萄糖含量稱為血糖。按真糖法測定，正?？崭寡菨舛葹?.89～6.11mmol/L（70～100mg%）。1．血糖的來源與去路：正常情況下，血糖濃度的相對恒定是由其來源與去路兩方面的動態(tài)平衡所決定的。血糖的主要來源有：①消化吸收的葡萄糖；②肝臟的糖異生作用；③肝糖原的分解。血糖的主要去路有：①氧化分解供能；②合成糖原（肝、肌、腎）；③轉變?yōu)橹净虬被?；④轉變?yōu)槠渌穷愇镔|。2．血糖水平的調節(jié)：調節(jié)血糖濃度相對恒定的機制有：（1）組織器官：①肝臟：通過加快將血中的葡萄糖轉運入肝細胞，以及通過促進肝糖原的合成，以降低血糖濃度；通過促進肝糖原的分解，以及促進糖的異生作用，以增高血糖濃度。②肌肉等外周組織：通過促進其對葡萄糖的氧化利用以降低血糖濃度。（2）激素：①降低血糖濃度的激素——胰島素。②升高血糖濃度的激素——胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質激素、生長激素、甲狀腺激素。（3）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溶劑的化合物。其中，脂肪主要是指甘油三酯，類脂則包括磷脂（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。脂類物質具有下列生理功用：①供能貯能：主要是甘油三酯具有此功用，體內20%～30%的能量由甘油三酯提供。②構成生物膜：主要是磷脂和膽固醇具有此功用。③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。④保護和保溫作用：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．脂肪動員：貯存于脂肪細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，供給全身各組織細胞攝取利用的過程稱為脂肪動員。激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪動員的關鍵酶。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。脂肪動員的過程為：激素+膜受體→腺苷酸環(huán)化酶↑→cAMP↑→蛋白激酶↑→激素敏感脂肪酶（HSL，甘油三酯酶）↑→甘油三酯分解↑。脂肪動員的結果是生成三分子的自由脂肪酸（FFA）和一分子的甘油。脂肪酸進入血液循環(huán)后須與清蛋白結合成為復合體再轉運，甘油則轉運至肝臟再磷酸化為3-磷酸甘油后進行代謝。2．脂肪酸的β氧化：體內大多數(shù)的組織細胞均可以此途徑氧化利用脂肪酸。其代謝反應過程可分為三個階段：（1）活化：在線粒體外膜或內質網(wǎng)進行此反應過程。由脂肪酸硫激酶（脂酰CoA合成酶）催化生成脂酰CoA。每活化一分子脂肪酸，需消耗兩分子ATP。（2）轉運：借助于兩種肉堿脂肪酰轉移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移換反應，脂酰CoA由肉堿（肉毒堿）攜帶進入線粒體。肉堿脂肪酰轉移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的關鍵酶。（3）β-氧化：由四個連續(xù)的酶促反應組成：①脫氫：脂肪酰CoA在脂肪酰CoA脫氫酶的催化下，生成FADH2和α,β-烯脂肪酰CoA。②水化：在水化酶的催化下，生成L-β-羥脂肪酰CoA。③再脫氫：在L-β-羥脂肪酰CoA脫氫酶的催化下，生成β-酮脂肪酰CoA和NADH+H+。④硫解：在硫解酶的催化下，分解生成1分子乙酰CoA和1分子減少了兩個碳原子的脂肪酰CoA。后者可繼續(xù)氧化分解，直至全部分解為乙酰CoA。3．三羧酸循環(huán)：生成的乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。三、脂肪酸氧化分解時的能量釋放：以16C的軟脂酸為例來計算，則生成ATP的數(shù)目為：一分子軟脂酸可經(jīng)七次β-氧化全部分解為八分子乙酰CoA，故β-氧化可得5×7=35分子ATP，八分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP，故一共可得131分子ATP，減去活化時消耗的兩分子ATP，故軟脂酸可凈生成129分子ATP。對于偶數(shù)碳原子的長鏈脂肪酸，可按下式計算：ATP凈生成數(shù)目=（碳原子數(shù)÷2-1）×5+（碳原子數(shù)÷2）×12-2。四、酮體的生成及利用：脂肪酸在肝臟中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮三種中間代謝產物，統(tǒng)稱為酮體。1．酮體的生成：酮體主要在肝臟的線粒體中生成，其合成原料為乙酰CoA，關鍵酶是HMG-CoA合成酶。其過程為：乙酰CoA→乙酰乙酰CoA→HMG-CoA→乙酰乙酸。生成的乙酰乙酸再通過加氫反應轉變?yōu)棣?羥丁酸或經(jīng)自發(fā)脫羧生成丙酮。2．酮體的利用：利用酮體的酶有兩種，即琥珀酰CoA轉硫酶（主要存在于心、腎、腦和骨骼肌細胞的線粒體中，不消耗ATP）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、腎、腦細胞線粒體中，需消耗2分子ATP）。其氧化利用酮體的過程為：β-羥丁酸→乙酰乙酸→乙酰乙酰CoA→乙酰CoA→三羧酸循環(huán)。3．酮體生成及利用的生理意義：（1）在正常情況下，酮體是肝臟輸出能源的一種形式：由于酮體分子小、易擴散、分解快，易被肝外組織氧化利用，是脂肪被肝臟轉化而成的代謝半成品，是肝臟向肝外組織輸出能源的一種形式。（2）在饑餓或疾病情況下，為心、腦等重要器官提供必要的能源：在長期饑餓或某些疾病情況下，由于葡萄糖供應不足，心、腦等器官也可轉變來利用酮體氧化分解供能。（3）如果機體產生的酮體過多，血液中酮體的濃度會增高，產生酮癥。五、甘油三酯的合成代謝：肝臟、小腸和脂肪組織是主要的合成脂肪的組織器官，其合成的亞細胞部位主要在胞液。脂肪合成時，首先需要合成長鏈脂肪酸和3-磷酸甘油，然后再將二者縮合起來形成甘油三酯（脂肪）。1．脂肪酸的合成：脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后產生的乙酰CoA，其合成過程由胞液中的脂肪酸合成酶系催化，不是β-氧化過程的逆反應。脂肪酸合成的直接產物是軟脂酸，然后再將其加工成其他種類的脂肪酸。（1）乙酰CoA轉運出線粒體：線粒體內產生的乙酰CoA，與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，穿過線粒體內膜進入胞液，裂解后重新生成乙酰CoA，產生的草酰乙酸轉變?yōu)楸岷笾匦逻M入線粒體，這一過程稱為檸檬酸-丙酮酸穿梭作用。（2）丙二酸單酰CoA的合成：在乙酰CoA羧化酶（需生物素）的催化下，將乙酰CoA羧化為丙二酸單酰CoA。乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的關鍵酶，屬于變構酶，其活性受檸檬酸和異檸檬酸的變構激活，受長鏈脂酰CoA的變構抑制。（3）脂肪酸合成循環(huán)：脂肪酸合成時碳鏈的縮合延長過程是一類似于β-氧化逆反應的循環(huán)反應過程，即縮合→加氫→脫水→再加氫。所需氫原子來源于NADPH，故對磷酸戊糖旁路有依賴。每經(jīng)過一次循環(huán)反應，延長兩個碳原子。但該循環(huán)反應過程由胞液中的脂肪酸合成酶系所催化。脂肪酸合成酶系在低等生物中是一種由一分子脂?；d體蛋白（ACP）和七種酶單體所構成的多酶復合體；但在高等動物中，則是由一條多肽鏈構成的多功能酶，通常以二聚體形式存在，每個亞基都含有一ACP結構域。（4）軟脂酸的碳鏈延長和不飽和脂肪酸的生成：此過程在線粒體/微粒體內進行。使用丙二酸單酰CoA與軟脂酰CoA縮合，使碳鏈延長，最長可達二十四碳。不飽和鍵由脂類加氧酶系催化形成。2．3-磷酸甘油的生成：合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列兩條途徑生成：①由糖代謝生成（脂肪細胞、肝臟）：磷酸二羥丙酮加氫生成3-磷酸甘油。②由脂肪動員生成（肝）：脂肪動員生成的甘油轉運至肝臟經(jīng)磷酸化后生成3-磷酸甘油。3．甘油三酯的合成：2×脂酰CoA+3-磷酸甘油→磷脂酸→甘油三酯。六、甘油磷脂的代謝：甘油磷脂由一分子的甘油，兩分子的脂肪酸，一分子的磷酸和X基團構成。其X基團因不同的磷脂而不同，卵磷脂（磷脂酰膽堿）為膽堿，腦磷脂（磷脂酰乙醇胺）為膽胺，磷脂酰絲氨酸為絲氨酸，磷脂酰肌醇為肌醇。1．甘油磷脂的合成代謝：甘油磷脂的合成途徑有兩條。（1）甘油二酯合成途徑：磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺通過此代謝途徑合成。合成過程中需消耗CTP，所需膽堿及乙醇胺以CDP-膽堿和CDP-乙醇胺的形式提供。（2）CDP-甘油二酯合成途徑：磷脂酰肌醇、磷脂酰絲氨酸和心磷脂通過此途徑合成。合成過程中需消耗CTP，所需甘油二酯以CDP-甘油二酯的活性形式提供。2．甘油磷脂的分解代謝：甘油磷脂的分解靠存在于體內的各種磷脂酶將其分解為脂肪酸、甘油、磷酸等，然后再進一步降解。磷脂酶A1存在于蛇毒中，其降解產物為溶血磷脂2，后者有很強的溶血作用。溶血磷脂2可被磷脂酶B2降解而失去其溶血作用。七、鞘磷脂的代謝：鞘脂類化合物中不含甘油，其脂質部分為鞘氨醇或N-脂酰鞘氨醇（神經(jīng)酰胺）。鞘氨醇可在全身各組織細胞的內質網(wǎng)合成，合成所需的原料主要是軟脂酰CoA和絲氨酸，并需磷酸吡哆醛、NADPH及FAD等輔助因子參與。體內含量最多的鞘磷脂是神經(jīng)鞘磷脂，是構成生物膜的重要磷脂；合成時，在相應轉移酶的催化下，將CDP-膽堿或CDP-乙醇胺攜帶的磷酸膽堿或磷酸乙醇胺轉移至N-脂酰鞘氨醇上，生成神經(jīng)鞘磷脂。八、膽固醇的代謝：膽固醇的基本結構為環(huán)戊烷多氫菲。膽固醇的酯化在C3位羥基上進行，由兩種不同的酶催化。存在于血漿中的是卵磷脂膽固醇?；D移酶（LCAT），而主要存在于組織細胞中的是脂肪酰CoA膽固醇?；D移酶（ACAT）。1．膽固醇的合成：膽固醇合成部位主要是在肝臟和小腸的胞液和微粒體。其合成所需原料為乙酰CoA。每合成一分子的膽固醇需18分子乙酰CoA，54分子ATP和10分子NADPH。（1）乙酰CoA縮合生成甲羥戊酸（MVA）：此過程在胞液和微粒體進行。2×乙酰CoA→乙酰乙酰CoA→HMG-CoA→MVA。HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的關鍵酶。（2）甲羥戊酸縮合生成鯊烯：此過程在胞液和微粒體進行。MVA→二甲丙烯焦磷酸→焦磷酸法呢酯→鯊烯。（3）鯊烯環(huán)化為膽固醇：此過程在微粒體進行。鯊烯結合胞液中的固醇載體蛋白（SCP），由微粒體酶進行催化，經(jīng)一系列反應環(huán)化為27碳膽固醇。2．膽固醇合成的調節(jié)：各種調節(jié)因素通過對膽固醇合成的關鍵酶——HMG-CoA還原酶活性的影響，來調節(jié)膽固醇合成的速度和合成量。（1）膳食因素：饑餓或禁食可抑制HMG-CoA還原酶的活性，從而使膽固醇的合成減少；反之，攝取高糖、高飽和脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而導致膽固醇合成增多。（2）膽固醇及其衍生物：膽固醇可反饋抑制HMG-CoA還原酶的活性。膽固醇的某些氧化物，如7β-羥膽固醇，25-羥膽固醇等也可抑制該酶的活性。（3）激素：胰島素和甲狀腺激素可通過誘導該酶的合成而使酶活性增加；而胰高血糖素和糖皮質激素則可抑制該酶的活性。3．膽固醇的轉化：膽固醇主要通過轉化作用，轉變?yōu)槠渌衔镌龠M行代謝，或經(jīng)糞便直接排出體外。（1）轉化為膽汁酸：正常人每天合成的膽汁酸中有2/5通過轉化為膽汁酸。初級膽汁酸是以膽固醇為原料在肝臟中合成的，合成的關鍵酶是7α-羥化酶。。主要的初級膽汁酸是膽酸和鵝脫氧膽酸。初級膽汁酸通常在其羧酸側鏈上結合有一分子甘氨酸或?；撬?，從而形成結合型初級膽汁酸，如甘氨膽酸，甘氨鵝脫氧膽酸、?；悄懰岷团；蛆Z脫氧膽酸。次級膽汁酸是在腸道細菌的作用下生成的。主要的次級膽汁酸是脫氧膽酸和石膽酸。（2）轉化為類固醇激素：腎上腺皮質球狀帶可合成醛固酮，又稱鹽皮質激素，可調節(jié)水鹽代謝；腎上腺皮質束狀帶可合成皮質醇和皮質酮，合稱為糖皮質激素，可調節(jié)糖代謝。性激素主要有睪酮、孕酮和雌二醇。（3）轉化為維生素D3：膽固醇經(jīng)7位脫氫而轉變?yōu)?-脫氫膽固醇，后者在紫外光的照射下，B環(huán)發(fā)生斷裂，生成Vit-D3。Vit-D3在肝臟羥化為25-（OH）D3，再在腎臟被羥化為1,25-二-(OH)-D3。1,25-二-(OH)-D3為活性維生素D3。九、血漿脂蛋白：1．血漿脂蛋白的分類：①電泳分類法：根據(jù)電泳遷移率的不同進行分類，可分為四類：乳糜微粒→β-脂蛋白→前β-脂蛋白→α-脂蛋白。②超速離心法：按脂蛋白密度高低進行分類，也分為四類：CM→VLDL→LDL→HDL。2．載脂蛋白的功能：（1）轉運脂類物質；（2）作為脂類代謝酶的調節(jié)劑：LCAT可被ApoAⅠ等激活，也可被ApoAⅡ所抑制。LpL（脂蛋白脂肪酶）可被ApoCⅡ所激活，也可被ApoCⅢ所抑制。ApoAⅡ可激活HL的活性。（3）作為脂蛋白受體的識別標記：ApoB可被細胞膜上的ApoB，E受體（LDL受體）所識別；ApoE可被細胞膜上的ApoB，E受體和ApoE受體（LDL受體相關蛋白，LRP）所識別。ApoAⅠ參與HDL受體的識別。（4）參與脂質轉運：CETP可促進膽固醇酯由HDL轉移至VLDL和LDL；PTP可促進磷脂由CM和VLDL轉移至HDL。3．血漿脂蛋白的代謝和功能：乳糜微粒在小腸粘膜細胞組裝，與外源性甘油三酯的轉運有關；極低密度脂蛋白在肝臟組裝，與內源性甘油三酯的轉運有關；低密度脂蛋白由VLDL代謝產生，可將肝臟合成的膽固醇轉運至肝外組織細胞；高密度脂蛋白來源廣泛，與膽固醇的逆向轉運有關。第七章氨基酸代謝一、蛋白質的營養(yǎng)作用：1．蛋白質的生理功能：主要有：①是構成組織細胞的重要成分；②參與組織細胞的更新和修補；③參與物質代謝及生理功能的調控；④氧化供能；⑤其他功能：如轉運、凝血、免疫、記憶、識別等。2．氮平衡：體內蛋白質的合成與分解處于動態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動態(tài)平衡，這種動態(tài)平衡就稱為氮平衡。氮平衡有以下幾種情況：（1）氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內蛋白質的合成量與分解量大致相等，稱為氮總平衡。此種情況見于正常成人。（2）氮正平衡：每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內蛋白質的合成量大于分解量，稱為氮正平衡。此種情況見于兒童、孕婦、病后恢復期。（3）氮負平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內蛋白質的合成量小于分解量，稱為氮負平衡。此種情況見于消耗性疾病患者（結核、腫瘤），饑餓者。3．必需氨基酸與非必需氨基酸：體內不能合成，必須由食物蛋白質供給的氨基酸稱為必需氨基酸。反之，體內能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸就稱為非必需氨基酸。必需氨基酸一共有八種：賴氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、纈氨酸（Val）。酪氨酸和半胱氨酸必需以必需氨基酸為原料來合成，故被稱為半必需氨基酸。4．蛋白質的營養(yǎng)價值及互補作用：蛋白質營養(yǎng)價值高低的決定因素有：①必需氨基酸的含量；②必需氨基酸的種類；③必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相符的氨基酸組成。將幾種營養(yǎng)價值較低的食物蛋白質混合后食用，以提高其營養(yǎng)價值的作用稱為食物蛋白質的互補作用。二、蛋白質的消化、吸收與腐敗1．蛋白質的消化：胃蛋白酶水解食物蛋白質為多肽，再在小腸中完全水解為氨基酸。2．氨基酸的吸收：主要在小腸進行，是一種主動轉運過程，需由特殊載體攜帶。除此之外，也可經(jīng)γ-谷氨酰循環(huán)進行。3．蛋白質在腸中的腐敗：主要在大腸中進行，是細菌對蛋白質及其消化產物的分解作用，可產生有毒物質。三、氨基酸的脫氨基作用：氨基酸主要通過三種方式脫氨基，即氧化脫氨基，聯(lián)合脫氨基和非氧化脫氨基。1．氧化脫氨基：反應過程包括脫氫和水解兩步，反應主要由L-氨基酸氧化酶和谷氨酸脫氫酶所催化。L-氨基酸氧化酶是一種需氧脫氫酶，該酶在人體內作用不大。谷氨酸脫氫酶是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶。該酶作用較大，屬于變構酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。2．轉氨基作用：由轉氨酶催化，將α-氨基酸的氨基轉移到α-酮酸酮基的位置上，生成相應的α-氨基酸，而原來的α-氨基酸則轉變?yōu)橄鄳摩?酮酸。轉氨酶以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。轉氨基作用可以在各種氨基酸與α-酮酸之間普遍進行。除Gly，Lys，Thr，Pro外，均可參加轉氨基作用。較為重要的轉氨酶有：（1）丙氨酸氨基轉移酶（ALT），又稱為谷丙轉氨酶（GPT）。催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。該酶在肝臟中活性較高，在肝臟疾病時，可引起血清中ALT活性明顯升高。（2）天冬氨酸氨基轉移酶（AST），又稱為谷草轉氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時，血清中AST活性明顯升高。3．聯(lián)合脫氨基作用：轉氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為α-酮酸的過程，稱為聯(lián)合脫氨基作用。可在大多數(shù)組織細胞中進行，是體內主要的脫氨基的方式。4．嘌呤核苷酸循環(huán)（PNC）：這是存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，腺苷酸脫氨酶的活性較高，該酶可催化AMP脫氨基，此反應與轉氨基反應相聯(lián)系，即構成嘌呤核苷酸循環(huán)的脫氨基作用。四、α-酮酸的代謝：1．再氨基化為氨基酸。2．轉變?yōu)樘腔蛑耗承┌被崦摪被笊商钱惿緩降闹虚g代謝物，故可經(jīng)糖異生途徑生成葡萄糖，這些氨基酸稱為生糖氨基酸。個別氨基酸如Leu，Lys，經(jīng)代謝后只能生成乙酰CoA或乙酰乙酰CoA，再轉變?yōu)橹蛲w，故稱為生酮氨基酸。而Phe，Tyr，Ile，Thr，Trp經(jīng)分解后的產物一部分可生成葡萄糖，另一部分則生成乙酰CoA，故稱為生糖兼生酮氨基酸。3．氧化供能：進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供能。五、氨的代謝：1．血氨的來源與去路：（1）血氨的來源：①由腸道吸收；②氨基酸脫氨基；③氨基酸的酰胺基水解；④其他含氮物的分解。（2）血氨的去路：①在肝臟轉變?yōu)槟蛩?；②合成氨基酸；③合成其他含氮物；④合成天冬酰胺和谷氨酰胺；⑤直接排出?．氨在血中的轉運：氨在血液循環(huán)中的轉運，需以無毒的形式進行，如生成丙氨酸或谷氨酰胺等，將氨轉運至肝臟或腎臟進行代謝。（1）丙氨酸-葡萄糖循環(huán)：肌肉中的氨基酸將氨基轉給丙酮酸生成丙氨酸，后者經(jīng)血液循環(huán)轉運至肝臟再脫氨基，生成的丙酮酸經(jīng)糖異生轉變?yōu)槠咸烟呛笤俳?jīng)血液循環(huán)轉運至肌肉重新分解產生丙酮酸，這一循環(huán)過程就稱為丙氨酸-葡萄糖循環(huán)。（2）谷氨酰胺的運氨作用：肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌在谷氨酰胺合成酶的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)帶到肝臟，再由谷氨酰胺酶將其分解，產生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺對氨具有運輸、貯存和解毒作用。3．鳥氨酸循環(huán)與尿素的合成：體內氨的主要代謝去路是用于合成尿素。合成尿素的主要器官是肝臟，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)鳥氨酸循環(huán)的反應過程來完成，催化這些反應的酶存在于胞液和線粒體中。其主要反應過程如下：NH3+CO2+2ATP→氨基甲酰磷酸→胍氨酸→精氨酸代琥珀酸→精氨酸→尿素+鳥氨酸。尿素合成的特點：①合成主要在肝臟的線粒體和胞液中進行；②合成一分子尿素需消耗四分子ATP；③精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的關鍵酶；④尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于天冬氨酸。六、氨基酸的脫羧基作用：由氨基酸脫羧酶催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產物為CO2和胺。1．γ-氨基丁酸的生成：γ-氨基丁酸（GABA）是一種重要的神經(jīng)遞質，由L-谷氨酸脫羧而產生。反應由L-谷氨酸脫羧酶催化，在腦及腎中活性很高。2．5-羥色胺的生成：5-羥色胺（5-HT）也是一種重要的神經(jīng)遞質，且具有強烈的縮血管作用，其合成原料是色氨酸。合成過程為：色氨酸→5羥色氨酸→5-羥色胺。3．組胺的生成：組胺由組氨酸脫羧產生，具有促進平滑肌收縮，促進胃酸分泌和強烈的舒血管作用。4．多胺的生成：精脒和精胺均屬于多胺，它們與細胞生長繁殖的調節(jié)有關。合成的原料為鳥氨酸，關鍵酶是鳥氨酸脫羧酶。七、一碳單位的代謝：一碳單位是指只含一個碳原子的有機基團，這些基團通常由其載體攜帶參加代謝反應。常見的一碳單位有甲基（-CH3）、亞甲基或甲烯基（-CH2-）、次甲基或甲炔基（=CH-）、甲?；?CHO）、亞氨甲基（-CH=NH）、羥甲基（-CH2OH）等。一碳單位通常由其載體攜帶，常見的載體有四氫葉酸（FH4）和S-腺苷同型半胱氨酸，有時也可為VitB12。常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物有：①N10-甲酰四氫葉酸（N10-CHOFH4）；②N5-亞氨甲基四氫葉酸（N5-CH=NHFH4）；③N5,N10-亞甲基四氫葉酸（N5,N10-CH2-FH4）；④N5,N10-次甲基四氫葉酸（N5,N10=CH-FH4）；⑤N5-甲基四氫葉酸（N5-CH3FH4）。蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸和色氨酸代謝降解后可生成N10-甲酰四氫葉酸，后者可用于嘌呤C2原子的合成；蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸和組氨酸代謝降解后可生成N5,N10-次甲基四氫葉酸，后者可用于嘌呤C8原子的合成；絲氨酸代謝降解后可生成N5,N10-亞甲基四氫葉酸，后者可用于胸腺嘧啶甲基的合成。八、S-腺苷蛋氨酸循環(huán)：蛋氨酸是體內合成許多重要化合物，如腎上腺素、膽堿、肌酸和核酸等的甲基供體。其活性形式為S-腺苷蛋氨酸（SAM）。SAM也是一種一碳單位衍生物，其載體可認為是S-腺苷同型半胱氨酸，攜帶的一碳單位是甲基。從蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后轉變?yōu)橥桶腚装彼?，然后再反方向重新合成蛋氨酸，這一循環(huán)反應過程稱為S-腺苷蛋氨酸循環(huán)或活性甲基循環(huán)。九、芳香族氨基酸的代謝：在神經(jīng)組織細胞中的主要代謝過程為：苯丙氨酸→酪氨酸→多巴→多巴胺→去甲腎上腺素→腎上腺素。多巴胺、去甲腎上腺素和腎上腺素統(tǒng)稱兒茶酚胺。在黑色素細胞中，多巴可轉變?yōu)楹谏?。苯丙氨酸羥化酶遺傳性缺陷可致苯丙酮酸尿癥，酪氨酸酶遺傳性缺陷可致白化病。第八章核苷酸代謝一、核苷酸類物質的生理功用：核苷酸類物質在人體內的生理功用主要有：①作為合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。②作為能量的貯存和供應形式：除ATP之外，還有GTP，UTP，CTP等。③參與代謝或生理活動的調節(jié)：如環(huán)核苷酸cAMP和cGMP作為激素的第二信使。④參與構成酶的輔酶或輔基：如在NAD+，NADP+，F(xiàn)AD，F(xiàn)MN，CoA中均含有核苷酸的成分。⑤作為代謝中間物的載體：如用UDP攜帶糖基，用CDP攜帶膽堿，膽胺或甘油二酯，用腺苷攜帶蛋氨酸（SAM）等。二、嘌呤核苷酸的合成代謝：1．從頭合成途徑：利用一些簡單的前體物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的過程稱為從頭合成途徑。這一途徑主要見于肝臟，其次為小腸和胸腺。嘌呤環(huán)中各原子分別來自下列前體物質：Asp→N1；N10-CHOFH4→C2；Gln→N3和N9；CO2→C6；N5,N10=CH-FH4→C8；Gly→C4、C5和N7。合成過程可分為三個階段：（1）次黃嘌呤核苷酸的合成：在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5′-磷酸核糖合成PRPP(1′-焦磷酸-5′-磷酸核糖)。然后再經(jīng)過大約10步反應，合成第一個嘌呤核苷酸——次黃苷酸（IMP）。（2）腺苷酸及鳥苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解產生AMP；IMP也可在IMP脫氫酶的催化下，以NAD+為受氫體，脫氫氧化為黃苷酸（XMP），后者再在鳥苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鳥苷酸（GMP）。（3）三磷酸嘌呤核苷的合成：AMP/GMP被進一步磷酸化，最后生成ATP/GTP，作為合成RNA的原料。ADP/GDP則可在核糖核苷酸還原酶的催化下，脫氧生成dADP/dGDP，然后再磷酸化為dATP/dGTP，作為合成DNA的原料。2．補救合成途徑：又稱再利用合成途徑。指利用分解代謝產生的自由嘌呤堿合成嘌呤核苷酸的過程。這一途徑可在大多數(shù)組織細胞中進行。其反應為：A+PRPP→AMP；G/I+PRPP→GMP/IMP。3．抗代謝藥物對嘌呤核苷酸合成的抑制：能夠抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代謝藥物，通常是屬于嘌呤、氨基酸或葉酸的類似物，主要通過對代謝酶的競爭性抑制作用，來干擾或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗腫瘤治療作用。在臨床上應用較多的嘌呤核苷酸類似物主要是6-巰基嘌呤（6-MP）。6-MP的化學結構與次黃嘌呤類似，因而可以抑制IMP轉變?yōu)锳MP或GMP，從而干擾嘌呤核苷酸的合成。三、嘌呤核苷酸的分解代謝：嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脫去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤堿，最后產生的I和X經(jīng)黃嘌呤氧化酶催化氧化生成終產物尿酸。痛風癥患者由于體內嘌呤核苷酸分解代謝異常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積于軟骨、關節(jié)、軟組織及腎臟，臨床上表現(xiàn)為皮下結節(jié)，關節(jié)疼痛等?？捎脛e嘌呤醇予以治療。四、嘧啶核苷酸的合成代謝：1．從頭合成途徑：指利用一些簡單的前體物逐步合成嘧啶核苷酸的過程。該過程主要在肝臟的胞液中進行。嘧啶環(huán)中各原子分別來自下列前體物：CO2→C2；Gln→N3；Asp→C4、C5、C6、N1。嘧啶核苷酸的主要合成步驟為：（1）尿苷酸的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP等為原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸轉氨甲酰酶的催化下，轉移一分子天冬氨酸，從而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、環(huán)化等反應，合成第一個嘧啶核苷酸，即UMP。（2）胞苷酸的合成：UMP經(jīng)磷酸化后生成UTP，再在胞苷酸合成酶的催化下，由Gln提供氨基轉變?yōu)镃TP。（3）脫氧嘧啶核苷酸的合成：①CTP→CDP→dCDP→dCTP。②dCDP→dCMP→dUMP→dTMP→dTDP→dTTP。胸苷酸合成酶催化dUMP甲基化，甲基供體為N5,N10-亞甲基四氫葉酸。2．補救合成途徑：由分解代謝產生的嘧啶/嘧啶核苷轉變?yōu)猷奏ず塑账岬倪^程稱為補救合成途徑。以嘧啶核苷的補救合成途徑較重要。主要反應為：UR/CR+ATP→UMP/CMP；TdR+ATP→dTMP。3．抗代謝藥物對嘧啶核苷酸合成的抑制：能夠抑制嘧啶核苷酸合成的抗代謝藥物也是一些嘧啶核苷酸的類似物，通過對酶的競爭性抑制而干擾或抑制嘧啶核苷酸的合成。主要的抗代謝藥物是5-氟尿嘧啶（5-FU）。5-FU在體內可轉變?yōu)镕-dUMP，其結構與dUMP相似，可競爭性抑制胸苷酸合成酶的活性，從而抑制胸苷酸的合成。五、嘧啶核苷酸的分解代謝：嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖，產生的嘧啶堿可在體內進一步分解代謝。不同的嘧啶堿其分解代謝的產物不同，其降解過程主要在肝臟進行。胞嘧啶和尿嘧啶降解的終產物為（β-丙氨酸+NH3+CO2）；胸腺嘧啶降解的終產物為（β-氨基異丁酸+NH3+CO2）。第九章細胞通訊一、細胞間信息物質：凡是由細胞分泌的、能夠調節(jié)特定的靶細胞生理活動的化學物質都稱為細胞間信息物質，或第一信使。1．激素：激素(hormone)是由特殊分化細胞合成并分泌的一類生理活性物質，這些物質通過體液進行轉運，作用于特定的靶細胞，調節(jié)細胞的物質代謝或生理活動。（1）激素的分類：激素可按照其化學本質的不同分為四類。①類固醇衍生物：如腎上腺皮質激素、性激素等；②氨基酸衍生物：如甲狀腺激素，兒茶酚胺類激素；③多肽及蛋白質：如胰島素、下丘腦激素、