《生物化學(xué)輔導(dǎo)》PPT課件.ppt

1、歡迎各位同學(xué)參加2011年清北學(xué)堂生物學(xué)奧林匹克培訓(xùn)!,關(guān)于我的一點自我介紹,姓名：楊榮武 性別：男 職稱：教授 工作單位：南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 電子信箱： 主講課程：生物化學(xué) 主要成績：發(fā)了幾篇論文，出了幾本書,奧賽動向分析與預(yù)測,與高中生物學(xué)內(nèi)容結(jié)合的越來越密切 與生活的實際結(jié)合的越來越密切 關(guān)心和追蹤最新進展 生化、分子與細胞這三門見真功夫！,身邊的生物化學(xué),肉堿能否減肥？ “皮革奶” “瘦肉精”2-腎上腺素激動劑，能加強脂肪的分解，促進蛋白質(zhì)的合成，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，主要經(jīng)尿和膽汁以原型排出，會在臟器中殘留，有毒副作用。,瘦肉精的化學(xué)結(jié)構(gòu),去年兩大生化發(fā)現(xiàn)與諾貝爾醫(yī)學(xué)及生理學(xué)獎,Syn

2、thia（辛西婭） GFAJ-1 試管嬰兒,誰是Craig Venter？,NASA發(fā)現(xiàn)生命新可能-砷元素或能形成生命體,以劇毒砷生長的菌株GFAJ-1，將改寫生物教科書，使地球外尋找生命的范圍得以拓展 美國宇航局天體生物學(xué)家費麗莎烏爾夫-西蒙(Felisa Wolfe-Simon)，將從加利福尼亞州莫納湖湖底收集而來的微生物，置于實驗室含有砷的混合試劑內(nèi)培殖了數(shù)月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微生物體內(nèi)的磷原子被砷原子置換出來了。 烏爾夫-西蒙表示，每天去實驗室的時候都會摒住呼吸，生怕這些微生物會死去，但它們沒有。如果這一結(jié)果被確認(rèn)，那么“生命及生命存在于何處”的定義將被擴大。 碳、氫、氮、氧、磷和硫是地球所有

3、已知生命形式的六大基本構(gòu)建元素。磷是攜帶生命基因的DNA和RNA的化學(xué)成分之一，被認(rèn)為是所有活細胞的必需元素。 砷在化學(xué)元素周期表的位置正好位于磷的下方，正是由于兩者化學(xué)習(xí)性相近，所以砷很容易被細胞吸收導(dǎo)致中毒。,記憶必需氨基酸,人體八種必需氨基酸，外加二種半必需氨基酸，此為諧音記憶，非常有效：笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）精（精氨酸）來（賴氨酸）宿（蘇氨酸）舍（色氨酸）住（組氨酸）亮（亮氨酸）涼（異亮氨酸）鞋（纈氨酸）。,無處不在的生物化學(xué),為什么多吃西瓜，特別是西瓜皮有利于心血管的健康？ 近朱者赤，近墨者黑！ 反式脂肪與-3脂肪酸 為什么狗急了跳墻，人急中生智？ 為什么喝咖啡或綠茶能減肥？ 農(nóng)

4、夫與蛇的故事 肉堿能減肥嗎？ 騙人的珍奧核酸 甲醇中毒了怎么辦？ 為什么過夜的韭菜不能吃？ 太陽的好處與壞處 為什么路邊的野蘑菇不要采？ 我們?nèi)擞卸嗌賯€基因? 先有DNA，還是先有蛋白質(zhì)？ 世界上有不怕艾滋病毒的人嗎？,西瓜里面有瓜氨酸 瓜氨酸在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫彼?精氨酸是合成NO的原料 NO能夠擴張血管,小心近墨者黑！,PrPc與PrPsc在構(gòu)象上的主要差別：（1）PrPc；（2）PrPsc,氨基酸考點分析,蛋白質(zhì)氨基酸 vs 非蛋白質(zhì)氨基酸 D型氨基酸 vs L型氨基酸 必需氨基酸 vs 非必需氨基酸：聯(lián)想到必需脂肪酸和非必需脂肪酸以及維生素 疏水氨基酸和親水氨基酸 氨基酸的性質(zhì)：兩性解

5、離與等電點（如何計算）；茚三酮反應(yīng)；脯氨酸的特殊性,蛋白質(zhì)考點分析,蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的定義及表示方法：聯(lián)想到核酸的一級結(jié)構(gòu)及其表示方法 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)與主鏈上的氫鍵 模體與結(jié)構(gòu)域 三級結(jié)構(gòu)與氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵、二硫鍵 四級結(jié)構(gòu)與氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵、 纖維狀蛋白、球狀蛋白與膜蛋白 蛋白質(zhì)的性質(zhì)：紫外吸收、兩性解離、變性與復(fù)性、顏色反應(yīng)；聯(lián)想到核酸的相應(yīng)的性質(zhì),核酸考點分析,DNA與RNA三大差別及其原因和生物學(xué)意義 幾種比較重要的RNA 核酸的二級結(jié)構(gòu)：三種雙螺旋ABZ的異同 核酸的三級結(jié)構(gòu) 核酸的性質(zhì),核酸的分類,DNA 一種類型，一種功能 RNA 多種類型，多種功能

6、編碼RNA和非編碼 (NcRNA),DNA和RNA的結(jié)構(gòu)異同,DNA & RNA 的差別?,為什么DNA含有T? C自發(fā)脫氨基變成U 修復(fù)酶能夠識別這些突變，以用C取代這些U。 如何區(qū)分正常的U和突變而來的U? 使用T就很容易解決以上問題。,DNA & RNA 的差別?,為什么DNA 2-脫氧，RNA不是? RNA臨近的-OH使其更容易 DNA缺乏2-OH更加穩(wěn)定 遺傳物質(zhì)必須更加穩(wěn)定 RNA需要的時候合成，不需要的時候需要迅速降解。,為什么DNA通常是雙鏈的,RNA通常是單鏈的?,互補的雙鏈結(jié)構(gòu)使DNA很容易進行復(fù)制、修復(fù)和重組 單鏈的結(jié)構(gòu)使得RNA能夠形成豐富多彩的三維結(jié)構(gòu),AT和GC堿基

7、對的配對性質(zhì),B-型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特征,雙螺旋穩(wěn)定的因素,（1）氫鍵 氫鍵固然重要，但它們主要決定堿基配對的特異性，而對雙螺旋穩(wěn)定的貢獻不是最重要的。對雙螺旋穩(wěn)定起決定性作用的是堿基的堆集力。 （2）堿基堆集力 這是堿基對之間在垂直方向上的相互作用所產(chǎn)生的力。它包括疏水作用和范德華力。堿基間相互作用的強度與相鄰堿基之間環(huán)重疊的面積成正比?？偟内厔菔青堰逝c嘌呤之間嘌呤與嘧啶之間嘧啶與嘧啶之間。另外堿基的甲基化能提高堿基的堆積力。 （3）陽離子或帶正電荷的化合物對磷酸基團的中和。,核酸的理化性質(zhì),紫外吸收 酸堿解離 變性 復(fù)性和雜交,DNA的變性和復(fù)性,酶學(xué)考點,酶的化學(xué)本質(zhì)：主要是蛋白質(zhì)

8、，少數(shù)是RNA；區(qū)分核酸酶和核酶；為什么DNA不能充當(dāng)酶？ 細胞里有哪些反應(yīng)由核酶催化？ 酶的性質(zhì)：與非酶催化劑的共同性質(zhì)；酶的特有性質(zhì) 米氏酶與別構(gòu)酶 米氏常數(shù)（Km）、最大反應(yīng)速度（Vm）與kcat及kcat/Km 酶活性的調(diào)節(jié),代謝考點,真核細胞代謝的分室化 NADH、FADH2、NADPH、ATP 幾種重要的代謝途徑：糖酵解、三羧酸循環(huán)、糖異生、磷酸戊糖途徑、卡爾文循環(huán)、尿素循環(huán)、核苷酸代謝 如何計算ATP的得與失？,代謝途徑的分室化,分解代謝和合成代謝,細胞需要持續(xù)不斷的能量供應(yīng) NADH, NADPH和 ATP ATP 通用的能量貨幣 NADPH 生物還原劑,代謝中的能量考慮,糖酵

9、解,發(fā)生在所有的活細胞 位于細胞液 共有十步反應(yīng)組成在所有的細胞都相同，但速率不同。 兩個階段： 第一個階段投資階段或引發(fā)階段: 葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P 第二個階段獲利階段：產(chǎn)生2丙酮酸+2ATP 丙酮酸的三種命運,糖酵解的兩階段反應(yīng),糖酵解第一階段的反應(yīng),第一步反應(yīng)葡萄糖的磷酸化 己糖激酶或葡萄糖激酶 引發(fā)反應(yīng)ATP被消耗，以便后面得到更多的ATP 葡萄糖的磷酸化至少有兩個意義：首先葡萄糖因此帶上負(fù)電荷，極性猛增，很難再從細胞中“逃逸”出去；其次葡萄糖由此變得不穩(wěn)定，有利于它在細胞內(nèi)的進一步代謝。,葡萄糖在細胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開細胞,反應(yīng)3: 磷酸果糖激酶,是糖酵解的限速

10、步驟! 糖酵解第二次引發(fā)反應(yīng) 有大的自由能降低，受到高度的調(diào)控,糖酵解-第二個階段的反應(yīng),產(chǎn)生4 ATP 導(dǎo)致糖酵解凈產(chǎn)生2ATP 涉及兩個高能磷酸化合物 . 1,3 BPG PEP,反應(yīng)6: 甘油醛-3-磷酸脫氫酶,甘油醛-3-磷酸被氧化成甘油酸-1,3-二磷酸 這是整個糖酵解途徑唯一的一步氧化還原反應(yīng) 產(chǎn)生1,3-BPG和NADH 為巰基酶，使用共價催化，碘代乙酸和有機汞能夠抑制此酶活性。 砷酸在化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)與Pi極為相似，因此可以代替無機磷酸參加反應(yīng)，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但這樣的產(chǎn)物很不穩(wěn)定，很快就自發(fā)地水解成為甘油酸-3-磷酸并產(chǎn)生熱，無法進入下一步底物水平磷酸化反應(yīng)

11、。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的自發(fā)水解，將導(dǎo)致ATP合成受阻，影響細胞的正常代謝，這就是砷酸有毒性的原因。,反應(yīng)10: 丙酮酸激酶,PEP轉(zhuǎn)化成丙酮酸，同時產(chǎn)生 ATP 產(chǎn)生兩個ATP，可被視為糖酵解途徑最后的能量回報。 G為大的負(fù)值受到調(diào)控!,NADH和丙酮酸的去向有氧還是無氧？,在有氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運 （1）NADH的命運 NADH在呼吸鏈被徹底氧化成H2O并產(chǎn)生更多的ATP。 （2）丙酮酸的命運 丙酮酸經(jīng)過線粒體內(nèi)膜上丙酮酸運輸體與質(zhì)子一起進入線粒體基質(zhì)，被基質(zhì)內(nèi)的丙酮酸脫氫酶系氧化成乙酰-CoA 在缺氧狀態(tài)或無氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運 （1）乳酸發(fā)酵 （2）酒精發(fā)

12、酵,線粒體內(nèi)膜上的甘油-3-磷酸和蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng),糖酵解的生理意義,產(chǎn)生ATP 提供生物合成的原料 糖酵解與腫瘤 缺氧與缺氧誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子,糖異生,泛指細胞內(nèi)由乳酸或其它非糖物質(zhì)凈合成葡萄糖的過程。它主要發(fā)生在動物的肝臟（80）和腎臟（20），是動物細胞自身合成葡萄糖的唯一手段。植物和某些微生物也可以進行糖異生。,糖異生與糖酵解途徑的比較,糖異生的底物(動物),丙酮酸, 乳酸, 甘油, 生糖氨基酸，所有TCA循環(huán)的中間物 偶數(shù)脂肪酸不行! 因為偶數(shù)脂肪酸氧化只能產(chǎn)生乙酰CoA，而乙酰CoA不能提供葡萄糖的凈合成,丙酮酸羧化酶,糖異生的第一步反應(yīng) 存在于線粒體基質(zhì)，需要生物素輔基 由A

13、TP驅(qū)動羧化反應(yīng),果糖-1,6-二磷酸酶,將 F-1,6-P水解成F-6-P,葡糖-6-磷酸酶,催化葡糖-6-磷酸水解成葡萄糖 存在于肝、腎細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。 肌肉和腦細胞沒有這種酶，故不能進行糖異生 G-6-P需要進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔才能水解,TCA 循環(huán)是糖、氨基酸和脂肪酸最后共同的代謝途徑,也稱為檸檬酸循環(huán)和Krebs循環(huán) 糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸（實際上是乙酸）被降解成CO2 產(chǎn)生一些ATP 產(chǎn)生更多的NADH NADH進入呼吸鏈，通過氧化磷酸化產(chǎn)生更多的ATP。,完整的三羧酸循環(huán),乙酰CoA的形成,脂肪酸的氧化 氨基酸的氧化分解 丙酮酸的氧化脫羧由丙酮酸脫氫酶系催化,砒霜的毒性機理,TCA 循環(huán)總結(jié)

14、,總反應(yīng)： 乙酰-CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H+CoA 1個乙酰-CoA通過三羧酸循環(huán)產(chǎn)生2CO2, 1 ATP, 3NADH,1FADH2 2H2O被使用作為底物 絕對需要O2 吵， 您順意吵，（吵得）銅壺呼鹽瓶！,TCA循環(huán)的功能,產(chǎn)生更多的ATP 提供生物合成的原料 是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途徑 某些代謝中間我作為其他代謝途徑的別構(gòu)效應(yīng)物 產(chǎn)生CO2,一分子葡萄糖徹底氧化過程中的ATP 收支情況,磷酸戊糖途徑,又名磷酸己糖支路或6-磷酸葡糖酸途徑 發(fā)生在細胞液 由氧化相和非氧化相組成 在生物合成旺盛的細胞中更加活躍,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸,糖酵解,糖原,PPP,70%,30%,氧化相,葡糖-6-磷酸脫氫酶 不可逆反應(yīng)受到調(diào)控（受到NADPH抑制） 葡糖酸內(nèi)酯酶 沒有酶催化，也能