药学本科生物化学各章复习重点

药学本科生物化学各章复习重点 生化复习 第四章 蛋白质的化学要点汇总 蛋白质:多种氨基酸(amino acids)通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。 蛋白质具有多样性的生物学功能 , 作为生物催化剂(酶) , 代谢调节作用(激素) , 免疫保护作用(抗体) , 物质的转运和存储(转运蛋白) , 运动与支持作用(胶原蛋白) , 控制生长和分化(激活或阻遏蛋白) , 参与细胞间信息传递(受体) , 生物膜的功能(离子泵) , 氧化供能(18%) , 必需氨基酸 :人体不能合成，必需从食物中获取的一类氨基酸。主要有:苯丙、蛋、缬、苏、异亮、亮、色、赖8种 , 氨基酸等电点(isoelectric point，pI):在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性(两性)离子，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。 , 蛋白质的一级结构:整条多肽链通过肽键形成的氨基酸残基排列顺序。 肽键:由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键。 , 蛋白质二级结构:局部肽链的主链骨架原子通过氢键形成的三维结构，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。 , 肽单元:参与肽键的6个原子C 、C、O、N、H、 C位于同一平面。 12,, α -螺旋(?右旋;?3.6个AA残基/螺旋;?1个肽单元N-H和第四个肽单元C=O形成氢键;?侧链R在螺旋外侧。常见如角蛋白，肌红蛋白) β-折叠(?各链伸展使肽平面之间折叠成锯齿状;?各链平行排列通过氢键相连;?各链走向相同或相反;?侧链R在片层上下方;?可在分子内或分子间形成。常见如蚕丝蛋白) , 基序:也称超二级结构(或模体)，在许多蛋白质分子中，可发现2到3个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则和具有特定功能的二级结构组合。如:αα， βαβ，βββ 。 , 结构域:分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密且发挥特定生物学功能的区域。 蛋白质三级结构:整条多肽链通过疏水键、离子键、氢键等形成的三维结构。 , 有些蛋白质含有二条或多条多肽链，每条肽链都有完整的三级结构，这种多肽链称为蛋白质的亚基。 , 蛋白质的四级结构:全部亚基通过疏水键、离子键、氢键等形成的三维结构。 , 分子伴侣(chaperon):一类能够帮助其他蛋白质正确折叠成天然构象的蛋白质分子。 , 蛋白质的一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。 , 蛋白质的构象(空间结构)是其功能(活性)的基础。构象改变，活性也相应发生改变。 , 蛋白质前体:核糖体新合成的多肽链，是蛋白质的前体分子。其需要在细胞内经各种加工修饰，才转变成有生物活性的蛋白质(翻译后加工)。 , 变构效应:在某些因素的影响下，蛋白质的一级结构不变而空间结构发生一定的变化，导致其功能的改变的现象。 , 协同效应:蛋白质的一个亚基与配体结合后，能影响另一个亚基与配体结合能力的现象。 如果是促进作用则称为正协同效应(如Hb与氧结合);反之为负协同效应。 , 蛋白质构象病:有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病。常见病:老年痴呆症，疯牛病等( , 蛋白质变性:在某些理化因素作用下，蛋白质特定的空间构象被破坏(有序变无序)，导致蛋白质的某些理化性质改变和生物活性的丧失的现象。变性的本质破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。 , 蛋白质复性:若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质恢复原有的构象和功能的现象。 , 蛋白质两性解离:蛋白质分子除了两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液PH条件下都可以解离成带负电荷或正电荷的基团。 , 蛋白质等电点:在某一PH的溶液中，蛋白质解离成阴阳离子的趋势相等，净电荷为零。此时溶液的PH值称为该蛋白质的等电点。注意:环境PH大于pI时，蛋白质带负电荷。反之。 , 蛋白质胶体稳定的因素: ?蛋白质表面有亲水基团形成水化膜; ?蛋白质表面同种电荷相排斥。 , 蛋白质沉淀:在一定条件下，蛋白质聚集，从溶液析出的现象。 , 盐析:在蛋白质水溶液中，加入了高浓度的强电解质盐如硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等而使蛋白质从溶液中析出的现象。 , 盐析机理:破坏了蛋白质的水化膜并且中和了表面的净电荷。 , 对比盐溶:低浓度的盐溶液加入蛋白质溶液中，会导致蛋白质溶解度增加的现象。 , 变性沉淀机理:蛋白质变性后，蛋白质中疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。 , 茚三酮反应:蛋白质游离的氨和印三酮反应生成蓝紫色化合物。 , 双缩脲反应:蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫红色的反应。氨基酸不出现此反应。故可检测蛋白质水解程度。 , Folin-酚试剂反应:蛋白质分子中酪、色氨酸残基在碱性条件下能与酚试剂反应生成蓝色化合物。该反应的灵敏度比双缩脲反应高100倍。 , 透析法是利用半透膜将蛋白质与其他小分子分开。 , 超滤法是利用高压力或离心力，强使水和其他小的溶质分子通过半透膜，而蛋白质留在膜上，可选择不同孔径的滤膜截留不同分子量的蛋白质。 凝胶过滤法也称分子排阻层析或分子筛层析，这是根据分子大小分离蛋白质混合物最有效的方法之一。注意分子大小不同的蛋白质洗脱的先后顺序(大分子蛋白质先洗脱出来)。 , 蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术，称为电泳(elctrophoresis) 。 , , 等电聚焦电泳:通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。 SDS-PAGE仅根据蛋白质亚基分子量的不同就可以分开蛋白质。 , 阴离子去污剂如SDS(十二烷基磺酸钠)能断裂分子内和分子间的氢键，使分子去折叠，破坏蛋白分子的二、三级结构。 , 强还原剂如巯基乙醇，二硫苏糖醇能使半胱氨酸残基间的二硫键断裂。也只有如此SDS才能定量地结合到亚基上。 , 在样品和凝胶中加入巯基乙醇和SDS后，蛋白质全部会变成带均匀负电荷的线状结构。消除了不同分子间的电荷差异和结构差异。 , 双向电泳:通过第一向是等电聚焦电泳和第二向是SDS,PAGE来分离蛋白质的技术。是目前分离 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 蛋白质最有效的电泳技术。 第五章 核酸的化学要点汇总 , 核酸:多种核苷酸通过3‘,5’-磷酸二酯键相连形成的高分子含磷化合物。携带和传递遗传信息。 , DNA: 90%以上分布于细胞核，其余分布于核外如线粒体，叶绿体，质粒等。携带遗传信息，通过复制传递给下一代。 , RNA:分布于细胞核、细胞质、线粒体，叶绿体等。常见3类，参与细胞内DNA遗传信息的表达。某些病毒RNA也可作为遗传信息的载体如HIV。 核苷酸是构成核酸的基本单位;其进一步可分为: , 碱基:含氮的杂环化合物，包括嘌呤碱A/G，嘧啶碱T/C/U; , 戊糖:核糖/脱氧核糖; , 磷酸。 嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1,通过糖苷键相连形成核苷; 核苷与磷酸通过酯键相连形成核苷酸。 , cAMP、cGMP:是细胞信号转导中的第二信使。一般通过改变胞内cAMP 、cGMP浓度来传递信号。 , DNA的一级结构:DNA分子中核苷酸残基的排列顺序。主要是碱基不同，故也称为碱基序列。 , DNA(RNA)是核苷酸通过3‘，5’-磷酸二酯键连接形成的大分子。DNA方向是5'? 3'，交替的磷酸-戊糖构成DNA的骨架。 , 真核DNA特点:重复序列(高度、中度、单一)、断裂基因(内含子和外显子)、单顺反子; , 原核DNA特点:重叠基因，多顺反子。 DNA双螺旋结构模型要点 , ?两链反向平行且右旋，磷酸-戊糖组成亲水性骨架在外侧，疏水的碱基在内侧。 , ?螺径2nm，bp间距 0.34nm，bp平面垂直于主轴，10个bp/螺旋; , ?严格配对:A=T，G?C; , ?表面形成大沟和小沟; , ?碱基堆积力和氢键维持稳定。 超螺旋(supercoil)结构:DNA双螺旋再盘绕形成的结构。 , 正超螺旋:盘绕方向与DNA双螺旋方向相同;效果是使分子内部紧张，旋得更紧。 , 负超螺旋:盘绕方向与DNA双螺旋方向相反;效果也相反。有利于基因表达。 , 在细胞周期的大部分时间里，DNA以松散的染色质(chromatin)形式存在。 , 在细胞分裂期，染色质进一步压缩形成高度致密的染色体(chromosome)。 , 染色质的基本单位是核小体(nucleosome)。在DNA染色质呈现出的串珠样结构。如下图所示: , 核小体:由近200个bp的DNA和5种碱性组蛋白(HA、HB、H、H +H)结合而成，直径约10nm。 22341 , 染色体经4步压缩包装而成的: DNA (2nm) --?核小体7(10nm) --?螺线管6(30nm)--?超螺线管40 (300nm) --?染色单体5 (700nm) , rRNA与蛋白质组成核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。rRNA占细胞总RNA80%以上。 , tRNA是蛋白质合成中的氨基酸载体;由70-90个核苷酸组成，稳定性好，占细胞总RNA15%。 , mRNA是蛋白质合成的模板;mRNA依照自身的碱基顺序指导蛋白质氨基酸顺序的合成。占细胞总RNA5%以下。 , 从mRNA分子5??末端起的第一个AUG开始，每3个核苷酸为一组称为密码子(codon) 。 AUG被称为起始密码子;UAA、UAG、UGA则称为终止密码子。 , 位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列称为开放阅读框(open reading frame, ORF)，决定了多肽链的氨基酸序列 。 RNA的结构特征 , ?非脱氧核苷酸通过3??，5??-磷酸二酯键连接形成; , ?RNA比DNA小的多，但RNA的种类、大小和结构远比DNA表现出多样性; , ?RNA通常以单链的形式存在，但有复杂的局部二级结构或三级结构; , ?RNA对碱稳定性比DNA差。 tRNA结构特点 , ?含有多种稀有碱基; , ?具有茎环结构(4环1臂，二级结构为三叶草形;三级结构倒L形); , ?通过3??-CCA-OH末端共价连接氨基酸; , ?通过反密码子识别mRNA的密码子。 4环1臂:氨基酸臂、DHU环、反密码环、TψC环、额外环 真核mRNA的结构特点 7, ? 5?? -端加上mGTP的帽子结构，3??-端加入polyA尾(约200个)。 , ? hnRNA经过剪接后形成成熟的mRNA，去除非编码内含子序列。 , ?一般为单顺反子。 , 核酶:具有催化活性的RNA。(1982年发现) , 脱氧核酶:具有催化活性的DNA。 (1994年发现) , snRNA :真核细胞核内存在一类碱基数小于300的小分子RNA。其与多种特异蛋白质一起参与hnRNA的剪接。 一二三、核酸的一般性质 , RNA分子比DNA小的多; , DNA粘度大于RNA，dsDNA粘度大于ssDNA; , 核酸为多元酸，具有较强的酸性。 , 核酸在波长260nm处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。 , DNA变性:在某些理化因素(如高温，极端PH，尿素，乙醇)作用下，DNA双链解离为单链的过程。本质是双链间氢键的断裂。 , 增色效应: DNA变性时其溶液OD增高的现象。本质:碱基共轭双键暴露增加。dsDNA粘度大于ssDNA。 260 , 解链曲线:连续加热DNA的过程中以温度相对OD值作图，所得的曲线。 260 , 解链温度(melting temperature，T):解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所m 对应的温度。G+C含量越高，T越高。 m , DNA复性:在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象的现象(热变性时复性称退火)。复性的最佳温度为T-25?。DNA复性有减色效应。 m , 核酸杂交:不同种类的DNA(或RNA)单链分子间只要存在一定程度的碱基配对关系，在适合条件下可形成杂化双链的现象。 , Southern印迹:一种用来检测目标DNA的技术，通过酶切，电泳分离，转膜，探针杂交等来显示出与探针杂交的DNA片段。由E(M(Southern于1975年首创。 , Northern印迹:一种用来检测目标RNA的技术。可检测特定基因是否转录和转录的强弱情况。过程与Southern blotting类似。 , 对比:Western印迹一种用来检测的目标蛋白质的技术(不属于核酸杂交范畴)。 RNA含量测定有三种方法:测糖法、测磷法(RNA9.4%，DNA9.9%)、紫外吸收法(260nm)。 第六章 酶要点汇总 , 酶:生物体内一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸等。有胞内酶和胞外酶。 , 酶促反应:酶催化的化学反应。E: enzyme 酶 S: substrate 底物 P: product 产物 酶与一般催化剂的共同点 , ?只能催化热力学允许的化学反应; , ?不改变反应的平衡点(平衡常数); , ?本身在反应前后没有质和量的变化; , ?对可逆反应的正逆反应都有催化作用。 酶与一般催化剂的不同点 , ?主要成分是蛋白质，易变性失活; , ?高度的催化效率; , ?高度的专一性; , ?酶催化活性的可调节性; , ?酶催化不可替代性。 , 酶的专一性:一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，生成一定的的产物。 , 立体异构专一性:当底物具有立体异构体时，酶只能作用于其中一种。如丙酮酸被乳酸脱氢酶催化还原时，只产生L-乳酸。 , 几何异构专一性:有些酶对于顺反异构体只能作用其中之一。如延胡索酸酶只催化延胡索酸(反丁烯二酸)加水生成L-苹果酸。 , 在键专一性中，对酶来说，重要的是连接A和B的键必须正确。如酯酶作用于酯键，但对于构成的有机酸和醇(或酚)无严格要求。 , 具有基团专一性的酶除了需要有正确的化学键以外，还需要基团A和B中的一侧必须正确。如胰蛋白酶作用的肽键其羰基必须是由Lys或Arg提供。肽键的氨基部分不严格要求。 , 具有绝对专一性的酶要求底物的化学键和A 、B都必须严格的正确。如脲酶只催化尿素，对其他一切尿素衍生物都不起作用。 , 酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说。 , 酶的化学本质绝大部分为蛋白质，少数为核酸。按其分子组成可分为单纯酶和结合酶两类。 , 单纯酶:整个酶分子都是由蛋白质组分构成。如牛核糖核酸酶。 , 结合酶:酶蛋白+辅助因子构成。结合酶:全酶才有催化活性 , 辅酶:与酶蛋白结合不紧密(一般非共价结合)的辅助因子。可以通过透析或超滤等方法将其除去， ++ 在反应中能离开酶蛋白，如NAD、 NADP等。 , 辅基:与酶蛋白结合紧密(一般共价结合)的辅助因子。不能通过透析或超滤等方法将其除去，在反应中不能离开酶蛋白，如FAD、FMN、生物素以及多数金属离子等。 , 酶的催化功能往往只集中在少数特异氨基酸残基的某一区域。如木瓜蛋白酶(212个AA构成)去掉N端三分之二后，余下还有99%的活性。 , 酶的活性中心 (active center ):酶与底物结合并发挥其催化作用的部位。 , 活性中心结构特点:酶活性中心是酶分子中具有三维结构的区域，或为裂缝，或为凹陷，深入到酶分子内部，常为氨基酸残基的疏水基团组成的。相似催化功能的酶一般有相似的活性中心;有些酶有多个活性中心(如多功能酶)。 , 必需基团:酶分子中与酶活性密切相关的化学基团。常见有:His 咪唑基;Ser 羟基;Cys 巯基;Gluγ羧基。 , 活性中心内的必需基团:酶活性中心内发挥催化作用与底物直接作用的基团。常见有结合基团和催化基团。 , 活性中心外的必需基团:酶活性中心外不与底物直接作用，却与维持整个酶分子的空间构象密切相关的基团。其可使活性中心的各个有关基团保持最适的空间位置，间接地对酶的催化作用发挥其必不可少的作用。 酶的活性中心的形成 , 相应的必需基团在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异地结合并将底物转化为产物。 , 对于结合酶来说，辅酶或辅基参与酶活性中心的组成。 辅助因子的化学本质分类 , ?无机金属元素:如铜、锌、镁、锰、铁等 , ?小分子的有机物:如维生素、铁卟啉等。多数维生素及其衍生物在活细胞中主要是构成许多酶的辅酶或辅基。 , ?蛋白质类辅助因子。 酶蛋白与辅助因子关系 , ?通常一种酶蛋白只能与一种辅酶结合而成为一种专一性结合酶。但一种辅酶往往能与不同的酶蛋白构成许多不同专一性的结合酶。 , ?酶蛋白决定酶促反应的专一性和高效率; , ?辅助因子决定酶促反应的类型。 2+3+, 有些酶本质是金属蛋白质(金属酶)，金属离子与酶蛋白牢固结合，如黄嘌呤氧化酶中含Cu 、Mo ;有些酶本身不含金属离子，必须加入金属离子才有活性，称金属活化酶。 无机离子在酶分子中的作用 2+, (1)维持酶分子活性构象，甚至参与活性中心的形成;如羧肽酶A中的Zn。 3+2+, (2)在酶分子中通过本身的氧化还原而传递电子;如各种细胞色素中的Fe、Cu。 2+, (3)在酶与底物之间起桥梁作用，将酶与底物连接起来;如多数激酶依赖Mg与ATP结合。 -, (4)利用离子的电荷影响酶的活性，如中和电荷等。如α淀粉酶利用Cl中和电荷增加活性。 , 维生素(vitamin):是一类维持细胞正常功能所必需的小分子有机化合物，动物体内不能合成或合成不足，必须由食物供应或补充。几乎所有B族维生素都参与辅助因子的组成。 , 蛋白质类辅助因子:一般是较小分子且有较好的热稳定性。自身不起催化作用，但为某些酶所必需，参与基团转移反应或氧化还原反应。常见有基团转移蛋白或蛋白质类辅酶。另外金属离子、铁硫复合物、血红素通常位于这类因子的反应中心。 , 酶作用的专一性主要取决于酶活性中心的结构特异性。 , 酶的活性不仅与一级结构有关，并且与其空间结构紧密相关，在酶活性的表现上，有时空间结构比一级结构更为重要。因为活性中心必须依赖特定的空间结构。 , 某些酶(绝大多数是蛋白酶)在细胞内合成或初分泌时没有活性，这些无活性的酶的前身称为酶原(zymogen)，使酶原转变为有活性酶的作用称为酶原激活。 , 酶的的激活机制主要是分子内肽链的一处或多处断裂，同时使分子构象发生一定程度的改变，从而形成酶活性中心所必需的构象。 酶原激活的意义 , ?避免自身消化作用。(如急性胰腺炎) , ?保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。(如血栓) , ?酶原还作为酶的贮存形式。 酶能显著降低反应的活化能 , 活化能:底物分子从初态转变到过渡态(活化态)所需的能量。 , 若所需活化能愈少，能达到活化状态的分子就多，反应速度必然越大。 中间复合物学说和酶作用过渡态 , 在酶促反应中，E通过非共价先与S形成不稳定的ES，并使S的某些化学键发生极化降低了S的活化能，这样比较容易分解成E和P，E又可与S结合，继续发挥其催化功能，所以少量E可催化大量S。 酶作用高效率的机制 , ?底物的趋近和定向效应; , ?底物的变形与张力作用; , ?共价催化作用; , ?酸碱催化作用; , ?表面效应。 , 酶促反应动力学:研究各种因素对酶促反应速率的影响，并加以定量的阐述。影响因素包括:酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。 底物浓度对反应速率影响:在其他因素不变情况下，底物浓度对反应速率的影响呈双曲线关系。 , ?当底物浓度较低时:反应速率与底物浓度成正比;反应为一级反应。 , ?随着底物浓度的增高:反应速率不再成正比例加速;反应为混合级反应。 , ?当底物浓度高达一定程度:反应速率不再增加，达最大速率;反应为零级反应。 , 米氏方程式揭示单底物反应的动力学特性(推导过程略)。 , 最大反应速率V:是酶被底物完全饱和时的反应速率; max , 米氏常数K:等于酶促反应速率为V一半时的底物浓度。 mmax 米氏常数(Km)的意义和应用 , K的单位是mol/L，是酶的特征性常数。其与酶结构和反应环境(如底物、温度、PH、离子强度)有m 关，但与酶浓度无关。 , 同一酶对于不同底物有不同K值， K可表示酶对底物的亲和力(Km愈小，酶对底物的亲和力愈大)。 mm , pH的影响具有双重性， , 最适pH:酶催化活性最高时的pH，也不是酶的特征常数。机理:pH通过改变酶和底物分子解离状态和酶分子的构象影响反应速率。 , 温度的影响具有双重性。右图为温度对淀粉酶活性的影响 , 最适温度:酶催化活性最高时的温度，不是酶的特征常数。临床运用:低温麻醉:减低细胞代谢速率。高温灭菌:使酶变性。 , 当[S],,[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。 , 激活剂:使酶活性增加的物质。 必需激活剂:缺乏则酶无活性。常见如金属离子 非必需激活剂:缺乏则酶活性减弱。 激活剂作用机制:参与酶空间结构的维持，参与酶活性中心的形成，作为酶和底物之间的桥梁。 抑制剂:使酶活性降低的物质。一般是作用在酶分子中的必需基团(常见是酶活性中心上的一些基团)，导致酶活性的降低或丧失。对比变性剂:彻底破坏酶空间结构，对酶的没有选择性。 抑制剂分类 , 根据抑制剂和酶结合的紧密程度不同，酶的抑制作用分为:不可逆抑制作用和可逆抑制作用。 (一)不可逆抑制作用 , 抑制剂与酶的必需基因以共价键结合而引起酶活性丧失，不能用透析，超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶活力。抑制作用随着抑制剂浓度的增加而逐渐增加，当抑制剂的量大到足以和所有的酶结合，则酶的活性就完全被抑制。 1. 非专一性不可逆抑制 , 抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用，不论是否为必需基团，皆进行共价结合。由于酶的必需基团也被抑制剂作用，故可使酶失活。 , 某些重金属离子及砷化物作用于巯基酶，解毒可用二巯基丙醇(BAL)和二巯丁二酸钠。 , 2. 专一性不可逆抑制剂 , 抑制剂专一作用于酶的活性中心或其必需基团，进行共价结合，从而抑制酶的活性。 , 有机磷化合物(如敌百虫、敌敌畏)作用于胆碱酯酶活性中心的必需基团Ser上的羟基;解毒可用解磷定(PAM) 可逆抑制剂与酶或中间产物非共价可逆结合，使酶活性降低，能用透析、超滤等方法去除。常见类型: , 1、竞争抑制:抑制剂与底物结构相似，竞争酶活性中心。 Km变大， V不变。 max , 2、非竞争抑制:抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，不影响酶与底物结合。 Km不变，V变小。 max, 3、反竞争抑制:抑制剂与中间产物ES结合形成ESI，后者不分解成产物。 Km变小， V变小。 max, 过渡态类似物:一个酶促反应中底物的过渡态的类似物，其是此反应中酶的有效抑制剂。 , 酶的自杀底物:是一类酶的天然底物的衍生物或类似物，此类底物与酶作用时，底物中某一基团被活化，并与酶的活性部位发生共价结合，从而抑制了酶活性，如同酶的自杀。 , 活力就是酶催化一定化学反应的能力。酶的活力大小，可以用在一定条件下它所催化的某一化学反应的速度来表示。酶催化的反应速度愈大，则酶的活力也愈大。所以测定酶的活力就是测定酶促反应的速度。 酶活力的高低以酶活力单位(U)表示。 , 酶活力单位:指酶在最适条件下，单位时间内，酶催化底物的减少量或产物的生成量。 , 酶活力的国际单位(IU): 1个国际单位是指在特定的条件下，每分钟催化1umol底物转化为产物所需 的酶量。 , 酶活力的催量单位(katal):1催量是指在特定条件下，每秒钟使1mol底物转化为产物所需的酶量。 , 寡聚酶:由几条至几十条多肽链亚基组成，这些多肽链或相同或不同。 , 同工酶(isoenzyme):是指能催化相同的化学反应，但分子结构不同的一类酶。 , 它不仅存在于同一机体的不同组织中，也存在于同一细胞的不同亚细胞结构中，它们在生理上、免疫上、理化性质上都存在很多差异。研究最多的是乳酸脱氢酶。发生疾病时，相应部位的同工酶释放到血清，酶活性增加。 , 诱导酶(induced enzyme):是指当细胞中加入特定诱导物而诱导产生的酶。它的含量在诱导物存在下显著增高，这种诱导物往往是该酶底物的类似物或底物本身。 , 调节酶是对代谢调节起特殊作用的酶类。 调节酶分子中有活性区和调节区，其催化活力可因与调节剂的结合而改变(激活或抑制)，有调节代谢反应的功能。常见有共价调节酶和变构酶。 , 共价调节酶:是指调节剂通过可逆共价键与酶分子结合，以增、减酶分子上的基团从而调节酶的活性状态与非活性状态的相互转化的一类酶。 , 共价修饰(也称化学修饰):酶的一些基团与某些化学基团发生可逆共价修饰，从而改变酶活性的调节方式。磷酸化与脱磷酸化(最常见) , 变构酶:是变构效应剂与酶活性中心以外的变构部位可逆非共价结合，从而改变酶活性的一类酶。又称别构酶。 , 变构调节(也称别构调节) :变构效应剂与变构酶活性中心以外的变构部位可逆结合，从而改变酶活性的调节方式。 迄今已知的变构酶都是寡聚酶，它含有两个以上的亚基。 分子中除了有可以结合底物的活性中心外，还有可以结合变构效应剂的变构中心。 , 这两个中心可位于不同的亚基上也可位于同一个亚基的不同部位上。 , 变构酶的活性中心与底物结合，起催化作用。而变构中心则调节酶反应速度(激活或抑制)。 , 核酶(ribozyme):具有催化功能的核酸分子。 , 抗体酶(abzyme):具有催化功能的抗体分子。 (一) 血清酶测定应用于肝胆疾病的诊断 当肝脏病变时，可引起血清中很多酶活力的变化，主要有: , 1. 转氨酶:肝细胞损伤的敏感指标。 , 2. 卵磷脂-胆固醇转酰基酶(LCAT):肝病时活力降低。 , 3. γ-谷氨酰转肽酶(γ-GT):活动性肝病时升高。 (二) 血清酶的测定应用于急性心肌梗塞的诊断 , 1. LDH同工酶:LDH明显升高 1 , 2. CK 同工酶:梗死时CK-MB可升高6倍。 (三) 血清酶的测定应用于诊断肿瘤 , 1. γ-GT:活动性肝病时升高。 , 2. 半乳糖基转移酶(Gal T)同工酶:正常只有Gal T?，肿瘤时出现Gal T?。 , 固定化酶(immobilized enzyme):是借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并仍具有催化活性的酶制剂。是近代酶工程技术的主要研究领域。 第八章 生物氧化要点汇总 第一节 概述 一、生物氧化的基本概念 生物氧化:物质在生物体内的氧化分解现象。主要是指糖、脂肪、蛋白质等在体内进行氧化分解最终生成CO2 、H2O和能量的过程。 附:生成的能量约40%储存在ATP和其他高能化合物中。 二、生物氧化的特点 ?胞内进行，条件温和，酶促反应逐渐进行; ?逐步释能，利用高能化合物如ATP储能; ?有机酸脱羧生成CO2以及底物脱氢经电子传递给氧生成H2O; ?生物氧化速率受体内多种因素的影响和调节。 生物氧化与体外氧化之相同点 氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。 氧化时所消耗的氧量、最终产物(CO2，H2O)和释放能量均相同。 补充:体外氧化:能量突然释放;物质中的碳和氢直接结合氧生成CO2和H2O。 第二节 线粒体氧化体系 电子传递链(呼吸链):线粒体内膜上按一定的顺序排列的递氢体和电子传递体，它们组成递氢或递电子体系。 一、呼吸链的主要组分 (一)NAD NAD:即烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，连接三羧酸循环和呼吸链，将代谢过程中脱下来的氢和电子交给黄素蛋白。 (二)黄素蛋白 黄素蛋白:含FMN或FAD的蛋白，可接受2个电子2个质子。黄素相关的脱氢酶类主要有:?以FMN为辅基的NADH脱氢酶。?以FAD为辅基的琥珀酸脱氢酶。 (三)铁硫蛋白 铁硫蛋白:又称铁硫中心，其特点是含铁原子和硫原子，铁是与无机硫原子或是与肽链上半胱氨酸残基的硫相结合。常见方式有: ?1个铁原子与4个Cys残基上的巯基硫相连。 ?2个铁原子、2个无机硫原子组成(2Fe-2S ),其中每个铁原子还各与两个Cys残基的巯基硫相结合。 ?4个铁原子与4个无机硫原子相连(4Fe-4S ) 复合体?-?中铁硫蛋白中铁原子可进行Fe2+ --Fe3++e 反应传递电子。 (四)泛醌 泛醌(辅酶Q)为一脂溶性苯醌，带有很长的侧链，是由多个异戊二烯单位构成的。 其是内膜中可移动电子和质子载体，通过氧化和还原传递电子。有3种氧化还原形式，在电子传递和质子移动的偶联中起核心作用。 (五)细胞色素 细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。 在典型的线粒体呼吸链中，其传递顺序是b?c1?c?aa3?O2。 其中c为可溶性蛋白质，它以静电作用结合在线粒体内膜的外表面，其它4种细胞色素都结合在内膜中。 二、呼吸链传递体的排列顺序 --按氧化还原电位由低到高的顺序排列 呼吸链传递体的排列顺序 泛醌和Cyt c 不包含在四种复合体中 三、主要的呼吸链 (一)NADH氧化呼吸链(可生成3个ATP) NADH+H+?复合体?(FMN,Fe-S)?Q ?复合体?( b?c1 , Fe-S )? c ?复合体?( aa3 )?O2 (二)FADH2氧化呼吸链 (可生成2个ATP) 琥珀酸 ?复合体? (FAD, Fe-S ) ?Q ?复合体? ( b?c1 ) ? c ?复合体? ( aa3 ) ?O2 四、ATP的生成、利用与储存 (一)高能化合物与高能磷酸化合物 高能键:水解时释放的能量大于21KJ/mol的化学键，如高能磷酸键,P。 高能化合物:含有高能键的化合物。如磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。 生物氧化过程中释放的能量大约有40%以化学能的形式储存于一些特殊的有机磷化合物中，形成磷酸酯。这些磷酸酯键水解时释放能量较多(大于21kJ/mol )，称为高能磷酸键，常用~p符号表示。 高能磷酸化合物:含有高能磷酸键的化合物。 (二) ATP的生成 ATP的生成方式: 1、底物水平磷酸化:底物分子内部能量重新分布，释放高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。与呼吸链的电子传递无关。 2、氧化磷酸化: 指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP的过程。 (1)氧化磷酸化偶联部位 偶联部位:复合体?、?、?(具有质子泵功能) P/O比值:指氧化磷酸化过程中，每消耗1摩尔氧原子(不是O2)所生成ATP的摩尔数。 (2) 氧化磷酸化的机制 (英P.Mitchell 1961提出，1978年诺化奖) 化学渗透假说:电子经呼吸链传递时，可将H+从线粒体内膜的基质侧泵到膜间隙侧(复合体?、?、?具有质子泵功能)，产生内膜内外质子电化学梯度(跨膜电位差)来储存电子传递释放的能量。当质子顺浓度梯度回流基质时依靠内膜上ATP合酶驱动ADP与Pi生成ATP。 补充:线粒体结构 线粒体由内外两层膜封闭，包括外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区隔。 ATP合酶 由亲水部分 F1(α3β3γδε亚基 )和疏水部分 F0(a1b2c9,12亚基)组成。 当H+顺浓度递度经F0中a亚基和c亚基之间回流时，γ亚基发生旋转，3个β亚基的构象发生改变催化ATP合成。 美P.D.Boyer破解ATP合成的可逆??结合变构??机制获1997诺化奖。 (3)氧化磷酸化的调控 ADP是调节正常人体氧化磷酸化速率的主要因素(正比关系); 甲状腺激素能诱导Na+,K+?CATP酶生成，加速ATP分解成ADP，高水平的ADP可加速氧化磷酸化;产热增加，故甲亢者基础代谢率增高; 抑制剂影响氧化磷酸化。 呼吸链抑制剂--阻断呼吸链中某些部位电子传递 抑制复合物?:如鱼藤酮。 抑制复合物III:如抗霉素A 。 抑制复合物IV:如CO、CN-、N3-、H2S。 解偶联剂--不影响电子传递，但使氧化与磷酸化偶联过程脱离 质子载体: 脂溶性的二硝基苯酚(DNP) 解偶联蛋白(UCPs):位于动物棕色脂肪组织和肌肉线粒体，与维持体温有关。 质子通道:增温素 其它离子载体:如缬氨霉素。 某些药物:如过量的阿斯匹林也使氧化磷酸化部分解偶联，从而使体温升高。 氧化磷酸化抑制剂 --对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用 寡霉素或DCCD，共价结合与F0 的C亚基Glu上，可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成。 由于化学梯度增高影响呼吸链质子泵作用，继而也抑制电子传递。如下图所示。 小结:抑制剂影响氧化磷酸化 呼吸链抑制剂:阻断呼吸链中某些部位电子传递; 解偶联剂:不影响电子传递，但使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如:二硝基苯酚、解偶联蛋白; 氧化磷酸化抑制剂: 对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。如:寡霉素。 五、胞液中NADH的氧化 胞浆中NADH必须经一定转运机制进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。 转运机制主要有 α-磷酸甘油穿梭 苹果酸-天冬氨酸穿梭 1、α-磷酸甘油穿梭(脑和骨骼肌) 2、苹果酸-天冬氨酸穿梭(肝和心) 第三节 非线粒体氧化体系 --不生成ATP的氧化体系 一、微粒体氧化体系 (一)双加氧酶 双加氧酶(dioxygenase )又叫转氧酶。催化2个氧原子直接加到底物分子特定的双键上，使该底物分子分解成两部分。 (二)单加氧酶 单加氧酶(monooxygenase )催化在底物分子中加1个氧原子的反应。单加氧酶又是称为羟化酶或称混合功能氧化酶。 二、过氧化物酶体氧化体系 (一)过氧化氢及超氧离子的生成 (二)过氧化氢及超氧离子作用和毒性 过氧化氢及超氧离子等统称为活性氧，性质活泼，氧化作用极为强烈对机体危害很大。 (三)过氧化氢的清除 1、过氧化氢酶 2、过氧化物酶 过氧化物酶也以血红素为辅基，可催化H2O2 分解生成H2O，并释放出氧原子直接氧化酚类和胺类物质。 红细胞等组织中还有一种含哂的谷胱甘肽过氧化物酶，利用还原型谷胱甘肽(GSH )催化破坏过氧化氢脂质，具有保护生物膜及血红蛋白免遭损伤的作用。 三、超氧化物歧化酶 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是人体防御内、外环境中超氧离子对人体侵害的重要的酶。 第九章 糖代谢要点汇总 糖的功能 , ?人体主要的能源物质。所需能量70%来自糖氧化供能，同时糖也储存能量，维持血糖。 , ?作为组织细胞的组成成分。如糖是糖蛋白、糖脂等的组成成分。 , ?参与组成有生理功能的物质。如免疫球蛋白。 , ?提供合成体内其他物质的原料。如提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇的原料。 第一节 糖的消化吸收 一、糖的消化 , 人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。 , 消化部位:主要在小肠，少量在口腔。 二、糖的吸收 , 吸收部位:小肠上段 , 吸收形式:单糖 , 吸收机制:主动运输(协同运输) 三、糖代谢的概况 第二节 糖的分解代谢 一、糖的无氧氧化 , 糖的无氧氧化:在机体缺氧情况下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程，也称糖酵解。 , 反应部位:胞液 , 反应过程: 第一阶段:糖酵解途径(由10步反应组成，终产物丙酮酸) 第二阶段:乳酸生成 , 结果:1x葡萄糖-2x丙酮酸-2x乳酸 , 区别:糖酵解与糖酵解途径 底物水平磷酸化 , 底物水平磷酸化:底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP或GDP磷酸化生成ATP或GTP的过程。 糖无氧氧化特点 , ?无氧参与，胞液中进行，乳酸是最终产物。 , ?不完全氧化分解，释放能量少(从G和糖原开始分别净得2个和3个ATP) , ?3个关键酶(己糖激酶，6-磷酸果糖激酶-1，丙酮酸激酶)催化3个不可逆反应。 , ?红细胞中还存在2，3-BPG支路。(即1，3-BPG ----2，3-BPG ----3-BPG) (二)糖无氧氧化的调节 (3个关键酶的调节:变构调节和共价修饰调节) 己糖激酶变构调节 , 抑制剂:6-磷酸葡萄糖(负反馈); 6-磷酸果糖激酶-1变构调节(最重要) , 激活剂:AMP，ADP， F-1,6-2P(正反馈，少见) F-2,6-2P(最强) , 抑制剂:柠檬酸，高浓度ATP，长链脂肪酸 丙酮酸激酶变构调节 , 激活剂:F-1,6-2P 抑制剂:ATP, 丙氨酸 共价修饰调节:胰高血糖素--PKA--丙酮酸激酶磷酸化失活。 附:胰岛素可诱导3个关键酶基因的转录，促进酶的合成。 (三)糖无氧氧化的生理意义 , ?能快速提供能量，是肌肉细胞获取能量的重要途径。 , ?无线粒体的红细胞以及代谢活跃的细胞(如白细胞、骨髓细胞、神经细胞等)在氧供应正常情况 下的重要供能途径。 , ?为体内其他物质合成提供原料。 , ?红细胞中2，3-BPG可促进氧合血红蛋白释放氧。 二、糖的有氧氧化 , 糖的有氧氧化:指在机体供氧充足时，葡萄糖彻底氧化成HO和CO，并释放出能量的过程。其是机体22主要供能方式。 一、有氧氧化的反应过程 , 第一阶段:糖酵解途径。 , 第二阶段:丙酮酸氧化脱羧。 , 第三阶段:三羧酸循环(TAC)和氧化磷酸化。 1.丙酮酸氧化脱羧(生成乙酰CoA) 丙酮酸脱氢酶复合体: , E:丙酮酸脱氢酶(B) 11 , E:二氢硫辛酸乙酰转移酶(硫辛酸，泛酸) 2 , E:二氢硫辛酸脱氢酶(PP，B) 32 丙酮酸脱氢酶复合体作用机制(了解即可) 2.三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC) , 也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是柠檬酸。 , 由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由8步反应组成，且所有的 反应均在线粒体中进行。 三羧酸循环定义 , 三羧酸循环:指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经历4次脱氢和2次脱羧，又生成草酰乙酸的过 程。 , 反应部位:线粒体基质。 三羧酸循环的特点 , ?所有反应在线粒体基质中进行。 , ?1个循环消耗1分子乙酰CoA，经历1次底物水平磷酸化，2次脱羧，4次脱氢。生成1分子GTP，2分子 +CO，1分子FADH和3分子NADH+H。 22 , ?有3个关键酶(柠、异柠、α-酮戊)催化的3步不可逆反应。 , ?循环的中间产物起类似催化剂作用，循环前后无量的变化。但在有些情况下，需要补充中间产物。 补充: , 机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成 乙酰CoA进入TAC氧化分解。 , 回补反应:其他物质转变为TAC中间产物的反应。如丙酮酸羧化为草酰乙酸。 补充:草酰乙酸的四种来源 (2)三羧酸循环的生理意义 , ?其是三大营养物质(糖、脂肪、氨基酸)氧化分解的共同途径; , ?其是三大营养物质代谢联系枢纽; , ?其为其它物质代谢提供小分子前体; +, ?为呼吸链提供H+e。 注意:与糖有氧氧化的生理意义区别。 (二)糖有氧氧化的生理意义 , ?完全氧化分解，释放能量多，是机体获得能量的主要方式。一个葡萄糖总共获得36或38个ATP。 , ?其中TAC是三大营养物质氧化分解的共同途径和代谢联系的枢纽; , ?为其它物质代谢提供小分子前体。 α-磷酸甘油穿梭(脑和骨骼肌) 苹果酸-天冬氨酸穿梭(肝和心) 补充:巴斯德效应 + 巴斯德效应:指有氧氧化抑制无氧氧化(糖酵解)的现象。主要是因为胞液中丙酮酸的去路由NADH+H 决定。 +, 有氧时，NADH+H进入线粒体，丙酮酸也进入线粒体进一步氧化。 +, 缺氧时，糖酵解途径加强，NADH+H在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。 , 酿酒(乙醇发酵:丙酮酸转变为乙醇和CO)要无氧环境。 2 (三)糖有氧氧化的调节 ATP/ADP或ATP/AMP比值升高，所有关键酶均被抑制。 氧化磷酸化速率影响TAC。TAC与酵解途径互相协调。 丙酮酸脱氢酶复合体变构调节和共价修饰调节 三、磷酸戊糖途径( Pentose Phosphate Pathway) +, 磷酸戊糖途径:指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H，磷酸戊糖再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6- 磷酸果糖的反应过程。 , 反应部位:胞液 , 反应过程: +第一阶段:氧化反应:生成磷酸戊糖、NADPH+H及CO 2 第二阶段:基团转移反应 (一)磷酸戊糖途径的反应过程 ++, 1、氧化反应:生成磷酸戊糖，NADPH+H及CO。6-磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶。脱下的氢均由NADP2+接受生成NADPH + H。 , 2、基团转移反应: 每3分子6-P-G同时参与反应，通过3C、4C、5C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。两者可进入糖酵解途径。 磷酸戊糖途径的特点 ++, ?脱氢反应以NADP为受氢体，生成NADPH+H。 , ?反应过程中进行一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。 , ?反应中生成了重要的中间代谢物?ª磷酸戊糖。 +, ?1分子G-6-P经过反应，只能发生1次脱羧和2次脱氢反应，生成1分子CO和2分子NADPH+H。 2(二)磷酸戊糖途径的生理意义 , 1(为核酸的生物合成提供核糖。 , 2(提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应。 ?NADPH是体内许多合成代谢的供氢体(如合成脂酸、胆固醇、Glu等)。 ?NADPH参与体内羟化反应 (生物合成或生物转化)。 ?NADPH还用于维持谷胱甘肽的还原状态。 磷酸戊糖途径的调节 +关键酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶受NADPH/NADP比值影响，比值升高则被抑制。 第三节 糖原的合成与分解 , 葡萄糖以α-1,4-糖苷键形成长链。分枝处以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。每条链 都终止于一个非还原端。非还原端增多，以利于其被酶分解。 , 肌肉:肌糖原，180-300g，主要提供肌肉收缩所需能量; , 肝脏:肝糖原，70-100g，维持血糖水平。 一、糖原的合成作用 , 糖原合成:指在胞液中由葡萄糖合成糖原的过程。 , 糖原合成反应过程:G----6-P-G----1-P-G----UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖)，UDPG可看作??活性葡萄 糖??，在体内充作葡萄糖供体，关键酶糖原合酶催化α-1,4-糖苷键形成，但不能形成分支 。 糖原合成特点 , ?需糖原引物。 , ?关键酶为糖原合酶。 , ?分支处需分支酶，催化α-1,6-糖苷键形成。 , ?耗能过程，延长一个G共消耗2个高能磷酸键。 二、糖原分解作用 肝糖原----1-P-G----6-P-G----G(入血); 肌糖原不能分解生成G入血， 因肌肉无6-P-G酶 补充: G-6-P的代谢去路 , ?去磷酸化后用于补充血糖。 , ?转变为G-1-P再变为UDPG用于合成糖原。 , ?转变为6-磷酸葡萄糖内脂进入磷酸戊糖途径。 , ?转变为F-6-P进入糖酵解途径。 三、糖原代谢的调节 关键酶(糖原合酶和糖原磷酸化酶)的共价修饰和变构调节。 , 变构调节:6-P-G是糖原合酶的变构激活剂;AMP是糖原磷酸化酶的变构激活剂; , 共价修饰调节:两种关键酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反;见下页 肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节 , 与肝糖原不同，在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。 , 肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。 四、糖原累积症(glycogen storage disease) , 糖原累积症:一组由于遗传缺陷所致的糖原在组织中大量沉积的疾病。其病因是因为患者先天缺乏 与糖原代谢有关的酶类。 , 糖原代谢中不同酶的缺陷引起不同的病理反应。 糖原累积症分型 五、糖异生 , 糖异生:指从非糖化合物(如乳酸、甘油、生糖氨基酸)转变为葡萄糖或糖原的过程。 , 非糖化合物先转变成糖代谢的中间产物，再进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原。如下图 , 部位:肝、肾细胞的胞液及线粒体。 (一)糖异生途径 , 糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的; , 糖酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。 , 底物循环:反应过程中的作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应。 , 丙酮酸羧化支路 (二)乳酸循环(Cori 循环) , 乳酸循环:肌肉糖异生低下，葡萄糖酵解生成的乳酸经血液循环到肝异生为葡萄糖，生成的葡萄糖 经血液循环到肌肉又可酵解生成的乳酸。乳酸在肌肉和肝不断循环过程。 , 其是个耗能的过程， 2分子乳酸异生为1分子葡萄糖，需6分子ATP。 乳酸循环意义 , ?乳酸再利用; , ?防止乳酸的堆积引起酸中毒。 (三)糖异生生理意义 , ?维持血糖浓度恒定。 , ?补充肝糖原。 三碳途径: 指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳 化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程(间接途径)。 , ?调节酸碱平衡(乳酸异生为糖)。 , ?肌肉和肝中的乳酸循环还有利于乳酸再利用，防止乳酸的堆积引起酸中毒。 第四节 血糖水平的调节 一、血糖的来源和去路 血糖的来源 , ?食物糖消化吸收是其主要来源; , ?肝糖原分解是其重要来源; , ?非糖物质糖异生也是重要来源。 血糖的去路 , ?进行有氧或无氧氧化分解; , ?通过糖原合成肝(肌)糖原; , ?通过磷酸戊糖途径等转变为其它糖; , ?参与脂类、氨基酸合成代谢; , ?高浓度血糖时，还可从尿直接排除(尿糖)。 血糖水平恒定的生理意义 保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。 , ?脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能; , ?红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能; , ?骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。 二、血糖水平的调节 , 血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果，也是肝、肌、脂肪组织等各器官组织代谢协调的结果。 , 机体的各种代谢以及各器官之间能这样精确协调，以适应能量、原料供求的变化，主要依靠激素的调节。 , 酶水平的调节是最基本的调节方式和基础。 血糖水平的平衡主要受激素调节 , 降低血糖:胰岛素体内唯一降低血糖水平的激素。 , 升高血糖:胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素。 (一)胰岛素 , 胰岛素(Insulin)是体内唯一的降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。 , 胰岛素的分泌受血糖控制，血糖升高立即引起胰岛素分泌;血糖降低，分泌即减少。 胰岛素的作用机制 , ?促进肌肉、脂肪组织等的细胞膜葡萄糖载体将葡萄糖转运入细胞。 , ?通过增强磷酸二酯酶活性，降低cAMP水平，从而使糖原合酶活性增强、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解。 , ?通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，加速丙酮酸氧化为乙酰CoA，从而加快糖的有氧氧化。 , ?抑制肝内糖异生。这是通过抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成以及促进氨基酸进入肌组织并合成蛋白质，减少肝糖异生的原料。 , ?通过抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，可减缓脂肪动员的速率。以便其他组织更多分解利用葡萄糖。 (二)胰高血糖素 , 胰高血糖素(glucagon)是体内主要升高血糖的激素。 , 血糖降低或血内氨基酸升高刺激胰高血糖素的分泌。 胰高血糖素的作用机制 , ?经肝细胞膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶，从而抑制糖原合酶和激活磷酸化酶，迅速使肝糖原分解，血糖升高。 , ?通过抑制6-磷酸果糖激酶-2，激活果糖双磷酸酶-2，从而减少2,6-双磷酸果糖的合成，后者是6-磷酸果糖激酶-1的最强的变构激活剂以及果糖双磷酸酶-1的抑制剂。于是糖酵解被抑制，糖异生则加速。 , ?促进磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成;抑制肝L型丙酮酸激酶;加速肝摄取血中的氨基酸，从而增强糖异生。 , ?通过激活脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，加速脂肪动员，从而间接升高血糖水平。 胰岛素和胰高血糖素是调节血糖，实际上也是调节三大营养物代谢最主要的两种激素。 , 机体内糖、脂肪、氨基酸代谢的变化主要取决于这两种激素的比例。 , 不同情况下这两种激素的分泌是相反的。引起胰岛素分泌的信号(如血糖升高)可抑制胰高血糖素分泌。反之，使胰岛素分泌减少的信号可促进胰高血糖素分泌。 (三)糖皮质激素 , 糖皮质激素可引起血糖升高。 , 糖皮质激素的作用机制可能有两方面: ? 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。 ? 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。 , 此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。 (四)肾上腺素 , 肾上腺素是强有力的升高血糖的激素。 , 肾上腺素的作用机制: 通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。 , 正常人体内存在一套精细的调节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。 , 葡萄糖耐量:人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。 三、血糖水平异常与糖尿病 临床上因糖代谢障碍可发生血糖水平紊乱，常见有以下两种类型: , 高血糖:空腹大于6.9 mmol/L。 , 低血糖:空腹小于3.0 mmol/L。 (一)高血糖和糖尿病 , 高血糖:指空腹血糖高于6.9mmol/L。 , 当血糖浓度超过了肾小管的重吸收能力(肾糖阈8.89-10.00mmol/L)，则可出现糖尿。 , 持续性高血糖和糖尿，特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围，主要见于糖尿病。 高血糖的原因 , ?糖尿病; , ?遗传性胰岛素受体缺陷; , ?某些慢性肾炎、肾病综合症等; , ?生理性高血糖和糖尿。 糖尿病:一种因部分或完全胰岛素缺失、或细胞胰岛素受体减少、或受体敏感性降低导致的疾病。 , 它是除了肥胖症之外人类最常见的内分泌紊乱性疾病。 , 可分为?型(胰岛素依赖型，胰岛素分泌不足)?型(非胰岛素依赖型，多见40岁后发病，胰岛素受体缺陷)。 (二)低血糖与低血糖昏迷 , 低血糖:指空腹血糖低于3.0mmol/L。 , 低血糖昏迷:低血糖影响脑的正常功能，因为脑细胞所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化。当血糖水平过低时，就会影响脑细胞的功能，从而出现头晕、倦怠无力、心悸等，严重时出现昏迷。如不及时给病人静脉补充葡萄糖，可导致死亡。 低血糖的原因 , ?饥饿或不能进食者 , ?胰性(胰岛β-细胞机能亢进、胰岛α-细胞机能低下等); , ?肝性(肝癌、糖原累积病等); , ?内分泌异常(垂体机能低下、肾上腺皮质机能低下等); , ?肿瘤(胃癌等)。 第十章 脂类代谢要点汇总 第一节 脂类在体内的消化和吸收 一、脂肪的消化和吸收 (一)脂肪的消化 , 脂类的消化发生在脂-水界面，且需胆汁酸盐参与。 , 消化条件: ? 乳化剂(如胆汁酸盐)的乳化作用; ? 酶的催化作用。 , 部位:主要在小肠上段(口腔和胃都不能) 辅脂酶(colipase) , 辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子，分子量约10,000。 , 辅脂酶在胰腺泡中以酶原形式合成，随胰液分泌入十二指肠。进入肠腔后，辅脂酶原被胰蛋白酶从 其N端切下一个五肽而被激活。 , 辅脂酶本身不具脂肪酶的活性，但它具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。它与胰脂酶结合是通过氢 键进行的;它与脂肪通过疏水键进行结合。 (二)脂肪的吸收 , 部分水解物:50%; , 完全水解物:40%; , 完全不水解物:10%。 二、类脂的消化和吸收 (一)磷脂的消化和吸收 , 小肠消化，多种磷脂酶作用在不同脂键。 , 蛇毒中含有磷脂酶A，可将卵磷脂水解为溶血磷脂，破坏红细胞。 2 (二)胆固醇的消化和吸收 , 同甘油三酯，需胆盐乳化才能被小肠黏膜细胞吸收。进入体液的胆固醇一般以胆固醇酯形式存在。 第二节 脂类的体内贮存和运输 一、脂类的体内贮存和动员 二、血浆脂蛋白和脂类运输 , 血脂:血浆中所含的脂类，主要包含甘油三酯、胆固醇、胆固醇酯。 , 脂蛋白:脂类在血液中与相应的载脂蛋白形成复合物，是脂类在血液中的运输形式。 高脂血症 , 高脂血症:空腹时血脂持续高于参考值上限。 , 成人(空腹12h以上): 脂肪 > 2.26mmol/L或200mg/ml; 胆固醇 > 6.21mmol/L或240mg/ml。 , 血脂含量受膳食、年龄、性别、运动等影响，波动大。远不如血糖稳定，故测定须空腹12小时后。 高脂血症的危害 , 其是脑卒中、冠心病、心肌梗死、猝死的危险因素。其跟动脉粥样硬化密切相关。 , 其是促进高血压、糖耐量异常、糖尿病的危险因素。 , 其可导致脂肪肝、肝硬化、胆石症等。 动脉粥样硬化(AS) , 动脉粥样硬化:动脉硬化的一种，大、中动脉内膜出现含胆固醇、类脂肪等的黄色物质，多由脂肪代谢紊乱、神经血管功能失调引起。常导致血栓形成、供血障碍等。 , 血浆LDL水平升高往往与AS的发病率呈正相关。血浆HDL浓度与AS的发生呈负相关。 超速离心法 CM VLDL LDL HDL 电泳法 CM Pre-β β α 密度 ,0.95 0.95-1.006 1.006-1.063 1.063-1.210 脂类 含TG最多， 含TG 含胆固醇及其酯最含胆固醇、磷脂类 组 80-90% 50-70% 多，40-50% 成 蛋白质 最少, 1% 5-10% 20-25% 最多，约50% 载脂蛋白组成 apoB48、 A?、AapoB100、C?、apoB100 apo A?、 A? ? A?、C? CC? C?、 E 合成部位 ?、C? 肝细胞 血中由VLDL转化 肝细胞 小肠粘膜细胞 功能 转运内源TG 转运胆固醇到肝外转运肝外胆固醇回肝(抗AS) 转运外源TG 组织(致AS) 脂肪的分解代谢 第三节 一、脂肪的水解 , 脂肪动员:指储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。 , 其关键酶是HSL。脂肪动员主要受激素调节，有脂解激素(如胰高血糖素、肾上腺素、ACTH 等)和抗脂解激素(如胰岛素、前列腺素)。 三、脂肪酸的氧化分解 脂肪酸的氧化分解步骤如下: , ?活化:胞浆; , ?转移:进入线粒体基质; , ?β-氧化:线粒体基质; , ?三羧酸循环和氧化磷酸化:线粒体。 脂肪酸β-氧化 脂酰CoA在肉碱帮助下进入线粒体 16C软脂酸彻底氧化生成的能量 , 1次活化:消耗2个高能磷酸键 7 次循环产物: , 8分子乙酰CoA + , 7分子NADH+H 7分子FADH2 , 故总共为:8x12+7x3+7x2-2=129个ATP 四、酮体生成和利用 , 酮体:脂肪酸在肝线粒体内分解氧化时特有代谢物?ª乙酰乙酸、β-羟丁酸及丙酮的总称。 , 酮体之所以肝内生成和肝外利用，因肝细胞线粒体内含有完整的生酮酶系(关键酶HMGCoA合酶为肝 特有)，但缺乏分解酮体的酶系。 (三)酮体生成的生理意义 , ?酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且小分子的酮体可通过血脑屏障及肌肉毛细血管壁，是肌肉 尤其是脑组织的重要能源。 , ?酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。 , ?在饥饿、高脂低糖膳食，特别糖尿病时，可导致酮症酸中毒(影响血液PH)。 酮体生成的调节 , ?饥饿(脂解激素?脂肪动员?酮体生成? )及饱食(相反); , ?肝糖原丰富，糖代谢旺盛，脂肪动员?酮体生成?; , ?丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体，脂肪酸β氧化减弱，酮体生成?。 第四节 脂肪的合成代谢 , 肝和脂肪组织是合成脂肪的主要场所，肾、脑、肺、乳腺等也可合成脂肪。 , 合成的原料脂肪是脂肪酸和α-磷酸甘油，两者都是在细胞质中合成。 一、α-磷酸甘油合成 二、脂肪酸的生物合成 (一)脂肪酸生物合成的原料和部位 , 合成部位 胞液:只合成16C的软脂酸;碳链延长在线粒体或内质网进行。 , 合成原料 乙酰CoA、 NADPH 、ATP等 柠檬酸-丙酮酸循环 (二)脂肪酸生物合成过程 , 1、丙二酰CoA的合成:乙酰CoA羧化酶(关键酶) , 2、16C软脂酸合成:脂肪酸合酶 , 3、软脂酸延长 乙酰CoA羧化酶 , 催化乙酰CoA生成丙二酰CoA，其是脂肪酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素。 , 变构调节:柠檬酸、异柠檬酸激活，脂酰CoA抑制; , 化学修饰调节:胰高血糖素使之磷酸化抑制，胰岛素相反。 脂肪酸合酶(高等动物) , 7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因编码;有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。 其上有三个结构域: , 底物进入缩合单位 , 还原单位 , 软脂酰释放单位 (三)脂肪酸碳链的延长 , 1、脂肪酸碳链在线粒体中的延长 + 以乙酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H供氢，过程与β-氧化的逆反应基本相似，一轮反应增加2个碳原子，可延长至24碳或28碳，以硬脂酸最多。 , 2、脂肪酸碳链在内质网中的延长 + 以丙二酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H 供氢，合成过程类似软脂酸合成，但脂酰基连在CoA上进行反应，可延长至24碳。 三、脂肪的生物合成 , 肝脏:主要以脂肪酸和甘油为原料在肝的内质网合成TG，效率最高，合成的TG与载脂蛋白组成VLDL入血。(甘油二酯途径) , 脂肪组织:主要以葡萄糖为原料合成TG，也利用CM或VLDL中的FFA合成TG。(甘油二酯途径) , 小肠粘膜:利用脂肪消化产物(甘油一脂)再合成TG，组成CM入血。 (甘油一酯途径) 第五节 类脂的代谢 一、磷脂的代谢 , 甘油磷脂的分解代谢: 补充:磷脂的生理功能: ?磷脂是构成生物膜和神经的重要成分。 ?磷脂酰肌醇是第二信使的前体。 ?参与TG的转运。如载脂蛋白apoB100需和磷脂结合才有转运TG功能。 ?组成血小板活化因子。 二、 胆固醇代谢 , 胆固醇结构:母核是环戊烷多氢菲，其在体内不能被降解，但侧链可被氧化、还原或降解，实现胆固醇的转化。 , 胆固醇的生理功能: ?其是生物膜重要成分，控制生物膜的流动性; ?其是合成胆汁酸(80%)、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前体。 另外，血浆中胆固醇过高可引起胆结石。 第六节 类二十烷酸生物合成 , 前列腺素 (prostaglandin, PG),血栓素 (thromboxane, TX),白三烯 (leukotrienes, LT)具有重要 生理功能的生物活性物质。 , 合成原料:花生四烯酸; , 功能:与炎症，过敏，心血管病等有关如PGE诱发炎症，促局部血管扩张。TXA 强烈促血小板聚集，22 并使血管收缩促血栓形成。 脂类代谢的几个关键酶小结 , 脂肪动员:激素敏感性甘油三酯脂肪酶(HSL) , 脂肪酸β氧化:肉碱脂酰转移酶?(CAT?) , 肝内酮体生成:HMGCoA合酶 , 脂肪酸合成:乙酰CoA羧化酶 , 甘油三酯合成:酯酰CoA转移酶 , 胆固醇的合成:HMGCoA还原酶 小测 , 以下哪个是脂肪酸β氧化关键酶: , 以下哪个是甘油三酯的合成关键酶: , 以下哪个是脂肪动员关键酶: , 以下哪个是脂肪酸合成的限速酶: , 以下哪个是肝内酮体生成关键酶: , 以下哪个是胆固醇的合成限速酶: A: 激素敏感性甘油三酯脂肪酶(HSL) B: 肉碱脂酰转移酶(CAT?) C: HMGCoA还原酶 D: 乙酰CoA羧化酶 E: 酯酰CoA转移酶 F: HMGCoA合酶 第十一章 蛋白质的分解代谢要点汇总 第一节 蛋白质的营养 一、蛋白质的生理功能 , 1、维持组织细胞的生长和更新; , 2、参与合成重要的含氮化合物; 如酶、抗体、神经递质、肌动蛋白、膜转运蛋白等。 , 3、氧化供能。 16kJ/g，人体每日18%能量由蛋白质提供。 二、氮平衡(nitrogen balance) 氮平衡:指摄入蛋白质的含氮量与排泄物(主要为粪便和尿)中含氮量之间的关系，它反映体内蛋白质 的合成与分解代谢的总结果。 , 1、氮总平衡:摄入氮 = 排出氮(正常成人) , 2、氮正平衡:摄入氮 > 排出氮(儿童、孕妇等) , 3、氮负平衡:摄入氮 < 排出氮(饥饿、消耗性疾病患者等) 三、蛋白质的营养价值 , 1、必需氨基酸:指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸。共有8种: Phe、Met、 Val、 Thr、 Ile、Leu、Trp 、Lys 。其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。 , 2、蛋白质的营养价值:取决于蛋白质所含必需氨基酸的数量、种类、比例等。与人体越接近越好。 3、蛋白质的需要量 4、蛋白质的互补作用 , 蛋白质的互补作用: 几种营养价值较低的蛋白质混合食用，互相补充必需氨基酸的种类和数量，从而提高蛋白质在体内的利用率。 , 如谷类(赖少色多)豆类(相反)的互补作用。另外临床上的高营养剂疗法。 第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败 一、蛋白质的消化 , 蛋白质的消化依靠胃肠道中重要的蛋白水解酶。在胃和肠道蛋白质被消化成氨基酸和寡肽。其基本过程如下: 蛋白质消化的生理意义 , ?消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。 , ?由大分子转变为小分子，便于吸收。 (一)蛋白质水解酶类及其作用特点 1、酶原和酶原的激活 , 胃肠道中重要的蛋白水解酶刚分泌出来，多以酶原形式存在。 , 既可保护组织免受蛋白酶的自身消化作用，又保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。 2、蛋白水解酶作用的特异性 , 不同蛋白水解酶对组成肽键的氨基酸残基有一定特异性。下面是胃肠道中重要的蛋白水解酶的一些特性。小肠是蛋白质消化的主要部位。 二、肽和氨基酸的吸收 , 吸收部位:主要在小肠。 , 吸收形式:氨基酸、寡肽、二肽。 , 吸收机制:耗能的主动吸收过程，有两种方式。 , 补充:少量蛋白质不经过消化，可通过特征途径直接被吸收(如食物蛋白质过敏或中毒反应) 2、γ-谷氨酰基循环 , 谷胱甘肽对氨基酸的转运; , 谷胱甘肽再合成。 , 每转运1个AA需要消耗3个ATP。 三、蛋白质及其消化产物在肠中的腐败作用 , 腐败作用:肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用。 , 腐败作用的产物大多有害，如胺(脱羧基)、氨(脱氨基)、苯酚(酪)、吲哚(色)、硫化氢(半胱)等;也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。 胺类的生成 胺类的生成: 氨基酸脱羧基形成。 常见如:组-色-酪-苯丙(苯乙) 后两者再经羟化酶作用生成假神经递质，竞争干扰可导致肝性脑病。 氨的生成 , 氨的生成:通过氨基酸脱氨基或尿素酶水解尿素产生。 , 氨具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。正常人血氨浓度一般不超过 58.7μmol/L。 +, 若降低肠道pH，NH可转变为NH以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。 34 第三节 细胞内的蛋白质降解 , 泛素(ubiquitin，Ub):是一种由76个氨基酸组成的一级结构高度保守的多肽(8.5kD)，普遍存在于真核生物细胞中，介导细胞内蛋白质降解。 , 2004年，以色列的切哈诺沃、赫什科和美国的罗斯因发现了泛素介导的蛋白质降解过程而获得了诺贝尔化学奖。 泛素介导的蛋白质降解过程 , ?E消耗ATP将泛素腺苷酸化并连接泛素。 1 , ?腺苷酸化的泛素被转移到E上。 2 , ?E识别靶蛋白，并催化泛素从E上转移到靶蛋白上。 32 , ?靶蛋白在被蛋白酶体识别之前，必须被标记多个泛素分子。 , ?蛋白酶体对泛素化蛋白质进行降解。 第四节 氨基酸的一般代谢 一、氨基酸在体内的代谢动态 , 氨基酸代谢库:食物蛋白质经消化吸收的氨基酸(外源性氨基酸)与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸(内源性氨基酸)混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。 , 多数氨基酸在肝中分解代谢。 二、 氨基酸的脱氨基作用 定义:指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。常见方式有: , ?氧化脱氨 , ?转氨作用 , ?联合脱氨(有两种) , ?非氧化脱氨 (一)氧化脱氨作用 1、氨基酸氧化酶(作用不大) 2、L-谷氨酸脱氢酶 , 在L-谷氨酸脱氢酶作用下， L-谷氨酸氧化脱氨基生成α-酮戊二酸。此方式主要存在于肝、脑、肾 ++中，产生游离的NH。辅酶为 NAD或NADP，GTP、ATP为其抑制剂;GDP、ADP为其激活剂。 3 , 多数氨基酸需要其他方式脱氨。 (二)转氨作用 , 在转氨酶的作用下，某一种氨基酸的α-氨基转移到另一种α-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变成α-酮酸的过程。 转氨基作用特点 , 无游离的NH产生，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例，是机体合成非必需氨基酸的重要途3 径。 , 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛(B)。 6 , 多数氨基酸可参与转氨基作用，但甘、赖、苏、脯氨酸除外。 正常人各组织GOT(AST谷草)及GPT(ALT谷丙)活性 。血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的 指标之一。 (三)联合脱氨作用 1、转氨作用耦联氧化脱氨作用 转氨酶和L-谷氨酸脱氢酶联合催化使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸和游离氨的过程。 , 其是氨基酸脱氨基以及体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾、脑等组织进行。 (四)非氧化脱氨基 三、氨的代谢 体内氨的来源 , ?氨基酸脱氨基 氨的主要来源;另外胺类、核苷酸分解也可产少量氨。 , ?肠道产氨 氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨;尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨。 , ?肾脏产氨 肾小管上皮细胞分泌的氨，主要来自谷氨酰胺在谷氨酰胺酶催化产生。 注:?? 中酸性条件有利于氨的排泄(抑制氨吸收)，临床应用:酸性灌肠，不使用碱性利尿剂。 体内氨的转运 , ?通过丙氨酸-葡萄糖循环从肌肉运往肝。 , ?通过谷氨酰胺的运氨作用从脑和肌肉等组织运往肝或肾。 体内氨的去路 , ?在肝内合成尿素(主要去路)。 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。肝在NH解毒上非常重要。 3 , ?重新合成非必需氨基酸。 , ?合成其他含N化合物(如碱基)。 , ?以胺盐的形式由尿排出。 (一)尿素的生成 以下反应在肝细胞的线粒体中进行 , 1、氨甲酰磷酸的生成 , 2、瓜氨酸的生成 以下反应在肝细胞的胞液中进行 , 3、精氨酸的生成 , 4、尿素的生成 通过鸟氨酸循环(尿素/Krebs循环)有毒的氨生成无毒、水溶性强的尿素，由血液运输至肾，从尿中排 出。 小结 , 精氨酸代琥珀酸合成酶是鸟氨酸循环的限速酶;尿素中两个N，一个来自于游离氨，另一个来自天冬 氨酸。耗能:3 个ATP，4 个高能磷酸键。 , 细胞内有两类氨基甲酰磷酸合成酶: CPS-?在线粒体，以NH为N源合成氨基甲酰磷酸 ? 尿素 ?ª作为肝细胞分化程度指标; 3 CPS-?在胞液，以谷氨酰胺的酰胺基为N源合成氨基甲酰磷酸 ? 合成嘧啶 ?ª 作为细胞增殖程度的指 标。 尿素生成的调节 , 食物蛋白质的影响:高蛋白膳食，尿素生成?; , CPS-?的调节:AGA为其激活剂; , 精氨酸代琥珀酸合成酶(限速酶)的调节。 高血氨症与氨中毒 , 血氨浓度升高超过正常值上限称高血氨症，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。 , 高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒 ，也称肝昏迷。 (二)丙氨酸-葡萄糖循环 , 生理意义 ?肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝; ?肝为肌肉提供葡萄糖。 , 反应过程见右图: (三)谷氨酰胺的运氨作用 , 生理意义: 在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。肝性脑病可服用谷氨酸盐以降低血氨浓度。 , 反应过程: 四、α-酮酸的代谢 , 1、生成非必需氨基酸; , 2、转变成糖及脂类 , 3、彻底氧化供能。 第五节 个别氨基酸的代谢 一、氨基酸脱羧基作用 , 生成物胺类具有重要生理功能。 1、L-谷氨酸脱羧 , 生成物γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。 2、组氨酸脱羧 , 生成物组胺 (histamine)是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。 , 临床上，严重的过敏反应(IgE)如全身都出现了过敏反应，组胺大量地释放到身体各处，导致许多组织的毛细血管扩张，血压下降。在极端的情况下，血压降得太厉害，出现休克、死亡。 3、鸟氨酸脱羧 , 生成物多胺(polyamines)是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织(如胚胎、再生肝、肿瘤组织)含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。 4、色氨酸羟化后脱羧 , 生成物5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)在脑内作为神经递质，起抑制作用;在外周组织有 收缩血管的作用。 5、半胱氨酸磺酸化后脱羧 , 生成物牛磺酸(taurine)是结合胆汁酸的组成成分。 二、氨基酸与一碳单位代谢 (一)一碳单位概念 , 一碳单位:某些氨基酸(甘组蛋色丝)代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团。 , 一碳单位代谢的生物学意义: ?作为合成嘌呤和嘧啶的原料; ?把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。 5, 四氢叶酸(FH):是一碳单位的主要载体，参与一碳单位代谢。一碳单位通常是结合在FH分子的N、4410N位上。 三、个别氨基酸代谢降解与疾病 (一)含硫氨基酸的代谢 ?蛋(甲硫)氨酸循环 ?肌酸的合成 , 肌酸和磷酸肌酸是能量储存、利用的重要化合物。 , 肝是合成肌酸的主要器官。 , 肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。 , 肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。 , 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐。 对比SAM和PAPS , SAM(S?ª腺苷甲硫氨酸)为体内甲基的直接供体(甲基来自甲硫氨酸); , PAPS(3?-磷酸腺苷-5?-磷酸硫酸)为活性硫酸，是体内硫酸基的供体(硫酸基来自半胱氨酸)。 (二)芳香族氨基酸的代谢 1、苯丙氨酸代谢 2、酪氨酸的代谢 ?儿茶酚胺的生成:帕金森病患者多巴胺生成减少 ?合成黑色素 , 缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，全身皮肤、毛发等发白，称为白化病。 , 由于局部皮肤和毛囊的黑素细胞酪氨酸酶系统的功能减退，皮肤局部黑色素合成障碍，致使皮肤色 素脱失而致的疾病，称为白癜风 (如杰克逊 、冯小刚 )。 3、色氨酸代谢 本章几个循环小结 , γ-谷氨酰基循环:部分组织细胞可通过GSH对氨基酸进行入胞转运,其中γ-谷氨酰基转移酶是关键. , 嘌呤核苷酸循环:肌肉组织中氨基酸脱氨基的方式; , 丙氨酸-葡萄糖循环:肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝; , 谷氨酰胺循环:肌肉中氨以无毒的谷氨酰胺形式运输到肾; , 鸟氨酸循环:在肝脏把有毒的氨生成无毒、水溶性强的尿素; , 蛋氨酸循环:维持FH和met的稳定，生成SAM为体内重要的甲基供体。 4 第十二章 核酸与核苷酸代谢要点汇总 第一节 核酸的消化和吸收 核苷酸是核酸的基本结构单位。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。 第二节 核酸的分解代谢 一、嘌呤核苷酸的分解代谢 , 别嘌呤醇结构与次黄嘌呤类似,可抑制黄嘌呤氧化酶，用于治疗痛风症(血浆中尿酸含量超过0.48mmol/L时,可形成尿酸盐晶体)。 二、嘧啶核苷酸的分解代谢 , 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，产生的嘧啶碱可在体内进一步分解代谢。 , 嘧啶碱的降解过程主要在肝细胞中进行。不同类型的嘧啶碱，其分解代谢的途径和终产物不同。 嘧啶的降解 第三节 核苷酸的生物合成 二、嘌呤核苷酸的合成代谢 (一)从头合成途径 , 从头合成途径:利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳及磷酸核糖等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。 2、AMP和GMP的合成 (二)嘌呤核苷酸的补救合成途径 , 补救合成途径:利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程。 , 意义:补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。 参与补救合成的酶 , 腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT) , 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) , 腺苷激酶(adenosine kinase) 自毁容貌症: HGPRT缺失(相应遗传基因缺陷) (三)嘌呤核苷酸的抗代谢物 , 常见是嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗作用。 常见嘌呤核苷酸的抗代谢药物 , 6-巯基嘌呤(6-MP)的化学结构与次黄嘌呤类似。 , 甲氨蝶呤(MTX)是叶酸类似物，能竞争性抑制二氢叶酸还原酶，减少体内四氢叶酸的生成，一碳单位的供应受阻。 , 氮杂丝氨酸与谷氨酰胺类似。 三、嘧啶核苷酸的合成 (一)嘧啶核苷酸的从头合成 , 从头合成途径:利用氨基酸、二氧化碳及磷酸核糖等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。 , 这一途径主要见于肝， 所有合成反应在胞液中进行。 1、UMP的合成 ---CTP的合成 (来自UTP)---dTMP的生成 (来自dUMP) 2、CTP的合成 (二)嘧啶核苷酸的补救合成途径 , 由分解代谢产生的嘧啶或嘧啶核苷转变为嘧啶核苷酸的过程称为补救合成途径。 (三)嘧啶核苷酸类似物的抗代谢作用 , 其是一些嘧啶类似物、氨基酸类似物、叶酸类似物及核苷类似物，通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。 常见嘧啶核苷酸的抗代谢药物 , 5-氟尿嘧啶是嘧啶类似物。5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而抑制胸苷酸的合成。 , 氮杂丝氨酸与谷氨酰胺类似。 , 甲氨蝶呤是叶酸类似物。 , 阿糖胞苷属于核苷类似物，能抑制CDP还原成dCDP。 四、脱氧核苷酸的合成 (一)除dTMP外，其他在核苷二磷酸水平进行 (二)dTMP的生成 第十四章 DNA的生物合成要点汇总 第一节 DNA复制 一--三、DNA复制基本规律 , ?半保留复制 , ?固定起始点 , ?双向复制 , ?半不连续复制 , ?高保真复制 ?半保留复制半保留复制:DNA复制生成的子代DNA分子中一条链是来自于亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式。 , 意义:体现了遗传过程的相对保守性，物种稳定性的分子基础。但不是绝对的。 ?固定起始点 , 复制起点(origin of replication，ori ):DNA复制时总是从一个特定的位置开始，这一位置称为复制起点。多数是富含A = T配对的区域。原核通常只有一个复制起始点，真核有多个。 ?双向复制 双向复制:大多数原核和真核生物复制时，DNA都是从固定起始点开始向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，这样的复制方式。 , 复制叉(replication fork):DNA复制时尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两条子代双链DNA的交界处形成的Y字型结构。 复制子(replicon):两个相邻复制起始点之间的DNA片段，称为一个复制子。复制子是独立完成复制的功能单位。 ?半不连续复制 领头链:复制方向与解链方向相同的子链，其复制是连续的。 , 随从链:复制方向与解链方向相反的子链，其复制是不连续的。 , 岡崎片段:随从链中的不连续的片段。其5??-端都带有一个RNA引物。复制完成后，RNA引物会被DNA-pol?除去。 , 半不连续性复制:领头链连续复制而随从链不连续复制的复制方式。 ?保真性复制 为了保证遗传的稳定，DNA的复制必须具有高保真性。主要与下列因素有关: , 1、遵守严格的碱基配对规律 , 2、复制时对碱基的正确选择 , 3、复制出现的错误及时进行校正以及其他特异性修复机制。 四、参与DNA复制的蛋白质因子 , 参与DNA复制除了原料、模板外，还有许多酶或蛋白质因子:包括Dna A、解螺旋酶，单链DNA结合蛋白(SSB)，拓扑异构酶，引物酶， DNA聚合酶，连接酶等 1、解螺旋酶 (helicase) 单链结合蛋白(single strand binding protein， SSB) , 解螺旋酶:也称解链酶，是用于解开DNA双链的酶蛋白。每解开一对碱基，需消耗2分子ATP。 , 单链DNA结合蛋白:是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在。E.Coli中的SSB 以四聚体形式存在，与DNA结合具有协同作用。 真核细胞中的5种DNA聚合酶 , DNA-polα:有引物酶活性，现认为其功能只是合成引物。 , DNA-polβ:可能参与修复。 , DNA-polγ:在线粒体DNA复制中起催化作用。 , DNA-polδ:链延长主要酶，还有解螺旋酶活性。 , DNA-polε:校对、修复、填补(类似E.coli DNA pol I ) 注意:目前推测在复制叉上有一个DNA polα，以合成引物;两个DNA polδ，分别合成前导链和滞后链。 原核或真核DNA聚合酶作用共同特点 , ?以dNTP为底物; , ?具有模板依赖性; , ?不能从头合成，需要引物(RNA或DNA)提供3??-OH末端使dNTP可以依次聚合; , ?只能催化新生链从5???3??延伸(对比:亲代DNA模板链被利用的方向是3?? ?5??); , ?严格碱基配对(A-T，G-C)。 3、引物酶(primase) , 复制需要一小段RNA引物，催化引物合成的是一种特殊的RNA聚合酶，称为引物酶。 , 在复制的起始点，在DNA模板链的指导下，以NTP为底物，按碱基配对原则，引物酶催化RNA引物的合成。 DNA连接酶(DNA ligase) 作用条件: , ? 需一段DNA片段具有3'-OH，而另一段DNA片段具有5'-Pi基; , ? 未封闭的缺口位于双链DNA中，即其中有一条链是完整的; +, ? 需要消耗能量，在原核生物中由NAD供能，在真核生物中由ATP供能。 4、拓扑异构酶(topoisomerase) 拓扑异构酶:一类能改变DNA分子拓扑构象的酶，同时具有内切和连接酶活性。使解链能够顺利进 行，否则会过度缠绕。 , 拓扑异构酶?:切断DNA双链中一股链松弛，不需ATP。 , 拓扑异构酶?:切断DNA分子两股链松弛，需ATP供能。 补充: Dna A , 在DNA复制过程中，识别起点序列，并在起点特异位置促进双链解开的一种蛋白质。1个亚基分子量 为52kDa。DNA复制起点上有四个9bp富含A:T配对的重复序列，为Dna A蛋白的结合位点。 原核生物DNA复制过程 1、复制的起始: DnaA:辨认结合于复制起始位点。 解链酶:DnaB解开DNA双螺旋。 单链结合蛋白:SSB稳定DNA单链。 引物酶:DnaG催化RNA引物合成。 2、复制的延长: DNA-pol ?:催化新生DNA链5′?3′延伸(半保留半不连续复制)。 解链酶:继续解开DNA双螺旋。 拓扑异构酶:理顺DNA链。 3、复制的终止: DNA-pol?:切除引物，填补空缺和错误校正。 DNA连接酶:连接双链DNA中未封闭的缺口。 真核生物DNA复制过程 , 真核生物复制的起始与原核基本相似 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制且复制有时序性。复制的起始需要DNA-polα(引 物酶活性)和polδ(解螺旋酶活性)参与。还需拓扑酶和复制因子。 , 真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换 pol δ兼有解螺旋酶和聚合酶活性，polα具有引物酶活性。在复制叉及引物生成后，pol δ取代pol α，在RNA引物进行链延长。 另外增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA) 可大大提高DNA polδ在模板上的行进能力。 , 端粒酶参与解决染色体末端复制问题(了解) 第二节 反转录与端粒 一、反转录 , 反转录:由反转录酶催化以RNA为模板合成DNA的过程。 , 常见于反转录病毒。如HIV。 反转录酶:能催化以单链RNA为模板合成双链DNA的反应的酶。它兼有三种酶的活性: , ?RNA指导的DNA聚合酶活性 , ?RNase H(专一水解RNA-DNA杂交分子中的RNA，两方向水解)活性 , ?DNA指导的DNA聚合酶活性 反转录的意义 , ?丰富了??中心法则??，遗传信息可从RNA传递到DNA。 , ?促进了分子、生化和病毒学研究，为肿瘤、HIV等防治提供新的线索。 , ?目前逆转录酶已成为研究这些学科的有力工具。 二、端粒 染色体末端复制问题 , 复制前导链时，DNA聚合酶须在5′端RNA引物(红色表示)基础上从5′向3′方向延伸，而引物去除后留下空隙无法弥补，结果复制一次染色体末端将丢失一段序列(剩余单链易被降解)。 , 端粒的存在使每次丢失的仅为端粒的一部分，从而保护了染色体内部的结构基因。 , 端粒的合成主要依靠端粒酶来催化。 端粒酶 , 端粒酶:一种RNA-蛋白质复合体，它可以自身RNA为模板，通过逆转录过程对末端DNA链进行延长。端粒的长度与端粒酶的活性密切相关。 , 在精原细胞、干细胞和肿瘤细胞(如Hela细胞)中有较高的端粒酶活性，而正常体细胞中端粒酶的活性很低，衰老细胞中端粒酶的活性呈抑制状态。 细胞衰老的学说-端粒钟学说 , 由于细胞DNA每复制一次端粒就缩短一段，资料表明人的成纤维细胞端粒每年缩短14-18bp，可见染色体的端粒有细胞分裂计数器的功能，当缩短到一定程度导致不可逆地走向衰亡。 , 如:Dolly的端粒和正常羊相比短20,，同时Dolly和正常羊相比表现为早衰、早亡。(克隆人的健康问题) 第十五章 RNA生物合成要点汇总 转录概述 , 转录:以DNA为模板在合成RNA过程。 , 转录使生物体的遗传信息由DNA传递给RNA。 , 转录产物类型多样，常见有:mRNA是合成蛋白质的直接模板。tRNA携带AA进入核糖体参与蛋白质合成。rRNA与多种蛋白质构成核糖体大小亚基。 第一节 转录 一、转录的模板 模板链:指导转录RNA的DNA链，也称反义链或负链。 编码链:与模板链互补的DNA链，也称有义链或正链。 , 不对称转录包含两点意思: ?某一基因只能以DNA的一条链作为模板; ?不同基因模板链可能不在同一条链上。 转录单位 , 转录起始于DNA模板的一个特定起点(启动子)，并在另一个位点终止(终止子)。 , 转录单位:转录起点到转录终点的DNA序列。一个转录单位可包含一个或多个基因。 转录的特点 , ?不对称性; , ?单向性(RNA以5???3??进行聚合); , ?连续性(区分复制中随后链); , ?局部性(有特定的起始和终止位点)。 二、RNA聚合酶(RNA polymerase) , DDRP :在单链DNA模板以及四种NTP存在的条件下，不需要引物，可从5???3??聚合RNA的一类酶。 , 原核和真核生物中DDRP有所不同。 , 区别:DDDP，DRRP，DRDP，DDRP。 1、原核生物RNA聚合酶(只有1种) , 原核生物中的RNA聚合酶全酶由5个亚基(4种亚基,,,,,)构成，ζ亚基与转录起始点的识别有关，在2 转录合成开始后被释放;余下的部分被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。 , β亚基主要功能是催化作用，利福霉素或利福平能与酶的β亚基结合抑制转录起始。 2、真核生物RNA聚合酶(3种) , 按其对α-鹅膏蕈(xun)碱的敏感性而分为3种，结构复杂，均由10多个大小不同的亚基所组成，不同聚合酶转录产物也不同。 三、启动子 1、原核启动子 , 原核启动子:位于转录单位上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录的一些保守的DNA调控序列。 , 不同启动子间有相当大的同源性。常见如下:,10区Pribnow框;,35区Sextama框。 二、真核生物启动子和增强子 , 真核转录起始上游区段较复杂,有核心启动子、上游启动子以及增强子等。转录起始时，RNA-pol需依靠众多的转录因子，与模板结合形成转录起始前复合物，其起始过程比原核生物复杂得多。 四、 转录过程 , 原核生物转录的过程(起始-延长-终止) , 真核生物转录的过程(起始-延长-终止) 1、原核转录的起始 转录起始需解决两个问题: , ?RNA聚合酶必须准确地结合在转录的起始区域。 , ?DNA双链解开使其中一条链作为模板链。 转录起始过程 , ?ζ亚基辨认转录启动子; , ?RNA聚合酶(,,,,,)与启动子结合; 2 , ?RNA聚合酶在DNA局部解链(约解开17个bp); , ?β亚基催化下形成第一个磷酸二酯键;ζ亚基从全酶脱离，进入延长阶段。 2、转录的延长 , ?ζ亚基脱落后核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移; , ?在核心酶作用下，按照碱基配对不断聚合，RNA不断延长。 , ?产物RNA不断移出转录复合物，已转录的DNA双链重新复合。 , ?原核生物的转录和翻译偶联进行。 3、转录的终止 , RNA聚合酶在DNA模板上停顿，产物RNA链从转录复合物上脱落。 , 分类 ?依赖ρ因子的转录终止 ?不依赖ρ因子的转录终止 , ρ因子:1969年，Roberts发现了能控制转录终止的蛋白质，由相同的6个亚基组成，分子量200kD。 ?依赖ρ因子的转录终止 , ρ因子具有ATP酶活性和解螺旋酶活性，可促使转录复合物解离。 , 依赖ρ因子的终止子含有一个反向重复序列，使 RNA末端形成一个发夹结构，导致转录暂停，ρ因子得以发挥作用，终止转录。 ?不依赖ρ因子的转录终止 , DNA模板接近转录终止的区域内，有较密集的A-T配对区或G-C配对区，且G-C配对为回文结构。 , 转录产物RNA的3?-末端有若干个连续的U。连续U区的5?-端前方碱基形成发夹结构。发夹结构使RNA 聚合酶变构，转录停顿;密集A-U 配对使转录复合物趋于解离，释放RNA。 原核和真核生物转录比较 原核生物 真核生物 RNA聚合酶 1种 3种 启动子 启动子间同源性好，且常位于基启动子间的差异较大，有些还位于被 因的上游 转录的序列中 增强子 无 有 终止子 由回文序列形成发夹结构 有些无明确的终止信号 转录单位 多顺反子 单顺反子 产物加工情况 转录后mRNA一般不需加工 mRNA前体需加帽、加尾、剪接等加工 转录和翻译 偶联 时空分开 复制和转录比较 复制 转录 模板 两条链均复制 模板链局部转录 连续性 半不连续复制 连续转录 原料 dNTP NTP 酶和引物 DNA聚合酶，需要引物 RNA聚合酶，不需引物 产物 子代双链DNA mRNA tRNA rRNA和其他RNA 碱基配对 A-T G-C A-U T-A G-C 聚合方向 链延长方向都是5'?3' 聚合反应 都生成3'-5'磷酸二酯键 补充:常见RNA聚合酶抑制剂 1、利福霉素及利福平 , 作用:抗结核药物，利福霉素与RNA聚合酶β亚基结合，阻止起始位点的填充，抑制二核苷酸RNA的 形成;利福平则阻止RNA聚合酶的移动，抑制头三个核苷酸的形成。两者都是RNA链合成起始过程的 抑制剂。特别是人的聚合酶对利福平不敏感。 2、利迪链菌素 , 作用:与细菌的RNA聚合酶β亚基结合，抑制转录过程中RNA链的延长反应。 3、α-鹅膏蕈碱 , 作用:抑制真核生物的RNA聚合酶，且RNApol?极为敏感。对细菌RNA聚合酶作用极弱。 第十六章 蛋白质生物合成要点汇总 蛋白质生物合成概述 , 合成原料:20种氨基酸(AA) , 3个重要酶:氨基酰tRNA合成酶;转肽酶;转位酶。 , 3类蛋白因子:IF、EF、RF。 , 3类RNA:mRNA是合成蛋白质的直接模板;tRNA携带AA进入核糖体参与蛋白质合成;rRNA与多种蛋白 质构成核糖体大小亚基。 2++, 供能物质及无机离子:ATP，GTP， Mg， K。 第一节 RNA在蛋白质生物合成中作用 一、 mRNA , mRNA是蛋白质合成的模板; , mRNA依照自身的碱基顺序指导蛋白质氨基酸顺序的合成。 1、阅读框架 , 开放阅读框(open reading frame, ORF):位于起始密码子和终止密码子之间的核苷酸序列。其决定 多肽链的氨基酸序列。 , 密码子:mRNA分子编码区内编码一个氨基酸的一组三联体核苷酸。 SD序列 , SD序列:原核mRNA5??端起始密码子的上游有一段富含嘌呤的特殊序列。其可使mRNA在小亚基定位结 合。 , 原核小亚基中16SrRNA的3??端存在一段富含嘧啶的序列，可与SD序列通过碱基配对，使mRNA在小亚基定位结合。 2、遗传密码及特点 3mRNA分子中共有64 (4)个密码子，分3类: , 终止密码:UAA、UAG、UGA，不编码，位于mRNA的3′-端。 , 起始密码: AUG(同时编码甲硫氨酸，原核生物为甲酰化甲硫氨酸)，位于mRNA的5′-端。 , 其余的均编码各种氨基酸。 遗传密码的特点 , ?连续性:各个三联体密码连续阅读，密码间无间断和交叉。缺失或插入可导致框移突变。 , ?简并性:同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象。 6条亮金丝1色淡 , ?摆动性: mRNA的密码子的第3位与tRNA的反密码第1位不严格遵守碱基配对规律。 , ?通用性:从原核生物到人类都通用，少数例外(线粒体、叶绿体)。 , ?方向性:指阅读密码时，只能沿5???3??。 , ?偏爱性:多数氨基酸有1个以上的密码子但这些密码子使用的频率各不相同。 摆动性 , 二、tRNA tRNA双重作用: , ?以氨基酰-tRNA形式携带活化氨基酸; , ?以反密码子识别mRNA上的密码子。 补充:氨基酰-tRNA aa 通式:aa-tRNA fmet, 在原核生物中，起始tRNA携带的是甲酰甲硫氨酸(fMet)，即fMet-tRNA; imet, 在真核生物中，起始tRNA携带的是甲硫氨酸，即Met-tRNA。 iMet, 参与肽链延长的甲硫氨酰-tRNA:Met-tRNA。 三、 rRNA(真核有8) 多聚核糖体(polysome) , 多聚核糖体:蛋白质合成过程中一条mRNA上附着多个核糖体的结构形式。 , 意义:提高了蛋白质合成的速率，也减轻了细胞核进行基因转录和加工的压力。 补充:核糖体上重要活性部位 小亚基: , mRNA结合位点 大亚基:(同时有转肽酶活性) , A位点(氨基酰-tRNA位点 :aminoacyl-tRNA site) , P位点(肽酰-tRNA位点:peptidyl-tRNA site) , E 位点(退出位点:exit site) 第二节 蛋白质的生物合成过程 一、氨基酸的活化 , 单独氨基酸不能进入核糖体参与蛋白质的合成。必须结合到特定的tRNA才能被利用。tRNA以氨基酰-tRNA形式携带活化氨基酸，同时以反密码子识别mRNA上的密码子。 , 氨基酰-tRNA是在氨基酰tRNA合成酶催化下生成，此酶对AA和tRNA都有高度特异性，同时具有校正活性，保证翻译的正确。 , 每活化一个AA需消耗2个高能磷酸键(ATP?AMP) 。 二-三、原核生物翻译过程 , 肽链合成的起始(起始因子IF，起始密码AUG的辨认); , 肽链合成的延伸(延长因子EF，核糖体循环:注册-成肽-转位;阅读从5??向3??，肽链合成是从N端向C端); , 肽链合成的终止(释放因子RF，终止密码的辨认)。 1、肽链合成的起始(GTP供能) 原核生物翻译起始复合物形成过程如下: , ?核蛋白体大小亚基分离; , ?mRNA在小亚基定位结合; fmet, ?fMet -tRNA结合小亚基; i , ?核蛋白体大亚基结合。 原核与真核蛋白质合成过程的主要差别 原核生物 真核生物 mRNA 多顺反子 单顺反子 转录后很少加工 转录后进行首尾修饰及剪接 转录、翻译和mRNA的降解可同时发生 mRNA在核内合成并加工后进入胞液，再作为模板 指导翻译 核蛋白体 30S小亚基，50S大亚基 ? 70S核糖40S小亚基，60S大亚基 ? 80S核糖体 体 起始阶段 起始氨基酰-tRNA为fMet-tRNAfMet 起始氨基酰-tRNA为Met-tRNAiMet 小亚基先与mRNA结合,再与小亚基先与Met-tRNAiMet结合，再与mRNA结合 fMet-tRNAfMet结合 mRNA中的SD序列与16S rRNA 3,-端的mRNA中的帽子结构与帽子结合蛋白复合物结合 一段序列结合 有3种IF参与起始复合物的形成 有至少10种eIF参与起始复合物的形成 延长阶段 延长因子为EF-Tu、EF-Ts和EF-G(转延长因子为eEF-1α、eEF-1βγ和eEF-2 位酶活性) 终止阶段 释放因子为RF-1、RF-2和RF-3 释放因子为eRF 第十七章药物在体内的转运与代谢转化要点汇总 第一节 药物代谢转化的类型和酶系 一、药物体内过程 , 药物体内过程:药物在体内的吸收、分布、代谢及排泄的动态变化过程。 , 药物转运:药物在体内吸收、分布及排泄过程。 , 生物转化:药物在体内代谢变化过程。 , 药物的代谢和排泄合称为消除。(elimination ) 二、药物代谢转化概述 1、药物代谢转化的概念 , 药物的代谢转化又名药物的生物转化:药物和毒物在体内进行的代谢转化，多数使其药理活性或毒性变小，水溶性变大，易于排泄的过程。 , 注意:生物转化有时也使毒物毒性变大。如黄曲霉素B经加单氧酶作用生成致癌物质。 1 , 对比: 生物转化:机体对内源性(如激素、神经递质等)、外源性(如药物、毒物等)的非营养物质进行代谢转化，使其活性变小，水溶性变大，易于排泄的过程。 2 、药物代谢转化的部位 , 肝是生物转化的主要器官，肾、肺、胃肠道和皮肤也有一定生物转化功能 。 , 如喝酒后，乙醇主要在肝中进行生物转化。 3 、药物代谢酶 , 药物代谢酶:催化药物在体内的代谢转化的酶系。主要在肝细胞微粒体中。 , 微粒体:从内质网的碎片所得到的小型囊泡。 三、药物代谢转化的类型和酶系 , 多数药物特别是脂溶性药物在体内要经历生物转化。药物生物转化包括第一相反应(氧化、还原、水解反应)和第二相反应(结合反应)。 , 一些药物经过第一相反应，使其某些基团转化或分解，理化性质改变，即可顺利排出体外。一些药物可不经过第一相反应，直接进入第二相反应，或者经过第一相反应后，极性改变不大，必须与某些极性更强的物质结合(第二相反应)，才能最终排出，如下图所示: (一)药物代谢第一相反应 1、氧化反应 (1)微粒体药物氧化酶系 1)羟化:羟化位置因物而异。 2)脱烃基 , N-脱烃基:将仲胺或叔胺转化为伯胺和醛。 , O-脱烃基:将醚或酯类转化为酚和醛。 , S-脱烃基:将硫烃基转化为巯基和醛。 3)脱氨基 作用于不被胺氧化酶作用的胺类，生成相应的酮和氨 4)S-氧化 5)N-氧化和N-羟化 6)脱硫代氧 , 如有机磷杀虫药对硫磷在体内转化为毒力更大的对氧磷。 (2)微粒体药物氧化酶作用机制 , 加单氧酶系:是微粒体药物氧化酶系，氧化异源物最重要的酶。其是一个复合物，至少包括两种组分:一种是细胞色素P (血红素蛋白);另一种是NADPH-细胞色素P还原酶(以FAD为辅基的黄素酶)。 450450 , 该酶催化氧分子中的一个氧原子加到许多脂溶性底物中形成羟化物或环氧化物，另一个氧原子则被NADPH还原成水。故该酶又称羟化酶或混合功能氧化酶。 形成环氧化物 黄曲霉素B经加单氧酶作用生成致癌物质 1 , 反应生成的黄曲霉素2, 3环氧化物可与DNA分子中的鸟嘌呤结合，引起DNA突变，成为原发性肝癌发生的重要危险因素。 加单氧酶系意义 加单氧酶系的羟化作用不仅增加药物或毒物的水溶性，有利于排泄，而且还参与体内许多重要物质的羟化过程。如: 维生素D羟化成为具有生物学活性的维生素1, 25,(OH)D323 , , 胆汁酸和类固醇激素合成过程中的羟化作用。 (3)其他氧化酶系 1)单胺氧化酶 存在于线粒体内。催化胺类物质氧化生成醛和氨。 2)醇脱氢酶与醛脱氢酶 , 存在部位:胞液中。催化的反应:醇脱氢酶催化醇类氧化成醛;醛脱氢酶催化醛类生成酸。 2、还原反应 (1)醛酮还原酶 (2)偶氮或硝基还原酶 , 硝基还原酶和偶氮还原酶是第一相反应的主要还原酶。 , 硝基化合物多见于食品防腐剂、工业试剂等。偶氮化合物常见于食品色素、化妆品、纺织与印刷工业等。有些可能是前致癌物。 , 它们分别在肝细胞线粒体中硝基还原酶和偶氮还原酶的催化下，从NADH或NADPH接受氢，还原生成相应的胺类。 3、水解反应 , 酯酶、酰胺酶和糖苷酶是生物转化的主要水解酶 , 肝细胞的胞液与微粒体中含有多种水解酶类，主要有酯酶、酰胺酶和糖苷酶，分别水解酯键、酰胺键和糖苷键类化合物，以减低或消除其生物活性。这些水解产物通常还需进一步反应，以利排出体外。 小结:第一相反应的转化酶 , 氧化反应(氧化酶类:单加氧酶系、胺氧化酶、脱氢酶); , 还原反应(还原酶类:硝基还原酶、偶氮还原酶、醛酮还原酶); , 水解反应(水解酶类:脂酶、酰胺酶、糖苷酶) (二)药物代谢第二相反应:结合反应 , 一些药物经过第一相反应，使其某些基团转化或分解，理化性质改变，即可顺利排出体外。 , 一些药物可不经过第一相反应，直接进入第二相反应，或者经过第一相反应后，极性改变不大，必须与某些极性更强的物质结合(第二相反应)，才能最终排出。 , 凡含有羟基、羧基或氨基的药物、毒物等均可发生结合反应。 1. 葡糖醛酸结合 , 葡糖醛酸结合是最重要、最普遍的结合反应;引入极性糖分子，大大增加溶解性。 , 葡糖醛酸基直接供体:尿苷二磷酸葡糖醛酸(UDPGA)。 , 催化酶:葡糖醛酸基转移酶。 葡糖醛酸基的直接供体:尿苷二磷酸葡糖醛酸(UDPGA) 2. 硫酸盐结合 , 硫酸供体:3?-磷酸腺苷5?-磷酸硫酸(PAPS)。 , 催化酶:硫酸转移酶 。 3 .乙酰化结合 , 乙酰基化是某些含胺非营养物质的重要转化方式。 , 主要转化对象:芳香胺类。 , 催化酶:乙酰基转移酶。 4 .甲基化结合 , 甲基化是代谢内源化合物的重要反应。 , 甲基供体:S-腺苷甲硫氨酸(SAM)。 5 .氨基酸结合 , 常见如甘氨酸主要参与含羧基异源物的结合转化，结合对象:含羧基化合物。 补充:药物生物转化特点 , ?连续性:一种物质在体内的转化往往同时或先后发生多种反应，产生多种产物。 , ?多样性:同一种或同一类物质在体内也可进行多种不同反应。 , ?解毒与致毒的双重性: 一种物质经过一定的转化后，其毒性可能减弱(解毒), 也可能增强(致 毒)。 第二节 影响药物代谢转化的因素 一、药物间的相互作用 , 相互促进:一些药物可诱导合成一些生物转化酶类，在加速其自身代谢转化的同时，亦可促进其他 药物的生物转化。如苯巴比妥可促进非那西汀转变为毒性更大的对氨基酚。 , 相互抑制:由于多种物质在体内转化常由同一酶系的催化，因此同时服用多种药物时可出现药物之 间对同一转化酶系的竞争性抑制作用，使多种药物的生物转化作用相互抑制，可导致某些药物药理 作用强度的改变。另外非药用化合物也会抑制药物的代谢。 苯巴比妥可促进非那西汀转变为对氨基酚 二、其他因素对药物代谢的影响 , ?年龄对生物转化作用的影响很明显; , ?某些生物转化反应有明显的性别差异; , ?营养状况对生物转化作用亦产生影响; , ?疾病尤其严重肝病也可明显影响生物转化作用; , ?遗传因素亦可显著影响生物转化酶的活性。 第三节 药物代谢转化的意义 , 一、清除外来异物 , 二、改变药物活性或毒性 , 三、对体内活性物质的灭活 , 四、阐明药物不良反应的原因 1. 药物吸收 2. 药物分布 3. 药物消除 , 五、对寻找新药的意义 1. 低效转化为高效 2. 短效转化为长效 3. 合成生理活性前体物 4. 其他 , 六、对某些发病机制的解释 , 七、为合理用药提供依据 六、对某些发病机制的解释 , 职业病:长期接触芳香胺的工人易得膀胱癌。 , 羟化萘胺作用于膀胱黏膜诱发癌变。 α-乙酰氨基芴的致癌原理也有类似作用