生物化学考试重点.docx

一、 糖类化学1、糖的概念与分类糖是多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍生物。 单糖是最简单的糖，不能再被水解为更小的单位。寡糖是由210个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖。低聚糖通常是指20以下的单糖缩合的聚合物多糖是由多个单糖分子缩合而成。多糖中由相同的单糖基组成的称同多糖，不相同的单糖基组成的称杂多糖。按其分子中有无支链，则有直链、支链多糖之分按其功能不同，可分为结构多糖、贮存多糖、抗原多糖等按其分布来说，则又有胞外多糖、胞内多糖、胞壁多糖之别如果糖类化合物中尚含有非糖物质部分，则称糖缀合物或复合糖类，例如糖肽、糖脂、糖蛋白等。2、单糖的构型、结构、构象1）构型是指一个分子由于其中各原子特有的固定的空间排列，而使该分子所具有的特定的立体化学形式。当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求共价键的断裂和重新形成。2）单糖的D-、L-型：以距羰基最远的不对称碳原子为准，羟基在左面的为L构型，羟基在右面为D构型。3）环状结构葡萄糖的某些性质不能用链式结构来解释: 葡萄糖不似醛发生NaHSO3和Schiff试剂的加成反应； 葡萄糖不能和醛一样与两分子醇形成缩醛，只能与一分子醇反应； 葡萄糖溶液有变旋现象。4）一般规定半缩醛碳原子上的羟基(称为半缩醛羟基)与决定单糖构型的碳原子上的羟基在同一侧的称为-葡萄糖，不在同一侧的称为-葡萄糖。5) 构象指一个分子中，不改变共价键结构，仅靠单键的旋转或扭曲而改变分子中基团在空间的排布位置，而产生不同的排列方式。3、寡糖寡糖是少数单糖（2-10个）缩合的聚合物。低聚糖通常是指20以下的单糖缩合的聚合物。4、 多糖多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。多糖完全水解时，糖苷键裂断而成单糖。4.1 淀粉1） 直链淀粉：葡萄糖分子以（1-4）糖苷键缩合而成的多糖链。可溶于热水、250300个糖分子、遇碘呈紫蓝色2） 支链淀粉：由多个较短的1、4-苷键直链结合而成，不可溶于热水、可溶于冷水、6000个糖分子、遇碘呈紫红色3） 淀粉的降解：在酸或淀粉酶作用下被降解，终产物为葡萄糖：淀粉红色糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖4.2 糖原：-D-葡萄糖多聚物1） 结构：同支链淀粉；区别在于分支频率及分子量为其二倍。 2） 分布：主要存在于动物肝、肌肉中。 3） 特点：遇碘呈红色。4） 功能：同淀粉，亦称动物淀粉。其合成与分解取决于血糖水平4.3 纤维素-植物细胞壁结构多糖1）结构：由D-葡萄糖以（1-4）糖苷键连接起来的无分支线形聚合物。2）性质：游离-OH中的H可被其它基团取代，构成各种高分子化合物；纤维素酶水解成葡萄糖4.4 几丁质：N-乙酰D-氨基葡萄糖以（1，4）糖苷键缩合而成。结构与纤维素类似，但氢键比其多。藻类、昆虫及甲壳类动物的结构组分。基本单位是乙酰氨基葡萄糖5、 糖复合物糖与非糖物质结合而成。5.1糖与蛋白质的复合物1）糖蛋白主要性质接近蛋白质种类多：酶、激素、血浆糖蛋白、补体、粘液物质及膜蛋白。特点：高粘度功能多：润滑作用、保护作用、肽链加工、运输作用、分子识别、临床鉴定。血浆糖蛋白：除清蛋白外，其余均含糖。有运输功能、参与凝血酶原和纤维蛋白原。2）蛋白多糖性质以多糖为主蛋白聚糖：由糖胺聚糖与核心蛋白以共价键连接而成。有结缔组织的组分；抗凝血作用；保护作用等功能。 透明质酸：葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖以-1,3和-1,4糖苷键交替连接而成在皮肤、眼玻璃体、脐带等组织及卵子表面， 起保护作用硫酸软骨素：由N-乙酰半乳糖胺硫酸酯与葡糖醛酸组成。是软骨、腱和骨的主要结构成分。肝素：由2-硫酸艾杜糖醛酸与二硫酸氨基葡糖以-1,4和-1,4糖苷键交替连接而成。抗血凝剂。3）糖脂类脂类与糖的缩合物种类：脑苷脂、神经节苷脂、脂多糖、功能：主要在细胞膜表面，是细胞识别的分子基础。糖代谢糖的生理功能：结构物质、能量物质、为其它物质合成提供碳骨架、功能物质 结构物质：1）糖脂、糖蛋白构成生物膜；2）核糖构成核酸；3）抗体、酶、激素、受体均有糖功能物质 ：保持水分、防止震动、信息传递、细胞识别、防止血液凝固1、多糖和低聚糖的酶促降解：糖类中多糖和低聚糖，由于分子大，不能透过细胞膜，所以在被生物利用之前必须水解成单糖，其水解均依靠酶的催化。1)淀粉（或糖原）的酶水解-淀粉酶：内切酶，随机水解链内-1，4糖苷键，产生-构型的还原末端-淀粉酶：外切酶，作用于非还原端，水解-1，4糖苷键，放出-麦芽糖。-，-淀粉酶不能水解-1，6糖苷键-1，6糖苷键酶水解淀粉中的-1，6糖苷键淀粉酶水解：淀粉糊精麦芽糖2)纤维素的酶促水解： 不少微生物如细菌、真菌、放线菌、原生动物等能产生纤维素酶及纤维二糖酶，它们能催化纤维素完全水解成葡萄糖。3)双糖的酶水解： 有麦芽糖酶、纤维二糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等。食物中的双糖类经肠道消化为葡萄糖，果糖，半乳糖等单糖。4)糖的吸收： D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮细胞吸收不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由肠细菌分解，以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或参加代谢2、糖的分解代谢糖酵解：酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的过程。a、与酵解有关的物质：1）磷酸（磷酸酯）；2）辅酶（NAD+）；3）ADP、ATP及金属离子；4）抑制剂（碘乙酸、氟化物）b、糖酵解中的变化：1）碳骨架的变化：6C糖变为2个3C糖；葡萄糖变为2 乳酸或葡萄糖变为2 乙醇 + 2 CO2；2）能量的变化： 酵解（产生乳酸） 2ATP 发酵 （产生酒精） 2ATP 物质代谢 ADP+Pi ATP 放能过程 吸能过程c、酵解途径：1）葡萄糖磷酸化形成6-磷酸葡萄糖，反应是不可逆的，已糖激酶是一个限速酶。2）6-磷酸葡萄糖转化成6-磷酸果糖（F-6-P） 是一个同分异构化反应，由磷酸葡萄糖异构酶所催化。3）F-6-P磷酸化成1,6-二磷酸果糖（F-1,6-2P）F-6-P被磷酸果糖激酶所催化。 反应是不可逆的，酵解中的关键反应步骤。因此磷酸果糖激酶是重要的限速酶。4） F-1,6-2P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP） 在1，6-二磷酸果糖醛缩酶的催化下进行。5）磷酸三碳糖的同分异构化，在磷酸丙糖同分异构酶的催化下进行6）3-磷酸甘油醛氧化成1，3-二磷酸甘油酸，在3-磷酸甘油醛脱氢酶催化下进行，此反应既是氧化反应又是磷酸化反应。7）3-磷酸甘油酸磷酸将酰基转给ADP形成了磷酸甘油酸和ATP，在磷酸甘油激酶催化下进行，第一次产生ATP，也是底物水平的磷酸化反应。8）3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸。凡是在催化分子内化学功能基团的位置移动的酶都称为变位酶。Mg2+在催化反应中是必须的。在磷酸甘油酸变位酶催化下进行。9）2-磷酸甘油酸脱水形成磷酸烯醇式丙酮酸，在g2+或n2+存在下，经烯醇化酶催化下进行。10）磷酸烯醇式丙酮酸将磷酰基转移给ADP形成ATP和丙酮酸，经丙酮酸激酶催化，反应需K+，Mg2+或Mn2+参加。（1） （2） （3） （4） （5） （6）（7） （8）d、葡萄糖酵解总反应式为：葡萄糖2PiADP+NAD+丙酮酸2ATP NADH+2H+ +2H2O2、糖的有氧氧化 a、分三个阶段： 糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 三羧酸循环和氧化磷酸化三羧酸循环1、 亦称柠檬酸循环。此名称源于其第一个中间产物是一含三个羧基的柠檬酸。大多数动、植物和微生物，在有氧的情况下将酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O并产生能量的过程。2、循环历程：草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸；经顺乌头酸生成异柠檬酸异柠檬酸氧化形成酮戊二酸。 NAD为辅酶，需Mg2+（线粒体）异柠檬酸脱氢酶 NADP为辅酶（胞质也有）酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA；琥珀酰-CoA转化为琥珀酸哺乳动物GTP/ATP 三羧酸循环中唯一底物水平磷酸化植物、微生物ATP 直接产生高能磷酸的步骤琥珀酸脱氢形成延胡索酸FAD与酶共价连接，丙二酸为竞争性抑制剂，这是三羧酸循环中第三步氧化还原反应，由琥珀酸脱氢酶催化，氢的受体是酶的辅基FAD。延胡索酸水合生成 L-苹果酸，由延胡索酸酶催化。此酶具有立体异构特异性 L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸，被草酰乙酸与乙酰CoA缩合（高度放能）反应所推动。这是三羧酸循环中第4次氧化还原反应，也是最后一步。3、三羧酸循环所生成的ATP：每分子葡萄糖经酵解，三羧酸循环及氧化磷酸化3个阶段共产生32个ATP分子。4、三羧酸循环的生物学意义：动物、植物及微生物，都普遍存在着三羧酸循环途径，因此它具有普遍的生物学意义。三羧酸循环为完成糖代谢、产生大量能量供机体生命活动之用的重要反应，他不仅是糖代谢所需的重要反应，而且亦是脂质和氨基酸分解代谢的共同必须的重要反应。5、三羧酸循环的重要性：是机体利用糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。糖、脂、蛋白质三大物质转化的枢纽；中间产物，是其他化合物的生物合成的起点。柠檬酸循环焚烧炉磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）1、磷酸戊糖途径的生理意义：在组织中添加酵解抑制剂如碘乙酸或氟化物等葡萄糖仍可以被消耗，证明葡萄糖还有其它代谢途径。2、 磷酸戊糖途径的全过程磷酸戊糖途径的总反应式为：注：是位于细胞质的代谢途径。合成5分子6-磷酸葡萄糖并非是开始反应时的分子骨架3、磷酸戊糖途径的生物学意义：（1）NADPH的生成及其功能特点。是生物体内NADPH来源的主要途径在许多物质（如：脂肪酸，胆固醇，类固醇）的生成合成中作为H和电子供体。 NADPH是生物体内一些酶的辅酶 。（2）在磷酸戊糖途径中，5-磷酸核糖是重要的中间产物。5-磷酸核糖是合成核苷酸、ATP、ADP、核酸的原料。 （3）磷酸戊糖途径中4-磷酸赤藓糖也是一个非常重要的中间产物。4-磷酸赤藓糖是合成苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的原料，因而磷酸戊糖途径与蛋白质代谢关系密切。（4） 磷酸戊糖途径与糖酵解有着共同的中间产物，因而两条途径是可以互相转变的、互相协调的糖的其他代谢途径葡萄糖异生 以非糖物质为前体合成葡萄糖 机体先消耗葡萄糖 然后消耗糖原 糖异生维持血糖稳定1、糖异生途径 部位：肝脏（线粒体、细胞质） 克服糖酵解中3个不可逆步骤 动物可以将丙酮酸、甘油、乳酸及某些氨基酸等非糖物质转化成糖。2、 糖异生的生理功能：（）重要的生物合成葡萄糖的途径。（2）在饥饿、剧烈运动造成糖原下降后，糖异生使酵解产生的乳酸，脂肪分解产生的甘油及生糖氨酸等中间产物重新生成糖。3、 糖异生途径a、 丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸（1） 丙酮酸生成草酰乙酸丙酮酸羧化酶的羧化作用需要ATP和二价离子，如Mg2+,Mn2+等参加。此酶需要生物素为辅酶。由于动物体中的丙酮酸羧化酶存在线粒体中，因此存在胞液中的丙酮酸经运载系统进入线粒体中再羧化为草酰乙酸。丙酮酸羧化酶联系着三羧酸循环和糖的异生作用。（2） 草酰乙酸转变成苹果酸才能穿过线粒体转移至细胞质中，NADH是氢的供体。苹果酸通过线粒体膜的二羧酸转运系统与其他二羧酸或磷酸盐交换而离开线粒体。（3）细胞质中的苹果酸又被细胞质中的苹果酸脱氢酶再氧化形成草酰乙酸。NAD+是受氢体（4） 磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶催化草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸，反应需GTP供给磷酰基。从丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸的总反应式是：b、磷酸烯醇式丙酮酸沿酵解途径逆向反应转变成1，6-二磷酸果糖 C、1，6-二磷酸果糖转化成6-磷酸果糖经果糖二磷酸酶的催化使1，6-二磷酸果糖的磷酸酯水解。果糖二磷酸酶是异构酶 ：负效应物：AMP，2，6-二磷酸果糖；正效应物：ATP，柠檬酸，3-磷酸甘油酸；这是糖异生作用的关键反应d、6-磷酸果糖至葡萄糖高浓度的G-6-P可抑制己糖激酶，活化葡糖-6-磷酸酶从而抑制酵解，促进了糖异生。糖异生总的反应：注：从丙酮酸形成葡萄糖共消耗6个ATP的高能磷酸键。4、 糖异生途径的前体1）凡是能生成的草酰乙酸物质都可以变成葡萄糖。说明：在动物体中乙酰CoA不能作为糖异生的前体，它不能转化成丙酮酸，因为丙酮酸脱氢酶反应是不可逆的。2）大多数氨基酸是生糖氨基酸，它们可转变成丙酮酸，-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环中间产物参加糖异生途径。3）肌肉剧烈运动后产生大量乳酸，可以迅速穿过质膜经血液运送至肝脏，乳酸氧化成丙酮酸参加糖异生途径变成葡萄糖，再进入血液运送到肌肉中去，这过程称Cori循环4、牛胃细菌可将纤维素分解为乙酸、丙酸、丁酸等，其中奇数脂肪酸可转变为琥珀酰CoA（见脂类代谢），然后异生成葡萄糖。代谢1、新陈代谢是指活细胞中所有化学变化的总称。狭义的代谢概念是指物质在细胞中的合成与分解作用；是细胞内所发生的、有组织的、一系列酶促反应过程。广义的代谢概念泛指生物体与外界不断交换物 质的过程。它包括消化、吸收、中间代谢以及排泄等过程。2、 分解代谢有机物在细胞内发生分解的过程。它释放化学能，并转化成生物能(ATP)3、 合成代谢活细胞从内、外环境取得原料，合成自身的结构物质、储存物质和生理活性物质等的过程是合成代谢。它需要供给能量。脂代谢1、 脂类的吸收、转运和储存（一）消化：主要在十二指肠，胰脂肪酶有三种：甘油三酯脂肪酶：水解生成2-单脂酰甘油需胆汁和共脂肪酶激活；胆固醇酯酶：生成胆固醇和脂肪酸；磷脂酶A2：生成溶血磷脂和脂肪酸。食物中的脂肪主要是甘油三酯，与胆汁结合生成胆汁酸盐微团，其中的甘油三酯70%被胰脂肪酶水解，20%被肠脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。微团逐渐变小，95%的胆汁酸盐被回肠重吸收。（二）吸收：水解产物经胆汁乳化，被动扩散进入肠粘膜细胞，在光滑内质网重新酯化，形成前乳糜微粒，进入高尔基体糖化，加磷脂和胆固醇外壳，形成乳糜微粒，经淋巴系统进入血液。甘油和小分子脂肪酸（12个碳以下）可直接进入门静脉血液。（三）转运：甘油三酯和胆固醇酯由脂蛋白转运。在脂蛋白中，疏水脂类构成核心，外面围绕着极性脂和载脂蛋白，以增加溶解度。脂蛋白主要有7种，由肝脏和小肠合成，可使疏水脂类溶解，定向转运到特异组织。2、 脂酸的分解代谢饱和偶碳脂肪酸的-氧化作用：Knoop发现动物体在进行脂肪酸降解时，是逐步将碳原子成对地从脂肪酸链上切下，而不是一个一个地拆除，因此提出脂肪酸的-氧化学说.（一）脂肪酸的活化 1、两类活化脂肪酸的酶：（1）内质网脂酰辅酶A合成酶（硫激酶），可活化具有12个碳原子以上的长链脂肪酸。（2）线粒体脂酰辅酶A合成酶，可活化具有4-10个碳原子的中链或短链脂肪酸。催化的反应需ATP参加，总反应式是：该反应实际上分两步进行：形成一个高能硫酯键需消耗二个高能磷酸键。2、 脂肪酸经线粒体膜外至膜内的转运脂肪酸的-氧化作用是在肝脏及其他组织的线粒体中进行的。短碳链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入线粒体内膜。10碳以上的脂酰CoA不能透过线粒体内膜肉碱是载体可将长链脂肪酸以脂酰基形式从线粒体膜外转移到膜内。（2） 脂酰CoA转运入线粒体 动物体内催化-氧化的酶分布于线粒体基质中，而长链脂酸的激活在线粒体外进行;线粒体外产生的脂酰辅酶