郑州大学生命科学院生化(下)名词解释

新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程合成代谢 生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作用(assimilation),也叫合成代谢分解代谢将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用(dissimilation),也叫分解代谢n 整体水平上，主要靠激素或激素伴同神经系统进行的综合调节。细胞水平上，主要通过胞内酶布局的区域化而实现。分子水平上，主要通过酶的反馈抑制和基因表达的调控等实现五、新陈代谢的功能1）从周围环境中获得营养物质。2）将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件（building blocks）。3）将结构单元装配成自身的大分子。4）形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。5）提供生命活动所需的一切能量 高能化合物生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释放出大量自由能（21千焦/摩尔）的化合物称为高能化合物能荷是指用ATP, ADP和AMP之间的关系式来表示细胞所处的能量状态状态 ATP + 1/2(ADP ATP + ADP + AMP 被动运输是指物质顺浓度梯度的 方向，即从膜高浓度的一侧转运 到低浓度一侧的运输过程 简单扩散(simple diffusion)不需要膜蛋白的帮助,也不消耗ATP,而只靠膜两侧保持一定的浓度差,通过扩散发生的物质运输。如O2，CO2等.协助扩散非脂溶性或脂溶性很小的物质，借助于细胞膜上的运载蛋白或通道蛋白的帮助，顺浓度梯度和（或）顺电位梯度（电位差）通过细胞膜的转运过程，称为协助扩散主动运输是物质由低浓度的一侧 跨膜转运到高浓度的一侧，同时消耗ATP能量的运输方式。 胞吞作用 胞吞过程中，细胞膜的一些区域内陷，并包围少量的细胞外液。然后，内陷两侧的膜闭合，形成胞吞小泡，并从膜上脱落下来，进入胞质 吞噬作用细胞内吞噬较大的固体颗粒或分子复合物如微生物、细胞碎片等的过程胞吐作用在细胞中合成的生物大分子由转运 小泡运送到细胞膜，转运小泡与膜融合 并将这些分子释放和分泌。 跨膜运送的分子机制 1、移动性载体模型 2、孔道或通道模型3、构象变化假说 糖代谢糖酵解、柠檬酸循环、磷酸戊糖途径、糖原的分解与合成及光合作用统称为糖代谢 糖酵解(Glycolysis)在细胞胞液中进行（无氧条件），是葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸，并伴随生成ATP的过程。它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径。也称糖酵解途径(EMP途径)底物水平磷酸化底物氧化、分子内基团重排等所释放的能量偶联ATP的生成，涉及可溶性的酶和代谢中间物，不涉及膜结合的酶、跨膜质子梯度和电子传递。丙酮酸的代谢命运1）无氧条件下，丙酮酸转变为乳酸。2）无氧条件下，丙酮酸转变为乙醛，进而生成乙醇。3）有氧条件下，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA，进入三羧酸循环，氧化供能（乙酰-CoA在能量状态高的情况下可用于合成脂类物质）。4) 丙酮酸作为其他物质合成的前体（如Ala） NADH+H+的命运，无氧条件下:通过乙醇发酵受氢，解决重氧化， 通过乳酸发酵受氢，解决重氧化。有氧条件下:通过呼吸链递氢，最终生成H2O,并生成ATP。 柠檬酸循环在有氧的情况下， 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含3个羧基的柠檬酸开始，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。糖的有氧氧化，体内组织在有氧条件下，葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和H2O的过程丙酮酸羧化支路（回补途径三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它产生的中间产物也是生物合成的前体，一旦草酰乙酸浓度下降，势必影响三羧酸循环的进行& Pasteur效应： 糖的有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为Pasteur效应Crabtree效应（亦称反Pasteur作用）：一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充足与否，均呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制，这种作用称为Crabtree效应糖有氧氧化的生理意义1，糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供,2，糖有氧氧化是体内三大营养物质代谢的总枢纽。3，糖有氧氧化途径与体内其他代谢途径有着密切的联系。4，获得微生物发酵产品的途径柠檬酸、谷氨酸一方面，TCA是糖、脂肪、氨基酸等彻底氧化分解的共同途径，另一方面，循环中生成的草酰乙酸、-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酰CoA和延胡索酸等又是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料，因而TCA将各种有机物的代谢联系起来。TCA是联系体内三大物质代谢的中心环节，为合成其它物质提供C架。 生物氧化，糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化（biological oxidation），其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程高能化合物键 1，酰基磷酸化合物,2，焦磷酸化合,3，烯醇式磷酸化合物电子传递过程，糖、脂肪、氨基酸等通过各自的分解途径，所形成的还原型辅酶，包括NADH和FADH2通过电子传递途径被重新氧化。还原型辅酶上的氢原子以质子形式脱下，其电子沿着一系列的电子载体转移，最后转移到分子氧。呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链，它是代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧原子，而生成水的全部体系氧化磷酸化在生物氧化过程中，氧化放能反应常常有吸能的磷酸化反应偶联发生。偶联反应将氧化释放的一部分自由能用于无机磷参加的高能磷酸键生成反应。这种氧化放能反应与磷酸化吸能反应的偶联，称为氧化磷酸化作用电子传递体系磷酸化是指当电子从NADH或FADH2经过电子传递体系(呼吸链)传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP的全过程。通常所说的氧化磷酸化是指电子传递体系磷酸化。化学渗透学说 Chemiosmotic hypothesis1、电子传递体在线粒体内膜上有着不对称分布，传氢体和传电子体交替排列，催化是定向的2、复合物I、III、IV将H+从基质内泵向内膜的外侧，而将电子传向其后的电子传递体；3、内膜对质子不具有通透性，这样在内膜两侧形成质子浓度梯度，这就是推动ATP合成的原动力；4、当存在足够高的跨膜质子化学梯度时，强大的质子流通过F1-F0-ATPase进入基质时，释放的自由能推动ATP合成。一是线粒体内膜必须是质子不能透过的封闭系统 二是要求呼吸链和ATP合酶在线粒体内膜中定向地组织在一起，并定向地传递质子、电子和进行氧化磷酸化反应 P/O(磷氧比)在生物氧化过程中，伴随ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的磷原子数与消耗的分子氧的氧原子数之比。即每消耗1个氧原子所产生的ATP的分子数或一对电子通过呼吸链传递至O2所产生的ATP分子数。解偶联剂（uncoupler）是指那些不阻断呼吸链的电子传递，但能抑制ADP通过磷酸化作用转化为ATP的化合物。它们也被称为氧化磷酸化解偶联剂 （2, 4-二硝基苯酚，寡霉素）离子载体抑制剂（ionophore）是指那些能与某种离子结合，并作为这些离子的载体携带离子穿过线粒体内膜的脂双层进入线粒体的化合物（） 电子传递抑制剂 凡是能够阻断电子传递链中某部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂（鱼藤酮等 抗霉素A 、氰化物、叠氮化物、CO、H2S ）苹果酸穿梭系统，主要存在于肝细胞，磷酸甘油穿梭系统，主要存在于肌细胞磷酸甘油穿梭系统 通过3-磷酸甘油与DHAP之间的转换，胞液中的NADH间接地转变为内膜上的FADH2，经由内膜上的3-磷酸甘油脱氢酶(也是以FAD为辅基的黄素蛋白)进入FADH2呼吸链苹果酸穿梭系统 谷草转氨酶，苹果酸脱氢酶，以及一系列的透性酶。 通过苹果酸与草酰乙酸之间的转换，间接地将细胞质中的NADH转变为线粒体内的NADH，从而进入NADH呼吸链光反应(light reaction) 光合作用中需要光的反应。为发生在类囊体上的光的吸收、传递与转换、电子传递和光合磷酸化等反应的总称。暗反应(dark reaction) 光合作用中的酶促反应，即发生在叶绿体间质中的同化CO反应。希尔反应 希尔(Robert.Hill)发现在叶绿体悬浮液中加入适当的电子受体(如草酸铁)，照光时可使水分解而释放氧气 集光色素是指只起吸收和传递光能，不进行光化学反应的光合色素。它收集光能，最终把光能传给作用中心色素。集光色素亦称天线色素或聚光色素 反应中心色素是指吸收光或由集光色素传递而来的激发能后，发生光化学反应引起电荷分离的光合色素，在高等植物中作用中心色素是吸收特定波长光子的叶绿素a，它在光合色素中只占很少一部分红降现象(red drop)： 光合作用的量子产额在波长大于680nm时急剧下降的现象。双光增益效应或爱默生增益效应(Emerson enhancement effect)：在用远红光照射时补加一点稍短波长的光(例如650nm的光)，则量子产额大增，比用这两种波长的光单独照射时的总和还要高。这种在长波红光之外再加上较短波长的光促进光合效率的现象被称为双光增益效应，因这一现象最初由爱默生(Emerson)发现的，故又叫爱默生增益效应磷酸戊糖途径：葡萄糖-6-磷酸经氧化分解产生五碳糖，CO2、无机磷酸和NADPH即还原型烟酰胺嘌呤二核苷酸磷酸磷酸戊糖途径的意义1、产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原剂（力），比如参与脂肪酸和固醇类物质的合成。2、在红细胞中保证谷胱甘肽的还原状态。（防止膜脂过氧化； 维持血红素中的Fe2+;）（6-P-葡萄糖脱氢酶遗传缺陷症贫血病） 3、该途径的中间产物为许多物质的合成提供原料，如： 5-P-核糖 核苷酸 4-P-赤藓糖 芳香族氨基酸4、非氧化重排阶段的一系列中间产物及酶类与光合作用中卡尔文循环的大多数中间产物和酶相同，因而磷酸戊糖途径可与光合作用联系起来，并实现某些单糖间的互变。5、PPP途径是由葡萄糖直接氧化起始的可单独进行氧化分解的途径。因此可以和EMP、TCA相互补充、相互配合，增加机体的适应能力激素对糖原合成与分解的调控意义：由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。糖原合成与分解的意义 1，对维持血糖浓度的相对恒定和肌肉组织对能量的需要起重要作用2，糖原合成与分解是通过两条不同的代谢途径，说明生化的一个重要原理。3，激素介导对糖原合成与分解的调节在生物体内具有普遍的意义。4，解释了临床上的某些遗传性疾病脂类是脂肪和类脂的总称，不溶于水而溶于有机溶剂脂肪动员储存于脂肪细胞中的脂肪，在3种脂肪酶作用下逐步水解为游离脂肪酸和甘油，释放入血供其他组织利用的过程，称脂肪动员脂肪酸-氧化是在脂酰基-碳原子上进行脱氢、加水、再脱氢和与- 碳原子之间断裂的过程。 酮体 在肝、肾、脑等组织中，尤其在饥饿、禁食、糖尿病等情形下，脂肪酸氧化生成的乙酰 CoA有一部分可进一步缩合并生成乙酰乙酸、b-羟丁酸和丙酮这三种物质，统称为酮体(ketonebodies) 。酮体生成的生理意义 1. 酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁。是输出脂肪能源的一种形式。2. 长期饥饿时，酮体供给脑组织5070%的能量。3. 禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌摄取酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的过多消耗。蛋白质营养的重要性1. 是构成组织细胞的重要成分2. 参与组织细胞的更新和修补。3. 参与物质代谢及生理功能的调控。4. 氧化供能，可占所需能量的18%。5. 其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等均与蛋白质有关氮平衡体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡体内不能合成，必须由食物蛋白质供给的氨基酸称为营养必需氨基酸(essential amino acid)。体内能够自行合成，不必由食物供给的氨基酸就称为非必需氨基酸(蛋白质的腐败分解作用（putrefaction）主要在大肠中进行，是指细菌对蛋白质及其消化产物的分解作用蛋白质的泛素化(ubiquitination)泛素与被降解的蛋白质形成共价连接，从而使后者活化。氨基酸代谢库食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库转氨基作用由转氨酶(transaminase)催化，将a-氨基酸的氨基转移到a-酮酸酮基的位置上，生成相应的a-氨基酸，而原来的a-氨基酸则转变为相应的a-酮酸氧化脱氨基包括脱氢和水解两步反应。其中，脱氢反应需酶催化，而水解反应则不需酶的催化。联合脱氨基作用转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，从而使氨基酸脱去氨基并氧化为a-酮酸(a-ketoacid)的过程，称为联合脱氨基作用嘌呤核苷酸循环（purine nucleotide cycle, PNC）是存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式丙氨酸-葡萄糖循环肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至肝再脱氨基，生成的丙酮酸异生为葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，这一循环反应过程就称为丙氨酸-葡萄糖循环一碳单位(one carbon unit)是指只含一个碳原子的有机基团，这些基团通常由其载体携带参加代谢反应S-腺苷甲硫氨酸循环从甲硫氨酸形成的S-腺苷甲硫氨酸，在提供甲基以后转变为同型半胱氨酸，然后再反方向重新合成甲硫氨酸，这一循环反应过程称为S-腺苷甲硫氨酸循环或活性甲基循环嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。嘌呤核苷酸补救合成（或重新利用）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，称为嘌呤核苷酸补救合成（或重新利用）途径。嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、二氧化碳、一碳单位等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。补救合成（或重新利用）途径利用体内游离的嘧啶或嘧啶核苷，经过简单的反应，合成嘧啶核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。 DNA变性 指DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。DNA复性 变性DNA在适当条件下,两条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象，又称“退火”。杂交 DNA复性过程中不同来源的DNA单链形成双螺旋结构的过程1、复制：以DNA作为模板指导的DNA合成，即将DNA携带的信息传至子代DNA。 2、 反转录：DNA合成也可以RNA为模扳指导合成作用，见于RNA病毒。 3、修复合成：当各种因素引起DNA损伤时，损伤DNA可修复合成，校正错误，完成正确合成，以保持DNA结构 的稳定性和遗传信息的准确性。 半保留复制两个子代分子中各有一条链来自亲代，各有另一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。复制起点： DNA复制要从DNA分子的特定部位开始，此部位称复制起点。半不连续合