生物化学知识梳理

生物化学 单 元 细 目要 点 1 氨基酸与多肽 Amino acid and peptide 1 氨基酸的结构与分类 2 肽键与肽链 2 蛋白质的结构 protein 1 一级结构概念 2 二级结构 螺旋 3 三级和四级结构概念 3 蛋白质结构与功能的关 系 1 蛋白质一级结构与功能的关系 2 蛋白质高级结构与功能的关系 一 蛋白质的结 构与功能 4 蛋白质的理化性质蛋白质变性 1 核酸的基本组成单 位 核苷酸 nucleic acid 1 核苷酸分子组成 2 核酸 DNA 和 RNA 2 DNA 的结构与功能 1 DNA 碱基组成规律 2 DNA 的一级结构 3 DNA 双螺旋结构 右手螺旋反向平行 螺距 3 54nm 表面有两沟 碱基互补 疏水作用力与氢 键维持稳定 4 DNA 高级结构 超螺旋 染色质基本单位 核 小体 5 DNA 的功能 遗传信息的载体 3 DNA 变性及其应用 1 DNA 变性和复性的概念 氢键断裂 2 核酸杂交 PCR 二 核酸的结构 与功能 4 RNA 结构与功能 1 mRNA 5 帽子 3 POLY A 遗传信息载体 前体为 hnRNA 2 tRNA 1 臂 5 环 含大量稀有碱基 3 rRNA 原核 5S 16S 23S 16S 20 余种 pro 30s 小亚基 5S 23S 30 余 pro 50s 大亚基 真核 5s 5 8s 18s 28s 18s 30pro 40s 5s 5 8s 28s 50pro 60s 为 MRNA TRNA 提 供结合位点和作用环境 三 酶 1 酶的催化作用 1 酶的分子结构与催化作用 高效性 专一性 可调节性 2 酶促反应的特点 3 酶 底物复合物 2 辅酶与酶辅助因子 酶的必须基团 与酶 活性密切相关的基团 包 括活性中心内与外的 1 维生素与辅酶的关系 2 辅酶作用 3 金属离子作用 4 多酶体系 3 酶促反应动力学 米 曼方程 1 Km 和 Vmax 的概念 2 最适 pH 值和最适温度 4 抑制剂对酶促反应 的抑制作用 1 不可逆抑制 2 可逆性抑制 竞争性 非竞争性 反竞争性 5 酶活性的调节 1 别构调节 2 共价修饰 3 酶原激活 4 同工酶概念 6 核酶核酶的概念 1 糖的分解代谢 辅酶的调节 1 糖酵解的基本途径 关键酶和生理意义 快 速为机体提供能量 glycolysis 2 糖有氧氧化的基本途径及供能 aerobic oxidation 3 三羧酸循环的生理意义 三大物质代谢的最 终通路 三大物质代谢的联系枢纽 为其它合成代 谢提供前体物质 krebs cycle 2 糖原的合成与分解 G 1 P 合成耗能 ATP UTP 1 肝糖原的合成 糖原合酶及 UDPG 焦磷酸 2 肝糖原的分解 磷酸化酶 3 糖异生 肌肉中缺乏 G 6 P 酶 gluconeogenesis 1 糖异生的基本途径和关键酶 3 个能障 2 糖异生的生理意义 保持血糖浓度 3 乳酸循环 cori cycle 四 糖代谢 4 磷酸戊糖途径 pentose phosphate pathway G 6 P 脱氢酶 NADPH 1 磷酸戊糖途径的关键酶和重要的产物 2 磷酸戊糖途径的生理意义 5 血糖及其调节 血糖来源 食物 肝糖 原 非糖物质甘油 乳酸 氨基酸 去路 氧化分解 合 成糖原 转变为非糖物质 过高时随尿排出 1 血糖浓度 空腹 3 89 6 11mmol l 2 胰岛素的调节 降血糖 促进酶 3 胰高血糖素的调节 4 糖皮质激素的调节 1 ATP 与其他高能化合物 1 ATP 循环与高能磷酸键 分解可生成 21KJ 以 上能量的磷酸键 2 ATP 的利用 作为细胞直接利用的能源物质 3 其他高能磷酸化合物 不生成 ATP 的氧化体 系 抗氧化酶体系清除反应活化氧类 微粒体细胞色素 P450 单加氧酶催化底物分子羟基 化 RH NADPH H O2 ROH NADP H2O 五 生物氧化 2 氧化磷酸化 1 氧化磷酸化的概念 指代谢物脱下的氢 在 呼吸链电子传递过程中偶联 ADP 磷酸化 生成 ATP 又称为偶联磷酸化 2 两条呼吸链的组成和排列顺序 1 NADH FMN FE S COQ Cytb Cytc1 Cytc CuA a a3 CuB O2 2 FADH2 琥珀酸 COQ Cytb Cytc1 Cytc CuA a a3 CuB O2 3 ATP 合酶 有疏水基团 F0 a b c 亚基 与亲水基团 F1 亚基与 OSCP IF1 c 亚基可转动 转动中 亚基有三 种构像 O 无活性 亲和力低 L 无活性 与 ADP Pi 底物疏松结合 T 型有 ATP 合成活性 4 氧化磷酸化的调节 三类抑制剂 1 呼吸 链抑制剂 鱼藤酮阻断 FE S 泛醌 抗霉素 A 阻断 cytb 泛醌 CO 阻断 cyta3 O2 解偶联剂破坏 电化学梯度 ATP 合酶抑制剂抑制电子传递与 ATP 生成 ADP 是调节速率的重要因素 1 脂类的生理功能 1 储能和供能 2 生物膜的组成成分 磷脂双分子层 3 脂类衍生物的调节作用六 脂类代谢 2 脂肪的消化与吸收 1 脂肪乳化及消化所需酶 2 一脂酰甘油合成途径及乳麇微粒 3 脂肪的合成代谢 1 合成的部位 胞液 2 合成的原料 乙酰 COA 3 合成的基本途径 两步 1 丙二酰 COA 的合 成 4 脂肪酸的合成代谢 1 合成的部位 胞液 2 合成的原料 ATP NADPH 乙酰 COA CO2 Mn2 脂酸合成 缩合 加氢 脱水 再加氢 5 脂肪的分解代谢 1 脂肪动员 脂肪 HSL FA 甘油 2 脂肪酸 氧化的基本过程 脂酰肉碱转移酶 甘油 甘油激酶 磷酸甘油脱氢酶 磷酸二羟丙酮 脂酰 COA 的脱氢水化脱氢硫解 乙酰 COA 3 酮体的生成 利用和生理意义 乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮 HMGCOA 合酶 裂解酶 乙酰乙酰 COA 合酶 肾心脑 乙酰乙酰 COA 硫激酶 硫解酶 骨骼肌 琥珀酰 COA 转硫酶 6 甘油磷脂代谢 1 甘油磷脂的基本结构与分类 卵磷脂 磷脂酰 胆碱 心磷脂 磷脂酰乙醇胺 脑磷脂 二磷脂酰甘 油 2 合成部位和合成原料 内质网 降解 线粒体 磷脂酶 A1 A2 C D B1 B2 7 胆固醇代谢 1 胆固醇的合成部位 原料和关键酶 SER 胞液 2 胆固醇合成的调节 限速酶 HN MGCOA 还原 酶 饥饿与饱食 胆固醇 激素 3 胆固醇的转化 胆汁酸 类固醇激素 VITD 前体 8 血浆脂蛋白代谢 1 血脂及其组成 2 血浆脂蛋白的分类及功能 CM 外源 TG VLDL 内源 TG LDL 血浆转变 HDL RCT LPL 由 apoCII 激 活 HL 无需激活剂 LCAT 由 apoAI 激活 3 高脂蛋白血症 空腹 12 小时甘油三脂超过 2 26mmol l LDL VLDL 可导致 AS 动脉粥样硬 化 HDL 有抗 AS 作用 1 蛋白质的生理功能及营 养作用 1 氨基酸和蛋白质的生理功能 1 维持细胞组 织的生长 更新和修补 2 参与多种生命活动 3 作为能源物质供能 2 营养必需氨基酸的概念和种类 体内必须又 不能自身合成必须由食物供给的氨基酸 甲借来一 本两色书 2 蛋白质在肠道的消化 吸收及腐败作用 真核细胞内氨基酸降解途 径 溶酶体内 ATP 非依 赖途径的降解 蛋白酶体 内 ATP 依赖途径的降解 需要泛素的参与 1 蛋白酶在消化中的作用 弹指一捡秘方 内肽酶 弹性蛋白酶 胰蛋白酶 肠激酶酶原活化 糜蛋白酶 外肽酶 羧基肽酶 A 水解除脯 精 赖外的氨基酸 羧基肽酶 B 水解碱性氨基酸的末端肽键 2 氨基酸的吸收 谷氨酰基循环 谷氨 酰转移酶位于细胞膜外其余酶位于胞液 3 蛋白质的腐败作用 脱羧基作用生成胺类物质 酪氨酸 酪胺 组氨酸 组胺 苯丙氨酸 苯乙胺 赖氨酸 尸胺 色氨酸 色胺 酪胺与苯乙胺可转化为假神经递质 羟酪 胺 苯乙醇胺 干扰儿茶酚胺 肝性脑病七 氨基酸代谢 3 氨基酸的一般代谢 氨基酸代谢库 外源性 氨基酸与内源性氨基酸 1 转氨酶 除赖 苏 脯 羟脯氨酸外均可发 生转氨基作用 谷丙转氨酶 GPT ALT 肝中最高 谷草转氨酶 GOT AST 心中最高 辅酶相同 为 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺互相转变 2 氨基酸的脱氨基作用 L 谷氨酸通过 L 谷氨酸 脱氢酶 唯一既能利用 NAD 又能利用 NADP 的酶 催化完成 在肝 肾 脑中 ATP GTP 变构抑制 联合脱氨基作用 转氨基脱氨基作用与 L 谷氨酸 脱氨基作用偶联进行 把 氨基酸转化为 酮 酸及氨的过程 氨基酸通过嘌呤核苷酸代谢脱去氨基 心肌与骨 骼肌中 L 谷氨酸脱氢酶活性弱 主要靠嘌呤核苷酸 循环脱氨基 氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基 在肝肾中存 在 反应中分子氧可直接氧化还原型的黄素蛋白形 成 H2O2 过氧化氢酶广泛存在特别是肝 3 酮酸的代谢 1 彻底氧化分解供能 2 经氨基化生成营养非必须氨基酸 3 可转变为糖和 脂类 生酮氨基酸 亮 赖 生糖兼生酮 异 苯 酪 色 苏 4 氨的代谢 1 体内氨的来源 1 氨基酸脱氨基与胺类分解 2 肠道细菌腐化 3 肾小管上皮细胞分泌的氨 来自谷氨酰胺 2 氨的转运 1 丙氨酸葡萄糖循环转运 肌肉 肝 2 谷氨酰胺 氨从脑和肌肉运往肝或肾 谷氨酰胺合成酶与谷氨酰胺酶 3 体内氨的去路 合成尿素 NH3 一个来游 离一个来自天冬氨酸 耗 3ATP 尿素循环 1 氨基甲酰磷酸的合成 CPS 合成酶 I N 乙酰谷氨酸 AGA Mg 为辅酶 耗能 2 鸟氨酸 CPS 瓜氨酸 线粒体 3 瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 精氨酸代 琥珀酸合成酶 耗能 ATP 消耗 Mg 辅基 4 精氨酸代琥珀酸 精氨酸 延胡索酸 5 精氨酸 尿素 鸟氨酸 精氨酸酶 胞液 5 个别氨基酸的代谢 1 氨基酸的脱羧基作用 氨基酸在脱羧酶的作 用下生成胺 胺在单胺氧化酶作用下生成醛 醛氧 化生成羧酸 2 一碳单位的概念 来源 载体和意义 在分 解代谢过程中生成的含一个碳原子的基团 包括甲 基 甲烯基 甲炔基 甲酰基 亚甲氨基 四 氢叶酸是一碳单位的运载体 丝氨酸 色氨酸 组氨酸 甘氨酸的分解代谢可产生一碳单位 意 义 参与嘌呤 嘧啶的合成 四氢叶酸不足时可引 起巨幼细胞贫血症 3 甲硫氨酸循环 甲硫氨酸 ATP S 腺苷甲硫氨 酸 RH S 腺苷同型半胱氨酸 H2O 同型半胱氨酸 氮甲基四氢叶酸 一碳单位的应用 甲硫氨酸 甲硫氨酸为肌酸合成提供亚基 4 苯丙氨酸和酪氨酸代谢 苯丙氨酸 酪氨酸 苯丙氨酸羟化酶 四氢蝶呤做辅酶 二氢生物 蝶呤 四氢生物蝶呤 NADPH 供氢 缺少苯丙氨酸羟化酶不能将苯丙氨酸转化为酪氨酸 会经转氨基生成大量苯丙酮酸 导致苯丙酮尿症 PKU 酪氨酸代谢另一途径为合成黑色素 酪氨酸酶缺乏可导致白化病 1 核苷酸代谢 1 两条嘌呤核苷酸合成途径的原料 从头合成 添一二谷干 从头合成 1 IMP 的生成 5 磷酸核糖经过 PRPP 合成酶生成 PRPP 在酰胺转移酶作用下生 成经多步反应 生成 IMP 2 IMP 通过 腺甘酸代琥珀酸合成酶 GTP GDP 天冬氨酸辅酶 生成腺苷酸代琥珀酸 而 后生成 AMP IMP 通过 IMP 脱氢酶 H20 NAD 辅酶 生成 XMP 再在 GMP 合成酶 Gln ATP AMP 作用下 生成 GMP 补救合成 利用现成的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成 嘌呤核苷酸 主要有 APRT 腺嘌呤磷酸核糖转移酶 与 HGPRT 次黄嘌呤 鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 PRPP 为 原料之一两种 HGPRT 缺乏可导致 L N 综合征 自毁容貌 核苷酸脱氧在二磷酸水平进行 核糖核苷酸还原酶 Mg 离子 dNDP ATP 在激酶作用下生成 dNTP ADP 2 嘌呤核苷酸的分解代谢产物 先生成 X 黄嘌呤 在黄嘌呤氧化酶作用下生成尿 酸 3 两条嘧啶核苷酸合成途径的原料 谷氨酰胺 CO2 天冬氨酸 从头合成 CPS II 氨基甲酰磷酸合成酶 2 胞液 ATP 生成 ADP 辅酶 经过一系列反应生成 OMP 乳 清酸核苷酸 而后生成 UMP 转化为 UDP UDP 还原酶作用 可生成 dUDP 而后生成 dUMP 在 TMP 合酶作用下合成 TMP UDP 生成 UTP 进一步生成 CTP 补救合成 嘧啶 PRPP 在嘧啶磷酸核糖转移酶作用 下生成磷酸嘧啶核苷 PPi 4 嘧啶核苷酸的分解代谢产物 胞嘧啶可生成乙酰 COA 进入 TAC 丙氨酸 胸腺嘧啶可生成琥珀酰 COA 进入 TAC 或糖异生 氨基异丁酸 嘧啶分解均可生成 CO2 NH3 在肝合成尿素 八 核苷酸代谢 2 核苷酸代谢的调节 1 核苷酸合成途径的主要调节酶 2 抗核苷酸代谢药物的生化机制 主要为竞争性抑制干扰或阻断核苷酸的合成 因此 也有抗肿瘤作用 6MP 6 巯基嘌呤 为主 九 遗传信息的 传递 1 遗传信息传递概述中心法则 DNA RNA Pro 2 DNA 的生物合成 1 DNA 生物合成的概念 DNA 以两条链各自作为 模板 dNTP 为原料进行解旋 复制的过程 2 DNA 的复制 半保留 半不连续 高保真 双 向复制 需引物 DNApolI 有 5 3 的外切酶活性可切引物 由单肽链 组成 DNApolII 无 5 3 外切酶活性 组成未知 DNApolIII 无 5 3 外切酶活性 由多亚基不对称二 聚体组成 亚基组成核心酶 复制辅助 DnaA 辨认起始点 上游识别 AT 区串联重 复序列 DnaB 解链 下游结合反向重复序列 AT 区 DnaC 协助 B DnaG 引物合成 SSB 单链 DNA 结合 蛋白 拓扑异构酶 gyrA B 引发体 含解旋酶 DnaC 引物酶 DnaG 和 DNA 起始复制区域的结构 真核生物 DNApol 起始引发引物酶活性 无 3 5 外切酶活性 低保真复制 无 3 5 外切酶活性 线粒体 DNA 复制 主要酶 解旋酶活性 填补引物空隙 切除修复重组 DNA 复制中端粒解决染色体末端复制问题 3 逆转录 4 DNA 的损伤与修复 4 种修复 光修复 3 RNA 的生物合成 1 RNA 生物合成的概念 2 转录体系的组成及转录过程 无需引物 需要 DDRP Mg Mn 离子 RNAPol 有 亚基 识别 决定被转录 基因 催化 结合模板 2 核 心酶 为全酶 asymmetricasymmetric transcriptiontranscription 不对称转录 模板 链并非永远在一条单链上 3 转录后加工过程 十 蛋白质生物 合成 蛋白质生物合成的概述 1 蛋白质生物合成的概念 2 蛋白质生物合成体系和遗传密码 3 蛋白质生物合成与医学的关系 1 基因表达调控的概述 基因表达 gene expression 由基因生成具有生物学功能产 物 RNA 或蛋白质 的过程 一般包括基因转录及翻译的过 程 基因表达调控 regulation of gene expression or gene control 生物体对基因表达的 多层次 多环节的调节 1 基因表达的概念及基因表达调控的意义 生 物体表达出合适的蛋白质分子 以便更好地适应环 境 维持其生长和增殖 2 基因表达的时空性 时间特异性空间特异性 3 基因的组成性表达 诱导与阻遏 管家基因的 组成性表达 对外界刺激 bu 敏感 特定环境信 号刺激基因被激活 抑制 4 基因表达的多级调控 原核生物 操纵子 真核生物 顺式作用元件 启动子 增强子 沉 默子 反式作用因子 启动序列 启动序列 promoterpromoter 操纵序列 操纵序列 operatoroperator 5 基因表达调控的基本要素 调节 DNA 序列和调 节蛋白 RNA 聚合酶与启动子 十一 基因表达 调控 2 基因表达调控的基本原 理 1 原核基因表达调控 乳糖操纵子 弱启动子 操纵子受阻遏蛋白的负性调控 与 O 位点结合 因子决定识别特异性与因子决定识别特异性与 RNAPOLRNAPOL 结合还受结合还受 CAMP CAMP CAPCAP 调控使活化调控使活化 G G 先利用的原因 先利用的原因 G G 有有 camp camp capcap 产物为多顺反子产物为多顺反子 mRNAchainmRNAchain 2 真核基因表达调控 顺式作用元件 反式作 用因子 1 细胞信息物质 1 概念 可使细胞发生信号应答的物质 多为激 素类物质 能调节靶细胞生命活动的化学物质的总 称 又称作第一信使 2 分类 水溶性 肽类激素 生长因子 脂溶性 类固醇 甲状腺激素 2 受体 1 受体分类和作用特点 膜受体 胞内受体 2 G 蛋白 含有三亚基结构 其中 亚基主导 可结合 ADP 或 ATP 十二 信息物 质 受体与信号 转导 3 膜受体介导的信号转导 机制 1 蛋白激酶 A 通路 G 蛋白偶联 CAMP 生成 PKA 作用 2R 2C 亚基 使丝 苏氨酸磷酸化 CAMP 应答原件 CRE P 作用 肾上腺素 胰高血糖素 促肾上腺皮质激素 甲状旁腺激素 2 蛋白激酶 C 通路 酪氨酸激酶的 RTK PI3K IP3 DAG PKC 途径 Ligand 胰岛素 EGF FGF G 蛋白偶联的 PLC IP3 DAG PKC PLC 促进 PIP2 分解生成 PI3 DAG PKC 作用 丝苏氨酸激酶 可调节细胞代谢 基因 表达 3 酪氨酸蛋白激酶通路 RTK Ras MAPK 途径 RTK PLC PI3 DAG C 途 径 RTK PI3K SH2 PDK PH Akt PKB 途 径 Ras MAPKKK Raf MAPKK ERK MAPK Grb2有 SH2 Domain SOS 富含脯氨酸 4 非酪氨酸蛋白激酶通路 JAKs STAT 途径 STAT 信号转导子和转录激动 子 single transductor and activators of translation 非催化受体 用于 IFN IL 2 IL 3 EPO 4 胞内受体介导的信号转 导机制 类固醇激素 维甲酸和甲状腺素的作用机制 亲脂 维甲酸受体 RAR 类维甲酸受体 RXR 激素反应原件 HRE 反向重复 同向重复与 单个位点 与孤儿受体结合 半位点 6 个核 苷酸 糖皮质激素作用 可翻译出糖异生关键酶 PEP 羧激酶 甲状腺素分两类 T3 三碘甲腺原氨酸 T4 甲状腺素 作用方式 两类 1 血循环 到靶细胞入胞核调节基因发生生理效应 细胞生长 组织发育 2 与线粒体内膜 R 结合作用线粒体 mRNA 加强氧化磷酸化 LDL 受体缺乏与高胆固醇血症有关 抗乙酰胆碱受体抗体为