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第二章 蛋白质化学二、蛋白质的分子组成蛋白质的元素组成：碳 氢 氧 氮多数蛋白质含氮量相当接近，平均在16%左右生物样品中的蛋白质含量=样品中含氮量*6.25酸性氨基酸：包括天门冬氨酸和谷氨酸，其侧链含非-羧基碱性氨基酸：包括赖氨酸、精氨酸和组氨酸，侧链含有非-氨基、胍基和咪唑基氨基酸的理化性质：1氨基酸的两性电离氨基酸的氨基和羧基均可电离，因此氨基酸为两性电解质。2茚三酮反应-氨基酸可与茚三酮反应生成蓝紫色化合物谷胱甘肽：不典型三肽，胞内重要的还原剂多肽链书写和命名时从N端到C端三、蛋白质的分子结构维系蛋白质各级结构的化学键：一级（肽键）二级（氢键）三级（氢键、盐键、疏水键、范德华力、二硫键）四级（不包括-S-S-的非共价键）蛋白质二级结构的基本类型：-螺旋、-折叠、-转角、无规则卷曲肽键平面：由于主链肽键C-N具有双键性质，不能旋转，结果形成肽键的四个原子（C、H、O、N）和与之相连的两个-碳原子都处在同一平面内。四、蛋白质的理化性质蛋白质的分子中含有酸性和碱性基团，属两性电解质。带点颗粒在电场中移动的现象称为电泳，是分离、鉴定蛋白质的常用方法蛋白质的变性：1、实质：某些理化因素可以破坏蛋白质分子中的副键，使其构象发生变化2、变化：变性蛋白质与天然蛋白质最明显的区别是生物学活性丧失，此外，变性蛋白质在水中的溶解度降低，粘度增加，并更易被蛋白酶消化水解。维持蛋白质溶液稳定的因素：水膜、电荷第三章 核酸化学一、概述核酸的分类：核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）RNA分为三类：信使RNA（mRNA）、核蛋白体RNA（Rrna）、转运RNA（tRNA）成分差异：DNARNA碱基A、G、C、TA、G、C、U戊糖2-脱氧核糖核糖组成单位5脱氧核苷酸5核苷酸二、核酸的化学组成组成基本单位：单核苷酸成分：含氮碱基、戊糖、磷酸碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶核苷酸的连接方式磷酸基团位于戊糖第五位碳原子上（5核苷酸）三、DNA的结构DNA的二级结构：双螺旋结构的要点1、DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一个中心轴盘旋而成2、亲水的脱氧核糖基与磷酸基构成双螺旋骨架，且位于分子外侧；疏水的碱基呈近乎品面的环状结构，位于螺旋的内侧，碱基平面与螺旋的长轴垂直。3、两条多核苷酸链以碱基之间形成的氢键相互连结。A-T（两个氢键）G-C（三个氢键）4、螺旋的直径为2nm四、RNA的结构mRNA：5端帽子结构 大多数真核细胞的mRNA转录后在其5端上加一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸C2位的羟基被甲基化。3端多聚腺苷酸尾 真核细胞的mRNA转录后在3端添加约200个连续的腺嘌呤核苷酸，称为多聚A尾。tRNA：各种tRNA的二级结构很相似各种RNA的作用： mRNA是编码氨基酸顺序的模板；tRNA能特异地与氨基酸共价结合，并将其转运到核蛋白体上，按照mRNA上遗传密码的指令，将氨基酸逐个组装成蛋白质分子；rRNA与多种蛋白质构成核蛋白体，后者是蛋白质生物合成的场所。五、核酸的理化性质DNA变性的实质：互补碱基间的氢键断裂，结构松散，由规律的双螺旋转变为无序缠绕的单链状态第四章 维生素与微量元素一、概述维生素是维持机体正常功能所必需的，常由食物供给的一类小分子有机化合物。维生素的分类：脂溶性维生素和水溶性维生素三、水溶性维生素B族维生素的活性形式：*TPP（硫胺素与ATP通过硫胺素焦磷酸激酶催化生成焦磷酸硫胺素）是维生素B1在体内的活性形式。*FMN（在小肠中，维生素B2在黄素激酶的催化下生成黄素单核苷酸）和FAD（维生素B2可从ATP将一分子AMP转移到FMN的磷酸基上而生成黄素腺嘌呤二核苷酸）是维生素B2的活性形式。*NAD+（在胞液中，烟酸与磷酸核糖焦磷酸化合生成烟草单核苷酸，再与ATP反应生成烟酸腺嘌呤二核苷酸，后者由谷氨酰胺获得酰胺基，生成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）和NADP+（NAD+磷酸化即生成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，又成为辅酶Co）是维生素PP的活性形式。*吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺在胞浆中利用ATP可被磷酸化为磷酸吡哆醇、磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，后二者是维生素B6的活性形式CoA（泛酸经磷酸化并获得巯基乙胺而成为磷酸遍多酰巯基乙胺，磷酸遍多酰巯基乙胺一方面构成了酰基载体蛋白ACP的组分，另一方面与AMP结合并再磷酸化而成为辅酶A CoA）是泛酸的活性形式。四氢叶酸（在肠壁、肝、骨髓等组织中，经叶酸还原酶催化，并具有维生素C和NADPH参与，叶酸首先还原为5，6-二氢叶酸，然后再进一步还原生成5,6,7,8-四氢叶酸）是叶酸的活性形式。5-脱氧腺苷钴胺素（辅酶B12 CoB12）和甲钴铵素（甲基B12）是维生素B12的活性形式。第五章 酶一、酶的概念全酶的组成成分：酶蛋白和辅助因子（辅酶或辅基、金属离子）酶促反应的特点：高度的催化效率；高度的专一性（绝对专一性、相对专一性、立体异构专一性）；酶活性的可调节性；不稳定性。二、酶的分子结构与功能辅酶的辅基的区别：凡与酶蛋白结合疏松，可以用透析或超滤方法除去的称辅酶；与酶蛋白结合紧密，不易用透析或超滤方法除去的称辅基。酶的活性中心内外有何不同：活性中心内的必须基团分为结合基团和催化基团，前者与底物结合，后者催化底物发生化学变化；活性中心外的必须基团为维持酶活性中心空间构想的完整所必须。三、酶的催化机制活化能：使反应物分子达到活化状态所需要的能量。酶能显著地降低活化能。酶的中间复合物学说是指酶催化某一反应时，首先是酶通过活性中心与底物结合生成酶-底物（ES）复合物，此复合物再分解而放出酶并同时生成以一种或数种产物，此过程可用下时表示：E+SES-E+P（上式中E代表酶，S代表底物，ES代表酶-底物复合物，P代表反应产物）酶促反应机制：1、趋近效应和定向排列 2、多元催化 3、共价催化 4、表面效应酶可以将底物结合在它的活性部位，在两个以上的底物参加的化学反应中，当所有底物分子都结合到酶活性中心时，增加了局部底物分子的浓度，提高了相互碰撞的几率称为邻近效应；底物分子间在发生反应时还应有正确的定向关系，它们与酶的活性中心的特异结合有利于正确取向，称为定向排列。（临近效应和定向排列把分子间的反应变成了类似于分子内的反应，使反应速度大大提高）酶是两性电解质，同一种酶常常兼有酸、碱双重催化作用。某些酶如蛋白酶、肽酶、酯酶及一些酰基转移酶可与底物形成共价结合的ES复合物，这些复合物极不稳定，比无酶存在时更容易进行化学反应。酶活性中心可将水分子排除在外，防止在酶和底物之间形成水化膜，使酶和底物能够密切接触。四、酶促反应动力学可逆性抑制：抑制剂与酶以非共价键结合而使酶的活性降低或丧失，用超滤、透析等物理方法将抑制剂去除后，酶的活性可以恢复。分类：竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用、反竞争性抑制作用 当抑制剂在结构上与底物相似，能与底物竞争酶分子活性中心的结合基团，从而阻碍酶与底物的结合，Km增大Vmax不变。 有些抑制剂可与酶活性中心以外的必需基团结合，不影响酶与底物的结合，酶与底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合，但酶、底物和抑制剂三者生成的ESI复合物不能释放出产物，Km不变Vmax降低。 抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物ES复合物结合，使中间产物ES的量减少，这样，既减少从中间产物转化为产物的量，也同时减少从中间产物解离出游离酶和底物的量，Km和Vmax均减小六、酶与医学的关系酪氨酸酶缺陷引起白化病；6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷引起蚕豆病；苯丙氨酸羟化酶缺乏导致苯丙酮酸尿症。酶的活性受到抑制，常见于有机磷、重金属盐、氰化物中毒等，它们可分别抑制胆碱酯酶、巯基酶、细胞色素氧化酶等的活性而出现中毒。第六章 糖类化学和糖代谢三、糖的氧化分解（一）糖酵解：葡萄糖或糖原在无氧情况下，经过许多中间步骤可分解为乳酸，同时释放少量能量。其中己糖激酶、磷酸果糖激酶及丙酮酸激酶是糖酵解过程中的关键酶。糖酵解在胞液中进行，包括12步连续的化学反应，大致可分为四个阶段。1、 葡萄糖或糖原转变为1,6-二磷酸果糖（FDP）这一阶段是耗能过程，从葡萄糖开始没生成一分子FDP，小号2分子ATP；若从糖原开始，则小号1分子ATP2、1,6-二磷酸果糖分解为3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮 每分子1,6-二磷酸果糖可产生两分子3-磷酸甘油醛3、3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸在这一阶段反应中，每一分子3-磷酸甘油醛产生2分子ATP糖酵解途径唯一的脱氢反应：（二）糖的有氧氧化概念：葡萄糖或糖原在有氧条件下，彻底氧化成CO2和H2O并产生大量能量的过程，称为糖的有氧氧化。有氧氧化的反应过程可分为三个阶段1、 葡萄糖或糖原氧化分解成丙酮酸（胞液） 与无氧酵解过程基本相同，不同的是所生成的2分子NADH+H+不参与丙酮酸还原为乳酸的反应，而使通过线粒体内呼吸链使NADH+H+中的2H氧化成H2O，并释放能量产生46分子ATP2、 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A（线粒体） 胞液中的丙酮酸透过线粒体膜进入线粒体后，经丙酮酸脱氢酶系催化，氧化脱羧并与辅酶A结合而生成乙酰辅酶A。3、 三羧酸循环 此反应过程从草酰乙酸参与生成柠檬酸（三羧酸）开始，经8步反应，最后又生成草酰乙酸。三羧酸循环的反应过程（1） 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸（不可逆） 乙酰乙酸+乙酰CoA柠檬酸+辅酶A（2） 柠檬酸转变成异柠檬酸（可逆）异柠檬酸+顺乌头酸酶（脱水）顺乌头酸（加水）异柠檬酸（3） 异柠檬酸氧化脱羧成-酮戊二酸（4） -酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A（5） 琥珀酰辅酶A转变成琥珀酸（6） （8）三羧酸循环的最后阶段是四碳化合物的反应，即琥珀酸转变为草酰乙酸，共有三步：脱氢、加水、再脱氢。三羧酸循环的反应特点： 三羧酸循环每循环一次消耗1分子乙酰基。反应过程中有4次脱氢和2次脱羧反应。每循环一周共产生12分子ATP。 三羧酸循环在线粒体中进行，整个循环是不可逆的。 三羧酸循环从草酰乙酸开始最后仍生成草酰乙酸，虽其数量不变，但实际上草酰乙酸可参与其他代谢而不断更新。 异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶系是三羧酸循环最重要的调节点，当NADH/NAD+、ATP/ADP比率高时它们的活性受反馈抑制，ADP还可激活异柠檬酸脱氢酶。糖的有氧氧化的产能方式：在有氧条件下，每分子葡萄糖彻底氧化时，可净生成36或38分子ATP，与糖酵解只生成2分子ATP相比，达1819倍。（三）磷酸戊糖途径（胞液内）在某些组织如肝脏、脂肪组织、泌乳期的乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓、红细胞等尚有磷酸戊糖途径。葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖+5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛+6-磷酸果糖其脱下的氢均以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+关键酶：6-酸葡萄糖脱氢酶磷酸戊糖途径的生理意义：1、提供磷酸核糖2、NADP的生成及其功用（【1】在脂肪酸及胆固醇等物质的生物合成中提供氢，作为供氢体【2】NADP作为谷胱甘肽还原酶的辅酶，对于维持细胞中还原型谷胱甘肽（G-SH）的正常含量，维持细胞特别是红细胞的完整性有重要作用【3】NADP参加肝内生物转化反应蚕豆病的发病机理：红细胞内缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶，不能经过戊糖磷酸途径得到充分的NADPH，NADPH缺乏，G-SH含量低下，病人的红细胞很容易破坏而发生溶血，并可发生溶血性黄疸。（常在食蚕豆后发病）四、糖原的合成和分解（一）糖原的合成葡萄糖合成糖原包括四步反应1、6-磷酸葡萄糖的生成（己糖激酶、葡萄糖激酶）（ATPADP）2、1-磷酸葡萄糖的生成（磷酸葡萄糖变位酶）3、尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）的生成（UDGP焦磷酸化酶）4、糖原的生成（糖原合成酶）(UTPUDP)每增加一分子葡萄糖单位，共消耗2分子ATP，糖原合成酶是糖原合成的关键酶葡萄糖的活化形式：（二）糖原的分解糖原分解过程如下1、 糖原加磷酸分解为1-磷酸葡萄糖（磷酸化酶）2、 1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖（磷酸葡萄糖变位酶）3、 6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖（葡萄糖6-磷酸酶）糖原分解的关键酶是磷酸化酶五、糖异生作用由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程成为糖异生作用。能转变为糖的非糖物质只要有甘油、有机酸（乳酸、丙酮酸及三羧酸循环中各种羧酸）和生糖氨基酸（丙氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、组氨酸等）在生理条件下，肝脏是糖异生的主要器官，饥饿和中毒时，肾脏也可进行糖异生作用。关键酶：六、血糖血糖的来源：1、食物中的糖2、肝糖原分解3、肝中糖异生作用血糖的去路：1、氧化分解功能2、合成糖原3、转变为非糖物质和其他糖类4、血糖过高时随尿排出第七章 生物氧化一、概述生物氧化：糖、脂类和蛋白质等有机物在体内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳和水并释放出能量的过程。生物氧化的三个阶段：CO2的生成、水的生成、ATP的生成、储存和利用生物氧化和体外氧化的区别：1、体外氧化（燃烧）是有机物中的碳、氢在高温条件下与空气中的氧直接化合生成CO2和H2O，并邹骤然释放出大量能量，以光和热的形式向环境中散发。而生物氧化的终产物CO2，为有机酸在酶的作用下脱羧产生的；H2O是有机分子中脱下的氢在一系列酶的催化下，经过连续的递氢或递电子过程，最终与氧结合生成；生物氧化过程中的能量是逐步释放的，除部分以热能形式散发以维持体温外，近50%的能量用于合成ATP这类高能磷酸化合物。生物氧化是酶促反应过程，因而能在细胞内温和的条件下，含水的环境中高效地进行，氧化的速度受机体的调节和控制。二、二氧化碳的生成有机物的碳原子在酶的作用下先氧化成羧基，再经过脱羧作用生成CO2脱羧基反应有不同的方式：有些脱羧不伴有氧化，称为单纯脱羧；有些脱羧作用同时伴有脱氢，称为氧化脱氢。根据羧基在底物分子上的位置，又分为-脱羧和-脱羧。三、水的生成呼吸链代谢物在酶作用下所脱的氢，经过线粒体内膜上多种酶和辅酶（或辅基）的逐步传递，最终与氧结合成水，这些酶与辅酶依次连结，构成的电子传递系统称为呼吸链或电子传递链。体内重要的呼吸链 NADH氧化呼吸链（体内最主要的呼吸链）是由NAD+、黄素酶、铁硫蛋白、辅酶Q和细胞色素体系组成。 琥珀酸氧化呼吸链是由琥珀酸脱氢酶复合体、辅酶Q和细胞色素体系组成。胞液中NADH的氧化 -磷酸甘油穿梭作用主要发生在脑和骨骼肌中在这些组织中，一分子葡萄糖彻底氧化生成36分子ATP 苹果酸-天冬氨酸穿梭作用主要发生在肝脏和心脏在心肌和肝组织，一分子葡萄糖彻底氧化生成38分子ATP四、ATP的生成1.、底物水平磷酸化在分解代谢过程中，底物因脱氢作用使能量在分子内部重新分布，形成高能磷酸键或高能硫酯键，然后再将底物分子中的能量直接转移给ADP(或GDP)使之生成ATP(或GTP)。这种ADP（或GDP）的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程称为底物水平磷酸化。2、 氧化磷酸化生物氧化时，代谢物脱下的氢经呼吸链氧化生成水的电子传递过程中，释放出能量驱动ADP磷酸化生成ATP，这种物质的氧化与ADP磷酸化相偶联而产生ATP的方式称为氧化磷酸化。CO和氰化物中毒机理：（抑制剂作用）某些药物或毒物可通过抑制呼吸链的电子传递或解除氧化磷酸化的偶联等作用，抑制氧化磷酸化的进行。氰化物、CO、叠氮化物和硫化氢可阻断细胞色素氧化酶与分子氧之间的电子传递，CO主要作用于还原型细胞色素氧化酶，而CN-作用于氧化型细胞色素氧化酶。NADH氧化呼吸链有三处偶联部位：NADHCoQ，CytbCytc，Cytaa3O2第八章 脂类代谢二、脂类的生理功能脂肪的生理功能主要是氧化释放能量，供给机体利用。脂肪因不易导热，分布在皮下的脂肪可以防止热量散发，从而保持体温。食物中的脂肪还是脂溶性维生素的溶剂，脂溶性维生素A、D、E、K和胡萝卜素等必须溶解在脂肪中，伴随脂肪一同吸收、运输和贮存。类脂（主要是磷脂和胆固醇）为细胞膜、线粒体魔、核膜、神经髓鞘膜等所有生物膜的重要组成，约占生物膜总量的一半甚至以上。胆固醇还是机体合成胆汁酸和各种类固醇激素的原料。三、血脂和血浆脂蛋白血脂主要包括“甘油三酯（TG），磷脂（PL），胆固醇（Ch）和胆固醇脂（CE）以及游离脂肪酸（FFA）。常用的电泳法和超速离心法将血浆脂蛋白分为四类。电泳分离法（-脂蛋白、前-脂蛋白、-脂蛋白和乳糜微粒）超速离心法（乳糜微粒CM、极低密度脂蛋白VLDL、低密度脂蛋白LDL、高密度脂蛋