生物化学生命物质的结构基础

1、绪论绪论 生物化学：生物化学： 从分子水平来研究生物体的从分子水平来研究生物体的化学组成化学组成，和生命，和生命 过程中过程中化学变化规律化学变化规律的一门科学。的一门科学。 生命的化生命的化 学，化学学，化学 的生命的生命 第一节第一节 生命物质的结构基础生命物质的结构基础 第二节第二节 能量代谢生物氧化能量代谢生物氧化 第三节第三节 物质代谢物质代谢 糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢 第一节第一节 生命物质的结构基础生命物质的结构基础 l蛋白质结构与功能蛋白质结构与功能 l核酸化学核酸化学 l酶酶 l维生素与临床维生素与临床 一、蛋白质结构与功能一、蛋白质结构与功能

2、 l蛋白质蛋白质(protein)是由许多氨基酸通过肽键相连形是由许多氨基酸通过肽键相连形 成的高分子。成的高分子。 l蛋白质的生物学功能蛋白质的生物学功能 1）作为生物催化剂）作为生物催化剂 2）代谢调节作用）代谢调节作用 3）免疫保护作用）免疫保护作用 4）物质的转运和存储）物质的转运和存储 5）运动与支持作用）运动与支持作用 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递 7）氧化供能）氧化供能 （一）、蛋白质的化学组成（一）、蛋白质的化学组成 1.元素组成元素组成 l主要元素：碳、氢、氧、氮，有些蛋白质还含主要元素：碳、氢、氧、氮，有些蛋白质还含 有少量硫、磷和金属元素。有少量硫、磷和金属

3、元素。 l特点：各种蛋白质含氮量接近，平均为特点：各种蛋白质含氮量接近，平均为16% l定氮法测定蛋白质含量：定氮法测定蛋白质含量： 蛋白质含量蛋白质含量6.25样品含氮量样品含氮量 三聚氰胺与食品安全三聚氰胺与食品安全 l食品蛋白质含量是一个重要指标。可通过测定样品含氮量食品蛋白质含量是一个重要指标。可通过测定样品含氮量 （凯氏定氮法），再乘以换算系数来测定蛋白质含量，即（凯氏定氮法），再乘以换算系数来测定蛋白质含量，即 1g样品中蛋白质含量样品中蛋白质含量=系数系数1g样品含氮量。不同物质换样品含氮量。不同物质换 算系数各异，例：奶制品类算系数各异，例：奶制品类6.38、大米、大米5.95

4、，肉与肉制品，肉与肉制品 为为6.25。 l三聚氰胺，化工原料，白色结晶粉末，分子式是三聚氰胺，化工原料，白色结晶粉末，分子式是C3H6N6， 其含氮量高达其含氮量高达66.7%。所以完全可以通过添加三聚氰胺伪。所以完全可以通过添加三聚氰胺伪 造含氮量数据来造假！造含氮量数据来造假！ l医学研究证明长期摄入三聚氰胺会导致生殖、泌尿系统的医学研究证明长期摄入三聚氰胺会导致生殖、泌尿系统的 损害，膀胱、肾结石，并可进一步诱发膀胱癌等疾病。损害，膀胱、肾结石，并可进一步诱发膀胱癌等疾病。 2.结构单位结构单位氨基酸氨基酸（amino acid） l 组成人体蛋白质的基本氨基酸有组成人体蛋白质的基本氨

5、基酸有20多种多种; l所有生物都是利用这所有生物都是利用这20多种基本氨基酸作为各多种基本氨基酸作为各 种蛋白质的种蛋白质的构件分子。构件分子。(编码氨基酸编码氨基酸) l氨基酸分子化学结构氨基酸分子化学结构(通式通式)： l各种氨基酸的差别在于其侧链各种氨基酸的差别在于其侧链R的结构不同的结构不同! 3.多肽结构多肽结构 l蛋白质是由许多蛋白质是由许多AA按一定排列顺序通过肽腱连接按一定排列顺序通过肽腱连接 起来的多肽链。起来的多肽链。 l肽腱肽腱是由一个氨基酸的是由一个氨基酸的a-羧基和另一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的 a-氨基缩合脱水而成的酰胺腱。氨基缩合脱水而成的酰胺腱。 l氨基酸

6、之间缩合脱水的化合物称为氨基酸之间缩合脱水的化合物称为肽肽。由。由2个氨个氨 基酸缩合成的肽称基酸缩合成的肽称二肽二肽; 由由10个以下氨基酸连成个以下氨基酸连成 的肽称的肽称寡肽寡肽;由由10个以上氨基酸连成的肽称个以上氨基酸连成的肽称多肽多肽。 l多肽链的方向性：从多肽链的方向性：从N末端指向末端指向C末端。末端。 （二）、蛋白质分子结构（二）、蛋白质分子结构 空间结构（高级结构）空间结构（高级结构） 基本结构基本结构 一级结构一级结构 (基本结构基本结构) l指多肽链中氨基酸残基的排列顺序。指多肽链中氨基酸残基的排列顺序。 l主要靠肽键维系。主要靠肽键维系。 l一级结构是蛋白质分子结构的

7、基础一级结构是蛋白质分子结构的基础, 包含了决定蛋包含了决定蛋 白质分子结构层次构象的全部信息和生物学功能。白质分子结构层次构象的全部信息和生物学功能。 胰岛素的一级结构胰岛素的一级结构 二二级结构级结构 l指蛋白质分子中某一段链的指蛋白质分子中某一段链的局部空间结构局部空间结构。 主要靠氢键维持。主要靠氢键维持。 l主要包括主要包括a-螺旋、螺旋、 B-折叠、折叠、 B-转角和无规转角和无规 卷曲等四种形式。卷曲等四种形式。 -折叠折叠 蛋白质构象病蛋白质构象病 若蛋白质的折叠发生错误若蛋白质的折叠发生错误( (一级结构不变一级结构不变) )，蛋白，蛋白 质的构象发生改变，影响其功能，严重时

8、导致疾病。质的构象发生改变，影响其功能，严重时导致疾病。 机理：机理：有些蛋白质错误折叠后聚集，常形成抗蛋有些蛋白质错误折叠后聚集，常形成抗蛋 白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病。白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病。 蛋白质构象病：疯牛病、老年痴呆症、亨廷顿舞蛋白质构象病：疯牛病、老年痴呆症、亨廷顿舞 蹈病等。蹈病等。 疯牛病疯牛病的发生，从分子水平看，是的发生，从分子水平看，是朊朊 病毒蛋白病毒蛋白(PrP(PrPc c) )分子形态的改变。分子形态的改变。 PrPc c富含富含- 螺旋，在某种未知作用下螺旋，在某种未知作用下PrPPrPc c -螺旋 螺旋可转变成可转变成- 折

9、叠的折叠的PrPPrPsc sc， ，PrPsc sc对蛋白水解酶的抗性增大，进 对蛋白水解酶的抗性增大，进 而导致分子聚集，而导致分子聚集，从而致病。从而致病。 疯牛病可引起的人和动物神经退行性病变。疯牛病可引起的人和动物神经退行性病变。 PrPc -螺旋螺旋 PrPsc -折叠折叠 正常正常疯牛病疯牛病 未知机制未知机制 三三级结构级结构 l整条多肽链整条多肽链中全部氨基酸残基的相对中全部氨基酸残基的相对空间位置空间位置 l具有三级结构才具有生物学属性，三级结构一具有三级结构才具有生物学属性，三级结构一 旦破坏，生物学特性便丧失。旦破坏，生物学特性便丧失。 l主要靠次级键主要靠次级键-疏水

10、作用、离子键、氢键和疏水作用、离子键、氢键和 Van der weals维持。维持。 每条具有完整三级结构的多肽链，称为每条具有完整三级结构的多肽链，称为亚基亚基。 蛋白质分子中蛋白质分子中各亚基的空间分布各亚基的空间分布及及亚基接触部亚基接触部 位的布局和相互作用位的布局和相互作用称为四级结构，称为蛋白称为四级结构，称为蛋白 质的四级结构。质的四级结构。 结合力主要是氢键和离子键。结合力主要是氢键和离子键。 四级结构四级结构 （三）蛋白质的变性与复性（三）蛋白质的变性与复性 1.1.蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation)(denaturation) l定义：定义：在某些物理和化

11、学因素作用下，其特定在某些物理和化学因素作用下，其特定 空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和 生物活性的丧失。生物活性的丧失。 l本质：本质：破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质 的一级结构。的一级结构。 l造成变性的因素：造成变性的因素：加热、乙醇等有机溶剂、强加热、乙醇等有机溶剂、强 酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等 。 蛋白质变性后的性质改变：蛋白质变性后的性质改变： 溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性 丧失及易受蛋白酶水解

12、。丧失及易受蛋白酶水解。 应用举例应用举例 医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫 苗等）的必要条件。苗等）的必要条件。 复性复性(renaturation) 定义：若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，定义：若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后， 蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功 能，称为能，称为复性复性。 但是许多蛋白质变性后，空间构像严重被破但是许多蛋白质变性后，空间构像严重被破 坏不能复原，称坏不能复原，称不可逆变性

13、不可逆变性。 二、核酸化学二、核酸化学 （一）、核酸的化学组成（一）、核酸的化学组成 l核酸基本构成单位：核苷酸核酸基本构成单位：核苷酸(nucleotide) l核苷酸由碱基、戊糖和磷酸三部分构成。核苷酸由碱基、戊糖和磷酸三部分构成。 碱基碱基 戊糖戊糖 磷酸磷酸 核苷酸核苷酸核酸核酸 1.碱基碱基 l构成核苷酸的碱基有构成核苷酸的碱基有5种种 嘌呤嘌呤 嘧啶嘧啶 碱基碱基 腺嘌呤（腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（尿嘧啶（U） DNA、RNA均有均有 DNA有有 RNA有有 2.戊糖戊糖 （构成（构成RNA） 核糖核糖(ribose

14、) （构成（构成DNA） 脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose) 3.核苷碱基戊糖（糖苷键）核苷碱基戊糖（糖苷键） 核苷酸核苷磷酸（酯键）核苷酸核苷磷酸（酯键） A （二）（二） DNA结构和功能结构和功能 1.DNA的一级结构的一级结构 l四种脱氧核苷酸按一定的四种脱氧核苷酸按一定的 排列顺序以排列顺序以3,5-磷酸磷酸 二酯腱相连形成的多聚脱二酯腱相连形成的多聚脱 氧核苷酸链。氧核苷酸链。 l由于核苷酸间的差异主要由于核苷酸间的差异主要 是碱基不同，所以也称为是碱基不同，所以也称为 碱基序列。碱基序列。 5 5 端端 3 3 端端 C C G G A A 书写方法书写方法 2.DNA的

15、二级结构的二级结构-双螺旋结构模型双螺旋结构模型 B B型型DNADNA双螺旋结构模型特点双螺旋结构模型特点 1.1.反向平行的互补双链结构。反向平行的互补双链结构。 2.2.碱基互补规则碱基互补规则：两条链通过碱基间：两条链通过碱基间 的氢键相连，的氢键相连，A-TA-T、C-GC-G配对。配对。 3.3.磷酸磷酸- -脱氧核糖骨架位于螺旋外侧，脱氧核糖骨架位于螺旋外侧， 碱基位于内侧。碱基位于内侧。 4. 4. 维持双螺旋稳定的因素：横向为维持双螺旋稳定的因素：横向为 氢键，纵向为碱基间的堆积力。氢键，纵向为碱基间的堆积力。 3. DNA的高级结构的高级结构 l超螺旋结构超螺旋结构 lDN

16、A双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。双螺旋链再盘绕即形成超螺旋结构。 l正超螺旋正超螺旋盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方同相同双螺旋方同相同 l负超螺旋负超螺旋盘绕方向与盘绕方向与DNA双螺旋方向相反双螺旋方向相反 自然界的闭合自然界的闭合DNA主要以负超螺旋形式存在主要以负超螺旋形式存在 (三三)RNA结构与功能结构与功能 结构特点结构特点 lRNA分子中的戊糖是核糖分子中的戊糖是核糖,不是脱氧核糖；不是脱氧核糖； lRNA分子中的碱基为尿嘧啶分子中的碱基为尿嘧啶,而不含胸腺嘧而不含胸腺嘧 啶啶; lRNA主要是单链分子结构主要是单链分子结构; lRNA仅与基因的一条链互补仅与基因的一条链互

17、补,因而碱基成分因而碱基成分 中中U与与A 或或 G与与C配对配对; lRNA易被碱水解易被碱水解, DNA则不易。则不易。 DNA DNA 与与RNARNA的区别的区别 核酸核酸碱基碱基戊糖戊糖 DNADNAA A、G G、C C、T T脱氧脱氧核糖核糖 RNARNAA A、G G、C C、U U核糖核糖 1.信使信使RNA（mRNA）的结构与功能）的结构与功能: mRNA为传递为传递DNA信息并指导蛋白质合成的信息并指导蛋白质合成的 一类一类RNA分子。分子。 2.转运转运RNA（tRNA）的结构与功能）的结构与功能: tRNA分子量最小分子量最小,功能是：在细胞蛋白质合成功能是：在细胞蛋

18、白质合成 过程中作为各种氨基酸的载体。过程中作为各种氨基酸的载体。 3.核蛋白体核蛋白体RNA（rRNA）的结构与功能）的结构与功能: rRNA 占占C中全部中全部RNA的的80%，与核蛋白体蛋，与核蛋白体蛋 白结合成核蛋白体；核蛋白体是白结合成核蛋白体；核蛋白体是C内蛋白质的内蛋白质的 合成场所合成场所. （四）核酸的理化性质及其应用（四）核酸的理化性质及其应用 1.核酸的紫外吸收核酸的紫外吸收 在在260nm波长有最大吸收峰，是由碱基的共波长有最大吸收峰，是由碱基的共 轭双键决定的。这一特性常用作核酸的定性、轭双键决定的。这一特性常用作核酸的定性、 定量分析。定量分析。 2. DNA的变性

19、的变性：在某些理化因素作用下，：在某些理化因素作用下， DNA双链解开成两条单链的过程。双链解开成两条单链的过程。 变性因素：变性因素：过量酸，碱，加热等。过量酸，碱，加热等。 理化性质的改变：理化性质的改变：粘度下降；粘度下降；OD260增高增高 lDNA变性的本质是双链间氢键的断裂变性的本质是双链间氢键的断裂 DNADNA的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱 增色效应：增色效应：DNADNA变性时其溶液变性时其溶液ODOD260 260增高的现象。 增高的现象。 解链温度（融解温度，解链温度（融解温度， TmTm）：）： 紫外光吸收值达到最大紫外光吸收值达到最大 值的值的50%50%时的温度，其时

20、的温度，其 大小与大小与G+CG+C含量成正比。含量成正比。 DNADNA变性特点：爆发式！变性特点：爆发式！ DNADNA溶液加热到某温度时溶液加热到某温度时 其紫外光吸收值突然迅其紫外光吸收值突然迅 速速, , 并在一个很窄的并在一个很窄的 温度范围内达到最高值温度范围内达到最高值 3. DNA的复性与分子杂交的复性与分子杂交 l复性：复性：在适当条件下，变性的在适当条件下，变性的DNA两条互两条互 补链可恢复双螺旋构象。补链可恢复双螺旋构象。 l热变性的热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这经缓慢冷却后即可复性，这 一过程称为一过程称为退火。退火。 l减色效应：减色效应：DNA复性时，其

21、溶液复性时，其溶液OD260降降 低。低。 核酸分子杂交核酸分子杂交 l定义：热定义：热变性变性的的DNA在在复性复性过程中，具有过程中，具有碱碱 基互补基互补的不同的的不同的DNA之间或之间或DNA与与RNA之间之间 形成杂化双链的现象。即退火条件下能形成形成杂化双链的现象。即退火条件下能形成 DNA-DNA 异源双链异源双链 ; 或将变性的单链或将变性的单链 DNA 与与 RNA 经复性处理形成经复性处理形成DNA-RNA杂合双链。杂合双链。 l在分子生物学和分子遗传学的研究应用广泛，在分子生物学和分子遗传学的研究应用广泛， 如镰刀型贫血的产前诊断。如镰刀型贫血的产前诊断。 变性变性 复性

22、复性复性复性 n酶酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物是一类由活细胞产生的，对其特异底物 具有高效催化作用的蛋白质。具有高效催化作用的蛋白质。 生命活动离不开酶的生物催化作用生命活动离不开酶的生物催化作用. 许多疾病与许多疾病与 酶的异常密切相关酶的异常密切相关; 许多药物也通过对酶的作用许多药物也通过对酶的作用 来达到其疗效。来达到其疗效。 1.酶促反应的特点酶促反应的特点 l酶促反应酶促反应: 条件温和条件温和,一般为常压一般为常压,37 水的环境水的环境; l高度催化效率高度催化效率: 常温条件下常温条件下,比非酶催化反应高比非酶催化反应高 107-1012倍倍; l高度的特异性高度的特

23、异性(专一性专一性): 一种酶一种酶只只作用于一类化作用于一类化 合物或一定的化学键合物或一定的化学键, 催化一定的化学反应催化一定的化学反应, 生生 成一定的成一定的 产物即称特异性产物即称特异性 (分绝对分绝对/相对相对/立体异立体异 构三类构三类); l酶活性的可调节性酶活性的可调节性: 酶促反应受多种因素调控酶促反应受多种因素调控, 使机体适应内外环境变化。使机体适应内外环境变化。 特点特点 2.酶的分子组成酶的分子组成 l酶是蛋白质，具蛋白质结构。只由一条多肽链酶是蛋白质，具蛋白质结构。只由一条多肽链 构成的酶构成的酶 单体酶；由多个相同或不同亚基组单体酶；由多个相同或不同亚基组 成

24、的酶成的酶 寡聚酶；由几个不同功能的酶相嵌合寡聚酶；由几个不同功能的酶相嵌合 形成的复合体形成的复合体-多酶体系多酶体系 l酶的分子组成：单纯蛋白酶和结合蛋白酶。结酶的分子组成：单纯蛋白酶和结合蛋白酶。结 合蛋白酶合蛋白酶=酶蛋白酶蛋白+辅助因子辅助因子 l辅助因子包括金属离子和小分子有机化合物辅助因子包括金属离子和小分子有机化合物 （辅酶或辅基）（辅酶或辅基） 必需基团必需基团：活性中心的必需基团、活性中心以：活性中心的必需基团、活性中心以 外的必需基团外的必需基团 3.活性中心：底物结合部位催化部位活性中心：底物结合部位催化部位 活性中心是酶与底物结合并表现催化作用的空活性中心是酶与底物结

25、合并表现催化作用的空 间区域。大多由肽链上远隔的氨基酸残基提供必需间区域。大多由肽链上远隔的氨基酸残基提供必需 基团，经肽链盘绕折叠，使之在三维空间相互接近，基团，经肽链盘绕折叠，使之在三维空间相互接近， 构成特定的空间构象，起催化中心作用。在结合酶构成特定的空间构象，起催化中心作用。在结合酶 中，辅基与辅酶也参与活性中心的组成。中，辅基与辅酶也参与活性中心的组成。 底底 物物 活性中心以外活性中心以外 的必需基团的必需基团 结合基团结合基团 催化基团催化基团 活性中心活性中心 4.酶原及酶原激活酶原及酶原激活 l某些酶在某些酶在C内合成或初分泌时是酶的内合成或初分泌时是酶的无活性前体无活性前

26、体 即即酶原酶原; 酶原酶原活性酶的过程称活性酶的过程称酶原激活。酶原激活。 l生物学意义生物学意义: 消化管内蛋白酶以酶原形式分泌消化管内蛋白酶以酶原形式分泌 (既保护消化道既保护消化道 本身免遭自身酶水解破坏本身免遭自身酶水解破坏, 又保证其在特定部位又保证其在特定部位 与环境下发挥作用与环境下发挥作用) 凝血与纤维蛋白溶解酶类以酶原形式在血中运行凝血与纤维蛋白溶解酶类以酶原形式在血中运行, 一旦需要便转化为有活性的酶起凝血作用一旦需要便转化为有活性的酶起凝血作用 5.同工酶同工酶 指催化相同的化学反应指催化相同的化学反应, 但酶蛋白的分子结构但酶蛋白的分子结构 / 理化性质理化性质/ 反

27、应活性反应活性/ 免疫学性质不同的一组酶免疫学性质不同的一组酶 （三）酶促反应的可调节性（三）酶促反应的可调节性 1.底物浓度（底物浓度（s）对反应速度（）对反应速度（v）的影响）的影响 矩形双曲线矩形双曲线 其它因素不变情况下其它因素不变情况下, S 与与 V 呈呈矩形双曲线矩形双曲线变化变化: -当当 S 很低时很低时, V 与与 S 呈正线性关系呈正线性关系 -当当 S 到一定程度后到一定程度后, V 不再呈正比加速不再呈正比加速,而呈逐而呈逐 渐减弱趋势渐减弱趋势 -当当 S 至足够大时至足够大时 , V 便达到极限值便达到极限值 2.2.酶浓度对反应速度（酶浓度对反应速度（V V）的

28、影响）的影响 -当当T/pHT/pH不变不变, S, S足足 够大时，则够大时，则V V与酶浓与酶浓 度呈正比关系。度呈正比关系。 0 V E l -每升高每升高10 , V增快增快1-2 倍数倍数/ 但但T过高导致酶失活过高导致酶失活, 则则V反而反而 l最适温度：酶促反应速度最适温度：酶促反应速度 最快时的环境温度。最快时的环境温度。 l低温的应用低温的应用 3.3.温度对反应速度的影响温度对反应速度的影响 酶酶 活活 性性 0.50.5 1.01.0 2.02.0 1.51.5 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 温度温度 C C 4.pH4.

29、pH对反应速度的影响对反应速度的影响 0 0 酶酶 活活 性性 pH 胃蛋白酶胃蛋白酶 淀粉酶淀粉酶 胆碱酯酶胆碱酯酶 2 24 46 68 81010 酶促反应最快时酶促反应最快时 的的pHpH称称最适最适pHpH 环境环境pHpH高于或低高于或低 于最适于最适pH,pH,酶活性酶活性 都都 6.6.抑制剂对抑制剂对V V的影响的影响 酶的抑制剂：凡能使酶的催化活性下酶的抑制剂：凡能使酶的催化活性下 降而不引起酶蛋白变性的物质统称为降而不引起酶蛋白变性的物质统称为 酶的抑制剂。酶的抑制剂。 5. 激活剂对激活剂对V的影响的影响 凡能使酶活性凡能使酶活性的物质都称为激活的物质都称为激活 剂剂;

30、 大部分是金属离子或小分子有大部分是金属离子或小分子有 机化合物。机化合物。 一、酶与疾病的发生：一、酶与疾病的发生： 酶的数量、结构、位置及其调节改变酶的数量、结构、位置及其调节改变 酶缺乏或异常引起的疾病酶缺乏或异常引起的疾病 酶酶 疾疾 病病 苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 苯丙酮酸尿苯丙酮酸尿 症症 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 蚕豆病蚕豆病 酪氨酸酶酪氨酸酶 白化病白化病 细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 氰化物中毒氰化物中毒 胆碱酯酶胆碱酯酶 有机磷中毒有机磷中毒 2、酶与疾病的诊断：血清酶活性测定、酶与疾病的诊断：血清酶活性测定 临床诊断部分常用酶临床诊断部分常用酶 3 3

31、、酶与疾病的治疗、酶与疾病的治疗 四、维生素四、维生素 维生素维生素 l定义：定义：在体内不能合成在体内不能合成 (或合成量很少或合成量很少) , 但在调节物质代谢和维持生理功能方面但在调节物质代谢和维持生理功能方面 作用重要。作用重要。 四个特点：四个特点： l外源性外源性：人体自身不可合成，需要通过食物补充；仅：人体自身不可合成，需要通过食物补充；仅 少数如维生素少数如维生素K1、B6、叶酸是体内细菌合成。、叶酸是体内细菌合成。 l微量性微量性：人体所需量很少，但是可以发挥巨大作用；：人体所需量很少，但是可以发挥巨大作用； l调节性调节性：能够调节人体新陈代谢或能量转变；：能够调节人体新陈

32、代谢或能量转变； l特异性特异性：缺乏了某种维生素后，将呈现特有的病态。：缺乏了某种维生素后，将呈现特有的病态。 1.水溶性维生素水溶性维生素 l包括包括B族维生素和族维生素和C族维生素族维生素. 在体内多余在体内多余 部分经尿排出体外部分经尿排出体外, 少有积蓄不产生中毒少有积蓄不产生中毒. 须从食物中摄取。须从食物中摄取。 Vit. B1 (硫胺素硫胺素) 和和 TPP (硫胺素焦磷酸硫胺素焦磷酸) 生化功能：生化功能：Vit. B1 经经TPP激酶催化激酶催化+ATP TPP(B1 的辅酶形式的辅酶形式)，Vit. B1在糖代谢中起重要作用在糖代谢中起重要作用 缺乏症：脚气病缺乏症：脚气

33、病 (肢端麻木肢端麻木 健忘易怒健忘易怒 心衰等心衰等) 7.叶酸和四氢叶酸叶酸和四氢叶酸 l生化功能：四氢叶酸是叶酸的辅酶形式。在嘌生化功能：四氢叶酸是叶酸的辅酶形式。在嘌 呤、嘧啶、丝氨酸甲硫氨酸的生物合成中起作呤、嘧啶、丝氨酸甲硫氨酸的生物合成中起作 用。用。 l缺乏症缺乏症：骨髓幼红细胞：骨髓幼红细胞DNA合成合成细胞分裂细胞分裂 速度速度,C体积变大体积变大巨幼红细胞巨幼红细胞 叶酸临床叶酸临床 研究指出：孕前服用研究指出：孕前服用400g/d叶酸，可降低叶酸，可降低 70%的新生儿神经管缺陷发病率，也可降的新生儿神经管缺陷发病率，也可降 低婴儿唇裂几率低婴儿唇裂几率 。 l叶酸来源

34、叶酸来源：多存在于绿色的蔬果中，酵母，：多存在于绿色的蔬果中，酵母， 香蕉，芦笋，柑橘类，向日葵籽，鸡肝之香蕉，芦笋，柑橘类，向日葵籽，鸡肝之 中含量很高。中含量很高。 l叶酸遇光、遇热就叶酸遇光、遇热就不稳定不稳定，容易失去活性，容易失去活性， 所以人体真正能从食物中获得的叶酸并不所以人体真正能从食物中获得的叶酸并不 多。多。 l改变烹制习惯，尽可能减少叶酸流失，还改变烹制习惯，尽可能减少叶酸流失，还 要加强富含叶酸食物的摄入，必要时可补要加强富含叶酸食物的摄入，必要时可补 充叶酸制剂、叶酸片。充叶酸制剂、叶酸片。 维生素维生素C 生化功能生化功能: l参与羟化反应参与羟化反应:促进胶原蛋白

35、合成促进胶原蛋白合成; 促进胆因醇促进胆因醇 胆汁酸胆汁酸; 促进芳香族氨基酸代谢促进芳香族氨基酸代谢. l参与氧化还原反应参与氧化还原反应: 抗自由基损伤抗自由基损伤,促进抗体促进抗体 形成形成. l 促进造血作用促进造血作用. l 抗病毒和防癌作用抗病毒和防癌作用. 维生素维生素C与临床与临床 l缺乏症：坏血病缺乏症：坏血病.血管壁强度和血管壁强度和VC有很大关系。有很大关系。微血微血 管管管壁的强度、弹性是由胶原蛋白所决定。当管壁的强度、弹性是由胶原蛋白所决定。当VC不不 足，微血管容易破裂。在皮肤表面产生淤血、紫癍；足，微血管容易破裂。在皮肤表面产生淤血、紫癍； 在体内发生则引起疼痛和

36、关节涨痛。严重情况在在体内发生则引起疼痛和关节涨痛。严重情况在胃胃、 肠道、肠道、鼻鼻、肾脏肾脏及及骨膜骨膜均有出血现象，乃至死亡。均有出血现象，乃至死亡。 lVC应尽量不和虾类服用。虾类等甲壳食物含五氧化应尽量不和虾类服用。虾类等甲壳食物含五氧化 砷，五氧化砷砷，五氧化砷 VC三氧化二砷（砒霜）。三氧化二砷（砒霜）。 lVc银翘银翘 l主要食物来源：新鲜的主要食物来源：新鲜的柑桔柑桔类类水果水果、蔬菜蔬菜等等 （二）、脂溶性维生素（二）、脂溶性维生素 l包括维生素包括维生素A、D、E、K。 l不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂。不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂。 l在血液中，与脂蛋白及某些特殊的结合蛋

37、白特在血液中，与脂蛋白及某些特殊的结合蛋白特 异地结合而运输。异地结合而运输。 1.维生素维生素A l化学性质：化学性质： 有有A1和和A2两种，两种， B-胡萝卜素胡萝卜素可生成可生成A1。 l 生化功能生化功能: 构成视杆构成视杆C内的感光物质内的感光物质(视紫红质视紫红质) 。 维持上皮组织结构的健全。维持上皮组织结构的健全。 促进生长、发育、繁殖。促进生长、发育、繁殖。 l缺乏症：夜盲症缺乏症：夜盲症 2.维生素维生素D l化学性质：化学性质： 包括包括D2和和D3二种。皮下的胆固醇经脱氢酶催二种。皮下的胆固醇经脱氢酶催 化化7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇 (+紫外线激活紫外线激活) Vit

38、.D3 l生化功能：促进磷钙吸收，利于新骨的生成、生化功能：促进磷钙吸收，利于新骨的生成、 钙化钙化 l缺乏症：儿童佝偻病，成人软骨病缺乏症：儿童佝偻病，成人软骨病 维生素维生素D与佝偻病与佝偻病 佝偻病，佝偻病，23岁前的孩子多发。岁前的孩子多发。 精神症状（早期）：爱发脾气、磨人、睡眠不安易精神症状（早期）：爱发脾气、磨人、睡眠不安易 惊醒、多汗、枕秃。惊醒、多汗、枕秃。 骨骼症状（晚期）：头部颅骨软化、方颅，前囟闭骨骼症状（晚期）：头部颅骨软化、方颅，前囟闭 合晚（正常合晚（正常7.25 mmol/L 糖尿病糖尿病:血糖血糖 8.96 mmol/L + 尿糖尿糖(+) 低血糖与低血糖昏迷

39、低血糖与低血糖昏迷 血糖血糖 3.92 mmol/L-低血糖低血糖 血糖血糖 正常值正常值 上限上限 - 高脂血症高脂血症! l“沉默杀手沉默杀手” 高脂血症：加速高脂血症：加速 全身动脉粥样硬化，全身动脉粥样硬化， 会引发众多相关疾会引发众多相关疾 病，例如高血压、病，例如高血压、 冠心病、脑卒中、冠心病、脑卒中、 心肌梗死等。心肌梗死等。 二、脂肪的分解代谢二、脂肪的分解代谢 l脂肪动员脂肪动员：脂肪被脂肪酶逐步水解为游离脂肪：脂肪被脂肪酶逐步水解为游离脂肪 酸和甘油并释放入血以供其他组织氧化利用。酸和甘油并释放入血以供其他组织氧化利用。 l甘油的氧化分解（略）甘油的氧化分解（略） l脂肪

40、酸的氧化分解脂肪酸的氧化分解 脂肪酸是主要能源物质，仅次于葡萄糖！脂肪酸是主要能源物质，仅次于葡萄糖！除除 脑外脑外,大多数组织大多数组织(以肝以肝 、肌肉最活跃、肌肉最活跃) 均可利均可利 用脂肪酸。用脂肪酸。 1、脂肪酸的氧化分解、脂肪酸的氧化分解 l饱和脂肪酸饱和脂肪酸CO2+H2O+ATP 氧化过程分四氧化过程分四 个阶段：个阶段： 脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸脂肪酸脂酰脂酰CoA 脂酰基进入线粒体脂酰基进入线粒体 脂肪酸脂肪酸B-氧化氧化 (p213 图图5-11)，生成乙酰，生成乙酰CoA 经三羧酸循环彻底氧化经三羧酸循环彻底氧化 l不饱和脂肪酸氧化（略）不饱和脂肪酸氧化（略）

41、 2.酮体酮体 l脂肪酸在肝脏氧化不完全脂肪酸在肝脏氧化不完全, 产生下列中间产物产生下列中间产物: 乙乙 酰乙酸、酰乙酸、B-羟丁酸、丙酮羟丁酸、丙酮 , 三者通称酮体。三者通称酮体。 l酮体生成：酮体生成：生成酮体是肝脏特有的功能生成酮体是肝脏特有的功能。 l酮体利用：心、肾、脑的线粒体具有活性很强的酮酮体利用：心、肾、脑的线粒体具有活性很强的酮 体氧化酶，相应产物被机体利用。丙酮主要由肾、体氧化酶，相应产物被机体利用。丙酮主要由肾、 肺排出。肺排出。 l酮体生理意义酮体生理意义 酮体分子小、极性强、可透过血脑屏障，易于氧酮体分子小、极性强、可透过血脑屏障，易于氧 化成为肝脏为肝外组织特别

42、是化成为肝脏为肝外组织特别是大脑提供的能源形式大脑提供的能源形式。 三、脂肪的合成代谢三、脂肪的合成代谢(略略) l直接原料是脂肪酰直接原料是脂肪酰CoA和和-磷酸甘油。磷酸甘油。 l乙酰乙酰CoA脂肪酸（活化）脂肪酰脂肪酸（活化）脂肪酰CoA，能量，能量 由由ATP提供，还原剂是提供，还原剂是NADPH。 l-磷酸甘油可由甘油活化产生或由糖代谢产生的磷酸磷酸甘油可由甘油活化产生或由糖代谢产生的磷酸 二羟丙酮还原得到。二羟丙酮还原得到。 l合成脂肪的原料都可以从糖代谢得到（乙酰合成脂肪的原料都可以从糖代谢得到（乙酰CoA、磷、磷 酸二羟丙酮、酸二羟丙酮、NADPH、NADH、ATP，所以体内多

43、，所以体内多 余的糖分能很顺利地转化合成脂肪以贮存能量。余的糖分能很顺利地转化合成脂肪以贮存能量。 l合成脂肪的主要组织器官是肝、脂肪组织和小肠。合成脂肪的主要组织器官是肝、脂肪组织和小肠。 l脂肪肝脂肪肝 第三节第三节 物质代谢蛋白质代谢物质代谢蛋白质代谢 l本节重点心是氨基酸的分解代谢。本节重点心是氨基酸的分解代谢。 一、蛋白质的营养作用一、蛋白质的营养作用 （一）蛋白质的生理功能（略）（一）蛋白质的生理功能（略） （二）氮平衡（二）氮平衡 蛋白质含蛋白质含N量量16% , 体内蛋白质代谢状况可根体内蛋白质代谢状况可根 据据N平衡实验确定平衡实验确定 即测定尿和粪中的含即测定尿和粪中的含N

44、量量 (排出排出N) 及摄入食物的含及摄入食物的含N量量(摄入摄入N)之间的关之间的关 系系, 其反映了体内蛋白质合成与分解的概况。其反映了体内蛋白质合成与分解的概况。 N平衡的三种关系平衡的三种关系 N总平衡，即摄入总平衡，即摄入N = 排出排出N （N的收支平衡）。反映了正常的收支平衡）。反映了正常 成人的蛋白质代谢情况。成人的蛋白质代谢情况。 N正平衡：即摄入正平衡：即摄入N 排出排出N (摄入的部分摄入的部分N用于蛋白合成用于蛋白合成) 。 儿童儿童/ 孕妇孕妇/ 恢复期病人属于此种恢复期病人属于此种 情况。情况。 N负平衡：即摄入负平衡：即摄入N 排出排出N 长期饥饿长期饥饿/ 消耗

45、性疾病属此种情消耗性疾病属此种情 况况 3. 蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值 l营养必需氨基酸：营养必需氨基酸：有有8种氨基酸人体内不能合种氨基酸人体内不能合 成成,必须靠食物供给，称必需氨基酸。分别是：必须靠食物供给，称必需氨基酸。分别是： 缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、 色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸甲硫氨酸) l蛋白质互补作用：蛋白质互补作用：指几种营养价值较低的食物指几种营养价值较低的食物 蛋白质混合食用，相互补充必需氨基酸的种类蛋白质混合食用，相互补充必需氨基酸的种类 和数量和数量,提高蛋白质在体内的

46、利用率提高蛋白质在体内的利用率 。 l大米缺乏赖氨酸，大豆蛋白富含赖氨酸、大米缺乏赖氨酸，大豆蛋白富含赖氨酸、 相对色氨酸不足，玉米色氨酸含量丰富。相对色氨酸不足，玉米色氨酸含量丰富。 大豆、玉米、大米单独食用时，其蛋白质大豆、玉米、大米单独食用时，其蛋白质 的生物价分别为的生物价分别为57、60、57，但当三者按，但当三者按 20%：40%：40%的比例混合食用时，其的比例混合食用时，其 蛋白质生物价可提高到蛋白质生物价可提高到73%。从而大大提。从而大大提 高了蛋白质的利用率，也可避免多吃肉类高了蛋白质的利用率，也可避免多吃肉类 带来的不利影响，如胆固醇、脂肪摄入过带来的不利影响，如胆固醇、脂肪摄入过 高等。高等。 氨基酸代谢概况 二、二、 氨氨 基基 酸酸 的的 一一 般般 代代 谢谢 三、三、 氨的代谢氨的代谢 l氨是一种剧毒物质，脑组织对氨的作用尤为敏氨是一种剧毒物质，脑组织对氨的作用尤为敏 感。正常人除门静脉血液外，血液中氨的浓度感。正常人除门静脉血液外，血液中氨的浓度 极低，一般不超过极低，一般不超过60mol/L（0.1mg/dl）。）。 1.体内氨的来源体内氨的来源 （1）氨基酸分解产生氨：氨基酸脱氨基作用是）氨基酸分解产生氨：氨基酸脱氨基作用是 氨的主要来源氨的主要来源 （2）肠道吸收：腐败产氨肠道尿素经细菌）肠道吸收：腐败产氨肠道尿素经