《生物化学辅导》ppt课件

1、欢迎各位同窗参与2021年清北学堂生物学奥林匹克培训! 关于我的一点自我引见n姓名：杨荣武 n性别：男n职称：教授n任务单位：南京大学生命科学学院n电子信箱：askmenowwhoevern主讲课程：生物化学n主要成果：发了几篇论文，出了几本书奥赛动向分析与预测与高中生物学内容结合的越来越亲密与生活的实践结合的越来越亲密关怀和追踪最新进展生化、分子与细胞这三门见真功夫！身边的生物化学身边的生物化学4肉碱能否减肥？4“皮革奶4“瘦肉精2-肾上腺素激动剂，能加强脂肪的分解，促进蛋白质的合成，化学性质非常稳定，主要经尿和胆汁以原型排出，会在脏器中残留，有毒副作用。 瘦肉精的化学构造去年两大生化发现与

2、诺贝尔医学及生理学奖JSynthia辛西娅JGFAJ-1J试管婴儿谁是谁是Craig Venter？NASA发现生命新能够-砷元素或能构成生命体 J 以剧毒砷生长的菌株GFAJ-1，将改写生物教科书，使地球外寻觅生命的范围得以拓展 J 美国宇航局天体生物学家费丽莎乌尔夫-西蒙(Felisa Wolfe-Simon)，将从加利福尼亚州莫纳湖湖底搜集而来的微生物，置于实验室含有砷的混合试剂内培殖了数月，结果发现微生物体内的磷原子被砷原子置换出来了。J 乌尔夫-西蒙表示，每天去实验室的时候都会摒住呼吸，生怕这些微生物会死去，但它们没有。假设这一结果被确认，那么“生命及生命存在于何处的定义将被扩展。J

3、 碳、氢、氮、氧、磷和硫是地球一切知生命方式的六大根本构建元素。磷是携带生命基因的DNA和RNA的化学成分之一，被以为是一切活细胞的必需元素。J 砷在化学元素周期表的位置正好位于磷的下方，正是由于两者化学习性相近，所以砷很容易被细胞吸收导致中毒。记忆必需氨基酸J 人体八种必需氨基酸，外加二种半必需氨基酸，此为谐音记忆，非常有效：笨苯丙氨酸蛋蛋氨酸精精氨酸来赖氨酸宿苏氨酸舍色氨酸住组氨酸亮亮氨酸凉异亮氨酸鞋缬氨酸。无处不在的生物化学无处不在的生物化学为什么多吃西瓜，特别是西瓜皮有利于心血管的安康？近朱者赤，近墨者黑！反式脂肪与-3脂肪酸为什么狗急了跳墙，人急中生智？为什么喝咖啡或绿茶能减肥？农夫

4、与蛇的故事肉碱能减肥吗？骗人的珍奥核酸甲醇中毒了怎样办？为什么过夜的韭菜不能吃？太阳的益处与害处为什么路边的野蘑菇不要采？我们人有多少个基因?先有DNA，还是先有蛋白质？世界上有不怕艾滋病毒的人吗？J西瓜里面有瓜氨酸J瓜氨酸在体内可以转变为精氨酸J精氨酸是合成NO的原料JNO可以扩张血管小心近墨者黑！PrPc与与PrPsc在构象上的主要差别：在构象上的主要差别：1PrPc；2PrPsc 氨基酸考点分析4蛋白质氨基酸 vs 非蛋白质氨基酸4D型氨基酸 vs L型氨基酸4必需氨基酸 vs 非必需氨基酸：联想到必需脂肪酸和非必需脂肪酸以及维生素4疏水氨基酸和亲水氨基酸4氨基酸的性质：两性解离与等电点

5、如何计算；茚三酮反响；脯氨酸的特殊性蛋白质考点分析4蛋白质一级构造的定义及表示方法：联想到核酸的一级构造及其表示方法4蛋白质的二级构造与主链上的氢键4模体与构造域4三级构造与氢键、疏水键、范德华力、离子键、二硫键4四级构造与氢键、疏水键、范德华力、离子键、4纤维状蛋白、球状蛋白与膜蛋白4蛋白质的性质：紫外吸收、两性解离、变性与复性、颜色反响；联想到核酸的相应的性质核酸考点分析4DNA与RNA三大差别及其缘由和生物学意义4几种比较重要的RNA4核酸的二级构造：三种双螺旋ABZ的异同4核酸的三级构造4核酸的性质?DNA 一种类型，一种功能 ?RNA 多种类型，多种功能? 编码RNA和非编码 (Nc

6、RNA)性质RNADNA戊糖D-核糖2-D-脱氧核糖碱基A、G、C、UA、G、C、T多聚核苷酸链的数目多为单链多为双链双螺旋A型B型和Z型种类多种只需一种功能功能多样一种功能:充任遗传物质碱溶液下的稳定性不稳定，很容易水解稳定 DNA和和RNA的构造异同的构造异同英文缩写全称功能存在mRNA信使RNA翻译模板一切的细胞tRNA转移RNA携带氨基酸，参与翻译同上rRNA核糖体RNA核糖体组分，参与翻译同上SnRNA核小RNA参与真核mRNA前体的剪接真核细胞SnoRNA核仁小RNA参与真核rRNA前体的后加工真核细胞7SLRNA7S长RNA参与蛋白质的定向和分泌真核细胞tmRNA转移信使RNA兼

7、有mRNA和tRNA的功能原核细胞gRNA指点RNA参与真核mRNA的编辑某些真核细胞RNAimicroRNA和siRNA)干扰RNA调理基因的表达真核细胞Ribozyme核酶催化特定的生化反响原核细胞、真核细胞和某些RNA病毒Xist RNA调理雌性哺乳动物一条X染色体转变成巴氏小体哺乳动物为什么DNA含有T? C自发脱氨基变成U修复酶可以识别这些突变，以用C取代这些U。如何区分正常的U和突变而来的U? 运用T就很容易处理以上问题。为什么DNA 2-脱氧，RNA不是? RNA临近的-OH使其更容易DNA缺乏2-OH更加稳定 遗传物质必需更加稳定RNA需求的时候合成，不需求的时候需求迅速降解。

8、为什么DNA通常是双链的,RNA通常是单链的?n互补的双链构造使DNA很容易进展复制、修复和重组n单链的构造使得RNA可以构成丰富多彩的三维构造AT和和GC碱基对的配对性质碱基对的配对性质B-型型DNA双螺旋构造的主要特征双螺旋构造的主要特征双螺旋稳定的要素1氢键 氢键固然重要，但它们主要决议碱基配对的特异性，而对双螺旋稳定的奉献不是最重要的。对双螺旋稳定起决议性作用的是碱基的堆集力。2碱基堆集力 这是碱基对之间在垂直方向上的相互作用所产生的力。它包括疏水作用和范德华力。碱基间相互作用的强度与相邻碱基之间环重叠的面积成正比。总的趋势是嘌呤与嘌呤之间嘌呤与嘧啶之间嘧啶与嘧啶之间。另外碱基的甲基化

9、能提高碱基的堆积力。3阳离子或带正电荷的化合物对磷酸基团的中和。核酸的理化性质n紫外吸收n酸碱解离n变性n复性和杂交DNA的变性和复性的变性和复性酶学考点4酶的化学本质：主要是蛋白质，少数是RNA；区分核酸酶和核酶；为什么DNA不能充任酶？4细胞里有哪些反响由核酶催化？4酶的性质：与非酶催化剂的共同性质；酶的特有性质4米氏酶与别构酶4米氏常数Km、最大反响速度Vm与kcat及kcat/Km4酶活性的调理代谢考点4真核细胞代谢的分室化4NADH、FADH2、NADPH、ATP4几种重要的代谢途径：糖酵解、三羧酸循环、糖异生、磷酸戊糖途径、卡尔文循环、尿素循环、核苷酸代谢4如何计算ATP的得与失？

10、代谢途径的分室化代谢途径的分室化代谢途径发生区域三羧酸循环、氧化磷酸化，脂肪酸氧化，氨基酸分解线粒体糖酵解、脂肪酸合成、磷酸戊糖途径、细胞液DNA复制、转录、转录后加工细胞核、线粒体、叶绿体膜蛋白和分泌蛋白的合成粗面内质网脂和胆固醇的合成光面内质网翻译后加工糖基化高尔基体尿素循环肝细胞线粒体和细胞液分解代谢和合成代谢分解代谢和合成代谢细胞需求继续不断的能量供应细胞需求继续不断的能量供应NADH, NADPHNADH, NADPH和和 ATP ATPATP ATP 通用的能量货币通用的能量货币NADPH NADPH 生物复原剂生物复原剂糖酵解糖酵解发生在一切的活细胞发生在一切的活细胞位于细胞液位

11、于细胞液 共有十步反响组成共有十步反响组成在一切的细在一切的细胞都一样，但速率不同。胞都一样，但速率不同。两个阶段：两个阶段： 第一个阶段第一个阶段投资阶段或引发阶投资阶段或引发阶段段: 葡萄糖葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P第二个阶段第二个阶段获利阶段：产生获利阶段：产生2丙丙酮酸酮酸+2ATP丙酮酸的三种命运丙酮酸的三种命运糖酵解的两阶段反响糖酵解的两阶段反响糖酵解第一阶段的反响糖酵解第一阶段的反响第一步反响第一步反响葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶引发反响引发反响ATP被耗费，以便后面得到更多的被耗费，以便后面得到更多的ATP葡萄糖的磷酸化至少有

12、两个意义：首先葡萄糖因葡萄糖的磷酸化至少有两个意义：首先葡萄糖因此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中“逃逸出去；其次葡萄糖由此变得不稳定，逃逸出去；其次葡萄糖由此变得不稳定，有利于它在细胞内的进一步代谢。有利于它在细胞内的进一步代谢。葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再分开细胞葡萄糖在细胞内磷酸化以后不能再分开细胞反响反响3: 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶是糖酵解的限速步骤是糖酵解的限速步骤! ! 糖酵解第二次引发反响糖酵解第二次引发反响有大的自在能降低，遭到高度的调控有大的自在能降低，遭到高度的调控糖酵解糖酵解- -第二个阶段的反响第二个阶段的反响产生产生4 A

13、TP 导致糖酵解净产生导致糖酵解净产生2ATP 涉及两个高能磷酸化合物涉及两个高能磷酸化合物.1,3 BPG PEP 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸被氧化成甘油酸磷酸被氧化成甘油酸-1,3-1,3-二磷酸二磷酸 这是整个糖酵解途径独一的一步氧化复原反响这是整个糖酵解途径独一的一步氧化复原反响 产生产生1,3-BPG1,3-BPG和和NADH NADH 为巯基酶，运用共价催化，碘代乙酸和有机汞可以为巯基酶，运用共价催化，碘代乙酸和有机汞可以抑制此酶活性。抑制此酶活性。砷酸在化学构造和化学性质与砷酸在化学构造和化学性质与PiPi极为类似，因此可极为类似，因此可以替代无机磷酸参与反响，构成甘油酸以替代无

14、机磷酸参与反响，构成甘油酸-1-1-砷酸砷酸- -3-3-磷酸，但这样的产物很不稳定，很快就自发地磷酸，但这样的产物很不稳定，很快就自发地水解成为甘油酸水解成为甘油酸-3-3-磷酸并产生热，无法进入下磷酸并产生热，无法进入下一步底物程度磷酸化反响。由于甘油酸一步底物程度磷酸化反响。由于甘油酸-1-1-砷酸砷酸- -3-3-磷酸的自发水解，将导致磷酸的自发水解，将导致ATPATP合成受阻，影响合成受阻，影响细胞的正常代谢，这就是砷酸有毒性的缘由。细胞的正常代谢，这就是砷酸有毒性的缘由。反响反响10: 10: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶PEP转化成丙酮酸，同时产生转化成丙酮酸，同时产生 ATP 产生两个

15、产生两个ATP，可被视为糖酵解途径最后的能，可被视为糖酵解途径最后的能量报答。量报答。G为大的负值为大的负值遭到调控遭到调控! NADH和丙酮酸的去向和丙酮酸的去向有氧还是无氧？有氧还是无氧？ 在有氧形状下在有氧形状下NADH和丙酮酸的命运和丙酮酸的命运 1NADH的命运的命运 NADH在呼吸链被彻底氧化成在呼吸链被彻底氧化成H2O并产生更多的并产生更多的ATP。 2丙酮酸的命运丙酮酸的命运 丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一同进丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一同进入线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰入线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰-CoA 在缺氧

16、形状或无氧形状下在缺氧形状或无氧形状下NADH和丙酮酸的命运和丙酮酸的命运 1乳酸发酵乳酸发酵 2酒精发酵酒精发酵线粒体内膜上的甘油线粒体内膜上的甘油-3-3-磷酸和苹果酸磷酸和苹果酸- -天冬氨酸穿越系统天冬氨酸穿越系统 产生ATP提供生物合成的原料糖酵解与肿瘤 缺氧与缺氧诱导的转录因子糖异生糖异生泛指细胞内由乳酸或其它非糖物质净合成葡萄糖的过程。它主要发生在动物的肝脏80和肾脏20，是动物细胞本身合成葡萄糖的独一手段。植物和某些微生物也可以进展糖异生。糖异生与糖酵解途径的比较糖异生与糖酵解途径的比较 糖异生的底物糖异生的底物( (动物动物) ) 丙酮酸丙酮酸, 乳酸乳酸, 甘油甘油, 生糖

17、氨基酸，一生糖氨基酸，一切切TCA循环的中间物循环的中间物偶数脂肪酸不行偶数脂肪酸不行!由于偶数脂肪酸氧化只能产生乙酰由于偶数脂肪酸氧化只能产生乙酰CoA，而乙酰，而乙酰CoA不能提供葡萄糖的不能提供葡萄糖的净合成净合成丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶糖异生的第一步反响存在于线粒体基质，需求生物素辅基由ATP驱动羧化反响果糖果糖-1,6-二磷酸酶二磷酸酶 将将 F-1,6-P水解成水解成F-6-P 葡糖葡糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 催化葡糖催化葡糖-6-磷酸水解成葡萄糖磷酸水解成葡萄糖 存在于肝、肾细胞内质网膜上。存在于肝、肾细胞内质网膜上。肌肉和脑细胞没有这种酶，故不能进展糖异肌肉和脑细胞没有这种酶，

18、故不能进展糖异生生 G-6-P需求进入内质网腔才干水解需求进入内质网腔才干水解也称为柠檬酸循环和也称为柠檬酸循环和Krebs循环循环 糖酵解产生的丙酮酸实践上是乙酸被糖酵解产生的丙酮酸实践上是乙酸被降解成降解成CO2 产生一些产生一些ATP产生更多的产生更多的NADH NADH进入呼吸链，经过氧化磷酸化产生进入呼吸链，经过氧化磷酸化产生更多的更多的ATP。完好的三羧酸循环完好的三羧酸循环乙酰乙酰CoA的构成的构成脂肪酸的氧化氨基酸的氧化分解丙酮酸的氧化脱羧由丙酮酸脱氢酶系催化 砒霜的毒性机理砒霜的毒性机理TCA 循环总结循环总结总反响：乙酰-CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2C

19、O2+3NADH+FADH2+GTP+2H+CoA1个乙酰-CoA经过三羧酸循环产生2CO2, 1 ATP, 3NADH,1FADH22H2O被运用作为底物绝对需求O2吵， 您顺意吵，吵得铜壶呼盐瓶！$产生更多的ATP$提供生物合成的原料$ 是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途径$某些代谢中间我作为其他代谢途径的别构效应物$产生CO2一分子葡萄糖彻底氧化过程中的一分子葡萄糖彻底氧化过程中的ATP ATP 收支情况收支情况与ATP合成相关的反响合成ATP的方式合成ATP的量糖酵解包括氧化磷酸化己糖激酶PFK-1磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶甘油醛-3-磷酸脱氢酶NADH耗费ATP耗费ATP底物程度磷酸化底物程度磷酸化氧化磷酸化5或6或711223或4或5取决于NADH经过何种途径进入呼吸链丙酮酸脱氢酶系氧化磷氧化磷酸化酸化22