生物化学（第二版）高职PPT完整全套教学课件

生物化学（第二版）全套PPT课件绪论单元一蛋白质的结构与功能单元二酶单元三核酸化学单元四生物氧化单元五糖代谢单元六脂类代谢单元七氨基酸代谢单元八基因信息的传递单元九水、无机盐代谢与酸碱平衡单元十肝的生物化学生物化学实验绪论目录任务一生物化学的研究内容任务二生物化学的发展简史任务三生物化学与医学的关系01生物化学的研究内容一、生物分子的结构与功能生物个体是由千万种化学成分所组成，主要由无机物、小分子有机物和生物大分子构成。无机物包括水和无机盐成分，无机盐由K、Na、Cl、Ca、P、Mg等元素（包括微量元素）组成，是维持人体正常结构与功能所必需的；小分子有机物包括维生素、单糖、核苷酸、氨基酸、有机酸、胺类等物质，它们参与体内的物质代谢和能量代谢。生物大分子是由一些基本结构单位按一定顺序和方式连接所形成的多聚体，相对分子质量一般大于104，主要有蛋白质、核酸、多糖和复合脂类。生物大分子的重要特征之一是具有信息功能，与生命活动紧密相关，故又称为生物信息分子。二、物质代谢、能量代谢及其调节组成生物体的物质不断地进行着多种有规律的化学变化，即新陈代谢（metabolism）或物质代谢。新陈代谢是生命的基本特征，生物体内的各种化学组分时刻进行着变化与更新，并不断和外界环境进行物质交换，一旦这些化学反应停止，生命即告终结。物质代谢包括合成代谢和分解代谢，并伴随着能量代谢的发生。合成代谢是由小分子物质合成大分子物质的过程，机体将从外环境摄取的营养物质转化成自身结构的成分，常以能量的消耗为主。分解代谢是由体内大分子物质降解为简单分子和代谢产物的过程，多伴有能量的释放和转移，供生命活动利用。分解代谢产生的终产物主要由肾、肺、肠道排出体外。三、基因信息传递及其调控生物体在繁衍过程中，遗传信息的代代相传是生命现象的另一特征。根据遗传信息传递的“中心法则”，DNA是遗传信息的载体，通过复制（replication），即DNA的合成，使子代细胞得到和亲代相一致的遗传物质。基因是DNA分子中的一个功能片段，DNA分子中的遗传信息如何表达？现知基因表达的第一步是将遗传信息转录（transcription）成RNA，即RNA的合成，RNA可分为mRNA、tRNA、rRNA三种，其中mRNA作为蛋白质生物合成的模板，并决定蛋白质的一级结构，即将遗传信息翻译（translation）成能执行各种生理功能的蛋白质。四、机能生化医学生物化学主要的研究对象是人，因此人体生物化学还要研究各组织器官的化学组成特点、特有的代谢途径和它们与生理功能之间的关系。代谢障碍将造成器官功能的异常，导致疾病的发生。这部分内容包括水、无机盐代谢与酸碱平衡、肝的生物化学等，也称为机能生物化学，这部分知识也是医学生不可缺少的学习内容。02生物化学的发展简史20世纪前半叶，在生物化学的研究中相继发现了营养必需脂肪酸、营养必需氨基酸、多种维生素和激素，基本上确定了生物体内糖、脂肪、氨基酸等主要物质的代谢途径。从20世纪后半叶起，对物质代谢途径的研究重点转移到合成代谢与代谢调节方面。20世纪50年代发现了蛋白质α螺旋的二级结构、确定了胰岛素的结构，又测定出许多蛋白质的氨基酸排列顺序与空间结构。1903年纽堡（Neuberg）提出了“生物化学”这一名词，意味着它成为一门独立的学科，迄今有100余年。1981年人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸。生物化学进入分子生物学时期的标志是DNA双螺旋三维结构模型的建立，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.H.Crick）于1953年提出了这一模型。近30多年来，有关科技人员对生命有机大分子的结构、性质、功能及其相互作用进行了深入研究。1965年我国首先人工合成了有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。03生物化学与医学的关系生物化学与基础医学中的遗传学、生理学、病理学、免疫学等有着密切关系。如核酸的生物化学是遗传学的中心内容；生物化学与生理学共同承担着研究机体的组成与功能的任务，这两门学科的许多内容都相互交织与补充；要研究药物在体内的代谢过程及其作用机制，开发新药，必须以生物化学知识为基础。生物化学的原理与技术还被应用于炎症、损伤、肿瘤等病理学基本过程的研究。同样，其他基础医学学科的发展也推动了生物化学的发展，例如，免疫学的方法被广泛应用于蛋白质及受体的研究，遗传学的方法被应用于基因分子生物学的研究，病理学对肿瘤等的研究促进了对癌基因、抑癌基因和生长因子的研究。生物化学与其他基础医学学科的互相渗透、互相交融、互相促进，导致了许多新的学科分支的形成，如分子免疫学、分子遗传学、分子细胞生物学等。谢谢观看生物化学（第二版）单元一蛋白质的结构与功能目录任务一蛋白质的分子组成任务二蛋白质的分子结构任务三蛋白质结构与功能的关系任务四蛋白质的理化性质任务五蛋白质的分类01蛋白质的分子组成一、蛋白质的元素组成根据蛋白质的元素分析结果，证明组成蛋白质分子的元素主要有碳（50%～55%）、氢（6%～7%）、氧（19%～24%）、氮（13%～19%）。大部分蛋白质还含有硫（0～4%），有的还含有少量的磷或铁、锰、锌、铜、钴、钼等，个别蛋白质还含有碘。蛋白质元素组成的一个重要特点是：一切蛋白质都含有氮，而且各种蛋白质的含氮量相当恒定，平均为16%。即每克氮相当于6.25g蛋白质（6.25即为蛋白质系数）。由于体内含氮的物质主要是蛋白质，因此，可通过凯氏定氮法测得样品中的含氮量（g）乘6.25，即可计算出样品中的蛋白质含量。100g样品中的蛋白质含量（g%）=每克样品中的含氮量（g）×6.25×100二、蛋白质的基本组成单位（一）氨基酸结构自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，其中除甘氨酸和脯氨酸外，均属于L-α-氨基酸。L-α-氨基酸的结构通式可用下式表示（R为侧链基团）：其特点是：①除脯氨酸为亚氨基酸外，其余19种均符合上述通式。②除甘氨酸的R为H外，其他氨基酸的α-碳原子都是不对称碳原子，因而有两种不同的构型，即L型和D型。组成人体蛋白质的氨基酸都是L型。③不同氨基酸的R侧链各异，它们的分子量、解离程度和化学反应性质也不相同。二、蛋白质的基本组成单位（二）氨基酸分类组成人体蛋白质的20种氨基酸，根据其R侧链的结构和理化性质不同可分成四类:01非极性疏水性氨基酸02极性中性氨基酸03酸性氨基酸04碱性氨基酸三、肽在蛋白质分子中，氨基酸是通过肽键而相互连接的。肽键是由一个氨基酸的羧基（—COOH）与另一个氨基酸的氨基（—NH2）缩合脱去一分子水所形成的酰胺键（—CO—NH—）。肽键是蛋白质分子结构中的基本结构键，肽键上的四个原子经X线衍射法已证实基本上是处于同一平面上，该平面称为肽键平面或酰胺平面。氨基酸通过肽键连接而形成的化合物称为肽。由两个氨基酸形成的肽称二肽，由三个氨基酸形成的肽称三肽，以此类推。一般十肽以下的统称为寡肽，十肽以上的称为多肽，但寡肽与多肽的区分并无严格界限。蛋白质就是由数十个到数百个氨基酸分别借助肽键相互连接起来的多肽链。多肽链是蛋白质分子的最基本结构形式。有些蛋白质分子只有一条多肽链组成，有些蛋白质分子则由两条或多条多肽链构成。02蛋白质的分子结构一、蛋白质的一级结构在蛋白质分子中，氨基酸是通过肽键而相互连接的。肽键是由一个氨基酸的羧基（—COOH）与另一个氨基酸的氨基（—NH2）缩合脱去一分子水所形成的酰胺键（—CO—NH—）。肽键是蛋白质分子结构中的基本结构键，肽键上的四个原子经X线衍射法已证实基本上是处于同一平面上，该平面称为肽键平面或酰胺平面。氨基酸通过肽键连接而形成的化合物称为肽。由两个氨基酸形成的肽称二肽，由三个氨基酸形成的肽称三肽，以此类推。一般十肽以下的统称为寡肽，十肽以上的称为多肽，但寡肽与多肽的区分并无严格界限。蛋白质就是由数十个到数百个氨基酸分别借助肽键相互连接起来的多肽链。二、蛋白质的空间结构（一）二级结构蛋白质的二级结构是指多肽链本身沿长轴方向折叠或盘曲所形成的有规律的、重复出现的空间结构。α-螺旋和β-折叠是蛋白质二级结构中最常见的构象形式，此外还包括β-转角和无规卷曲。通常在一种蛋白质分子中可同时交替出现数种二级结构形式。维持蛋白质二级结构的主要作用力是主链内或主链间所形成的氢键。1.α-螺旋2.β-折叠3.β-转角4.无规卷曲二、蛋白质的空间结构（二）三级结构蛋白质的三级结构是指具有二级结构的多肽链进一步折叠盘曲所形成的空间结构，一般为球状或椭圆状，并具有一定的生物学活性。肌红蛋白是由153个氨基酸残基构成的单个肽链的蛋白质，含有1个血红素辅基。图1-5显示了肌红蛋白的三级结构。它有A～H的8个螺旋区，2个螺旋区之间有一段无规卷曲，脯氨酸位于转角处，由于侧链R基团的相互作用，多肽链缠绕，形成一个球状分子，球表面主要有亲水侧链，疏水侧链位于分子内部。维持蛋白质三级结构的作用力主要是多肽链侧链基团间所形成的次级键（副键）如疏水键、氢键、离子键、范德华引力等（图1-6）。二、蛋白质的空间结构（三）四级结构蛋白质的四级结构是指各亚基之间的空间排布及亚基间的连接和相互作用所形成的更高级空间结构。亚基是指具有独立三级结构的多肽链。一种蛋白质中的亚基可以是相同的，也可以是不相同的，单独一个亚基通常无生物活性。另外，有些蛋白质没有四级结构的形式，三级结构即为它们的最高级结构形式。维持蛋白质四级结构的作用力是各亚基之间所形成的次级键，如氢键、盐键、疏水键、范德华引力等。血红蛋白是由2个α-亚基和2个β-亚基组成的四聚体，2种亚基的三级结构颇为相似，且每个亚基都结合有1个血红素辅基（图1-7）。4个亚基通过8个离子键相连，形成血红蛋白的四聚体，具有运输氧和CO2的功能。每一个亚基单独存在时，虽可结合氧且与氧的亲和力增强，但在体内组织中难于释放氧。03蛋白质结构与功能的关系一、蛋白质一级结构与功能的关系大量的实验结果证明：①相似结构表现相似的功能。即一级结构相似的多肽或蛋白质，其空间结构以及功能也相似。例如神经垂体释放的催产素和抗利尿激素都是9肽，两者只有两个氨基酸不同，而其余氨基酸是相同的。因此，催产素和抗利尿激素的生理功能有相似之处，即催产素兼有抗利尿激素样作用，而抗利尿激素也兼有催产素样作用。②不同结构具有不同的功能。尽管抗利尿激素和催产素具有相似的功能，但毕竟其结构不完全相同，因此，其生物学活性又有很大差别。催产素对子宫平滑肌和乳腺导管的收缩作用远较抗利尿激素为强，但催产素对血管平滑肌的收缩效应（加压）和利尿作用仅为抗利尿激素的1%左右。这充分体现了蛋白质一级结构与功能的关系。二、蛋白质空间结构与功能的关系蛋白质的功能与其空间结构（构象）密切相关。蛋白质的空间结构是其生物活性的基础，空间结构发生改变，其功能活性也随之改变。以核糖核酸酶为例说明蛋白质空间结构与功能的关系。核糖核酸酶是由124个氨基酸残基组成的单链蛋白质，分子中有4个二硫键及许多氢键维系其空间结构。如用蛋白变性剂8mol/L尿素溶液和巯基乙醇处理核糖核酸酶，尿素可破坏维系其空间结构的氢键，巯基乙醇可将其分子中的二硫键还原为巯基，使该酶的正常构象（二级、三级结构）发生改变，但其一级结构未被破坏，此时该酶活性逐渐消失，以致丧失酶活性。但若通过透析方法除去尿素和巯基乙醇，并经氧化（使多肽链上的巯基重新形成二硫键），则酶分子的三级结构可逐渐恢复，同时其活性也一并得到恢复（图1-8）。三、蛋白质结构改变与疾病1.一级结构改变与疾病（分子病）镰刀状红细胞性贫血症，是一种蛋白质一级结构发生改变导致的血红蛋白异常病。由于患者体内遗传密码发生改变，导致血红蛋白β-链（有146个氨基酸组成）第6位上的氨基酸残基由正常人的谷氨酸残基被缬氨酸残基所取代。2.空间结构改变与疾病（构象病）除蛋白质一级结构改变可导致疾病发生外，近年来已发现蛋白质一级结构不变而仅其构象发生改变也可导致疾病发生，有人称此类疾病为构象病。04蛋白质的理化性质一、蛋白质的两性电离蛋白质分子除两端的氨基和羧基可以解离外，侧链中的某些基团，如谷氨酸、天冬氨酸残基中的γ和β羧基，赖氨酸残基中的ε-氨基，精氨酸残基中的胍基和组氨酸残基中的咪唑基等，在一定的pH溶液中可解离成带负电荷或正电荷的基团。当蛋白质溶液处于某一pH值时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子或两性离子，净电荷为零，此时溶液的pH值称为该蛋白质的等电点（pI）。等电点是蛋白质的特征性常数，由于组成蛋白质的氨基酸种类、数量不同，不同的蛋白质有不同的等电点（表1-3）。二、蛋白质的胶体性质蛋白质是生物大分子，分子量为104～106kD。其分子颗粒的直径一般在1～100nm之间，属于胶体分散系，因此，蛋白质具有胶体溶液的特性。如布朗运动、丁铎尔现象、不能透过半透膜以及具有吸附性质等。蛋白质颗粒表面大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，水化膜是维持蛋白质胶体稳定的重要因素。此外，在非等电点状态下蛋白质颗粒表面还带有一定量的相同电荷，也可起蛋白质胶体的稳定作用（同性电荷相互排斥，使蛋白质颗粒不致聚集而沉淀）。若用物理或化学方法破坏或去除蛋白质胶体这两个稳定因素，蛋白质就极易从溶液中析出，这种现象称为蛋白质的沉淀。三、蛋白质的变性作用物理因素有加热、高压、振荡或搅拌、紫外线照射、超声波及X射线等；化学因素有强酸、强碱、重金属离子和尿素、乙醇、丙酮等有机溶剂。蛋白质变性主要是其空间结构受到破坏，不涉及其一级结构的改变。性质改变后的蛋白质称为变性蛋白质。如果引起变性的因素较温和，蛋白质的分子结构变化不大，一旦除去这些因素，蛋白质仍能恢复原有的性质，这种变性称为可逆变性；相反，称为不可逆变性。蛋白质的变性在医学上具有重要意义。临床上常用高温、高压、紫外线和75%乙醇等物理或化学方法进行消毒，促使细菌或病毒的蛋白质变性而失去致病及繁殖能力；临床上急救重金属盐中毒病人，常先服用大量牛奶和蛋清，使蛋白质在消化道中与重金属盐结合成变性蛋白，从而阻止有毒重金属离子被人体吸收。四、蛋白质的紫外吸收与呈色反应（一）蛋白质的紫外吸收由于蛋白质分子中常含有酪氨酸和色氨酸残基，这两种氨基酸分子中的共轭双键在280nm波长处有特征性吸收峰。在此波长处，蛋白质的吸光度值与其浓度呈正比关系，因此，常利用蛋白质的紫外吸收特性来测定其含量。（二）蛋白质的呈色反应蛋白质分子可与多种化学试剂反应，生成有色的化合物，这些呈色反应常用于蛋白质的定性或定量。1.双缩脲反应2.酚试剂反应3.染料结合反应05蛋白质的分类蛋白质的种类繁多，结构复杂。由于大多数蛋白质的结构尚未明确，目前还无法找到一种可从结构上进行分类的方法。在常见的分类方法中，一般是根据蛋白质的化学组成、形状、溶解度和功能等进行分类。蛋白质根据其组成成分不同，可分为单纯蛋白质和结合蛋白质两大类。单纯蛋白质只含有氨基酸，而结合蛋白质除含蛋白质部分外，还含有非蛋白质部分。结合蛋白质中的非蛋白质部分称为辅基或辅酶。有关辅酶的知识将在后面的内容“维生素与辅酶”中介绍。绝大部分辅基通过共价键方式与蛋白质部分相连，辅基的种类很广，常见的有脂类、磷酸、金属离子、寡糖、核酸、色素化合物等。如免疫球蛋白是一类糖蛋白，其辅基为寡糖；脂蛋白的辅基为脂类。蛋白质还可根据其形状不同，分为纤维状蛋白质和球状蛋白质两大类。一般来说，纤维状蛋白质形似纤维，其分子长轴的长度比短轴长10倍以上。纤维状蛋白质多数为结构蛋白质，较难溶于水，作为细胞坚实的支架或连接各细胞、组织和器官。谢谢观看生物化学（第二版）单元二酶目录任务一酶的分子结构与功能任务二酶促反应的特点与机制任务三影响酶促反应速度的因素任务四酶的命名与分类任务五酶与医学的关系01酶的分子结构与功能一、酶的分子组成1仅由氨基酸残基构成的酶称为单纯酶，如脲酶、一些消化酶如蛋白酶、淀粉酶、脂酶、核糖核酸酶等。（一）单纯酶21.辅酶

与酶蛋白的结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。2.辅基

与酶蛋白的结合紧密，不能通过透析或超滤的方法将其除去。（二）结合酶3酶的催化作用有赖于全酶的完整性，即酶蛋白与辅助因子单独存在时均无活性。（三）辅助因子与酶蛋白的关系二、酶的活性中心（一）必需基团酶分子中，氨基酸残基上存在的各种化学基团并不一定都与酶的活性有关，其中那些与酶的活性密切相关的基团称为酶的必需基团（essentialgroup）。常见的必需基团有：组氨酸残基上的咪唑基、丝氨酸和苏氨酸残基上的羟基、半胱氨酸残基上的巯基、酸性氨基酸残基上的自由羧基和碱性氨基酸残基上的自由氨基等。二、酶的活性中心（二）活性中心活性中心内的必需基团有两种：一是结合基团（bindinggroup），其作用是与底物相结合，使底物与酶的一定构象形成复合物；二是催化基团（catalyticgroup），其作用是影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物发生化学反应并将其转变成产物。此外，还有一些必需基团虽然不参与活性中心的组成，却为维持活性中心的空间构象所必需，这些基团常称为活性中心外的必需基团（图2-1）。三、酶原与酶原的激活酶原激活的机理实际上是酶的活性中心形成或暴露的过程。酶原激活最常见的情况是酶分子被水解掉一个或几个短肽碎片，使余下来的多肽发生空间构象改变，于是原来分散的必需基团被集中到一个特定的区域，从而形成酶的活性中心，使酶原被激活。例如，胰蛋白酶原进入小肠后，在Ca2+存在下受肠激酶激活的过程就是第6位赖氨酸残基与第7位异亮氨酸残基之间的肽键被切断，通过水解掉一个六肽使分子的空间构象发生改变，从而形成酶的活性中心，成为具有催化活性的胰蛋白酶（图2-2）。四、同工酶现已发现的同工酶有百余种。但研究最多、最清楚的同工酶是乳酸脱氢酶（1actatedehydrogenase，LDH）。乳酸脱氢酶是四聚体酶。该酶的亚基有两型：骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）。这两型亚基以不同的比例组成五种同工酶：LDHl（H4）、LDH2（H3M）、LDH3（H2M2）、LDH4（HM3）、LDH5（M4）。由于分子结构上的差异，这五种同工酶在电场中向正极移动时具有不同（依次递减）的电泳速度（图2-3、图2-4）。五、维生素与辅酶维生素按其溶解性不同，可分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K四种，水溶性维生素包括B族维生素和维生素C两类。B族维生素又包括维生素B1、B2、B6、B12、PP、泛酸、叶酸、生物素等。水溶性维生素主要构成酶的辅助因子直接影响酶的催化作用（表2-2）。维生素B1的活性形式是TPP，TPP是α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，参与糖代谢，缺乏时发生脚气病。维生素B2的活性形式是FMN和FAD，是体内氧化还原酶的辅基，起递氢作用，促进糖、脂肪和蛋白质的代谢，缺乏时发生口角炎、舌炎、阴囊炎、眼睑炎、畏光等症。维生素PP的活性形式是NAD+（辅酶Ⅰ）和NADP+（辅酶Ⅱ），是生物体内多种不需氧脱氢酶的辅酶，起递氢作用，广泛参与体内各种代谢，缺乏时可引起癞皮病。02酶促反应的特点与机制一、酶促反应的特点酶是生物催化剂，因此它具有一般化学催化剂的特点。如：①能加快化学反应速度；②在催化过程中，其质和量在反应前后均不发生改变；③只能催化热力学上可能进行的反应；④只能缩短反应达到平衡的时间，不能改变化学反应的平衡点。但酶的化学本质是蛋白质，故又具有与一般化学催化剂所不同的特点。一、酶促反应的特点ABCD（一）高度的催化效率对于同一反应，酶的催化效率比无催化剂时高108～1020倍，比一般化学催化剂催化的反应也要高107～1013倍。（二）高度的特异性1.绝对特异性2.相对特异性3.立体异构特异性（三）酶活性的不稳定性酶的化学本质是蛋白质，因此，凡是能使蛋白质变性的理化因素，如强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂、高温、紫外线、剧烈震荡等都可以使酶失去催化能力，使得酶活性表现出不稳定性。（四）酶活性的可调节性酶活性受许多因素的调控，其方式有多种，有的提高酶活性，有的抑制酶活性，使得体内各种复杂的代谢才能有条不紊、协调地进行。二、酶促反应的机制1酶能与底物相互靠近，使底物进入酶的活性中心，这就是邻近效应。1.邻近效应与定向排列2酸碱催化作用是有机反应中最普遍、最有效的催化机制。2.多元催化3酶与底物结合的部位为疏水性“口袋”。3.表面效应03影响酶促反应速度的因素一、底物浓度的影响从图2-6所示的曲线表明，在底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增加而增加，两者成线性的正比关系，反应为一级反应。随着底物浓度的进一步增高，V不再成线性正比例加速，即反应速度增加的幅度逐渐下降。如果继续加大底物浓度，V将不再增加，反应表现为零级反应，此时V达到最高，称为最大反应速度（maximumvelocity，Vmax）。二、酶浓度的影响在酶促反应系统中，当底物浓度大大超过酶浓度（[E]），使酶被底物饱和时，反应速度与酶的浓度变化成正比关系（图2-7），即V=k[E]。三、温度的影响温度对酶促反应速度的影响具有双重效应，即升高温度既可加快V，但也能增加酶的变性。当温度升高到60℃以上时，大多数酶开始变性；80℃时，多数酶的变性已不可逆。综合以上双重效应，通常把V达到最大时的温度称为酶促反应的最适温度（optimumtemperature）。温血动物组织中酶的最适温度多数在35℃～40℃之间。当环境温度低于最适温度时，温度加快反应速度这一效应起主导作用，一般来说，温度每升高10℃，反应速度可加大1～2倍；当温度高于最适温度时，反应速度则因酶变性而降低（图2-8）。四、pH的影响酶活性最大时的环境pH值称为酶促反应的最适pH（optimumpH）。虽然不同酶的最适pH各不相同。但除少数（如胃蛋白酶的最适pH为1.8，肝精氨酸酶的最适pH为9.8）外，动物体内多数酶的最适pH接近中性。最适pH不是酶的特征性常数，它受底物浓度、缓冲液的种类与浓度，以及酶的纯度等因素的影响。溶液的pH值高于或低于最适pH时，酶的活性降低，远离最适pH时甚至会导致酶的变性失活。临床生化检验测定酶的活性时，应选用适宜的pH值缓冲液以保持酶活性的相对恒定。五、激活剂的影响凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质均称为酶的激活剂（activator）。激活剂大多为金属离子，如Mg2+、K+、Mn2+等；少数为非金属阴离子，如Cl-等。此外，还有许多有机化合物激活剂，如胆汁酸盐、谷胱甘肽（GSH）等。按激活剂对V的影响程度，可将激活剂分为必需激活剂（essentialactivator）和非必需激活剂（non-essentialactivator）两类。大多数金属离子激活剂为必需激活剂，而非金属阴离子、有机化合物激活剂多为非必需激活剂。从作用机制上看，激活剂可能有以下功能：①维持或稳定酶催化作用时所需的空间结构；②作为E与S结合的桥梁；③作为辅助因子的一部分参与构成酶的活性中心。六、抑制剂的影响（二）可逆性抑制可逆性抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合。结合的紧密程度为疏松。其特点是：能用透析、超滤等物理方法将它们除去。根据可逆性抑制的作用特点，又可将其分为以下两种。1.竞争性抑制作用2.非竞争性抑制作用（一）不可逆性抑制1.敌百虫、敌敌畏、1059等有机磷杀虫剂能特异地与胆碱酯酶结合并使酶失活2.重金属离子（如Hg2+、Ag+等）及As3+可与酶分子的巯基结合，使酶失活04酶的命名与分类一、酶的命名2.系统命名法国际酶学委员会以酶的分类为依据，于1961年提出系统命名法。系统命名法规定每一种酶均有一个系统名称，首先按酶的分类依次编号，接着根据酶所催化的化学键的特点和参加反应的基团不同，将每一大类又进一步分类。这样，每种酶的分类编号就由四个数字组成，数字前冠以EC（enzymecommission）。1.习惯命名法（1）根据酶所催化的底物的名称命名：如淀粉酶、蛋白酶等。（2）根据酶所催化的反应的类型命名：如乳酸脱氢酶、丙氨酸氨基转移酶等。（3）根据酶的来源或酶的其他特点命名：如胃蛋白酶及胰蛋白酶；碱性磷酸酶及酸性磷酸酶等。二、酶的分类1.氧化还原酶类（oxidoreductases）3.水解酶类（hydrolases）4.裂合酶类（或裂解酶类，lyases）2.转移酶类（transferases）5.异构酶类（isomerases）6.合成酶类（或连接酶类，ligases）05酶与医学的关系一、酶与疾病的关系1.遗传性疾病2.中毒性疾病（一）酶与疾病的发生细胞是生物体结构和功能的基本单位。（二）酶与疾病的诊断1.帮助消化2.消炎抑菌3.防止血栓4.治疗肿瘤（三）酶与疾病的治疗二、酶在其他学科的应用酶的生产和应用的过程称为酶工程或酶工艺。人们把酶工程分为化学酶工程和生物酶工程。当前，化学酶工程正在工业与医学上产生巨大的经济效益，但生物酶工程尚处在幼年时代，它将开创在分子水平根据遗传设计蓝图创造出超自然生物机器的新时代。生物酶工程是酶学原理和以基因重组技术为主的现代分子学技术相结合的产物，主要任务是：①采用基因重组技术生产酶（克隆酶），目前已成功生产了100多种酶基因。②通过基因工程技术，使酶基因发生定位突变，产生遗传性修饰酶（突变酶）。③设计新酶基因合成自然界不曾有的酶（新酶）。谢谢观看生物化学（第二版）单元三核酸化学目录任务一核酸的分子组成任务二核酸的分子结构任务三核酸的理化性质01核酸的分子组成一、核酸的元素组成核酸的分子中含有碳、氢、氧、氮和磷等元素。其中磷含量比较恒定，约占9%～10%。故可以根据样品中磷的含量来推算核酸的量。二、核酸的基本组成单位（二）核苷酸的连接方式核酸分子中的核苷酸是通过3'，5'-磷酸二酯键连接的，即一个核苷酸C-3'上的羟基与另一核苷酸C-5'上的磷酸缩合脱水形成，这样的酯化反应继续下去即可产生一个没有分支的、具有方向性的线性大分子，也就是多核苷酸链，它们的两个末端分别称为5'-末端和3'-末端。（一）核酸的基本组成单位——核苷酸戊糖是构成核苷酸的基本组分。核酸分子中的戊糖有β-D-核糖和β-D-2'-脱氧核糖两种（图3-2）。β-D-核糖存在于RNA中，β-D-2'-脱氧核糖存在于DNA中。02核酸的分子结构一、DNA的分子结构（二）DNA的二级结构DNA的二级结构是双螺旋结构，这是在1953年由J.Watson和F.Crick提出的，也称为Watson-Crick结构模型。B（一）DNA的一级结构DNA的一级结构是指构成DNA的多核苷酸链中脱氧核苷酸从5'-末端到3'-末端的排列顺序。A（三）DNA的高级结构在细胞内，DNA双螺旋结构进一步盘绕，并在蛋白质的参与下组装成致密结构——超螺旋结构。C（四）DNA的功能DNA是遗传的物质基础，DNA的遗传信息是以基因的形式存在的。D二、RNA的分子结构（一）mRNA在细胞核内合成的mRNA初级产物比成熟的mRNA大得多，称为核内不均一RN（heterogeneousnuclearRNA，hnRNA）。A（二）tRNA100多种已知一级结构的tRNA都是由74～95个核苷酸组成。（三）rRNArRNA是细胞内含量最多的RNA，约占细胞内RNA总量的80%以上。BC03核酸的理化性质一、核酸的一般性质核酸是生物大分子，具有生物大分子的一般特性。核酸分子为多元酸，具有较强的酸性。核酸是线性高分子化合物，因此核酸溶液的黏度大。由于DNA分子远大于RNA分子，故其溶液的黏度也比RNA溶液的黏度大。核酸溶液黏度降低或消失，即意味着核酸变性或降解。溶液中的核酸分子在引力场的作用下可以沉降。不同分子构象的核酸在超速离心机的引力场作用下沉降速率有很大差异，如环状、线状、开环等，可以利用此来纯化核酸，分离不同构象的核酸，或者测定核酸的沉降系数和相对分子质量。二、核酸的变性与复性（一）DNA的变性某些理化因素（温度、pH、离子强度等）可致DNA分子双链的互补碱基之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散成为单链，此现象称为DNA变性。（二）DNA的复性在适当条件下，变性DNA的两条互补链可重新配对，恢复原来的双螺旋构象，这一现象称为复性。（三）分子杂交这种杂化双链可以在不同的DNA单链之间，或RNA单链分子之间，也可以在DNA和RNA单链之间形成，这种现象称为分子杂交。谢谢观看生物化学（第二版）单元四生物氧化目录任务一概述任务二线粒体的氧化体系任务三其他氧化体系01概述一、生物氧化的概念生物氧化（biologicaloxidation）主要是指糖、脂肪、蛋白质等营养物质在体内分解为二氧化碳和水，同时逐步释放能量的过程。生物氧化所释放的能量，一部分以化学能的形式储存于ATP的高能磷酸键中，以供生命活动所需；另一部分则主要以热能的形式释放，用于维持体温。生物氧化的方式主要有脱氢、失电子和加氧等反应。生物体内的氧化遵循氧化还原反应的一般规律，即氧化反应与还原反应相伴而行。脱氢、失电子和加氧的物质被氧化，加氢、得电子和脱氧的物质被还原。二、生物氧化的特点生物氧化与营养物在体外燃烧其最终产物均为CO2和H2O，释放的能量也完全相同，但又各有其特点（表4-1）。三、生物氧化中CO2的生成生物氧化中CO2的生成来自于有机酸的脱羧反应。根据被脱去CO2的羧基在有机酸中的位置不同，可将脱羧反应分为α-脱羧和β-脱羧；根据脱羧过程是否伴随氧化脱氢，又可将脱羧反应分为氧化脱羧和单纯脱羧。即：1.α-单纯脱羧2.α-氧化脱羧3.β-单纯脱羧4.β-氧化脱羧02线粒体的氧化体系一、呼吸链的概念在线粒体内膜上按一定顺序排列着一些由酶和辅酶构成的递氢体和递电子体。它们的作用是将代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过连锁反应逐步传递，最终与被激活的氧结合生成水。这种由递氢体和递电子体按一定顺序排列构成的并与细胞利用氧密切相关的连锁反应体系，称为呼吸链（respiratorychain）。其实，不论递氢体还是递电子体都起传递电子的作用（2H→2H++2e），所以呼吸链又称为电子传递链。二、呼吸链的组成用去垢剂胆酸、脱氧胆酸等反复处理线粒体内膜，可将呼吸链分离并得到四种仍具有传递电子功能的酶复合体（complex）（表4-2、图4-1）。二、呼吸链的组成（一）复合体Ⅰ复合体Ⅰ又称

NADH-泛醌还原酶。复合体Ⅰ的功能是将电子从还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（reducednicotinamideadeninedinucleotide，NADH），传递给泛醌（ubiquinone）。人复合体Ⅰ中含有两种具有催化功能的蛋白，即黄素蛋白（flavoprotein）和铁硫蛋白（iron-sulfurprotein）。其中：黄素蛋白——以黄素单核苷酸（flavinmononucleotide，FMN）为辅基；铁硫蛋白——以铁硫簇（iton–sulfurcluster，Fe-S）为辅基。显然，将2H或电子从NADH传递给Q的过程共有四种成分参与。二、呼吸链的组成（二）复合体Ⅱ人复合体Ⅱ中也含有黄素蛋白和铁硫蛋白，与复合体Ⅰ不同的是其中黄素蛋白以黄素腺嘌呤二核苷酸（flavinadeninedinucleotide，FAD）为辅基，能直接从底物接受2H及电子。二、呼吸链的组成（三）复合体Ⅲ复合体Ⅲ又称泛醌-细胞色素C还原酶。复合体Ⅲ的功能是将电子从泛醌传递给细胞色素C。人复合体Ⅲ中含有2种细胞色素（细胞色素b、细胞色素c1）和铁硫蛋白。其中细胞色素（cytochrome，Cyt）是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，因有特殊的吸收光谱而呈现颜色。二、呼吸链的组成（四）复合体Ⅳ复合体Ⅳ又称细胞色素C氧化酶。复合体Ⅳ的功能是将电子从细胞色素C传递给氧。人复合体Ⅳ中含有Cyta和Cyta3。由于两者结合紧密，很难分离，故称为Cytaa3，又称为细胞色素氧化酶。三、体内重要的呼吸链1.NADH氧化呼吸链凡代谢物是由以NAD+为辅酶的脱氢酶所催化，其脱下的氢即进入此氧化呼吸链。生物氧化中绝大多数脱氢酶如乳酸脱氢酶，苹果酸脱氢酶等都是以NAD+为辅酶的。NADH氧化呼吸链传递氢和电子的顺序为：NADH+H+先将脱下的2H经复合体Ⅰ（FMN，Fe-S）传给CoQ，再经复合体Ⅲ（Cytb，Fe-S，Cytc1）传至Cytc，然后传至复合体Ⅳ（Cyta，Cyta3），最后将2e交给O2。即电子传递的顺序为：Cyt（b→c1→c→aa3）→O2。2.FADH2（琥珀酸）氧化呼吸链凡代谢物是由以FAD为辅酶的脱氢酶所催化，其脱下的氢即进入此氧化呼吸链。生物氧化中以FAD为辅酶的脱氢酶只有琥珀酸脱氢酶、α-磷酸甘油脱氢酶、脂酰CoA脱氢酶等几种。FADH2氧化呼吸链传递氢和电子的顺序与NADH氧化呼吸链不同的是：代谢物脱下的2H是由复合体Ⅱ（FAD，Fe-S）传给CoQ，再由CoQ往下传递，直至最后将2e交给O2。两条呼吸链的汇合点在CoQ上（图4-7）。四、ATP的生成（二）氧化磷酸化1.氧化磷酸化的偶联部位实验证明，在氧化磷酸化消耗氧气的同时也消耗磷酸。每消耗1mol氧原子所消耗的无机磷酸的mol数称P/O比值。2.影响氧化磷酸化的因素ADP的调节作用：正常机体氧化磷酸化的速率主要受ADP的调节。（一）底物水平磷酸化代谢物在体内脱氢或脱水的过程中，有时会引起分子内部的电子重排和能量重新分布，形成一个高能磷酸键或高能硫脂键。含有高能键的代谢物在激酶的作用下，将此高能键直接转移到ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）的过程，称为底物水平磷酸化。底物水平磷酸化主要出现在糖的分解代谢中，如：五、能量的储存与利用生物氧化过程中释放的能量大约有40%以化学能的形式储存于ATP分子中。一方面ATP所含有的高能磷酸键是体内绝大多数需能反应的能量直接供应者；另一方面，为糖原、磷脂、蛋白质合成提供能量的UTP、CTP、GTP因不能从物质氧化过程中直接生成，只能在二磷酸核苷激酶的催化下，从ATP中获得～P。故ATP又是糖原、磷脂、蛋白质合成过程中的能量间接供应者。ATP+UDP→ADP+UTPATP+CDP→ADP+CTPATP+GDP→ADP+GTP当体内的能量供大于求时，磷酸肌酸激酶（CK或CPK）可催化ATP将其所含有的～P转移给肌酸生成磷酸肌酸（creatinephosphate，CP），后者作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。03其他氧化体系一、氧化酶和需氧脱氢酶（一）氧化酶氧化酶是一类以金属离子（如Cu2+、Fe2+等）为辅基的结合酶。它可直接利用氧为受氢体催化底物氧化，产物为H2O。属于这类氧化酶的有细胞色素C氧化酶、抗坏血酸氧化酶等。（二）需氧脱氢酶需氧脱氢酶是以FMN或FAD为辅基的一类黄素蛋白。它可催化底物脱氢并以氧为受氢体，但其反应产物是过氧化氢，而不是H2O。如L-氨基酸氧化酶、黄嘌呤氧化酶等。二、过氧化氢酶和过氧化物酶（一）过氧化氢酶过氧化氢酶（catalase）又称触酶，其辅基含有4个血红素，催化反应如下：2H2O2→2H2O+O2在粒细胞和吞噬细胞中，H2O2可氧化杀死入侵的细菌；甲状腺细胞中产生的H2O2可使2I-氧化为I2，进而使酪氨酸碘化生成甲状腺激素。（二）过氧化物酶过氧化物酶（perioxidase）也以血红素为辅基，它催化H2O2直接氧化酚类或胺类化合物，反应如下：R+H2O2—→RO+H2O或RH2+H2O2—→R+2H2O三、超氧化物歧化酶呼吸链电子传递过程中可产生超氧离子（O2–）（占耗O2的1%～4%），体内其他物质（如黄嘌呤、NADPH等）氧化时也可产生O2–。O2–可进一步生成H2O2和羟自由基（·OH），统称为氧自由基。氧自由基（带有不成对电子的分子、原子、离子或基团）化学性质活泼，对机体正常的组织细胞有一定的攻击破坏性，如：①使磷脂分子中不饱和脂肪酸氧化生成过氧化脂质，损伤生物膜；②过氧化脂质与蛋白质结合形成的复合物，积累成棕褐色的色素颗粒，称为脂褐素，与组织老化有关。四、微粒体中的酶类AB（一）加单氧酶加单氧酶（monooxygenase）由细胞色素P45（CytochromeP450，CytP450）和NADPH-CytP450还原酶组成，其中CytP450属于Cytb类；而NADPH-CytP450还原酶则含有以FAD为辅基的黄素蛋白和以Fe-S为辅基的铁硫蛋白，其功能是将电子从NADPH传递给O2，使氧活化（O22-）。（二）加双氧酶加双氧酶可催化氧分子中的2个氧原子直接加到底物中带双键的2个碳原子上。其催化的反应为：R1=R2—→R1=O+R2=O谢谢观看生物化学（第二版）单元五糖代谢目录任务一概述任务二糖的分解代谢任务三糖原的合成与分解任务四糖异生作用任务五血糖01概述一、糖的消化吸收与生理功能（二）糖的生理功能1.氧化供能糖的主要生理功能是为机体活动提供能量。2.构造组织细胞糖是人体组织结构的重要成分。3.参与构成许多重要物质糖参与构成体内一些具有生理功能的物质，如免疫球蛋白、酶、部分激素、血型物质等。（一）糖的消化吸收人类食物中的糖主要有植物淀粉和动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，食物中的糖一般以淀粉为主。淀粉是由许多葡萄糖组成带有分支的大分子多糖，直链部分的葡萄糖通过α-1，4-糖苷键相连，分支部分的葡萄糖通过α-1，6-糖苷键相连。二、糖的代谢概况糖代谢主要是指葡萄糖在体内的一系列复杂的化学反应。不同生理条件下，葡萄糖在组织细胞内代谢途径不同。糖代谢途径有：①在氧供应充足时，葡萄糖进行有氧氧化，彻底氧化生成CO2和H2O，并释放大量能量；②在缺氧状态时，进行糖酵解生成乳酸及产生少量的能量；③经磷酸戊糖途径生成5-磷酸核糖和NADPH；④糖原（肝糖原、肌糖原）的合成与分解；⑤非糖物质，如甘油、乳酸、丙酮酸、生糖氨基酸等经糖异生作用转变为葡萄糖。02糖的分解代谢一、糖的无氧分解（一）糖酵解的反应过程糖酵解的反应过程可分为两大阶段：一是由葡萄糖分解为丙酮酸，此阶段亦称为糖酵解途径，二是由丙酮酸转变成乳酸。糖酵解的全部反应都在细胞质（胞液）中进行。第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸1.葡萄糖磷酸化成为6-磷酸葡萄糖9.磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸8.2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸7.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸6.1，3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸5.1，3-二磷酸甘油酸的生成4.磷酸丙糖的生成3.6-磷酸果糖转变为1，6-二磷酸果糖2.6-磷酸葡萄糖转化为6-磷酸果糖一、糖的无氧分解（一）糖酵解的反应过程糖酵解的反应过程可分为两大阶段：一是由葡萄糖分解为丙酮酸，此阶段亦称为糖酵解途径，二是由丙酮酸转变成乳酸。糖酵解的全部反应都在细胞质（胞液）中进行。第二阶段：丙酮酸转变成乳酸丙酮酸在乳酸脱氢酶（lactatedehydrogenase，LD或LDH）的催化下，接受由NADH+H+提供的氢原子，还原成为乳酸。这使糖酵解途径中生成的NADH重新转变成NAD+，使糖酵解过程得以继续运行。一、糖的无氧分解（二）糖酵解的反应特点1.糖酵解反应的全过程没有氧的参与但有氧化反应A3.糖酵解反应过程中有三步不可逆反应C2.糖酵解过程可产生少量能量BD4.红细胞糖酵解存在2，3-二磷酸甘油酸支路一、糖的无氧分解（三）糖酵解的生理意义糖酵解最主要的生理意义是机体在缺氧或无氧条件下获得能量的有效方式。如骨骼肌ATP含量较低，当机体剧烈运动使肌肉局部血流相对不足，主要通过糖酵解获得能量，使骨骼肌在缺氧状态下保持正常功能。某些病理情况下，如各种原因的呼吸或循环功能障碍等造成机体缺氧，糖酵解途径增强，使机体在缺氧时获得ATP供应。糖酵解过度也可能造成乳酸堆积，引起乳酸中毒。某些组织细胞，如视网膜、睾丸、白细胞、肿瘤等，即使供氧充足，也主要依靠糖酵解获得能量；成熟的红细胞因缺乏线粒体而完全依赖糖酵解供能。二、糖的有氧氧化（一）有氧氧化的反应过程糖的有氧氧化分为三个阶段：①葡萄糖或糖原经糖酵解途径转变成丙酮酸，在胞液中进行；②丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA；③乙酰CoA进入三羧酸循环，彻底氧化为CO2和H2O，并释放大量能量。1.丙酮酸的生成此阶段的反应步骤与糖酵解途径相同。2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA

胞液中生成的丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶系的催化下，氧化脱羧生成乙酰CoA。3.乙酰CoA的氧化——三羧酸循环三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle，TAC）是一个由系列酶促反应构成的循环反应系统，由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成含有3个羧基的柠檬酸开始，经过4次脱氢和2次脱羧，又以草酰乙酸的再生成而结束的循环反应过程，故称为三羧酸循环或柠檬酸循环。二、糖的有氧氧化（二）三羧酸循环的特点1234三羧酸循环是乙酰CoA彻底氧化的机构三羧酸循环是耗氧、产能的重要途径三羧酸循环是单向反应体系三羧酸循环需要不断补充中间产物二、糖的有氧氧化（三）有氧氧化的生理意义01糖的有氧氧化主要是为机体提供能量02三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质彻底氧化的共同途径03三羧酸循环是物质代谢的枢纽三、磷酸戊糖途径1.产生5-磷酸核糖此途径是葡萄糖在体内生成5-磷酸核糖的唯一途径，故命名为磷酸戊糖途径。2.生成NADPH+H+磷酸戊糖途径在胞液中进行，全过程可分为两个阶段：第一阶段为氧化反应阶段，限速酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶，生成5-磷酸核糖、NADPH+H+和CO2。第二阶段为糖基移换阶段，最终生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，进入糖酵解途径代谢。（一）磷酸戊糖途径的反应过程（二）磷酸戊糖途径的生理意义03糖原的合成与分解一、糖原的合成（一）糖原合成的反应过程尿苷二磷酸葡萄糖的生成31-磷酸葡萄糖的生成2葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖1糖原的合成4一、糖原的合成（二）糖原合成的特点01020304糖原合成酶是糖原合成的关键酶糖原合成需要糖原引物分支酶作用形成糖原分支结构糖原合成消耗能量二、糖原的分解1从糖原分子的非还原端开始，由磷酸化酶水解α-1，4糖苷键，逐个释放1-磷酸葡萄糖。1.糖原分解为1-磷酸葡萄糖21-磷酸葡萄糖在变位酶作用下转变为6-磷酸葡萄糖。2.6-磷酸葡萄糖生成3该酶只存在于肝和肾，而不存在于肌肉中，因此肌糖原不能直接分解为葡萄糖，而肝、肾组织中的糖原能分解为葡萄糖，补充血糖。6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖04糖异生作用一、糖异生作用的途径（二）1，6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖由果糖二磷酸酶催化生成6-磷酸果糖，绕过由磷酸果糖激酶催化的不可逆反应。（一）丙酮酸羧化支路丙酮酸不能直接逆向转化为磷酸烯醇式丙酮酸，可在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，而后在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下，草酰乙酸脱羧并从GTP获得磷酸生成磷酸烯醇式丙酮酸，此过程称为丙酮酸羧化支路，该支路是一个消耗能量的过程。（三）6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖在葡萄糖-6-磷酸酶作用下，6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖，绕过由己糖激酶催化的不可逆反应。二、糖异生作用的生理意义维持饥饿时血糖浓度的相对恒定0102有利于乳酸的再利用协助氨基酸代谢0305血糖一、血糖的来源和去路（一）血糖的来源1.食物中的糖2.肝糖原分解3.糖异生作用（二）血糖的去路1.氧化供能2.合成糖原3.转变为其他糖类及非糖物质4.随尿排出二、血糖水平的调节（一）器官调节（二）激素的调节调节血糖浓度的主要器官是肝。主要通过肝糖原的合成、分解和糖异生作用来维持血糖浓度的相对恒定。1.降低血糖的激素胰岛素是体内唯一降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。2.升高血糖的激素三、糖代谢异常高血糖指空腹血糖水平大于6.9mmol/L，若超过肾糖阈值（8.9mmol/L）时，则出现糖尿。高血糖有生理性和病理性之分。（一）高血糖1.低血糖常见的原因2.低血糖的危害（二）低血糖谢谢观看生物化学（第二版）单元六脂类代谢目录任务一概述任务二血脂与血浆脂蛋白任务三三酰甘油的代谢任务四磷脂的代谢任务五胆固醇代谢01概述一、脂类的消化吸收（二）脂类的吸收脂类的消化产物主要在十二指肠下段及空肠上段吸收。短链脂肪酸（2～4C）及中链脂肪酸（6～10C）与甘油构成的三酰甘油，经胆汁酸盐乳化后即可被吸收。（一）脂类的消化食物中的脂类主要是脂肪和少量的磷脂、胆固醇及胆固醇酯等。脂类不溶于水，必须经胆汁中胆汁酸盐的乳化并分散成细小的微团后，才能被消化酶消化。胰液及胆汁均分泌进入十二指肠，因此小肠上段是脂类消化的主要场所。二、脂类的生理功能AB（一）脂肪的生理功能1.储能和氧化供能2.提供必需脂肪酸3.维持体温和保护作用4.协助脂溶性维生素吸收（二）类脂的生理功能1.维持生物膜的正常结构和功能2.转化为有生理活性的物质02血脂与血浆脂蛋白一、血脂血浆中所含的脂类称为血脂。主要包括三酰甘油、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离的脂肪酸。血脂的来源主要是食物中脂类的消化吸收、体内组织合成及脂库动员释放。血脂的去路是不断被组织摄取后氧化供能、脂库内储存、构成生物膜和转变成其他物质等。正常成人空腹12～14小时血脂组成和含量见表6-1。二、血浆脂蛋白（一）血浆脂蛋白的分类依据血浆脂蛋白分子中所含脂类及载脂蛋白的种类、数量的不同，通常用密度法和电泳法可将血浆脂蛋白分成四种。1.密度法亦称超速离心法。2.电泳法由于组成各种脂蛋白的载脂蛋白的种类不同二、血浆脂蛋白（二）血浆脂蛋白组成特点与功能血浆脂蛋白是由蛋白质、三酰甘油、磷脂、胆固醇及其酯组成的，但各种脂蛋白其脂类和蛋白质的比例不同。血浆脂蛋白中的蛋白质部分称为载脂蛋白。主要分为apoA、apoB、apoC、apoD及apoE五大类，并进一步分为若干亚类，不同的脂蛋白所含的载脂蛋白不同，而且还有一些特殊的功能，如apoAⅠ能激活卵磷脂-胆固醇脂酰基转移酶，促进胆固醇的酯化；apoCⅡ能激活脂蛋白脂肪酶（LPL），促进CM和VLDL中三酰甘油的降解。各类脂蛋白的组成特点与生理功能见表6-2。二、血浆脂蛋白（三）血浆脂蛋白代谢1.乳糜微粒脂肪消化吸收时，小肠黏膜细胞利用重新酯化的三酰甘油、被吸收的磷脂、胆固醇及胆固醇酯与载脂蛋白等形成新生的CM。2.极低密度脂蛋白VLDL主要在肝细胞合成，小肠黏膜细胞也能少量合成。3.低密度脂蛋白LDL是由血浆中的VLDL转变而来，正常人空腹血浆脂蛋白主要是LDL，约占血浆脂蛋白总量的2/3。4.高密度脂蛋白HDL主要由肝合成，其次为小肠黏膜细胞。正常人空腹血浆HDL约占脂蛋白总量的1/3。三、常见的脂蛋白代谢异常（一）高脂血症血脂高于正常参考值上限的称为高脂血症。临床上常见的高脂血症主要是高三酰甘油血症和高胆固醇血症。A（二）脂肪肝正常人肝中脂类含量约占肝重的5%，其中磷脂约占3%，三酰甘油约占2%。（三）动脉粥样硬化长期高脂血症易引起脂类浸润、沉积在大、中动脉管壁，引起动脉粥样硬化。BC03三酰甘油的代谢一、三酰甘油的分解代谢（一）脂肪的动员人体脂肪组织贮存的脂肪，在脂肪酶催化下逐步水解为甘油和游离脂肪酸，并释放入血以供其他组织摄取利用的过程称为脂肪的动员。01（三）脂肪酸的氧化分解在供氧充足的条件下，脂肪酸可在体内分解成CO2和H2O并释放大量能量。03（二）甘油的代谢脂肪动员产生的甘油，可在肝、肾等组织氧化供能，也可进行糖异生作用。02（四）酮体的代谢酮体是脂肪酸在肝内不彻底氧化的产物，包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮。04二、三酰甘油的合成代谢ABC（二）脂肪酸的合成在肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪组织的细胞液中，均含有脂肪酸合成酶系，其中在肝中该酶活性最高。合成脂肪酸的直接原料是乙酰CoA，主要来自于糖代谢。（一）3-磷酸甘油的生成3-磷酸甘油（即α-磷酸甘油）的生成主要由糖代谢的中间产物磷酸二羟丙酮的还原生成，亦可来自于甘油的磷酸化。（三）三酰甘油的合成三酰甘油是以α-磷酸甘油和脂酰CoA为原料，在细胞的内质网中由脂酰转移酶催化合成的。04磷脂的代谢一、磷脂磷脂是一类含有磷酸的类脂，广泛分布于机体各组织细胞，它是脂类中极性最大的一类化合物，按其化学组成不同分为甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂以甘油为基本骨架，主要有卵磷脂（磷脂酰胆碱）和脑磷脂（磷脂酰乙醇胺），分布广，是体内含量最多的磷脂。鞘磷脂以鞘氨醇为基本骨架，主要分布于大脑和神经髓鞘中。磷脂的生理功能有：①是生物膜的重要结构成分。其亲水的头部和疏水的尾部是生物膜脂质双层的结构基础。②是必需脂肪酸的贮存库。在甘油磷脂分子中第2位碳原子上常连接有多个不饱和脂肪酸，其中亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸为营养必需脂肪酸。③在信息传递过程中发挥重要作用。如肺表面活性物质、血小板激活因子等也都是磷脂酰肌醇，在跨膜信息的传递过程中发挥重要作用。④对脂类的吸收及转运等起着重要作用。二、甘油磷脂的代谢（一）甘油磷脂的合成全身各组织均能合成磷脂，但以肝、肾及小肠等组织较活跃。合成甘油磷脂的主要原料是二酰甘油、磷酸、胆碱、胆胺（乙醇胺）、丝氨酸、蛋氨酸等，还需要ATP、CTP、叶酸和维生素B12等辅助因子参加。（二）甘油磷脂的分解甘油磷脂的分解主要是在机体内多种磷脂酶的催化下完成。人体内含有磷脂酶A1、磷脂酶A2、磷脂酶B、磷脂酶C和磷脂酶D，它们分别作用于甘油磷脂的不同酯键，使甘油磷脂逐步水解生成甘油、脂肪酸、磷酸及各种含氮化合物。05胆固醇代谢一、胆固醇的生物合成合成胆固醇的主要原料为乙酰CoA，由NADPH供氢，ATP供能。（二）合成原料HMGCoA还原酶是胆固醇合成的限速酶，各种因素对胆固醇合成的调节，主要是通过对HMGCoA还原酶的活性及合成量的影响来实现的。（四）胆固醇合成的调节成年人除脑组织及红细胞外，几乎全身各组织均能合成胆固醇。（一）合成部位胆固醇合成过程较为复杂，有近30步化学反应，全过程大致分为三个阶段。（三）合成过程二、胆固醇的转化与排泄（一）胆固醇的转化1.转化为胆汁酸2.转化成类固醇激素3.转化成维生素D3（二）胆固醇的排泄体内小部分胆固醇也可经胆汁或通过肠黏膜排入肠道。进入肠道的胆固醇一部分被吸收，另一部分则被肠菌还原转变成粪固醇，随粪便排出。谢谢观看生物化学（第二版）单元七氨基酸代谢目录任务一氨基酸的一般代谢任务二个别氨基酸的代谢任务三糖、脂类与氨基酸代谢的联系01氨基酸的一般代谢一、氨基酸的脱氨基作用（一）氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用是氨基酸在氨基酸氧化酶作用下脱氢生成亚氨基酸，后者再水解成NH3和α-酮酸的过程。（二）转氨基作用转氨基作用又称氨基移换作用，是指在转氨酶的催化下，氨基酸的α-氨基转移到α-酮酸的酮基上生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变为相应α-酮酸的过程。（三）联合脱氨基作用转氨基作用虽然是体内大多数氨基酸均可进行的一种脱氨基方式，但它仅仅只有氨基的转移，并未真正脱下氨基，其最终结果只是一种新的氨基酸代替了原来的氨基酸。二、氨的代谢（二）氨的主要去路1.合成尿素合成尿素是氨的主要去路，也是体内解氨毒的主要方式。2.谷氨酰胺的生成这是大脑组织解除氨毒的主要方式。3.氨代谢的其他途径通过联合脱氨基的逆过程合成非必需氨基酸，还可参与核苷酸的合成。（一）体内氨的来源体内氨的来源主要有三个方面，即氨基酸脱氨基、肠道吸收和肾产生。1.氨基酸分解代谢产生的氨2.肠道吸收的氨3.肾产生的氨三、α-酮酸的代谢1α-酮酸在体内经氨基化反应生成相应的α-氨基酸。合成非必需氨基酸2α-酮酸在体内可转变为糖及脂肪。转化为糖及脂肪3α-酮酸在体内可以直接或间接通过三羧酸循环及氧化磷酸化彻底氧化成CO2及H2O，并释放能量供机体活动的需要。氧化供能02个别氨基酸的代谢一、氨基酸的脱羧基作用谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的作用下，脱去羧基生成γ-氨基丁酸。脑组织中的谷氨酸脱羧酶活性很高，因而该组织中γ-氨基丁酸浓度较高，其作用是抑制突触传导，是一种抑制性神经递质。（一）γ-氨基丁酸组氨酸在组氨酸脱羧酶的作用下，脱去羧基生成组胺。组胺主要由肥大细胞产生并储存，当肥大组织细胞破坏时，可释放大量的组胺，造成过敏性反应。（二）组胺色氨酸经色氨酸羟化酶的作用生成5-羟色氨酸（5-HT），再经5-羟色氨酸脱羧酶催化，生成5-羟色氨。（三）5-羟色氨多胺主要有精脒和精胺，均为鸟氨酸脱羧作用的代谢产物。精脒和精胺能促进核酸和蛋白质的生物合成，故其最重要的生理功能是与细胞增殖及生长相关。（四）多胺二、一碳单位的代谢（一）一碳单位的概念某些氨基酸在分解代谢过程中，可产生含有一个碳原子的有机基团称为一碳单位（onecarbonunit），或一碳基团（onecarbonradical）。体内的一碳单位有五种：甲基（—CH3），甲烯基（—CH2—），甲炔基（—C==），甲酰基（—CHO）和亚氨甲基（—CH==NH）。凡涉及一个碳原子有机基团的转移和代谢的反应，统称为一碳单位代谢。一碳单位不能以游离形式存在，常与四氢叶酸（FH4）结合在一起转运，参与代谢。因此，FH4是一碳单位的载体，也可以看作是一碳单位代谢的辅酶。二、一碳单位的代谢（二）一碳单位的来源体内重要的“一碳单位”主要来自于丝氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸、色氨酸和组氨酸的分解代谢。1.组氨酸组氨酸转变为谷氨酸时FH4接受其分子中的亚氨甲基生成N5-亚氨甲基FH4。2.丝氨酸丝氨酸在羟甲基转移酶作用下，与FH4反应，生成N5、N10亚甲基四氢叶酸和甘氨酸。3.色氨酸色氨酸在分解代谢过程中生成的甲酸与FH4反应，生成N10-甲酰基四氢叶酸。4.甘氨酸甘氨酸在甘氨酸裂解酶催化下裂解生成N5，N10-亚甲基四氢叶酸、NH3和CO2等。二、一碳单位的代谢（三）一碳单位的生理功能一碳单位的代谢不仅与一些氨基酸代谢有关，而且参与体内许多重要化合物的合成，是氨基酸代谢与核酸代谢相互联系的重要途径，对人体的生命活动具有重要意义。（1）是合成嘌呤、嘧啶的必要原料，参与核苷酸、核酸的合成。（2）提供甲基，合成重要化合物。一碳单位直接参与S-腺苷甲硫氨酸的合成，为激素、核酸、磷脂等合成提供甲基。（3）与新药设计密切相关。三、含硫氨基酸的代谢1（一）蛋氨酸代谢1.蛋氨酸是体内重要的甲基供体2.蛋氨酸是必需氨基酸3.蛋氨酸循环2（二）半胱氨酸与胱氨酸代谢半胱氨酸含有巯基（—SH），是某些酶的必需基团，对维持酶活性具有重要意义。两分子半胱氨酸缩合形成胱氨酸。四、芳香族氨基酸的代谢1（一）苯丙氨酸及酪氨酸的代谢苯丙氨酸和酪氨酸的结构相似。苯丙氨酸在体内经苯丙氨酸羟化酶催化生成酪氨酸，然后再生成一系列代谢产物。2（二）色氨酸的代谢色氨酸的降解途径是所有氨基酸中最复杂的。此外，它的某些降解中间产物又是合成一些重要生理物质的前身，如尼克酸（这是合成维生素的特例）、5-羟色胺等。03糖、脂类与氨基酸代谢的联系一、糖与脂类代谢的联系当摄入糖量过多时，糖很容易转变为脂肪。糖代谢产生的乙酰CoA进入胞质，既可作合成脂肪酸的原料，又可激活脂肪酸合成的关键酶；磷酸戊糖途径提供NADPH，使胞质内大量合成脂肪酸，再与糖转变生成的α-磷酸甘油进一步生成脂肪。此外糖还可转变为胆固醇，并为磷脂的合成提供基本骨架。脂肪在体内难以转变为糖。脂肪分解产生的大量乙酰CoA不能异生成糖，可进入三羧酸循环氧化。尽管甘油可转变为糖，但其量较少。二、糖与氨基酸代谢的联系蛋白质分解产生的氨基酸（亮氨酸、赖氨酸除外）均可生成α-酮酸，通过三羧酸循环及生物氧化生成CO2、H2O并释放能量；也可转变成糖分解代谢的某些中间代谢物，并遵循糖异生途径转变为糖。反之，糖代谢产生的α-酮酸（如丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸等），在有氮源提供的情况下，氨基化生成某些非必需氨基酸，但不能生成必需氨基酸。可见蛋白质可转变为糖，而糖不能转变为蛋白质。这就是为什么食物中蛋白质不能被糖、脂肪替代，而蛋白质却能替代糖和脂肪供能的重要原因。三、脂类与氨基酸代谢的联系20种氨基酸分解后均能生成乙酰CoA，经还原缩合反应可合成脂肪酸进而合成脂肪，即蛋白质可转变为脂肪。乙酰CoA还能合成胆固醇以满足机体的需要。氨基酸也可作为合成磷脂的原料。脂类不能转变为氨基酸，仅脂肪分解的甘油可生成磷酸甘油醛，遵循糖分解途径转变为某些非必需氨基酸。谢谢观看生物化学（第二版）单元八基因信息的传递目录任务一DNA的生物合成任务二RNA的生物合成任务三蛋白质的生物合成任务四基因重组与基因工程01DNA的生物合成一、DNA复制1以亲代DNA为模板合成与其完全相同的子代DNA的过程称为复制。DNA复制的意义在于维持物种的稳定。复制的方式——半保留复制21.底物2.模板3.引物4.酶类和蛋白质因子参与DNA复制的生物分子3DNA的复制过程包括起始、延长和终止三个阶段。（三）复制过程二、逆转录

以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录或反转录。其信息流动方向（RNA→DNA）与转录过程（DNA→RNA）相反。催化此过程的酶是RNA指导的DNA聚合酶（RNAdirectedDNApolymerase，RDDP），又称逆转录酶或反转录酶。此酶主要存在于RNA病毒中，也存在于人的正常细胞和胚胎细胞中。逆转录的过程分为三步：首先在逆转录酶催化下，以RNA为模板，以dNTP为原料，合成与模板互补的DNA新链，形成RNA-DNA杂化双链。三、DNA损伤与修复（二）DNA损伤的修复损伤和修复是DNA复制中并存的过程。生物在进化中建立和发展了多种DNA修复系统，主要有错配修复、切除修复、直接修复、重组修复、SOS修复。（一）DNA损伤——突变突变是指DNA分子中个别dNMP残基甚至片段DNA在构成、复制或表型功能的异常改变，亦称为DNA损伤。突变在生物界普遍存在，在复制过程中，自然发生的突变称为自发突变或自然突变。02RNA的生物合成一、RNA的转录（一）参与RNA转录的生物分子1.底物ATP、GTP、CTP、UTP，总称NTP。2.模板DNA链由于整个DNA分子携带了生物的全部遗传信息，因此，对于每一个具体的RNA分子，只有DNA的某一条链的某个片段（结构基因）作为模板指导转录。3.酶类和蛋白质因子（1）RNA聚合酶（2）ρ因子（3）反式作用因子一、RNA的转录（二）转录的过程RNA的转录也包括起始、延长和终止三个阶段。原核生物与真核生物因RNA聚合酶种类不同，其结合DNA模板的特性也不一样，转录过程有一定的差异，例如原核生物的转录过程（图8-6）。二、转录后RNA的加工（一）真核生物mRNA转录后的加工修饰1.在5'-端形成“帽子”结构2.在3'-端形成多聚腺苷酸A“尾”3.hnRNA的剪接（二）真核生物tRNA转录后的加工1.剪接2.修饰（三）rRNA转录后的加工真核细胞中rRNA前体为45S的转录产物，它是三种rRNA的前身。03蛋白质的生物合成一、蛋白质的生物合成体系原料0102mRNA03tRNA——氨基酸的运载工具04核糖体——蛋白质生物合成的场所05酶类、蛋白质因子等二、蛋白质的合成过程（一）肽链合成的起始1.核糖体大小亚基的分离2.mRNA在核糖体小亚基上定位结合3.起始fMet-tRNAfMet的结合4.核糖体大亚基结合（二）肽链合成的延长肽链合成的延长是指根据mRNA上遗传密码的信息，氨基酸依次进入核糖体聚合成肽链的过程。（三）肽链合成的终止指核糖体A位对应的mRNA出现终止密码子后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，然后tRNA及RF释出，mRNA与核糖体分离，核糖体解离为大、小亚基的过程。（四）翻译后的加工修饰及靶向输