生物化学课件

一、蛋白質的生物功能及組成二、蛋白質的基本組成單位——氨基酸三、蛋白質的結構四、蛋白質的結構與功能的關係五、蛋白質的重要性質蛋白質一、蛋白質的生物功能及化學組成蛋白質的生物功能有機體代謝的催化劑有機體內的結構組分運輸載體運動的完成者激素調節有機體的免疫機能貯藏功能毒素信號傳遞遺傳資訊表達的調節蛋白質的化學（元素）組成C（50-55%）N（15-18%）H（6-8%）O（6-8%）S（0-4%）；其他：P、Fe、Mn、Zn、Mo等；其中含氮量穩定，可作為定量測定蛋白質的標準方法。

蛋白質含量=含氮量÷16%=含氮量×6·25二、蛋白質的基本組成單位——

氨基酸（AminoAcid，AA或aa）CCOOHRHNH2R或αCCOOHNH3+αAA的通式：

由於AA有不對稱的Cα（甘氨酸除外）的存在使得AA有L和D（R或S）型之分，天然的AA均為L型；同時有光性的存在。AA的構型和吸光性AA的分類根據R基團的性質可分為：非極性R基氨基酸不帶電荷的極性R基氨基酸帶正電荷的R基氨基酸帶負電荷的R基氨基酸請注意：AA的相同部分是骨架CCOOHNH3+1R性質與蛋白質的構象有關2要求記住AA的縮寫符號3注意鹼性，酸性和芳香族AA4Asp和Asn二者常混在一起用Asx表示；Glu和Gln二者常混在一起用Glx表示。請注意：注意AA各C原子的編號HCOOHNHC2CH2CH2CH2CH22HNε

αβγδε

氨基AA的吸光性芳香族AA—Tyr,Trp,Phe可以吸收280nm的紫外光,據此可對蛋白質進行定量和定性帶電性pK`等電點（pI）：調節溶液的pH值，使AA的淨電荷為零，在電場中AA既不向陽極移動，也不向陰極移動。此時的pH值稱為該AA的等電點。AA的酸鹼性H3N+-CH-COO--R⇋H2N-CH-COO-⇌-RH3N+-CH-COOH-R+H++H+-H+-H+AA-AA+AA±幾種AA的pK和pI值不帶電荷的AA：pI=（pK`1+pK`2

）/2帶正電荷的AA：pI=（pK`2+pK`R

）/2帶負電荷的AA：pI=（pK`1+pK`R

）/2儘管AA具有酸鹼性但卻不能用正常的酸堿滴定進行測定(因為酸和堿基團的相互干擾,使等當點的pH過高或過低,沒有適當的指示劑可以選用。AA不能用通常酸堿滴定測定？AA+甲醛則可以掩蓋氨基，使AA成為普通的酸CCOOHRHNH2+2HCHOCCOOHRHN(CH-OH)22可進行正常的酸堿滴定AA的重要化學反應1、茚三酮反應此反應複雜,產物為混合物;此反應靈敏,是鑒定AA的常用方法短肽也有此反應,但肽鏈越長靈敏度越差2、桑格（Sanger）反應DNP-AA3、Edman反應三、蛋白質的結構蛋白質的一級結構蛋白質的空間結構蛋白質的二級結構超二級結構結構域蛋白質的三級結構蛋白質的四級結構蛋白質結構的層次性一級結構（AA序列）二級結構超二級結構結構域三級結構（球蛋白）四級結構（聚合體）蛋白質的一級結構

——AA序列與共價鍵結構肽鍵及肽肽鍵：是由一個AA的α-羧基與另一個AA的α-氨基縮合脫水而形成的醯胺鍵。肽：是由一個AA的α-羧基與另一個AA的α-氨基縮合脫水而形成的化合物。肽鏈的書寫及命名H2N-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-COOHCH3=—O—H=O—CH2——OH書寫：把含自由α-氨基的AA一端放左邊（稱為N-末端或氨基末端）；把含自由α-羧基AA放在右邊（稱為C-末端或羧基末端）。命名：從肽鏈的N-末端開始，按照AA在肽鏈中順序逐一稱為某氨基醯某氨基醯······某氨基酸。如上面的肽稱為：丙氨醯甘氨醯酪氨醯谷氨酸=O—CH2—CH2—COOH肽的作用C—NH—-CH-C-NH-CH2COOHCH2=—O—=O—SH—COOH—CHNH2—CH2CH2αβγδ—γGlu-Cys-GlySS—γGlu-Cys-Gly︱還原型穀胱甘肽（GSH）氧化型穀胱甘肽（GSSG）2GSHGS-SG-2H+2H二硫鍵有關肽的說法2個AA組成的肽稱為二肽,依次類推少於10個AA稱為寡肽多於10個AA稱為多肽蛋白質和多肽的界線：構象的穩定性蛋白質一級結構的測定蛋白質一級結構的舉例蛋白質的二級結構蛋白質的二級結構：指蛋白質主鏈上原子的局部空間排列，即多肽鏈中有規則的重複構象構型與構象 構型----立體異構體中取代原子或基團在空間的取向。 構象-----化合物中σ鍵的自由旋轉，使連接在σ鍵兩端原子上的原子或基團在空間上形成的不同的排列方式。蛋白質的空間結構則是由構象不同造成的。構型構象2.醯胺平面肽鍵的雙鍵性質C—N0.149nmC=N0.127nmC—N肽鍵0.132nm,有部分雙鍵性質二級結構的基本類型α-螺旋β-折疊β-轉角無規則捲曲α-螺旋結構的特點α-螺旋：是多肽鏈主鏈圍繞螺旋中心軸而成的螺旋式構象。α-螺旋的特點：大都為右手螺旋，每3·6個AA殘基旋轉一周，沿縱軸的間距為0·54nm；螺旋的穩定性靠鏈內氫鍵維持，每隔3個AA殘基可形成一個氫鍵。在α-螺旋中，AA殘基的R側鏈分佈在螺旋的外側，其形狀、大小及電荷等均影響螺旋的形成。α-螺旋α-螺旋的橫截面觀β-折疊的要點β-折疊：若干條肽鏈或一條肽鏈的若干肽段平行排列，相鄰肽鏈之間靠氫鍵維持。β-折疊結構的特點：β-折疊結構中肽鏈處於伸展狀態,兩個AA殘基之間的距離為0.36nm。肽鏈按層排列,靠鏈間氫鍵維持其結構的穩定性。相鄰肽鏈走向可以是平行的(φ=-119°，ψ=+113°)，也可以是反平行的(φ=-139°，ψ=+135°)。肽鏈中的AA殘基的R基團分佈在片層的上下。α-螺旋與β-折疊比較α-螺旋β-折疊棒狀片狀多肽鏈緊緊盤繞多肽鏈幾乎完全伸展形成鏈內氫鍵鏈間氫鍵AA間距0·15nm0·36nm如角蛋白如絲蛋白β-轉角和無規則捲曲β-轉角：蛋白質分子中出現180°的回折，在這種肽鏈的回折角上就是β-轉角結構。無規則捲曲：指沒有規則的那部分肽鏈構象。超二級結構超二級結構：在二級結構的基礎上，α-螺旋或β-折疊進一步形成三級結構的過程中，比較鄰近的肽段，有時相互作用，形成二級結構的聚合體。超二級結構結構域結構域：多肽鏈在超二級結構基礎上組裝而成的相對獨立的三維實體。蛋白質的三級結構蛋白質的三級結構：建立在二級結構、超二級結構乃至結構域的基礎上，多肽鏈進一步折疊捲曲形成的複雜的球狀分子結構。蛋白質三級結構的特點整個分子緊密結實，內部只有能容納幾個水分子的小腔或完全缺乏小腔；幾乎所有的親水側鏈都分佈在分子的表面上；大部分的疏水性基團都埋在分子內部。維持蛋白質構象的作用力氫鍵疏水基相互作用離子鍵二硫鍵肌紅蛋白的三級結構蛋白質三級結構舉例蛋白質的四級結構蛋白質的四級結構：具有三級結構的球狀蛋白質通過非共價鍵彼此締合在一起形成的聚集體。血紅蛋白的四級結構四、蛋白質結構與功能的關係一級結構與功能的關係一級結構的變異與分子病一級結構與生物進化一級結構的局部斷裂與蛋白質的啟動蛋白質空間結構與功能的關係一級結構與功能的關係一級結構的變異與分子病血紅蛋白β-鏈N-末端的AA順序：H2N·Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-······-COOHH2N·Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys-······-COOH12345678正常人病人一級結構與生物進化細胞色素C一級結構的局部斷裂與蛋白質的啟動蛋白質空間結構與功能的關係蛋白質的一級結構決定其空間結構變構現象是蛋白質表現其生物學功能的極為有效的方式變構效應：許多蛋白質在執行其功能時，往往伴隨著構象的某種微妙的變化，這種現象稱為變構效應（別構效應）。單擊此處五、蛋白質的重要性質蛋白質的酸鹼性和等電點蛋白質的膠體性質蛋白質的變性蛋白質的呈色反應蛋白質的酸鹼性和等電點蛋白質的兩性電解質等電點：當溶液達到某一pH值時，蛋白質所帶的正負電荷恰好相等，即總淨電荷為零，在電場中既不向陽極移動也不向陰極移動，這時溶液的pH值即為該蛋白質的等電點。蛋白質的膠體性質蛋白質具有膠體的性質蛋白質膠體穩定的因素：水分子層和雙電層鹽溶：低鹽濃度時，蛋白質溶解度增加。鹽析：高鹽濃度時，使蛋白質發生沉澱的作用。半透膜蛋白質溶液水蛋白質的變性蛋白質的變性：當蛋白質受到物理、化學的因素影響後，分子的三維結構發生改變，而一級結構並沒有破壞，此時的蛋白質失去了原有的生物活性，並伴隨著物理、化學性質的改變。這種現象稱蛋白質的變性。蛋白質變性的實質：蛋白質分子的空間結構的改變或破壞。變性後蛋白質性質的改變生物活性喪失一些側鏈基團暴露某些理化性質改變生物化學性質改變在生物化學中某些常用的分離純化蛋白質的方法電泳單擊此處親和層析單擊此處凝膠層析本章要點：AA的性質蛋白質的二級結構蛋白質的性質酶一、酶的概念及其化學本質二、酶的作用特點三、酶的組成與分類四、酶的國際分類與命名五、酶的作用機理六、酶活力及其測定七、影響酶促反應速度的因素八、酶活性的調節控制與調節酶九、維生素與輔酶一、酶的概念及其化學本質酶：是活細胞產生的具有催能力的生物大分子。酶的化學本質：蛋白質某些RNA（核酶）酶的高效催化性酶的高度專一性絕對專一性相對專一性立體異構專一性酶的活性受到調節對溫度和pH的敏感性二、酶作用特點酶的高效催化性酶反應速度比無催化劑的反應速度高108~1020；比非酶催化劑反應高107~1013倍。酶的高度專一性酶的專一性：指酶對催化的底物有嚴格的選擇性，對催化的反應也有嚴格的規定性。絕對專一性：指酶對底物有絕對嚴格的要求，即一種酶只對一種底物起催化作用，而對其他甚至結構非常類似的物質也不起催化作用。NH2-C-NH2+H2O2NH3+CO2脲酶=OCl-NH-C-NH2=O脲酶相對專一性相對專一性：有些酶對底物的要求較低，能夠對在結構上相類似的一系列化合物起催化作用。基團專一性鍵專一性A-B+H2OAOH+BH立體異構專一性立體異構專一性：指一種酶只能對立體異構體中的一種異構體起催化作用，對其對映體則全無作用。這種專一性稱為立體異構專一性。順反異構專一性旋光異構專一性=HOOC-CHHC-COOHH2OHO-CH-COOH—CH2-COOH+延胡索酸酶COOHH2N-C-H——R+O2H2O+α-酮酸+NH3+H2O2L-氨基酸氧化酶酶的活性受到嚴格控制酶對溫度和pH的敏感性三、酶的組成與分類按的結構特點：單體酶：只有一條肽鏈寡聚酶：有多個亞基多酶複合體：功能相關的一組酶彼此嵌合的複合體按酶的化學組成：單成分酶多成分酶多成分酶=蛋白質部分+非蛋白質部分非蛋白質部分：輔酶、輔基（輔助因數）多酶複合體四、酶的分類與命名酶的命名習慣命名：根據酶作用的底物命名根據酶催化的反應性質命名結合上述兩個原則命名在以上基礎上加上酶的來源或其他特點國際系統命名：要求能確切表明底物的化學本質及酶的性質，包括底物名稱及反應類型；底物之間用“：”隔開；若底之一是水，則水可略去不寫。酶的分類穀氨醯胺合成酶兩個分子合成一個分子，並伴隨有ATP的水解合成酶類葡萄糖異構酶、磷酸葡萄糖變位酶各種異構反應異構酶類醛縮酶、水化酶、脫氫酶從底物脫去某種基團而形成雙鍵的可逆反應裂合酶類酯酶、磷酸酶、糖苷酶、肽酶水解反應水解酶類穀丙轉氨酶、膽鹼轉乙醯酶功能基團轉移的反應轉移酶類琥珀酸脫氫酶、多酚氧化酶氧化還原反應氧化還原酶類舉例反應性質酶類酶的編號CH3—CHOH—乳酸脫氫酶+NAD+CH3—C=O—COOH+NADH+H+COOH五、酶的作用機理活性中心與催化專一性酶的活性中心：指酶分子中直接和底物結合，並催化底物發生化學反應的部位。活性中心=結合部位+催化部位酶總AA殘基活性中心殘基牛胰核糖核酸酶124His12、His119、Lys41溶菌酶129Asp5、Glu35、Asp101、Trp63、Trp108牛胰凝乳蛋白酶245His57、Asp102、Ser195牛胰蛋白酶238His46、Asp90、Ser183木瓜蛋白酶212Cys25、His159彈性蛋白酶240His45、Asp93、Ser188枯草桿菌蛋白酶275His64、Ser221碳酸酐酶258His93-Zn-His95↓His117某些酶的活性中心殘基木瓜蛋白酶活性中心氨基酸殘基分子活化能與中間產物學說活化能酶可降低反應的活化能單擊此處酶作用的中間產物學說單擊此處中間產物學說的內容單擊此處六、酶活力及其測定酶促反應速度（酶活力）：單位時間、單位體積中底物的減少量或產物的增量。濃度/時間酶的活力單位（酶量）：在特定條件，1分鐘內轉化1微摩爾底物的酶量。酶的比活（純度）：每毫克蛋白質所具有的酶的活力單位。U/mg蛋白七、影響酶促反應速度的因素又稱為酶促反應的動力學；影響因素有：底物濃度（S），pH，T，啟動劑，抑制劑等底物濃度對酶促反應速度的影響米氏方程：米氏常數（Km）：當反應速度達最大反應速度一半時的底物濃度。單位是：mol/L或mmol/Lv=Vmax·[S]Km+[S]Km米氏方程推導的依據米氏常數（Km）——意義Km是反應速度達到最大反應速度一半時的底物濃度。Km是酶的特徵常數;Km可以表示酶與底物的親合力;多個底物時可以判斷出哪個是最適底物。米氏常數（Km）——求法雙倒數法v=Km+[S]Vmax·[S]v1=VmaxKm+[S]=KmVmax·[S][S]1·+Vmax1酸堿會影響酶的構象，甚至使酶失活；酶雖然不失活，但活力受影響；pH影響酶分子中另一些基團的解離，這些基團的離子化狀態與酶的專一及酶分子中活力中心的構象有關pH對酶促反應速度的影響最適溫度：動物為35~40℃；植物為40~50℃溫度係數（Q10）：在達到最適溫度之前，每提高10℃所增加的反應速度的倍數。溫度對酶促反應影響的原因：與一般化學反應一樣，溫度升高可增加反應分子的活化能溫度超過適宜溫度後酶逐步失活溫度對酶促反應速度的影響啟動劑對酶促反應速度的影響啟動劑定義—凡能夠提高酶活性的小分子物質種類—無機離子（Mg2+，Mn2+，Zn+Ca2+，Na+，K+，Cl-）有機離子（Vc，EDTA，GSH等）（五）抑制劑對酶促反應速度的影響研究抑制劑對酶促反應速度的影響意義十分重大定義—凡能夠降低或抑制酶活性的物質

不可逆抑制劑

可逆抑制劑抑制劑:不可逆抑制劑可逆抑制劑

競爭性抑制劑

非競爭性抑制劑競爭性抑制劑v=Vmax·[S]Km（1+[I]/Ki）+[S]非競爭性抑制劑競爭性抑制與非競爭性抑制的區別v=Vmax·[S]（1+[I]/Ki）·（Km+[S]）八、酶活性的調節與調節酶根據調節方式可將調節酶分為：別構效應的調控、可逆共價修飾調控、酶原的啟動、同功酶調節別構效應的調控同功酶調節別構效應的調控別構酶在結構上的特點：有多個亞基；有別構中同促效應：調節物為底物，其調節作用取決於酶上有多少個底物中心被佔據。異促效應：調節物不是底物。調節物和底物分別結合在兩種分開的中心上。別構酶作用的動力學性質Vmax100%[S]675432150%A[S]90%V[S]10%V=81[S]10%V[S]90%V=3B8A為非調節酶的曲線；B為別構酶的S形曲線同工酶調節ABCE1，E2，E3同工酶：指能催化同一種化學反應，但其酶蛋白本身的分子結構組成卻有所不同的一組酶。天冬氨酸天冬氨醯磷酸同功酶賴氨酸蛋氨酸蘇氨酸乳酸脫氫酶同功酶九、維生素與輔酶維生素：是維持機體正常生命不可缺少的一類小分子有機化合物。分類：脂溶性維生素：VitA、VitD、VitE、VitK水溶性維生素：VitB1、VitB2、VitB6、泛酸、VitPP、生物素、葉酸、VitB12、VitC維生素B1和羧化輔酶維生素B2與黃素輔酶VitB2FMNFADFMNFAD+2H-2HFMNH2FADH2氧化型還原型泛酸和輔酶A（CoA）維生素PP和輔酶I、輔酶IIN+COOHN+CONH2尼克酸尼克醯胺尼克醯胺核糖磷酸磷酸核糖腺嘌呤P尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸（NAD，CoⅠ）尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP，CoⅡ）N+CONH2RN+CONH2RH+2HH－2HNAD+（NADP+）+2H－2HNADH+H+（NADPH+H+）維生素B6與磷酸吡哆醛VitB6經磷酸後，作為轉氨酶的輔酶生物素是羧化酶的輔酶葉酸與葉酸輔酶硫辛酸名稱別名輔酶主要生理功能維生素B1硫胺素TPP參與α-酮酸氧化脫羧維生素B2核黃素FMN、FAD氫載體泛酸遍多酸HSCoA醯基載體維生素PP尼克酸和尼克醯胺NAD+、NADP+氫載體維生素B6吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺參與AA轉氨、脫羧生物素維生素H羧化酶的輔酶葉酸THFA一碳基團載體維生素C抗壞血酸氧化還原作用硫辛酸醯基載體、氫載體某些維生素與輔酶本章重點酶的特點米氏常數抑制劑的作用常用的輔酶（基）：FMN，FAD，NAD，NADP，CoA糖類代謝新陳代謝合成代謝（同化作用）分解代謝（異化作用）小分子成為生物大分子需要能量生物大分子成為小分子釋放能量能量代謝物質代謝糖類代謝的內容生物體內的糖類及其功能蔗糖與澱粉的生物合成與降解糖酵解三羧酸迴圈磷酸戊糖途徑生物氧化一、生物體內的糖類及其功能單糖：丙糖、丁糖、戊糖、已糖寡糖：蔗糖、麥芽糖、乳糖、纖維二糖多糖：澱粉、糖原、纖維素Glucose:GFructose:FRibose:R二、蔗糖與澱粉的生物合成與降解核苷酸糖蔗糖的生物合成與降解蔗糖的生物合成有三條途徑：磷酸蔗糖合成酶途徑蔗糖合成酶途徑蔗糖磷酸化酶途徑UTP+G-1-P→UDPG+PPiATP+G-1-P→ADPG+PPi磷酸蔗糖合成酶途徑UDPG+6-磷酸果糖磷酸蔗糖+UDP磷酸蔗糖+H2O蔗糖+Pi蔗糖合成酶途徑UDPG+果糖蔗糖+UDP蔗糖磷酸化酶途徑1-磷酸葡萄糖+果糖蔗糖+Pi蔗糖合成途徑通過蔗糖合成酶途徑的逆過程通過蔗糖酶蔗糖+H2O葡萄+果糖蔗糖的降解澱粉合成酶D-酶G`-G`-G`+G-G-GG`-G`-G-G-G+G`直鏈澱粉的合成支鏈澱粉的合成Q酶澱粉的降解澱粉的水解：α-澱粉酶、β-澱粉酶、R酶（α-1，6-糖苷酶）澱粉的磷酸解：磷酸化酶、轉移酶、脫枝酶（α-1，6-糖苷酶）澱粉α-澱粉酶少量葡萄糖、麥芽三糖、α-糊精麥芽糖、極限糊精β-澱粉酶α-澱粉酶β-澱粉酶R酶麥芽糖、異麥芽糖麥芽糖酶異麥芽糖酶葡萄糖澱粉的水解單擊此處澱粉或糖原的磷酸解脫枝酶的作用三、糖酵解糖酵解（EMP）：酶將葡萄糖轉變為丙酮酸並伴隨ATP產生的過程。部位：細胞質葡萄糖丙酮酸EMP糖酵解過程可分為二個階段：第一個階段：由葡萄糖生成2個三碳糖第一個階段：由葡萄糖生成2個三碳糖葡萄糖（G）轉化為6-磷酸葡萄糖（G6P）單擊此處第一個階段：由葡萄糖生成2個三碳糖G6P轉化為6-磷酸果糖（F6P）單擊此處第一個階段：由葡萄糖生成2個三碳糖F6P轉化為1，6-二磷酸果糖（FBP）單擊此處第一個階段：由葡萄糖生成2個三碳糖FBP轉化為2個三碳糖，即磷酸二羥丙酮（DHAP）和3-磷酸甘油醛（G3P）單擊此處單擊此處EMP第一個階段：小結第二個階段：磷酸甘油醛生成丙酮酸第二個階段：磷酸甘油醛生成丙酮酸磷酸二羥丙酮與3-磷酸甘油醛的相互轉化單擊此處第二個階段：磷酸甘油醛生成丙酮酸3-磷酸甘油醛轉化為1，3-二磷酸甘油酸單擊此處第二個階段：磷酸甘油醛生成丙酮酸1，3-二磷酸甘油酸轉化為3-磷酸甘油酸並產生ATP單擊此處第二個階段：磷酸甘油醛生成丙酮酸3-磷酸甘油酸轉化為2-磷酸甘油酸單擊此處第二個階段：磷酸甘油醛生成丙酮酸2-磷酸甘油酸轉化為磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）單擊此處第二個階段：磷酸甘油醛生成丙酮酸PEP轉化為丙酮酸並產生ATP單擊此處EMP第二個階段小結單擊此處EMP途徑的全過程單擊此處丙酮酸的去向乳酸發酵在無氧條件下，葡萄糖分解為乳酸，並釋放出少量能量的過程。乙醇發酵在無氧條件下，葡萄糖分解為乙醇，並釋放少量能量的過程G——∣∣→G6P←→F6P——∣∣→F1，6BP←→←→←→←→PEP——∣∣→丙酮酸已糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶EMP的調控EMP的生物學意義EMP可產生能量1個G產生：2ATP和2NADH+2H+1個NADH產生能量：真核生物：2ATP

原核生物：3ATP1個G產生的能量：6或8ATPEMP的中間產物可進入其他代謝途徑葡萄糖異生作用葡萄糖異生作用：非糖物質合成葡萄糖的過程。生化過程：基本上是EMP的逆過程。但是EMP有三步不可逆反應，異生作用必須繞過這三步不可逆反應，所以異生作用並不完全是EMP的逆過程。糖果異生與EMP四、三羧酸迴圈（TCA）葡萄糖經EMP生成的丙酮酸，在有氧條件下轉化為乙醯CoA。乙醯CoA線上粒體內被徹底氧化分解為CO2和H2O，並釋放出大量的能量。TCA線上粒體中進行。丙酮酸的氧化脫羧產物：乙醯CoA部位：線粒體膜酶：丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酸轉乙醯酶二氫硫辛酸脫氫酶輔助因數：焦磷酸硫胺素（TPP）、硫辛酸、輔酶A（CoA）、黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、煙醯胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系單擊此處三羧酸循的反應歷程第一步：縮合反應第二步：脫水加水反應單擊此處第三步：氧化脫羧反應第四步：氧化脫羧反應第五步：底物磷酸化反應單擊此處第六步：氧化反應第七步：水化反應第八步：氧化反應單擊此處三羧酸迴圈的特點在乙醯CoA與草醯乙酸縮合時，有兩個碳原子進入此迴圈，在以後的脫羧反應中，有兩個碳原子以CO2的形式離開此迴圈。有四對H在四個氧化反應中離開此迴圈。發生一次底物水準磷酸化，生成一分子的GTP。在迴圈中消耗了2分子水。三羧酸迴圈單擊此處葡萄糖有氧分解產生的能量FAD→2ATPNADH+H+→3ATPEMP中生成可淨生成6或8ATPTCA30ATP共生成36或38ATP丙酮酸氧化脫羧和TCA的調控丙酮酸氧化脫羧過程的調控產物抑制能荷調節三羧酸迴圈的調控檸檬酶合成酶異檸檬酸脫氫酶Α-酮戊二酸脫氫酶系三羧酸迴圈的生物學意義是生物體獲得能量的最有效方式是聯繫物質代謝的樞紐五、磷酸戊糖途徑（HMP）磷酸戊糖途徑的主要特點：G6P直接脫氫和脫羧，生成磷酸戊糖；脫下的氫被NADP+接受；磷酸戊糖經複雜的轉化，重新生成磷酸已糖，形成迴圈途徑。HMP的反應歷程第一步：生成5-磷酸核酮糖第二步：五碳糖的異構第三步：生成磷酸庚酮糖第四步：生成磷酸果糖第五步：生成6-磷酸果糖HMP生理意義單糖的分解代謝小結六、生物氧化生物氧化概述：生物氧化：糖、脂肪等有機物質在生物體內氧化分解，產生CO2和H2O，並釋放出能量的過程。本質：與燃燒的化學本質相同特點：反應條件溫和、能量是由酶催化的一系列反應中逐步釋放的部位：線粒體線粒體的結構與功能線粒體的結構呼吸鏈呼吸鏈：指底物上的氫原子被脫氫酶啟動後，經過一系列的傳遞體，最後傳遞給被啟動的氧分子而生成水的全部體系。部位：線粒體內膜組成：煙醯胺脫氫酶類（以NAD+）、黃素脫氫酶類（以FAD或FMN為輔基）、鐵硫蛋白、輔酶Q、細胞色素類呼吸鏈類型：NAD呼吸鏈、FAD呼吸鏈脫氫酶類煙醯胺脫氫酶類NAD++2H++2e←→NADH+H+NADP++2H++2e←→NADPH+H+黃素脫氫酶類MH2+酶-FMN←→M+酶-FMNH2MH2+酶-FAD←→M+酶-FADH2輔酶Q類輔酶Q又稱CoQ，其分子結構中的苯醌結構與對苯二酚結構之間相互轉變時，起到遞氫作用。CoQ+2H←→CoQH2鐵硫蛋白類鐵硫蛋白的作用是借鐵離子電價的變化而進行電子傳遞。Fe3++e←→Fe2+細胞色素類細胞色素（Cyt）是一類以鐵卟啉為輔基的色蛋白。其作用是在呼吸鏈中依靠鐵離子可逆的氧化還原反應，起傳遞電子的作用。Fe3++e←→Fe2+電子傳遞鏈呼吸鏈複合物I單擊此處呼吸鏈複合物II單擊此處呼吸鏈複合物III單擊此處呼吸鏈複合物IV單擊此處氧化磷酸化氧化磷酸化：伴隨呼吸鏈上的氧化作用，ADP磷酸化形成ATP的過程。P/O：表示一對電子通過呼吸鏈傳遞至氧時所產生的ATP數，即消耗一個氧原子產生的ATP數。氧化磷酸化部位：部位I：[NAD-FMN-Fe.S]部位II：[Cytb-FeS-Cytc1]部位III：[Cytaa3-O2]氧化磷酸化部位氧化磷酸化機理——化學滲透學說呼吸鏈中遞氫體和遞電子體線上粒內膜中交替排列，有特定的位置和次序，形成有方向性的質子轉移氧化還原系統。遞氫體具有氫泵的作用。遞氫體從內膜內側接受底物脫去的一對氫（2H），將其中的電子（e）傳給其後的遞電子體，而將2H+泵出內膜。化學滲透學說H+不能自由通過內膜。泵出內膜外側的H+不能自由返回內膜內側，從而形成膜兩側的質子濃度差和電位差，即膜外質子濃度高、電位高，膜內質子濃度低、電位低。這種電化學梯度是合成ATP的動力。化學滲透學說由質子濃度梯度和電位梯度生成的能量促成ATP的形成。當兩個質子穿過膜上的ATP酶再回到內膜內部時，由ADP和無機磷酸就會以特殊的方式形成一個ATP分子。ATP的生成單擊此處ATP酶單擊此處影響氧化磷酸的因素能荷：電子傳遞抑制劑：解偶聯劑：能荷=[ATP]+1/2[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]本章重點：EMP和TCA途徑的位置、途徑、能量計算、調控及意義。PPP途徑的前三步反應，PPP的意義。磷酸化的類型，電子傳遞鏈（體）、化學滲透學說的要點。脂類代謝類型：油脂、類脂油脂的作用：儲存能量、提供能量油脂的化學結構：油脂代謝一、脂肪的降解脂肪的酶促水解甘油的降解脂肪酸的氧化分解二、乙醛酸迴圈三、脂肪的生物合成甘油的生物合成脂肪酸的生物合成COHCHO2CO-RCO-RCHO2CO-R123COHCHO2CHO2HHH3RCOOH12RCOOHRCOOH+3H2O脂酶一、脂肪的降解脂肪的酶促水解甘油的降解與轉化COHCHO2CHO2HHHCOHCHO2CHO2HHPCOCHO2CHO2HP糖代謝EMP、TCAATP、水、CO2異生途徑G1P、糖原脂肪酸的氧化主要途徑：β-氧化部位：線粒體脂肪酸的β-氧化脂肪酸的β-氧化AMP脂肪酸的活化第一步：單擊此處第二步：單擊此處脂醯CoA穿過線粒體膜的運載系統單擊此處脂醯CoA不能進入線粒體？脂醯肉毒堿重新生成脂醯CoA+單擊此處脂醯CoA開始β-氧化第一步：脫氫單擊此處第二步：水合單擊此處第三步：再脫氫單擊此處第四步：硫解單擊此處脂肪酸的β-氧化過程單擊此處脂肪酸氧化的放能以1分子棕櫚酸（C16酸）為例：

1分子棕櫚酸→8乙醯CoA8乙醯CoA----8×12ATP=96ATP(1乙醯CoA在TCA中可以形成12ATP)1分子棕櫚酸→進行7次β氧化:7FADH2-----7×2ATP=147NADH+H+----7×3ATP=21一共產生131ATP,減去脂肪酸活化時用去的1ATP（消耗了2高能磷酸鍵）,淨產生129ATP

。單擊此處二、乙醛酸迴圈

乙醛酸迴圈有兩個特異的酶：異檸檬酸裂解酶蘋果酸合成酶乙醛酸迴圈脂肪代謝與碳水化合物代謝的關係三、脂肪的生物合成脂肪生物合成的原料：3-磷酸甘油和脂醯CoA（由游離的脂肪酸生成）脂肪生成合成原料的來源：3-磷酸甘油：G→EMP→→3-磷酸甘油脂肪→水解→甘油→3-磷酸甘油脂肪酸：在細胞質中重頭合成線上粒體或微粒體中的延長途徑3-磷酸甘油的生物合成CH2OHCH2OHG→EMP→∣C=OCH2O∣PNADH+H+NAD+∣CHOH∣CH2OP磷酸甘油脫氫酶CH2OHCHOHCH2OH∣∣磷酸甘油激酶ATPADPCH2OH∣CHOH∣CH2OP脂肪分解→飽和脂肪酸的從頭合成原料：主要線上粒體內產生的乙醯CoA脂肪酸合成部位：細胞質乙醯CoA不能穿過線粒體的膜？乙醯基穿梭系統單擊此處脂肪酸合成酶系合成脂肪酸的酶彼此聚合在一起形成多酶複合體。這個多酶複合體共有7種蛋白參加反應：乙醯轉醯酶丙二酸單醯轉醯酶β-酮脂醯ACP合成酶β-酮脂醯ACP還原酶β-羥脂醯ACP脫水酶烯脂醯ACP還原酶醯基載體蛋白（ACP）乙醯CoA羧化為丙二酸單醯CoA飽和脂肪酸從頭合成的過程單擊此處脂肪酸的合成與β-氧化的比較飽和脂肪酸的延長途徑線粒體酶系：與β-氧化的逆過程相似微粒體酶系：與C16酸的合成相似，但醯基的載體不是ACP，而是CoA不同生物脂肪酸延長方式：R-CH2-C-SCoAO=CH3-C-SCoAO=R-CH2-C-CH2-C-SCoAO=R-CH2-CH-CH2-C-SCoA-OHNADH+H+NAD+O=O=CoASHR-CH=CH-CH2-C-SCoAO=H2ONADPH+H+NADP+R-CH2-CH2-CH2-C-SCoAO=線粒體中脂肪酸的延長途徑R-CH2-C-SCoAO=HOOCCH2-C-SCoAO=R-CH2-C-CH2-C-SCoAO=-OHNADPH+H+NADP+O=O=CoASHR-CH=CH-CH2-C-SCoAO=H2ONADPH+H+NADP+R-CH2-CH2-CH2-C-SCoAO=微粒體中脂肪酸的延長途徑R-CH2-CH-CH2-C-SCoA不飽和脂肪酸的合成氧化脫氫途徑：去飽和酶厭氧：脫水酶RCH2CH2（CH2）7CO-SCoA+O2+NADHP+H+RCH=CH（CH2）7CO-SCoA+2H2O+NAD+三脂醯甘油的生物合成R-C-SACP+H2OO=R-C-OH+ACP-SH脂醯ACP硫酯酶O=R-C-OH+ATP+CoAO=脂醯硫激酶R-C-SCoA+AMP+PPiO=CH2OHCHOHCH2OP--R1CO-SCoA+R2CO-SCoA+CH2OCOR1CHOCOR2CH2OP--磷酸甘油轉醯酶2CoA-SH磷酸酶H2OPiCH2OCOR1CHOCOR2CH2OH--二醯甘油轉醯酶CH2OCOR1CHOCOR2CH2OCOR3--R3CO-SCoACoASH本章重點：β-氧化的步驟和能量計算脂肪酸合成的兩個酶系統氧化與合成的比較含氮化合物

的代謝氮素是生命元素

—蛋白質、核酸、脂類

氮素代謝非常複雜

—注意掌握輪廓NNH4+AA其他AA蛋白質降解核苷酸酮酸α轉氨酶降解核酸N代謝概況+戊碳糖一、蛋白質的分解代謝蛋白質蛋白質酶肽段肽酶氨基酸二、氨基酸的分解代謝轉氨基作用：一種α-氨基酸的氨基經轉氨酶作用轉移給另一分子α-酮酸，生成相應的α-酮酸和α-氨基酸。COOH－CHNH2－R1＋COOH－C=O－R2轉氨酶COOH－CHNH2－R2＋COOH－C=O－R1比較重要的轉氨酶穀草轉氨酶穀丙轉氨酶單擊此處氨基酸分解產物的去向氨基酸胺CO2脫羧基作用脫氨基作用酮酸NH4＋生理活性物質釋放或重新利用尿素和嘧啶等進一步氧化或轉變為糖、脂肪氨的進一步代謝——氨的去路單擊此處（尿素迴圈）α-酮酸的去路三、氨基酸的生物合成氨基酸代謝與糖代謝的關係四、核酸的分解代謝五、嘌呤和密啶的分解代謝嘌呤的分解嘧啶的分解六、核苷酸的生物合成嘌呤核苷酸的“從頭合成”嘧啶核苷酸的“從頭合成”CCNCCNNH3CO2Asp去氧核糖核苷酸的合成dTMP的合成本章要點：AA分成幾組？AA脫氨及脫羧後各個成分的去路。堿基各個原子的來源。核苷酸的相互轉化在什麼水準上。核酸的生物合成遺傳資訊的傳遞與表達已成為現代生物學最活躍的領域之一本章內容：中心法則DNA的生物合成逆轉錄轉錄RNA的複製一、中心法則：中心法則：由DNA決定RNA分子的堿基順序，又由RNA決定蛋白質分子的氨基酸順序的理論中心法則單擊此處DNARNA蛋白質複製轉錄逆轉錄複製翻譯完美形式的中心法則基本概念複製：以原來DNA分子為範本合成出相同分子的過程。轉錄：在DNA分子上合成出與其核苷酸順序相對應的RNA的過程。逆轉錄：以RNA為範本合成出DNA的過程翻譯：在RNA的控制下，根據核苷酸鏈上每三個核苷酸決定一種氨基酸的規則，合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質肽鏈的過程。二、DNA的生物合成半保留複製：子代DNA分子一條為親代鏈，另一條鏈則是新合成的子一代子二代DNA半保留複製參與原核生物DNA複製的酶和蛋白質因數引物酶DNA聚合酶解螺旋酶（解鏈酶）單鏈DNA結合蛋白（SSB）DNA連接酶拓樸異構酶引物酶原料：NTP引物酶的作用：合成一段RNA作為引物RNA引物作用：引發DNA的合成DNA聚合酶原料：dNTP方向：5`→3`DNA聚合的種類：DNA聚合酶IDNA聚合酶IIDNA聚合酶III解螺旋酶單鏈DNA結合蛋白DNA連接酶拓樸異構酶使DNA超螺旋變為鬆馳態；它兼有內切酶和連接酶的活力，能迅速使DNA鏈斷開後再接上。DNA超螺旋的鬆馳單擊此處DNA複製時各種酶在DNA鏈上結合的模式圖DNA複製的過程合成的方向：5`→3`反應通式：（dNMP）n-3`-OH+dNTP→（dNMP）n+1-3`-OH+PPi原料：dNTP複製分三個階段：起始、延長和終止起始起點：起點是一段特殊的序列所組成；原核生物只有一起點；真核生物有多個起點；複製叉：在複製時，DNA雙鏈解開，其形狀象個叉子。延長DNA鏈延長：DNA聚合酶Ⅲ岡崎片段前導鏈滯後鏈半不連續複製起始和延長單擊此處延長複製叉上僅結合了一套DNA聚合III，前導鏈與滯後都是由同一套DNA聚合酶完成的。滯後的範本鏈要形成環，穿過DNA聚合酶才能保證兩條鏈的合成方向均為5`→3`。單擊此處終止DNA聚合I：切除引物，並填補空缺DNA連接酶：將相鄰的兩個DNA片段連接起來DNA複製過程基本半保留複製有特定的起點（原核生物為單起點，真核生物為多起點）需要RNA作為引物，以後引物被切除，補上DNADNA合成方向是5`→3`複製可以是單向，也可以是雙向，但速度不一定相等半不連續複製，有前導鏈（連續）和後滯鏈（不連續）之分三、逆轉錄逆轉錄：以RNA為範本合成DNA的過程，即遺傳資訊從RNA傳遞到DNA。逆轉錄酶催化新鏈合成的方向：5`→3`逆轉錄酶具有以下三種活力：RNA指導的DNA聚合酶活力；DNA指導的DNA聚合酶活力；RNA水解酶活力。逆轉錄酶合成DNA的過程以RNA為範本、dNTP為底物，合成一條互補的DNA（稱cDNA），即RNA-DNA鏈水解RNA-DNA雜交分子中的RNA以新合成的DNA鏈為範本合成另一條互補的DNA鏈，形成雙鏈DNA分子（前病毒）前病毒整合致電細菌染色體上逆轉錄過程單擊此處逆轉錄病毒的繁殖單擊此處四、RNA的生物合成DNA指導下的RNA合成（轉錄）：在DNA分子上合成出與其核苷酸順序相對應的RNA的過程RNA聚合酶RNA合成的機理真核生物RNA的合成RNA聚合酶原料：DNA範本和NTP催化反應：（NMP）n+NTP→（NMP）n+1+PPi方向：5`→3`組成：五個亞基RNA聚合酶全酶=α2ββ`+σ大腸桿菌RNA聚合酶各亞基的作用RNA合成的機理轉錄時只利用DNA雙鏈中的一條鏈為範本，這條鏈稱為範本鏈（或反意義鏈、非編碼鏈）；另一條鏈稱為非範本鏈（有意義鏈、編碼鏈）由於轉錄只在DNA的一條鏈進行，所以稱為不對稱轉錄轉錄的過程起始延長終止原核生物與真核生物轉錄起點起始啟動子：指示轉錄起始的DNA位點延長RNA聚合酶延範本滑動催化RNA鏈的延伸RNA聚合酶全酶σ亞基脫離轉錄區域DNA雙螺旋解開，轉錄後DNA又恢復雙螺旋結構轉錄的起始和延長單擊此處終止蛋白質因數ρ（ρ

因數）新生的RNA形成一種特殊的髮夾結構轉錄終止的髮夾結構轉錄過程單擊此處複製與轉錄的比較真核生物RNA的合成真核生物有三種RNA聚合酶：RNA聚合酶Ⅰ、II、III哺乳動物RNA聚合酶的性質mRNA轉錄後加工修飾剪切拼接等mRNA的加工5`-端加上帽子結構、3`-端添加PolyA切除內含子內含子：許多真核生物的基因是不連續的。些DNA序列雖然能被轉錄成RNA，但在加式過程中又被切除，這些片段，稱內含子。外顯子：能夠被轉錄為RNA，並能翻譯出蛋白質來的DNA序列。五、RNA的複製RNA複製酶：以病毒RNA為範本合成新鏈的方向：5`→3`本章重點與複製有關的各種組分複製與轉錄的異同複製的基本過程蛋白質的生物合成蛋白質合成體系的主要成份蛋白質的生物合成過程蛋白質合成所需的能量多核糖體蛋白質生物合成後的加工處理一、蛋白質合成體系的主要成份蛋白質合的範本——mRNA氨基酸運載工具——tRNA蛋白質合成場所——核糖體蛋白質合的範本——mRNA翻譯：將mRNA上的遺傳資訊解讀，合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質肽鏈的過程。遺傳密碼：指mRNA上核苷酸排列順序與蛋白質多肽鏈中的氨基酸排列順序之間嚴格的對應關係。遺傳密碼的基本特性讀碼不重疊無間隔密碼的簡並性有終止密碼子和起始密碼子密碼的通用性讀碼不重疊無間隔密碼的簡並性密碼的簡並：一個氨基酸具有二個以上的密碼子同義密碼子：可以編碼相同氨基酸的密碼子5'3'3'5'密碼子與反密碼子之間的變偶性······UUGGCACUG··················TrpAlaLeu··················UUGGCUCUG··················TrpAlaLeu············mRNA肽鏈有起始密碼子和終止密碼子起始密碼子：AUG終止密碼子：UAG、UAA、UGA密碼的通用性所有的生物都共用一套密碼氨基酸的運載工具——tRNA同工受體tRNA：每一種氨基酸都有一種或幾種特定的tRNA，將這些tRNA稱為同工受體tRNA。在蛋白質合成中tRNA的四種功能：氨基酸的結合部位氨醯-tRNA合成酶識別部位核糖識別部位密碼識別部位即反密碼子蛋白質合成的場所——核糖體化學組成：蛋白質與rRNA結構：大亞基與小亞基16SrRNA二級結構模型核糖體的立體結構模型核糖體上的功能部位A部位P部位肽醯基轉移酶部位GTP酶部位單擊此處二、蛋白質的生物合成過程方向：N-端→C-端mRNA的閱讀方向：5`→3`原料：氨基酸（必須先活化為氨醯tRNA）合成分為三個階段：起始、延伸和終止氨基酸的