生物化学部分总结

代谢总论分解代谢：有机营养物，不管是从环境获得的，还是自身储存的，通过一系列反应步骤变为较小的，较简单的物质的过程称为分解代谢。合成代谢：又称生物合成，是生物体利用小分子或大分子的结构原件建造成自身大分子的过程。ATP储存自由能为生物体的一切生命活动提供能量。满足以下四方面的需要：①生物合成、②肌肉收缩、③营养物逆浓度梯度跨膜运送、④在DNA、RNA、蛋白质能生物合成中，以特殊方式起递能作用。能够直接提供自由能推动生物体多种化学反应的核苷酸类分子除ATP外，还有GTP，UTP，CTP。GTP对G蛋白的活化，蛋白质的生物合成，蛋白质的寻靶作用，蛋白质的转运等等都作为推动力提供自由能。FMN，黄素腺嘌呤单核苷酸，FAD，黄素腺嘌呤二核苷酸，它们是另一类在传递电子和氢原子中起作用的载体。FMN和FAD都能接受两个电子和两个氢原子，它们在氧化还原反应中，特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。辅酶A，简写为CoA，分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巯基乙胺。在水解时释放出大量的自由能。遗传缺欠症缺乏尿黑酸氧化酶，导致酪氨酸的代谢中间物尿黑酸不能氧化而随尿排出体外，在空气中使尿变成黑色。苯丙酮尿症，是苯丙氨酸发生异常代谢的结果，这是尿中出现苯丙氨酸。但酪氨酸的代谢仍然正常。通过以上两种不正常的代谢现象，是苯丙氨酸的代谢途径得到了阐明。生物能学高能磷酸化合物的类型①碳氧键型②氮磷键型-如胍基磷酸化合物。1.磷酸肌酸。2.磷酸精氨酸。③硫酯键型-活性硫酸基。1.3’-腺苷磷酸5’-磷酰硫酸。2.酰基辅酶A。④甲硫键型-活性甲硫氨酸ATP水解释放的自由能收到许多因素的影响。当ph升高时ATP释放的自由能明显升高。还受到Mg2+等其他一些2价阳离子的复杂的影响。ATP在磷酸基团转移中作为中间递体而起作用。磷酸肌酸：神经和肌肉等细胞活动直接供能物质是ATP。但ATP在细胞中的含量很低。在哺乳动物的脑和肌肉中约3-8mmoal/kg。而肌肉和脑中的磷酸肌酸含量都远远超过ATP。磷酸肌酸是细胞内首先供应ADP使之再合成ATP的能源物质。人体肌肉中磷酸肌酸的含量及其再合成速度是运动员速度素质的物质基础。磷酸精氨酸是某些无脊椎动物例如蟹和龙虾等肌肉中的储能物质。磷酸精氨酸和磷酸肌酸以高能磷酸集团作为储能物质又统称磷酸原。有些微生物以聚偏磷酸作为储能物质。ATP系统的动态平衡：ATP的周转非常迅速，细胞内ATP的产生和利用都处在一个相对稳定的平衡状态。能荷：细胞所处的能量状态用ATP，ADP和AMP之间的关系式来表示，成为能荷。能荷是细胞所处能量状态的一个指标。糖酵解作用糖酵解作用：在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成2分子丙酮酸并提供能量的过程。糖酵解过程可以说，是真核细胞以及细菌摄入体内的葡萄糖最初经历的酶促分解过程。也是葡萄分解代谢所经历的共同途径。许多化学物质具有阻滞发酵进行的作用，氟化物抑制发酵液的发酵过程，造成3-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸的积累。碘乙酸造成果糖-1,6-二磷酸的积累。酵解过程的生物学意义：它是在不需要氧供应的条件下，产生ATP的一种供能方式。从酵解的总能量变化来考虑，这是一个放能过程。其中由形成ATP捕获的能量所占释放全部能量的百分比为31%。酵解过程实际是一个不可逆的反应过程。中间产物磷酸化：糖酵解过程由葡萄糖到所有的中间产物都是以磷酸化合物的形式来实现的。意义：①带有极性不易随便出入细胞。②与酯识别。③传递能量。激酶：是能够在ATP和任何一种底物之间起催化作用，转移磷酸基团的一类酶。在肝脏中还存在一种专一性强的葡萄糖激酶又称葡糖激酶，这种酶在维持血糖的恒定中起作用。7、己糖激酶：一种调节酶，它催化的反应产物葡萄糖-6-磷酸和ADP能使该酶收到变构抑制。但葡萄糖磷酸激酶却不受葡萄糖-6-磷酸的抑制。因此当葡萄糖浓度相当高时，葡萄糖激酶才起作用。8.己糖激酶有多种，并且有区域性分布。9.酶的区域性分布，是机体对酶活性调控的一种方式。10.磷酸果糖激酶：一种变构酶，它的催化效率很低，糖酵解的速率严格地依赖该酶的活力水平。它是哺乳动物糖酵解途径最终的调控关键酶。例如，肝中的磷酸果糖激酶受高浓度ATP的抑制。但是ATP对该酶的这种变构抑制效应可被AMP解除。因此ATP/AMP的比例关系对此酶也有明显的调节作用。当PH下降时，H+对该酶有抑制作用。11.变位酶：通常将催化分子内化学基团位移的酶成为变位酶。12.丙酮酸激酶的催化活性需要2价阳离子参与，如Mg2+和Mn2+。它是糖酵解途径中的一个重要的变构调节酶。ATP、长链脂肪酸、乙酰-CoA、丙氨酸都对该酶有抑制作用，而果糖-1,6-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸对该酶都有激活作用。13.由酶催化的NADH的氧化或NAD+的还原反应都具有绝对的离体专一性。14、糖酵解中，由己糖激酶，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反应实际都是不可逆反应，因此，这三种酶都具有调节糖酵解途径的作用。15、磷酸果糖激酶受到高浓度ATP的抑制。16、柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制作用正具有这种意义。细胞内的柠檬酸含量高，意味着有丰富的生物合成前提存在，葡萄糖无需为提供合成前体而降解，柠檬酸是通过加强ATP的抑制效应来抑制磷酸果糖激酶的活性，从而使糖酵解过程减慢。17、果糖-2,6-二磷酸是一个变构激活剂。它控制磷酸果糖激酶的变构转换，维持构象之间的平衡关系。18、新陈代谢中重要的控制因素：磷酸果糖激酶催化果糖-6磷酸形成果糖-1,6-二磷酸的反应。19、丙酮酸激酶控制着丙酮酸的外流量，果糖-1,6-二磷酸对丙酮酸激酶作用使糖酵解过程的反应中间物能够顺利地往下一步进行。丙酮酸激酶控制着丙酮酸的外流量。当能量贮存足够时，ATP对丙酮酸激酶的变构抑制效应是酵解过程减慢。如果血液中的葡萄糖水平下降，激起肝脏中丙酮酸激酶的磷酸化，使该酶变为不活跃的形式。丙氨酸对丙酮酸激酶的变构抑制效应，也使酵解过程减慢。第23章柠檬酸循环1、柠檬酸循环又称为三羧酸循环，简称TCA循环。2、柠檬酸循环实在细胞的线粒体中进行的。3、柠檬酸循环不只是丙酮酸氧化所经历的途径，也是脂肪酸、氨基酸等各种燃料分子氧化分解所经历的共同途径。4、丙酮酸进入柠檬酸循环之前需先转变为乙酰辅酶A。共包括4步反应，催化这些反应的酶是包括丙酮酸脱氢酶在内的多酶复合体，由3种酶高度组合在一起形成的，统称为丙酮酸脱氢酶复合体或丙酮酸脱氢酶系。5、六种辅酶因子：①辅酶A(CoA-SH)②NAD+③硫胺素焦磷酸④硫辛酰胺⑤黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）⑥Mg+。6、丙酮酸脱氢酶的特点：该酶由8个三聚体结合在一起构成一个中空的立方体。这个立方体内部的空穴以深沟与外界相通。这些深沟跨过立方体的表面。E1，E2，E3，三种酶的活性部位在这个酶复合体上相互距离甚远。E2有一个由赖氨酸残基与硫辛酰胺二硫键相连的长臂，它具有极大的转动灵活性，可将丙酮酸脱氢酶复合体所催化的底物在转变过程中，从一个酶转送到另一个酶，在转动时，呈现三种状态：其静电荷一次为0，-1，-2。这三种静电荷的变化可为此长臂在酶体系中的转动提供推动力，是硫辛酰基能够定向地运转。7、丙酮酸脱氢酶复合体的调控：（1）产物控制：即由NADH和乙酰-CoA控制。这两种产物表现的抑制作用是和酶的作用底物即NAD+和CoA竞争酶的活性部位，是竞争性抑制。乙酰-CoA抑制E2，NADH抑制E3。（2）磷酸化和去磷酸化的调控：E1的磷酸化和去磷酸化是使丙酮酸脱氢酶复合体失活和激活的重要方式。在处于丙酮酸脱氢酶复合体核心位置的E2分子上结合着两种特殊的酶，一种称为激酶，另一种称为磷酸酶。激酶使丙酮酸脱氢酶组分磷酸化，磷酸酶则是脱去丙酮酸脱氢酶的磷酸基团从而使丙酮酸脱氢酶复合体活化。Ca2+通过激活磷酸酶的作用，也使丙酮酸脱氢酶活化。8、诱导契合：草酰乙酸与酶诱导出的构象变化，产生了乙酰-CoA的结合部位并且杜绝了溶剂对草酰乙酸的干扰。这是一个典型的诱导契合。9、柠檬酸合酶：属于调控酶，活性受底物供给的情况所控制。活性受ATP，NADH，琥珀酰辅酶A，酯酰-CoA等的抑制。是柠檬酸循环中的限速酶。由氟乙酸形成的氟乙酰-CoA可被柠檬酸合酶催化与草酰乙酸缩合生成氟柠檬酸。此反应成为致死性合成反应。10、异柠檬酸脱氢酶：变构调节酶。活性受ADP变构激活。ATP浓度上升对该酶产生抑制效应。ADP课增强酶与底物的亲和力。该酶与异柠檬酸、Mg2+、NAD+、ADP的结合有相互协同作用。它在柠檬酸循环中起到调节酶的作用。11、α-酮戊二酸脱氢酶：受其产物琥珀酰-CoA和NADH的抑制，也同样受高能荷的抑制，因此当细胞的ATP充裕是，柠檬酸循环进行的速度就减慢。但其不受磷酸化，去磷酸化共价修饰的调节。12、琥珀酰-CoA合成酶：也称琥珀酰硫激酶，在柠檬酸循环中都是向琥珀酸的方向进行。这个反应的要点是产生一个高能磷酸键，在哺乳动物形成一份子GTP，在植物和微生物直接形成ATP。这是柠檬酸循环中唯一直接产生一个高能磷酸键的步骤。13、底物水平磷酸化：通过分解途径在底物水平上直接产生ATP。14、琥珀酸脱氢酶：丙二酸是琥珀酸脱氢酶的强抑制剂。15、柠檬酸脱氢酶共有4个脱氢步骤，其中由3对电子镜NADH传递给电子传递链，最后于氧结合生成水。每对电子通过化学计算产生2.5个ATP分子。一对电子镜FADH2转移给电子传递链，化学计算产生1.5个ATP分子，通过柠檬酸循环本身，只产生一个ATP(GTP)分子。共产生10个ATP分子。16、Ca2+在柠檬酸循环中它对丙酮酸脱氢酶的磷酸酶其激活作用，对异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶都有激活作用。17、柠檬酸循环的双重性：柠檬酸循环具有分解代谢和合成代谢双重或称两用性。18、填补反应：对柠檬酸循环中间产物有补充作用的反应成为填补反应。19、底物水平磷酸化和氧化磷酸化的异同：氧化磷酸化是指直接与电子传递链相偶联的由ADP形成ATP的磷酸化作用。伴随电子从底物到氧的传递，ADP被磷酸化形成ATP。生物体内95%的ATP来自这种方式。底物水平磷酸化是因脱氢、脱水等作用而使能量在分子内部重新分布，形成高能磷酸化合物，然后将高能磷酸基团转移到ADP形成ATP的过程。第24章生物氧化1、生物氧化：有机分子在细胞内氧化分解称二氧化碳和水并释放出能量形成ATP的过程，统称为生物氧化。2、氧化磷酸化：是NADH和FADH2上的电子通过一系列电子传递载体传递给O2，伴随NADH和FADH2的再氧化,将释放的能量使ADP磷酸化形成ATP的过程。3、电子传递链:或称呼吸链,是电子从NADH到O2的传递所经过的途径。这条链主要由蛋白质复合体组成，大致分为4个部分，分别称为NADH-Q还原酶、琥珀酸-Q还原酶、细胞色素还原酶和细胞色素氧化酶。4、电子传递链的复合体的辅机：黄素类、铁硫基团、血红素和铜离子，这些辅机都是电子载体。5、辅酶Q，简称Q，在电子传递中的作用是将电子从NADH-Q还原酶和琥珀酸-Q还原酶转移到细胞色素还原酶上。是脂溶性辅酶。6、氧化磷酸化作用：生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用。是将生物养活过程中释放的自由能用以是ADP和无机磷酸生成高能ATP的作用。7、真和生物的电子传递和氧化磷酸化都是在细胞的线粒体内膜发生的作用。原核生物则是在浆膜发生的。8、P/O比：消耗1mol氧原子时，需要消耗无机磷酸的mol数，即生成ATP的mol数。9、能量偶联假说：化学渗透假说：电子传递释放的自由能和ATP合成是与一种跨线粒体内膜的质子梯度相偶联的。电子传递的自由能驱动H+从线粒体机制跨过内膜进入到膜间隙，从而形成跨线粒体内膜的H+电化学梯度。这个梯度驱动ATP的合成。10、解偶联剂：这类试剂是电子传递和ATP形成两个过程分离，失掉它们的紧密联系。他只抑制ATP的形成过程，不抑制电子传递过程，使电子传递产生的自由能都变为热能。不能生成ATP，P/O比值降低甚至为零。典型了2,4-二硝基苯酚。11、氧化磷酸化抑制剂：抑制养的利用又抑制ATP的形成，但不直接抑制电子传递链上载体的作用。12、细胞溶胶内NADH的再氧化，两种穿梭途径解决，甘油-3-磷酸穿梭途径（产生1.5个ATP），苹果酸-天冬氨酸穿梭途径（产生2.5个ATP）。第25章戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径1、戊糖磷酸途径作用场所：细胞浆2、戊糖磷酸途径氧化阶段的酶：葡萄糖-6-磷酸脱氢酶，此反应不可逆，是反应速度的一个重要的调控点。重要的调控因子是NADP+的水平，形成的还原型NADPH与NADP+争相与酶的活性部位结合从而引起酶活性的降低，即竞争性抑制。3、氧化第三步，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶。4、戊糖磷酸途径的生物学意义：①戊糖磷酸途径是细胞产生还原力的主要途径。②戊糖磷酸途径是细胞内不同结构糖分子的重要来源，并未各种单糖的互相转变提供条件。③HMP定位于细胞质和EMP等途径相同。5、糖异生作用：①以非糖物质作为前体合成葡萄糖的作用②是植物动物体内一种重要的单糖合成途径③非糖物质包括乳酸，丙酮酸，丙酸，甘油，氨基酸和乙酰CoA等。6、糖异生作用场所：主要为肝。7、葡糖异生与糖酵解作用的关系：如果糖酵解作用活跃，葡糖异生作用必受一定限制。如果糖酵解的主要酶收到抑制，葡糖异生作用酶的活性就收到促进。这种相互制约又相互协调的关系主要由两种途径不同的酶的活性的浓度起作用。8、乙醛酸途径：又称乙醛酸循环，这一途径在动物体内并不存在，只存在于植物和微生物中。主要内容实际是通过乙醛酸途径使乙酰-CoA转变为草酰乙酸而进入柠檬酸循环。包括只存在于乙醛酸循环体中的两种酶，即柠檬酸裂合酶和苹果酸合酶。第26章糖原的分解和生物合成1、糖原的生物学意义：糖原的存在保证了机体最需能量供应的脑和肌肉紧张活动时对能量的需要，同时也保证不间断地供给维持恒定水平的血糖。2、机体贮存糖原的器官主要是肝脏和肌肉。3、葡聚糖中葡萄糖的连接形式有两种：α-1,4-糖苷键相连接，另一种是在多糖分子的分支处，你α-1,6-糖苷键的形式相连。4、糖原的降解采用磷酸解而不是水解的生物学意义：磷酸解使讲解下的葡萄糖分子带上磷酸集团。葡萄糖-1-磷酸不需要能量提供可容易地转变为葡萄糖-6-磷酸，从而进入糖酵解等葡萄糖的酵解途径。如若水解，需消耗1个ATP分子。5、糖原生物合成中糖基的供体是尿苷二磷酸葡萄糖，简称UDP-葡萄糖或UDPG。6、糖原的降解主要由糖原磷酸化酶和糖原脱支酶联合作用。7、糖原的降解和合成是完全不同的两条途径。它们都受到严格而复杂的别勾调节和激素调节。第28章脂肪酸的分解代谢1、三脂酰甘油在人类的饮食脂肪中，以及作为代谢能量的储存形式中约占90%。2、脂肪酸分解代谢的场所：细胞溶胶和真核生物的线粒体基质中。3、脂肪酸的氧化的基本过程：转运-》活化（形成酯酰-CoA）-》β氧化4、脂肪酸进入线粒体：短或中长链的酯酰-CoA分子课容易地渗透通过线粒体内膜，但是更长链的酯酰-CoA就不能轻易透过气内膜，需要一个特殊的运送机制。这个机制就是长链脂酰-CoA要与急性的肉碱分子结合。5、β-氧化：脱氢，水化，再脱氢和硫解4步连续反应。6、脂肪酸氧化每次讲解下一个2谈单元的片段，氧化是从羧基端的β-位碳原子开始的，释下一个乙酸单元。7、每进行一次β-氧化，可产生1分子乙酰CoA，2对氢原子（产生4个ATP，过去认为是5个）8、现实的观点与Knoop的假说的差异：①切掉的两个碳原子单元是乙酰-CoA，而不是醋酸分子。②在反应系列中的中间产物全部都是结合在辅酶A上。③降解的其实需要ATP的水解。9、线粒体中的脂肪酸氧化的三大步骤，①β氧化，以16碳的软脂酸为例，经过7轮之后，软脂酸只残留两个碳原子，即乙酰-CoA。一分子软脂酸可生成106个ATP②β氧化形成的乙酰-CoA进入柠檬酸循环。③NADH和FADH2的电子传递。10、不饱和脂肪酸氧化的酶：烯酰-CoA异构酶11、不饱和脂肪酸氧化比β-氧化少产出FADH2和1.5个ATP。12、单不饱和脂肪酸：异构酶。多不饱和脂肪酸：异构酶，还原酶。13、奇数碳原子脂肪酸的氧化生成丙酰-CoA，丙酰-CoA经3步酶促反应转化为琥珀酰-CoA。14、脂肪酸还可发生α或w氧化，α氧化对于人类健康是必不可少的。由于C-3位上有一个甲基取代基，因此植烷酸不属于β-氧化的第一步反应的酯酰-CoA脱氢酶的底物。它降解的第一步是由另一个线粒体酶来实现的，即脂肪酸α-羟化酶。15、酮体：饥饿或糖尿病时肝中脂肪酸大量氧化而产生乙酰辅酶A后缩合生成的产物。包括乙酰乙酸、β羟丁酸及丙酮。16、酮体的合成主要是肝脏的功能。17、磷酸甘油酯是磷脂酸的衍生物。18、磷脂酶：降解磷脂的酶。19、脑苷脂：是最简单的鞘糖脂。20、脑硫脂：是某些脑苷脂中的半乳糖残基在它们的C3位上与一硫酸分子连接。21、神经节苷脂：是持有最复杂基团的鞘糖脂。22、脂肪酸β-氧化的主要调控关键是血液中脂肪酸的供给情况。23、脂肪酸分解代谢与生物合成的调控同时发生，调控的因子是当生物体的能量贮存过量时，令合成进行，分解代谢只要在需能是才发生。24、胆固醇代谢中的酶：7α-羟化酶。胆固醇不降解为二氧化碳和水，它仅经过氧化转化为胆汁酸、类固醇、维生素D3等。第29章脂类的生物合成1、脂类的合成：16个碳饱和脂肪酸的合成消耗7个ATP和14个NADH。2、脂肪酸合成途径与β-氧化的比较：①两条途径的发生场所不同，脂肪酸合成发生于细胞溶胶，酵解发生于线粒体。②在脂肪酸合成中，有三羧酸转运机制，它的功能是运送乙酰-CoA，在脂肪酸降解中，有肉碱载体系统，它的功能是运送酯酰-CoA。③脂肪酸合成时，是从分子