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文檔簡介
1、生物化學(xué)筆記目 錄第一章:蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能1第二章:核酸的結(jié)構(gòu)與功能1第三章:酶2第四章:糖代謝3一、糖的無氧氧化(糖酵解)3二、糖的有氧氧化 (糖酵解途徑,丙酮酸氧化脫羧,三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化)4三、葡萄糖的其他代謝途徑4四、糖原的合成與分解5五、糖異生6六、血糖及其調(diào)節(jié)6第五章:脂類代謝7一、甘油三酯代謝7二、磷脂代謝8三、膽固醇代謝9四、血漿脂蛋白代謝9第六章:生物氧化11第七章:氨基酸代謝12一、蛋白質(zhì)的消化吸收與腐敗12二、氨基酸的一般代謝13三、氨的代謝14第八章:核苷酸代謝16一、嘌呤核苷酸的合成與分解代謝16二、嘧啶核苷酸的合成與分解代謝17第九章:物質(zhì)代謝的聯(lián)系與調(diào)節(jié)17
2、第十章:DNA的生物合成19一、DNA復(fù)制的基本規(guī)律19二、DNA復(fù)制的酶學(xué)和拓撲學(xué)變化19三、DNA生物合成過程20四、逆轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式21五、DNA損傷(突變)與修復(fù)22第十一章:RNA的生物合成22一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶22二、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程23三、真核生物RNA的生物合成23四、真核生物RNA的加工24第十二章:蛋白質(zhì)的生物合成26一、蛋白質(zhì)生物合成體系26二、氨基酸的活化26三、肽鏈的生物合成過程27四、蛋白質(zhì)翻譯后修飾和靶向輸送28五、蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制28第十六章:血液的生物化學(xué)29一、血漿蛋白是維持體內(nèi)代謝的重要物質(zhì)29二、血液凝固是凝血與抗凝因子的動態(tài)調(diào)節(jié)
3、29三、血細胞代謝30第十七章:肝的生物化學(xué)30一、肝的生物轉(zhuǎn)化30二、膽汁與膽汁酸代謝30三、膽色素的代謝與黃疸31第十八章:維生素與無機物31第一章:蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能 第二章:核酸的結(jié)構(gòu)與功能第一章:蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第39頁第三章:酶蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能:生物催化劑,代謝調(diào)節(jié),免疫保護,物質(zhì)轉(zhuǎn)運和存儲,運動與支持,參與細胞間信息傳遞各種蛋白質(zhì)含氮量接近,平均為16%每克樣品含氮克數(shù)X6.25X100=100g樣品中蛋白質(zhì)含量(g%) 20種L-氨基酸,除甘氨酸(無手性)酸性氨基酸:天冬氨酸,谷氨酸 堿性氨基酸:賴氨酸,精氨酸,組氨酸必須氨基酸:一兩色素本來淡些不能進行轉(zhuǎn)氨基:脯賴羥蘇等電
4、點計算:pK值由小到大排序 中&酸為1/2(pK1+pK2) 堿為1/2(pK2+pK3)酸性天冬谷,堿性賴精組。芳香酪苯色,羥基酪蘇絲。一碳甘組色絲,轉(zhuǎn)氨脯賴羥蘇。有支鏈亮異亮,可生酮賴和亮??缮稚?,酪苯色異亮蘇。含有共軛雙鍵的色氨酸、酪氨酸的最大紫外吸收峰在280nm波長附近谷胱甘肽GSH氧化型谷胱甘肽GSSG-螺旋-折疊氫鍵鏈內(nèi),平行于長軸鏈間,垂直于長軸R基螺旋外側(cè)鋸齒的上、下方蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)(屬局部主鏈構(gòu)象):-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲-螺旋:右手螺旋 3.6個氨基酸 螺距0.54nm 氨基酸殘基側(cè)鏈對構(gòu)象的影響:-螺旋:帶電荷,大小,形狀 -折疊:側(cè)鏈大小三級結(jié)構(gòu)是整條肽鏈中全部氨基酸
5、殘基的相對空間位置。(每種完整蛋白質(zhì)分子必定具有三級結(jié)構(gòu)) 一級結(jié)構(gòu)不被破壞則可能恢復(fù)到原來的三級結(jié)構(gòu)(一級結(jié)構(gòu)相似則高級結(jié)構(gòu)也相似,但一級結(jié)構(gòu)并不是唯一決定因素,還有其他因素如分子伴侶)變性不涉及一級結(jié)構(gòu),主要是二硫鍵和非共價鍵被破壞一級:肽鍵二級:氫鍵三級:疏水鍵,鹽鍵,氫鍵,范德華力四級:氫鍵,離子鍵(非共價鍵)肌紅蛋白(Mb)是只有三級結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì),而血紅蛋白(Hb)具有2個亞基和2個亞基。氧解離曲線:Mb為直角雙曲線,Hb為S狀曲線協(xié)同效應(yīng):指一個亞基與其配體結(jié)合后,能影響此寡聚體中另一亞基與配體的結(jié)合能力。Hb與氧結(jié)合有正協(xié)同效應(yīng)。變構(gòu)效應(yīng):由一個氧分子與Hb亞基結(jié)合后引起亞基
6、的構(gòu)象變化。該小分子(O2)稱為變構(gòu)劑或效應(yīng)劑,蛋白為變構(gòu)蛋白鹽析(硫酸鈉 硫酸銨 氯化鈉)是破壞蛋白質(zhì)表面水化膜或電荷。 蛋白質(zhì)變性時,280nm波長處紫外吸收增加。蛋白質(zhì)分離:電泳(利用電荷),陰離子交換層析(根據(jù)電荷),凝膠過濾/分子篩層析(根據(jù)分子大小,分子越大越先被洗脫下來),超速離心(根據(jù)沉降系數(shù),故可測定分子量)第二章:核酸的結(jié)構(gòu)與功能脫氧核糖和磷酸基團構(gòu)成DNA骨架,親水骨架位于螺旋外側(cè) 3-羥基,5-磷酸基DNA一級結(jié)構(gòu)為脫氧核苷酸序列(堿基序列),二級結(jié)構(gòu)是雙螺旋結(jié)構(gòu),高級結(jié)構(gòu)是超螺旋結(jié)構(gòu)。DNA是反向平行,右手螺旋的雙鏈結(jié)構(gòu),直徑2.37nm,螺距3.54nm,每個螺旋有
7、10.5個堿基對。戊糖與堿基通過N-糖苷鍵相連成(脫氧)核苷,戊糖與堿基處于反式構(gòu)象,再與磷酸通過酯鍵連接成(脫氧)核苷酸。DNA是脫氧核苷酸通過3,5-磷酸二酯鍵連接形成大分子。大小用堿基對數(shù)目(bp)表示,50bp稱寡核苷酸。堿基對之間用氫鍵相連,穩(wěn)定性:A=U A=T GC序列方向:5-末端3-末端維持雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定:橫向為堿基對之間的氫鍵,縱向為堿基堆積力(后者更為重要)核小體是由DNA和5種組蛋白共同構(gòu)成。H2A,H2B,H3,H4各兩分子構(gòu)成核心組蛋白,H1用于連接,長度約150bp的DNA雙鏈在組蛋白八聚體上盤旋1.75圈形成核小體的核心顆粒?;蚴荄NA中的特定區(qū)段,其中的核苷
8、酸排列順序決定了基因的功能。細胞內(nèi)RNA的種類和功能:名稱英文縮寫功能 核蛋白體RNArRNA核蛋白體(核糖體)組成成分信使RNAmRNA蛋白質(zhì)合成模板轉(zhuǎn)運RNAtRNA轉(zhuǎn)運氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前體小核RNAsnRNA參與hnRNA的剪接、轉(zhuǎn)運小胞漿RNAScRNA/7S-RNA蛋白質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位合成的信號識別體的組成成分小核仁RNASnoRNA參與rRNA的加工和修飾真核細胞mRNA的5-末端以7-甲基鳥嘌呤-三磷酸核苷為起始結(jié)構(gòu),3-末端有多聚腺苷酸尾(多聚A尾)帽結(jié)構(gòu)與帽結(jié)合蛋白(CBP)結(jié)合,起作用:從核向質(zhì)轉(zhuǎn)運,與核糖體結(jié)合,與翻譯起始因子結(jié)合,維持穩(wěn)定性。真核
9、生物mRNA的成熟過程是hnRNA的剪接過程(在核內(nèi)剪接)原核生物核糖體70S 大亞基50S:5S rRNA, 23S rRNA 小亞基30S:16S rRNA真核生物核糖體80S 大亞基60S:28S rRNA,5.8S rRNA,5S rRNA 小亞基40S:18S rRNA第四章:糖代謝原核生物沒有內(nèi)含子與外顯子之分。起始密碼子:AUG(甲硫氨酸) 終止密碼子:UAA UGA UAGtRNA二級結(jié)構(gòu)形似三葉草,三級結(jié)構(gòu)倒L形。 含有DHU環(huán),TC環(huán)(含有稀有堿基),反密碼子環(huán)tRNA的3-末端CCA連接被轉(zhuǎn)運的氨基酸在中性條件下,(嘌呤嘧啶均含有共軛雙鍵)核酸的紫外最大吸收峰在波長260
10、nm附近。A260/A280可用于判斷核酸純度:純DNA應(yīng)為1.8,而純RNA則為2.0DNA變性有增色效應(yīng)(260nm吸光度增加)解鏈溫度/融解溫度Tm 在該溫度下50%DNA雙鏈被打開GC含量越高,Tm越高,離子強度越高,Tm越高熱變性后迅速冷卻至4以下不再復(fù)性(用于保持DNA的變性狀態(tài)),比Tm低5為最佳復(fù)性溫度。酶蛋白(特異性)輔助因子(反應(yīng)種類,性質(zhì))第三章:酶單體酶(僅有三級),寡聚酶(多亞基非共價結(jié)合),單純酶,結(jié)合酶輔酶:小分子有機化合物是一些穩(wěn)定的小分子物質(zhì)。主要作用是參與酶的催化過程,在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團,起運載體的作用。輔基:與酶蛋白共價結(jié)合的輔酶。不能通過透
11、析、超濾等方法將其除去(而輔酶可除去)。輔酶/輔基必須基團:結(jié)合基團(結(jié)合底物與輔酶),催化亞基金屬離子:金屬酶(緊密),金屬激酶(不甚緊密)活性中心 活性中心外必須基團:調(diào)節(jié)劑結(jié)合部位同工酶:乳酸脫氫酶(LDH,最早發(fā)現(xiàn)),四聚體酶,骨骼肌型(M型),心肌型(H型)以不同比例組成5種同工酶:肌酸激酶(CK),二聚體酶,肌型(M型),腦型(B型)。腦CK1(BB型),心肌CK2(MB型),骨骼肌CK3(MM型)酶反應(yīng)特點:高效率,特異性(絕對/相對/立體異構(gòu)),可調(diào)節(jié)性(調(diào)節(jié)酶&酶含量)Km+SV=VmaxS酶促反應(yīng)動力學(xué)米曼氏方程 S為底物濃度,Km為米氏常數(shù),E為總酶濃度方程成立條件:反應(yīng)
12、是單底物反應(yīng);測定的反應(yīng)速率為初速率,即反應(yīng)剛剛開始,產(chǎn)物的生成量極少,逆反應(yīng)可不予考慮;S超過E,S的變化在測定初速率的過程中可忽略不計。Km值是酶的特性常數(shù)之一,只與酶的結(jié)構(gòu)、底物和反應(yīng)環(huán)境有關(guān),與酶的濃度無關(guān),Km值可用來表示酶對底物的親和力,Km值越小,酶對底物的親和力愈大。對同一底物,不同的酶有不同的Km值。1V=KmVmax1S+1VmaxVm是酶完全被底物飽和時的反應(yīng)速率,與酶濃度呈正比Km值與Vm值可以通過作圖法求?。弘p倒數(shù)作圖法,又稱林-貝氏作圖法。(1)底物濃度對反應(yīng)速率影響的作圖呈矩形雙曲線 前期表現(xiàn)為一級反應(yīng),后期表現(xiàn)為零級反應(yīng)(2)底物足夠時酶濃度對反應(yīng)速率的影響呈直
13、線關(guān)系(3)溫度對反應(yīng)速率的影響具有雙重性 酶可以在短時間內(nèi)耐受較高的溫度。延長反應(yīng)時間,最適溫度便降低。(4)pH通過改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響反應(yīng)速率 胃蛋白酶的最適pH約為1.8,肝精氨酸酶最適pH為9.8不可逆性:與活性中心的必須基團共價結(jié)合可逆性(非共價鍵)競爭性抑制:抑制程度取決于抑制劑與酶的親和力和與底物濃度的相對比例非競爭性抑制:不改變酶對底物的親和力反競爭性抑制:抑制劑僅與酶-底物復(fù)合物(中間產(chǎn)物)結(jié)合(5)抑制劑可逆地或不可逆地降低酶促反應(yīng)速率 酶的抑制劑不引起酶蛋白變性 抑制劑(可逆性抑制劑采用透析、超濾可除去)激活劑大多為金屬離子,分必需和非必需。作用特征無抑制劑競爭
14、性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制與I結(jié)合的組分EE、ESES抑制劑結(jié)合部位活性中心活性中心外活性中心外動力學(xué)參數(shù)表觀KmKm增大不變減小最大速度Vmax不變降低降低林-貝氏作圖斜率Km/Vmax增大增大不變縱軸截距1/ Vmax不變增大增大橫軸截距-1/ Vmax增大不變減小3種可逆性抑制作用的比較非競爭性抑制1 1競爭性抑制2 2無抑制劑3 3反競爭性抑制1/Vmax-1/Km0催化效率用酶的轉(zhuǎn)換數(shù)表示,每秒分子數(shù)表示。變構(gòu)調(diào)節(jié):協(xié)同效應(yīng)(多亞基變構(gòu)酶如血紅蛋白),正協(xié)同為S形曲線化學(xué)修飾調(diào)節(jié):兩種酶催化化學(xué)修飾,磷酸化修飾最常見酶原:保護自身作用,貯存形式。(酶原的激活是活性中心形成或暴露的
15、過程)合成(轉(zhuǎn)錄水平):誘導(dǎo)作用/阻遏作用降解:溶酶體蛋白酶降解途徑:細胞外來蛋白、膜蛋白、長壽蛋白,不依賴ATP,無選擇的水解 非溶酶體蛋白酶降解途徑:異常蛋白、短壽蛋白,依賴ATP和泛素(共價結(jié)合標記)酶活性測定:單位時間生成一定產(chǎn)物或消耗一定底物所需的酶量。第四章:糖代謝調(diào)節(jié)酶(快速)含量調(diào)節(jié)酶活性:每分鐘催化1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個國際單位(IU)。 1催量(1kat)是指在特定條件下,每秒鐘使1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。第四章:糖代謝糖吸收:Na+依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運體(SGLT),主要存在于小腸粘膜&腎小管上皮細胞入細胞進行代謝:葡萄糖轉(zhuǎn)運體(GLUT)乳酸6-磷酸
16、果糖激酶-1ATP ADP磷酸己糖異構(gòu)酶醛縮酶磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸甘油變位酶烯醇化酶3-磷酸甘油醛脫氫酶 NAD+ NADH+H ADP ATP丙酮酸激酶己糖激酶ATP ADP乳酸脫氫酶 NADH+H NAD+磷酸甘油酸激酶 ADP ATP一、糖的無氧氧化(糖酵解)葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 H2O 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 關(guān)鍵酶:己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,乳酸脫氫酶1次脫氫(生成NADH),2次底物水平磷酸化,3個關(guān)鍵酶。糖酵解迅速獲ATP,紅細胞完全靠糖酵解獲能。消耗2分
17、子ATP,生成4分子ATP,凈生成2分子ATP。二、糖的有氧氧化 (糖酵解途徑,丙酮酸氧化脫羧,三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化)丙酮酸+NAD+HS-CoA乙酰CoA+NADH+H+CO21mol的葡萄糖徹底氧化生成CO2和H2O,可凈生成30或32mol ATPTCA循環(huán)中,CO2的碳原子來自草酰乙酸。TCA循環(huán)運轉(zhuǎn)一周的結(jié)果是氧化了1分子乙酰CoA。草酰乙酸主要來自丙酮酸的直接羧化,最終來源是葡萄糖。巴斯德效應(yīng)是指糖的有氧氧化會抑制糖酵解的現(xiàn)象。三、葡萄糖的其他代謝途徑(一)磷酸戊糖途徑見右圖:生成NADPH和5-磷酸戊糖為核酸的生物合成提供核糖提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應(yīng)該途徑的流量
18、決定于NADPH的需求。l NADPH主要用于膽固醇合成,鞘磷脂合成,脫氧核苷酸合成,脂酸合成&碳鏈延長,維持谷胱甘肽還原狀態(tài)。l NADPH主要來自磷酸戊糖途徑,也可來自L-蘋果酸在蘋果酸酶(脂酸合成中檸檬酸-丙酮酸循環(huán)中)作用下脫氫脫羧(生成丙酮酸)。l 蠶豆病,由于缺乏6-磷酸葡萄糖脫氫酶,不能得到充足的NADPH,不能產(chǎn)生足夠還原型谷胱甘肽,致紅細胞膜易于破裂,發(fā)生溶血性黃疸。(二)糖醛酸途徑生理意義在于生成活化的葡萄糖醛酸(尿苷二磷酸葡萄糖酸),即UDPGA,是組成蛋白質(zhì)聚糖的糖胺聚糖,還可為紅細胞提供NADH6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖UDPGUDPGA5-磷酸木酮糖磷酸戊糖途徑糖
19、酵解和有氧氧化的比較糖的分解方式有氧氧化無氧酵解氧氣參與有無最終產(chǎn)物水和二氧化碳丙酮酸能量產(chǎn)生(1mol葡萄糖)肝38mol ATP,肌肉和大腦36mol ATP2mol ATP進行部位第一階段在胞液,第二、三階段在線粒體細胞液丙酮酸脫氫酶復(fù)合體:E1 丙酮酸脫氫酶 TPP輔基E2 二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙?;?輔基硫辛酸、HSCoAE3 二氫硫辛酰胺脫氫酶 FAD,NAD+TCA循環(huán)意義:氧化供能。是三大營養(yǎng)素的最終代謝通路。是三者代謝聯(lián)系的樞紐。三個關(guān)鍵酶:檸檬酸合酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶1分子乙酰CoA經(jīng)TCA產(chǎn)生10分子ATP。乙酰CoA(CH3COSCoA)四、糖原的合成與分解準備
20、:先合成尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG),雖然反應(yīng)可逆,但焦磷酸迅速被水解致反應(yīng)向合成糖原方向進行。糖原合酶催化生成-1,4糖苷鍵,只能使糖鏈延長,不能分支。分支酶催化生成-1,6糖苷鍵,分支可增加糖原的水溶性,更重要是可增加非還原端數(shù)目,以便磷酸化酶能迅速分解糖原。還原端為含有醛基的一端,非還原端為不含醛基的一端,為接受葡萄糖的位置,糖原中可有多個非還原端,但只有一個還原端。糖原合成中每延長一個則消耗2個ATP。糖原分解是從糖鏈的非還原端開始的。磷酸化酶只能分解-1,4糖苷鍵。當糖鏈上的葡萄糖基逐個磷酸解至距分支點約4個葡萄糖基時,需葡聚糖轉(zhuǎn)移酶將3個葡萄糖基轉(zhuǎn)移到鄰近糖鏈末端。-1,6糖苷鍵需
21、-1,6糖苷酶水解。葡聚糖轉(zhuǎn)移酶和-1,6糖苷酶是脫支酶的兩種活性。糖原分解最終產(chǎn)物85%為1-磷酸葡萄糖,15%為游離葡萄糖。1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖(入血)葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、腎中,所以只有肝和腎可補充血糖五、糖異生糖異生是體內(nèi)血糖急需時來補充血糖的代謝途徑,能進行糖異生的器官有肝、腎。糖異生的主要原料是乳酸、氨基酸及甘油。CO2+ATP ADP+Pi丙酮酸羧化酶GTP GDP+CO2磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸進入線粒體,丙酮酸羧化酶作用下羧化成草酰乙酸,草酰乙酸出線粒體(兩條途徑),在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下羧化成磷酸烯醇式丙酮酸。丙酮酸 草酰乙酸 草酰乙酸 磷
22、酸烯醇式丙酮酸出線粒體后進行此二反應(yīng)的逆反應(yīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶NADH+H+ NAD+糖異生的其他步驟與糖酵解相反。三次能量障礙繞行,對應(yīng)糖酵解中三個不可逆反應(yīng)。 天冬氨酸:谷氨酸+草酰乙酸 -酮戊二酸+天冬氨酸草酰乙酸出線粒體途徑蘋果酸:草酰乙酸 蘋果酸1,6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖 6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖糖異生的調(diào)節(jié)是通過對兩個底物循環(huán)的調(diào)節(jié)與糖酵解彼此協(xié)調(diào)。第一個底物循環(huán):6-磷酸果糖與1,6-二磷酸果糖之間第二個底物循環(huán):磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之間凡是能生成丙酮酸的物質(zhì)都可以變成葡萄糖,草酰乙酸也可進入糖異生途徑。糖異生生理意義:維持血糖水平的恒定是糖異生最主要的生理作用糖異生是補
23、充或恢復(fù)肝糖原儲備的重要途徑腎糖異生增強有利于維持酸堿平衡。乳酸循環(huán)(Cori循環(huán)),見右圖:乳酸循環(huán)的生理意義是在于避免損失以及防止因乳酸堆積引起的酸中毒。2分子乳酸異生成1分子葡萄糖消耗6分子ATP其他糖類代謝:果糖被磷酸化后進入糖酵解途徑半乳糖可轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖成為糖酵解的中間代謝產(chǎn)物甘露糖可轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖進入糖酵解途徑第五章:脂類代謝六、血糖及其調(diào)節(jié)短期饑餓:糖異生長期饑餓:肌蛋白降解低血糖6.9mmol/L(空腹時)1、胰島素是體內(nèi)唯一降低血糖的激素,唯一同時促進糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成的激素。作用如下:促葡萄糖入胞;降cAMP,使糖原合成增強、磷酸化酶活性降低,加速糖原合成;
24、激活丙酮酸脫氫酶,加速糖的有氧氧化;抑制糖異生(抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成);減緩脂肪動員速率。2、胰高血糖素是體內(nèi)主要升高血糖的激素。作用如下:激活PKA,抑制糖原合酶,激活磷酸化酶;抑制6-磷酸果糖激酶-2,激活果糖二磷酸酶-2,減少2,6-二磷酸果糖;促進磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶合成,增強糖異生;激活HSL,加速脂肪動員。3、糖皮質(zhì)激素作用:促進肌蛋白分解,促進糖異生;抑制肝外組織攝取利用葡萄糖,協(xié)助促進脂肪動員。4、腎上腺素是強有力的升高血糖的激素:通過肝和肌的細胞膜受體、cAMP、蛋白激酶級聯(lián)激活磷酸化酶,加速糖原分解。(僅在應(yīng)激有效。)第五章:脂類代謝消化酶 脂肪:即甘油三酯(
25、三脂酰甘油) 胰脂酶 水解甘油三酯的1,3位酯鍵,得2-甘油一酯+脂酸脂類 膽固醇及其酯 輔脂酶脂類 磷脂 磷脂酶A2 水解磷脂2位酯鍵,得溶血磷脂+脂酸糖脂 膽固醇酶 膽固醇酯膽固醇+脂酸甘油三酯是脂酸的主要儲存形式,主要作用是為機體提供能量(是機體重要的能量來源,機體主要能量儲存形式)HSL脂肪動員:是指儲存在脂肪細胞中的甘油三酯,被酯酶逐步水解為游離脂酸和甘油并釋放入血,通過血液運輸至其他組織氧化利用的過程。過程:甘油三酯 FFA,甘油 抗脂解激素:能抑制脂肪動員,如胰島素,前列腺素E2脂解激素:促進脂肪動員的激素,有腎上腺素,胰高血糖素,促腎上腺皮質(zhì)激素,促甲狀腺激素刺激激素脂解激素細
26、胞膜表面受體ACcAMPPKA磷酸化激活HSL(激素敏感性甘油三酯酶)一、甘油三酯代謝甘油激酶 ATP ADP磷酸甘油脫氫酶NAD+ NADH+H (一)甘油經(jīng)糖代謝途徑代謝:甘油 3-磷酸甘油 磷酸二羥丙酮糖酵解途徑甘油激酶在脂肪、骨骼肌中活性低,在肝中活性最高,腎中也有。(二)脂酸經(jīng)-氧化分解供能:除腦之外,大多數(shù)均能氧化脂酸,以肝最為活躍。過程:脂酸脂酰CoA入線粒體-氧化乙酰CoA+NADH+H+FADH21、脂酸的活化形式為脂酰CoA內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體外膜上的脂酰CoA合成酶,在ATP(消耗2個高能磷酸鍵)、CoASH、Mg2+存在的條件下,催化脂酸生成脂酰CoA。2、脂酰CoA經(jīng)肉堿轉(zhuǎn)
27、運進入線粒體(肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶),此為限速步驟。3、-氧化過程:脫氫(FADH2)加水再脫氫(NADH+H+)硫解經(jīng)過一次-氧化,產(chǎn)生1分子乙酰CoA、1分子FADH2、1分子NADH+H+和比-氧化前少2個碳原子的脂酰CoA。產(chǎn)能:2n碳原子數(shù)脂酸徹底氧化生成14n-6個ATP脂酸經(jīng)-氧化后生成大量的乙酰CoA,一部分進入TCA循環(huán)氧化,一部分生成酮體(在肝臟)。(三)酮體的生成和利用:酮體在肝細胞中的生成如右圖:合成原料是脂酸經(jīng)-氧化生成的大良乙酰CoA。酮體:乙酰乙酸,-羥丁酸,丙酮肝內(nèi)生酮肝外用,原因是肝內(nèi)缺乏琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶和乙酰乙酰硫激酶。酮體在肝外組織利用如左圖: 酮體生成的生理
28、意義:酮體是脂肪酸在肝內(nèi)正常代謝的中間產(chǎn)物,是生理情況下肝臟向外輸出能源的形式之一。腦組織不能氧化脂肪酸,但能分解利用酮體長期饑餓、糖供應(yīng)不足時酮體可代替葡萄糖成為腦、肌等組織的主要能源。酮體生成超過肝外組織利用的能力,可致酮癥酸中毒,并隨尿排出,引起酮尿(爛蘋果味)(四)脂酸的合成:軟脂酸的合成部位:合成酶系存在于肝腎腦肺、乳腺及脂肪組織(主要儲存場所)。酶主要位于線粒體外胞液中。 肝是主要合成場所。原料:乙酰CoA,來自于葡萄糖。細胞內(nèi)乙酰CoA全部在線粒體內(nèi)產(chǎn)生而合成脂酸的酶系存在于胞液。還需ATP、NADPH、HCO3-(CO2)及Mn2+大腸桿菌:7種酶,其中有?;d體蛋白(ACP)
29、,脂酸合成過程中脂?;d體高等動物:多功能酶乙酰CoA羧化酶乙酰CoA通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)出線粒體(檸檬酸和丙酮酸循環(huán)進出線粒體)。檸檬酸合酶,檸檬酸裂解酶,蘋果酸酶乙酰CoA 丙二酰CoA 合成酶系脂酸碳鏈延長:縮合加氫脫水加氫 由NADPH+H+供氫 每一輪可延長2個碳原子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中延長:以丙二酰CoA為二碳單位供給體,脂?;B在CoASH上反應(yīng),而不是以ACP載體在線粒體中延長:以乙酰CoA為供給體,過程基本與-氧化的逆反應(yīng)基本相似。延長過程,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以丙二酰CoA為二碳單位供給體,線粒體以乙酰CoA。體內(nèi)不能合成的脂肪酸為必須脂肪酸:亞油酸,亞麻酸,花生四烯酸(五)甘油三酯的合成:甘油
30、一酯途徑:小腸:利用吸收的甘油一酯及脂酸合成甘油三酯CM經(jīng)淋巴入血 不儲存脂肪甘油二酯途徑 (脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶) 肝:能合成脂肪,但不儲存。甘油三酯與載脂蛋白、磷脂、膽固醇結(jié)成VLDL(若合成的甘油三酯不能形成VLDL并分泌入血,成脂肪肝)脂肪組織:主要以葡萄糖為原料,也可利用CM或VLDL中的脂酸脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶磷脂酸磷酸酶脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶肝、腎等組織中含甘油激酶,能利用游離甘油,而脂肪細胞缺乏,因而不能利用游離甘油合成脂肪。3-磷酸甘油 磷脂酸 1,2-甘油二酯 甘油三酯2分子脂酰CoA 脫去磷酸 1分子脂?;?-磷酸甘油可脫氫生成磷酸二羥丙酮,進入糖的有氧氧化。PLA2水解膜磷脂,釋放出
31、花生四烯酸,用于合成PG、TX、LT PG(體內(nèi)AEF較多),除紅細胞不能合成(六)多不飽和脂酸衍生物 TX LT(有4個雙鍵,右下方標4)AE二、磷脂代謝(一)兩類磷脂的分子組成:(含磷酸的脂類被稱為磷脂)相同的組成成分(分子數(shù))不同或不盡相同的組成成分磷酸脂酸醇類其他成分磷脂甘油磷脂12甘油膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇鞘磷脂11鞘氨醇/二氫鞘氨醇膽堿體內(nèi)幾種重要的甘油磷脂: 磷脂的生理功能:HO-X甘油磷脂名稱水磷脂酸膽堿磷脂酰膽堿(卵磷脂)乙醇胺磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)絲氨酸磷脂酰絲氨酸肌醇磷脂酰肌醇PIP2DG&IP3甘油磷脂酰甘油磷脂酰甘油二磷脂酰甘油(心磷脂)線粒體膜主要脂質(zhì)1、磷脂是
32、構(gòu)成生物膜的重要成分卵磷脂存在于細胞膜中心磷脂是線粒體膜的主要脂質(zhì)2、磷脂酰肌醇是第二信使的前體 磷脂酰肌醇4,5位羥基被磷酸化生成PIP2,主要存在于胞膜內(nèi)層,激素刺激后可裂解成甘油二脂(DG)和三磷酸肌醇(IP3),均為胞內(nèi)傳遞刺激信號至胞核的胞內(nèi)第二信使。3、縮醛磷脂存在于腦和心肌組織中4、神經(jīng)鞘磷脂和卵磷脂在神經(jīng)髓鞘中含量較高(二)甘油磷脂合成的基本過程:甘油磷脂合成部位:機體各組織(肝、腎、腸最活躍)合成原料:甘油,脂酸,磷酸鹽,膽堿,絲氨酸,肌醇等。其2位的多不飽和脂酸必須從植物油中攝取。合成除了需要ATP,還需CTP(是合成活化中間物所必需的)(三)甘油磷脂的降解酶作用部位磷脂酶
33、的名稱水解產(chǎn)物酶所在部位甘油磷脂1位酯鍵磷脂酶A1溶血磷脂2溶酶體、蛇毒2位酯鍵磷脂酶A2溶血磷脂1胰腺溶血磷脂1的1位酯鍵磷脂酶B13-磷酸甘油2的2位酯鍵磷脂酶B23位磷酸酯鍵磷脂酶C磷酸取代基間酯鍵磷脂酶D(四)鞘磷脂的代謝合成部位:全身各細胞均可,以腦組織最為活躍原料:軟脂酰CoA&絲氨酸最基本,還需磷酸吡哆醛,NADPH+H+及FAD等輔酶參加三、膽固醇代謝除腦組織及成熟紅細胞外,各組織均可合成膽固醇(肝是主要場所)。合成酶系存在于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。膽固醇(1分子)合成的原料為乙酰CoA(18分子)、NADPH(16分子)、ATP(36分子)HMG CoA還原酶(一)膽固醇合成的基本過
34、程:NADPH+H+甲羥戊酸的合成:2分子乙酰CoA乙酰乙酰CoAHMG CoA 甲羥戊酸(MVA)鯊烯的合成 膽固醇的合成還促進膽固醇在肝轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼?甲亢時血清膽固醇水平降低)(二)膽固醇合成的調(diào)節(jié):限速酶(HMG CoA還原酶),饑餓與飽食(饑餓抑制合成),膽固醇的反饋抑制,激素(胰島素、甲狀腺素誘導(dǎo)關(guān)鍵酶合成,胰高血糖素、皮質(zhì)醇抑制酶活性)(三)體內(nèi)膽固醇的主要去路:膽固醇在肝中轉(zhuǎn)化成膽汁酸。膽固醇在不同器官可轉(zhuǎn)化為不同的類固醇激素:腎上腺皮質(zhì),睪丸,卵巢四、血漿脂蛋白代謝血脂是血漿所含脂類的統(tǒng)稱,包括甘油三酯、磷脂(主要為卵磷脂)、膽固醇及其酯、游離脂酸正常血脂有以下特點:血脂水平波
35、動較大,受膳食因素影響大;血脂成分復(fù)雜;通常以脂蛋白的形式存在,但自由脂肪酸是與清蛋白構(gòu)成復(fù)合體而存在。分類: 兩種分類的對應(yīng):(1)電泳分類法:根據(jù)電泳遷移率的不同進行分類,可分為四類: CM CM乳糜微粒-脂蛋白前-脂蛋白-脂蛋白 VLDL 前-脂蛋白(2)超速離心法:按脂蛋白密度高低進行分類,也分為四類: LDL -脂蛋白CMVLDLLDLHDL HDL -脂蛋白脂類物質(zhì)的分子極性小,難溶于水,實際上血液中的脂類與蛋白質(zhì)結(jié)合成可溶性的復(fù)合體,稱血漿脂蛋白。脂酸也與白蛋白結(jié)合成脂蛋白運輸,但不列入血漿脂蛋白內(nèi)。(一)血漿脂蛋白的組成 (數(shù)字從14表示含量由多到少)CMVLDLLDLHDL主
36、要成分蛋白質(zhì)4321甘油三酯1234磷脂4321膽固醇及其酯4312主要合成部位小腸粘膜細胞肝細胞血漿肝、腸、血漿功能轉(zhuǎn)運外源性甘油三酯和膽固醇轉(zhuǎn)運內(nèi)源性甘油三酯和膽固醇轉(zhuǎn)運內(nèi)源性膽固醇逆向轉(zhuǎn)運膽固醇(從肝外組織至肝細胞)apoA激活LCAT,識別HDL受體apoB100識別LDL受體apoC激活LPLapoC抑制LPL,抑制肝apoE受體apoE識別LDL受體血漿脂蛋白中的蛋白質(zhì)部分稱apo。20種,主要AE共5類。 HDL主要含apoA及apoA LDL幾乎只含apoB100及apoA VLDL含apoB100,apoC、,apoE CM含apoB48而不含apoB100脂蛋白脂酶(LPL
37、)主要存在于肝外組織,脂肪酶(HL)主要分布于肝,膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶(LCAT)肝分泌入血。(二)載脂蛋白的功能:轉(zhuǎn)運脂類物質(zhì)。作為脂類代謝酶的調(diào)節(jié)劑作為脂蛋白受體的識別標記參與脂質(zhì)交換作為連接蛋白(三)血漿脂蛋白的代謝和功能1.乳糜微粒的代謝 如右圖CM的生理功能:將食物中的甘油三酯轉(zhuǎn)運至肝和脂肪組織(轉(zhuǎn)運外源性甘油三酯)。 CM半壽期515min空腹1214h后不含血中不含CM2. VLDL的代謝VLDL的生理功能:將肝臟合成的甘油三酯轉(zhuǎn)運至肝外組織(轉(zhuǎn)運內(nèi)源性甘油三酯) VLDL半壽期612h3.LDL的代謝 血漿中的LDL由VLDL轉(zhuǎn)變而來。其富含膽固醇及其酯。LDL的生理功能:將膽固醇
38、由肝臟轉(zhuǎn)運至肝外組織。LDL受體代謝途徑:LDL與受體結(jié)合后內(nèi)吞入胞后與溶酶體融合,apoB100被水解,膽固醇(CE)被水解成游離膽固醇(FC)LDL、VLDL致AS(動脈粥樣硬化)HDL抗AS攝入組織細胞的膽固醇具有以下功能:(1)抑制HMG-CoA還原酶的活性,調(diào)節(jié)膽固醇的合成;(2)抑制LDL受體的合成,調(diào)節(jié)外周組織對膽固醇和LDL的攝??;(3)激活A(yù)CAT,促進組織細胞對膽固醇的酯化。如果低密度脂蛋白結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,則膽固醇很容易在血管壁沉積,形成斑塊,這就是動脈粥樣硬化的病理基礎(chǔ)。4.HDL的代謝 如右圖:HDL的半壽期35天HDL的生理功能:將膽固醇由肝外組織轉(zhuǎn)運至肝臟即膽固醇的逆向
39、轉(zhuǎn)運(RCT)。膽固醇在肝轉(zhuǎn)化為膽汁酸后排出體外。HDL也是apoC的貯存庫第六章:生物氧化第六章:生物氧化第六章:生物氧化復(fù)合體復(fù)合體復(fù)合體復(fù)合體酶的名稱NADP-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細胞色素C還原酶細胞色素C氧化酶功能輔基FMN,F(xiàn)e-SFAD,F(xiàn)e-S血紅素bL,bH,C,F(xiàn)e-S血紅素a,a3,CuA,CuB含結(jié)合位點NADH,CoQ琥珀酸,CoQCyt c(膜間隙側(cè))Cyt c(膜間隙側(cè))質(zhì)子泵4H+無4H+2H+抑制劑魚藤酮,粉蝶霉素A,異戊巴比妥萎銹靈抗霉素A,粘噻唑菌醇CN-和N3-氧化型Cyt a3CO還原型Cyt a3氧化呼吸鏈 NADH+H+:NADH復(fù)合體
40、CoQ復(fù)合體復(fù)合體O2 FADH2:琥珀酸復(fù)合體CoQ復(fù)合體復(fù)合體O2遞氫:NAD、FMN、FAD、FP、CoQ遞電子:NAD、NADP、FAD、FMN、鐵硫蛋白、CoQ、細胞色素類(Cyt)復(fù)合體(ATP合酶) F0(疏水,鑲嵌于內(nèi)膜中):有跨內(nèi)膜質(zhì)子通道 F1(親水):亞基有催化活性(必須與亞基結(jié)合才有活性) 開放型(O):無活性,與配體親和力低亞基 疏松型(L):無活性,與ADP和Pi底物疏松結(jié)合 緊密型(T):有ATP合成活性,和配體親和力高質(zhì)子流能量主要用于驅(qū)動亞基構(gòu)象改變使ATP從活性中心釋放。3個質(zhì)子穿線粒體內(nèi)膜回流進膜間隙生成1分子ATP。解偶聯(lián)劑如二硝基苯酚(DNP)可以使電
41、化學(xué)梯度儲存的能量以熱能形式釋放,致ADP磷酸化停止,而氧利用繼續(xù)。寡霉素對電子傳遞和ADP磷酸化均有抑制作用。ADP是調(diào)節(jié)正常人體氧化磷酸化速率的主要因素。高能化合物:高能磷酸化合物,含輔酶A的高能硫酯化合物腺苷酸激酶:ATP+AMP 2ADP核苷二磷酸激酶:ATP+UDP ADP+UTP ATP+GDP ADP+GTPATP+CDP ADP+CTP肌酸激酶(CK):肌酸+ATP 磷酸肌酸+ADP 存在于骨骼肌、心肌、腦胞質(zhì)中NADH通過穿梭機制進入線粒體氧化呼吸鏈: -磷酸甘油穿梭 蘋果酸-天冬氨酸穿梭-磷酸甘油穿梭主要存在于腦和骨骼肌中:第七章:氨基酸代謝蘋果酸-天冬氨酸穿梭主要存在于肝
42、和心肌中:ATP-ADP轉(zhuǎn)位酶促進ADP進入和ATP移出緊密偶聯(lián)。NADH氧化呼吸鏈每傳遞2H泵出10H+,生成約2.5分子ATP琥珀酸氧化呼吸鏈每傳遞2H泵出6H+,生成1.5分子ATP其他不生成ATP的氧化體系:參與呼吸鏈以外的氧化過程不伴隨磷酸化,不生成能量主要與代謝物、藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化有關(guān)第七章:氨基酸代謝一、蛋白質(zhì)的消化吸收與腐敗蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用:維持細胞組織生長、更新和修補;參與體內(nèi)多種重要生理活動;可作為能源物質(zhì)氧化供能 氮的總平衡:見于正常人氮平衡 氮的正平衡:見于兒童、孕婦及恢復(fù)期的病人 氮的負平衡:見于饑餓、嚴重?zé)齻?、出血及消耗性疾病患者蛋白質(zhì)在胃中被水解成多肽和氨基酸
43、,在小腸被水解成小肽和氨基酸(蛋白質(zhì)的消化主要在小腸進行)只有氨基酸和少量的二肽、三肽才能被吸收。需要轉(zhuǎn)運氨基酸的載體蛋白;小腸粘膜細胞,腎小管上皮細胞,肌細胞。肽的吸收可先于游離氨基酸。小腸粘膜細胞、腎小管細胞、腦組織吸收氨基酸還可通過-谷氨?;h(huán):首先由谷胱甘肽對氨基酸進行轉(zhuǎn)運,然后再進行谷胱甘肽的合成,由此構(gòu)成一個循環(huán)。-谷氨酰基轉(zhuǎn)移酶是關(guān)鍵酶 位于胞膜,其余酶均在胞液中腸道腐敗作用(大腸桿菌分解):有益:維生素(K,生物素,葉酸),脂肪酸有害:胺類,氨,酚類,吲哚,硫化氫 脫羧基作用 脫氨基或尿素酶的作用二、氨基酸的一般代謝蛋白質(zhì)在溶酶體通過ATP-非依賴途徑被降解蛋白質(zhì)在蛋白酶體通
44、過ATP-依賴途徑被降解肌肉中的氨基酸占總代謝庫的50%以上。丙氨酸和芳香族氨基酸主要在肝中分解,而支鏈氨基酸主要在骨骼肌中分解。(一)氨基酸的脫氨基聯(lián)合脫氨基作用是體內(nèi)主要的脫氨基途徑聯(lián)合脫氨基作用 轉(zhuǎn)氨基作用 肝、心肌 L-谷氨酸脫氫酶 肝、腎、腦 嘌呤核苷酸循環(huán) 心肌、骨骼肌 氨基酸氧化酶 肝、腎1.轉(zhuǎn)氨基作用(由轉(zhuǎn)氨酶催化)轉(zhuǎn)氨酶以肝和心肌含量最豐富。 “賴羥蘇脯”不能進行轉(zhuǎn)氨基作用各種轉(zhuǎn)氨酶中,以L-谷氨酸和-酮酸的轉(zhuǎn)氨酶最為重要。轉(zhuǎn)氨酶的輔酶都是維生素B6的磷酸酯即磷酸吡哆醛。谷丙轉(zhuǎn)氨酶GPT 谷草轉(zhuǎn)氨酶GOT谷氨酸+丙酮酸 -酮戊二酸+丙氨酸 肝組織中GPT活性最高谷氨酸+草酰乙
45、酸 -酮戊二酸+天冬氨酸 心肌組織中GOT活性最高磷酸吡哆醛+氨基磷酸吡哆胺 兩者相互轉(zhuǎn)變起傳遞氨基的作用2.L-谷氨酸通過L-谷氨酸脫氫酶催化脫去氨基L-谷氨酸是哺乳動物組織中唯一能以相當高的速率進行氧化脫氨反應(yīng)的氨基酸。L-谷氨酸脫氫酶屬不需氧脫氫酶,是唯一既能利用NAD+又能利用NADP+接受還原當量的酶。ADP和GDP是該酶的變構(gòu)激活劑。聯(lián)合脫氨基作用如右圖:3.氨基酸通過嘌呤核苷酸循環(huán)脫去氨基4.氨基酸通過氨基酸氧化酶催化脫去氨基L-氨基酸氧化酶-氨基酸+O2+FMNH2 -酮酸 + NH4+ + H2O2(二)氨基酸碳鏈骨架可進行轉(zhuǎn)換或分解 氨基酸脫氨后生成-酮酸1. -酮酸可徹底
46、氧化分解并提供能量2. -酮酸經(jīng)氨基化生成營養(yǎng)必需氨基酸3. -酮酸可轉(zhuǎn)變成糖和脂類化合物三、氨的代謝體內(nèi)有毒性的氨的來源:氨基酸脫氨基作用和胺類分解;腸道細菌腐敗作用產(chǎn)生;腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺(一)氨在血液中以丙氨酸和谷氨酰胺的形式轉(zhuǎn)運1.通過丙氨酸-葡萄糖循環(huán),氨從肌肉運往肝2.通過谷氨酰胺,氨從腦和肌肉等組織運往肝或腎:(二)氨在肝合成尿素是氨的主要去路尿素H2N-CO-NH2鳥氨酸循環(huán)如右圖:鳥氨酸和瓜氨酸進出線粒體氨基甲酰磷酸合成酶(CSP-)尿素合成的特點:(1)合成主要在肝臟的線粒體和胞液中進行;(2)合成1分子尿素需消耗4分子ATP;(3)精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的關(guān)鍵酶;(4)尿素分子中的2個氮原子,一個來源于NH3,一個來源于天冬氨酸。尿素合成調(diào)節(jié):(1)高蛋白膳食促進尿素合成(2)N-乙酰谷氨酸(AGA)激活CSP-啟動尿素合成(3)精氨酸代琥珀酸合成酶的活性(4)精氨酸可激活A(yù)GA合成酶活性尿素合成障礙可引起高血氨癥和氨中毒(三)個別氨基酸的代謝谷氨酸 -氨基丁酸(抑制性神經(jīng)遞質(zhì))組氨酸 組胺(強
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