氨基酸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1、氨基酸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：蛋白質(zhì)分子的根本組成單位。20種，除脯為a -亞氨基酸、甘不含手性碳原子外，其余L-a -氨基酸。分類：根據(jù)R基團(tuán)極性大?。悍菢O性中性8種極性中性7種酸性Glu和Asp堿 性 Lys、 Arg 和 His。體內(nèi)不能合成， 必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸稱為必需氨基酸。 酪和半胱需以必需為原料 合成，故稱半必需氨基酸。生酮氨基酸：苯丙、酪、亮、色、賴。生糖：能形成丙酮酸a-酮戊二酸琥珀酸和草酰乙酸的。生酮和生糖：苯丙、酪氨基酸的脫氨基作用：1 .氧化脫氨基：反響過程包括脫氫和水解兩步，反響主要由L氨基酸氧化酶和谷氨酸脫氫酶所催化。L氮基酸氧化酶是一種需氧脫氫酶，該酶在人體內(nèi)作用不大

2、。谷氨酸脫氫酶是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶。該酶作用較大，屬于變構(gòu)酶，其活性受ATP, GTP的抑制，受ADP, GDP的激活。2 .轉(zhuǎn)氨基作用：由轉(zhuǎn)氨酶催化， 將a -氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到a -酮酸酮基的位置上，生成相應(yīng)的a-氨基酸，而原來的a -氨基酸那么轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的a -酮酸。轉(zhuǎn)氨酶以磷酸吡哆醛胺為輔酶。轉(zhuǎn)氨基作用可以在各種氨基酸 與a -酮酸之間普遍進(jìn)行。除Gly, Lys Thr, Pro夕卜，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。較為重要的轉(zhuǎn)氨酶有： 丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶ALT,又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶GPT。催化丙氨酸與a -酮戊二 酸之間的氨基移換反響， 為可逆反響。該酶在肝臟中活性較高，

3、在肝臟疾病時(shí)，可引起血清 中ALT活性明顯升高。天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶AST,又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶GOT。催化天冬氨酸與a -酮戊二酸之間的氨基移換反響，為可逆反響。該酶在心肌中活性較高，故在 心肌疾患時(shí)，血清中AST活性明顯升高。3 聯(lián)合脫氨基作用： 轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作 用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為a-酮酸的過程，稱為聯(lián)合脫氨基作用?？稍诖蠖鄶?shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式。4 嘌呤核苷酸循環(huán)PNC：這是存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中, 腺苷酸脫氨酶的活性較高,該酶可催化 AMP 脫氨基,此反響與轉(zhuǎn)氨基反響相聯(lián)系,即構(gòu)成嘌呤核苷酸 循

4、環(huán)的脫氨基作用。氨的代謝： 鳥氨酸循環(huán)與尿素的合成： 體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成尿素。 合成尿素的 主要器官是肝臟, 但在腎及腦中也可少量合成。 尿素合成是經(jīng)鳥氨酸循環(huán)的反響過程來完成, 催化這些反響的酶存在于胞液和線粒體中。其主要反響過程如下：NH3+CO2+2ATP宀氨基甲酰磷酸t(yī)胍氨酸t(yī)精氨酸代琥珀酸t(yī)精氨酸t(yī)尿素+鳥氨酸。尿素合成特點(diǎn)：在肝臟的線粒體和胞液中進(jìn)行合成一分子尿素需消耗4分子ATP精氨酸琥珀酸合成酶是關(guān)鍵酶分子中兩個(gè)氮原子一個(gè)來源于NH3 個(gè)來源于天冬氨酸。脫羧基作用：由氨基酸脫羧酶催化,輔酶為磷酸吡哆醛只有組氨酸脫羧酶不需輔酶,產(chǎn)物為CO2和胺。1 .y -氨基丁酸的

5、生成：是一種重要神經(jīng)遞質(zhì)，由L-谷氨酸脫羧產(chǎn)生。由 L谷氨酸脫羧酶催化,在腦及腎中活性很高。2. 5-羥色胺的生成：也是重要神經(jīng)遞質(zhì)且具強(qiáng)烈縮血管作用,原料色氨酸。過程為：色氨酸t(yī) 5羥色氨酸t(yī) 5-羥色胺。3. 組胺的生成：組胺由組氨酸脫羧產(chǎn)生,具有促進(jìn)平滑肌收縮,促進(jìn)胃酸分泌和強(qiáng)烈的舒 血管作用。4. 多胺的生成：精脒和精胺均屬多胺,它們與細(xì)胞生長繁殖的調(diào)節(jié)有關(guān)。合成原料為鳥氨 酸,關(guān)鍵酶是鳥氨酸脫羧酶。肽鍵peptide bond是由一分子氨基酸的a -羧基與另一分子氨基酸的a-氨基經(jīng)脫水而形成的共價(jià)鍵-CO-NH-。氨基酸分子參與形成肽鍵后由于脫水而結(jié)構(gòu)不完整，稱為氨基酸殘基。 每條多

6、肽鏈都有兩端：自由氨基端N端與自由羧基端C端，肽鏈方向是N端t C端。肽鍵平面 肽單位 ：肽鍵具局部雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)；組成肽鍵四個(gè)原子及其相鄰兩個(gè)a碳原子處同一平面上，為剛性平面結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)：一級(jí)為線狀結(jié)構(gòu)，二、三、四為空間1一級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵。決定其空間結(jié)構(gòu)。 2 二級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈主鏈骨架盤繞折 疊而形成的由氫鍵維系的有規(guī)那么的構(gòu)象。主要類型a-螺旋；結(jié)構(gòu)特征主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋螺旋每上升一圈是 3.6 個(gè)氨基酸殘基，螺距為 0.54nm 相鄰螺旋 圈之間形成許多氫鍵側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)。影響a -螺旋形成的因素：存在側(cè)鏈基

7、團(tuán)較大的氨基酸殘基； 連續(xù)存在帶相同電荷的氨基酸殘基； 存在脯氨酸殘基B -折疊：結(jié)構(gòu)特征 假設(shè)干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片所有肽鍵的C=0和N H形成鏈間氫鍵側(cè)鏈基團(tuán)分別交替位于片層的上、下方B-轉(zhuǎn)角：多肽鏈180?；卣劬植浚ǔＳ伤膫€(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，借 1、4殘基間形成氫鍵維系無規(guī)卷曲：主鏈骨架無規(guī)律盤繞 的局部。 超二級(jí)結(jié)構(gòu)：由假設(shè)干相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)元件組合在一起，彼此相互作用，形成種類 不多的、有規(guī)那么的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合或二級(jí)結(jié)構(gòu)串， 在多種蛋白質(zhì)中充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件3三級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈所有原子的空間排布。維系鍵是非共價(jià)鍵次級(jí)鍵 ；氫鍵、 疏水鍵 、范 德華力、 離子鍵， 也可二硫鍵 4

8、四級(jí)結(jié)構(gòu)： 亞基之間的立體排布、 接觸部位的布局等， 維系鍵為非共價(jià)鍵。亞基指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的而又具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) :1 兩性解離與等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)分子中仍存在游離氨基和羧基，因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性解離性質(zhì) .蛋白質(zhì)分子所帶正、 負(fù)電荷相等時(shí)溶液 pH 值稱為蛋白質(zhì) 等電點(diǎn) 2 膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。分子外表的水化膜和外表電荷是穩(wěn)定蛋 白質(zhì)親水溶膠兩個(gè)重要因素。 3 蛋白質(zhì)的紫外吸收：蛋白質(zhì)分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙 氨酸殘基對紫外光有吸收，色氨酸吸收最強(qiáng)，最大吸收峰為 280nm。 4蛋白質(zhì)的變性：蛋白 質(zhì)在某些理化因素作用下， 其特定

9、空間結(jié)構(gòu)被破壞而導(dǎo)致理化性質(zhì)改變及生物活性喪失的現(xiàn) 象。因素：高溫、高壓、電離輻射、超聲波、紫外線及有機(jī)溶劑、重金屬鹽、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等。蛋白質(zhì)的生理功能 ：主要有：是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分；參與組織細(xì)胞的更新和修 補(bǔ)；參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控；氧化供能；其他功能：如轉(zhuǎn)運(yùn)、凝血、免疫、 記憶、識(shí)別等。蛋白質(zhì)的別離與純化： 鹽析與有機(jī)溶劑沉淀：在蛋白質(zhì)溶液中參加大量中性鹽，以破壞蛋 白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化 鈉、硫酸鈉等。鹽析時(shí)，溶液的 pH 在蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)處效果最好。凡能與水以任意比例混 合的有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可引起蛋白質(zhì)

10、沉淀。氨基酸順序分析： 1 測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈數(shù)目 2 拆分蛋白質(zhì)分子多肽鏈 3斷開多肽鏈 內(nèi)二硫橋過甲酸氧化法、巰基化合物復(fù)原法 4 分析每一多肽鏈氨基酸組成 5 鑒定多肽鏈 N-末端DNFB法和C-末端殘基6裂解多肽鏈成較小片段胰蛋白酶只斷裂賴或精，糜 斷苯丙、酪、色等 7測定各肽段氨基酸序列 Edman 降解法 8重建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié) 構(gòu)9確定半胱氨酸殘基間形成的 S-S交聯(lián)橋位置酶 是由活細(xì)胞產(chǎn)生的生物催化劑，這種催化劑具有極高的催化效率和高度的底物特異性， 其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。結(jié)合酶是由酶蛋白和輔助因子構(gòu)成，酶蛋白與酶的底物特異性有關(guān)， 輔助因子催化活性有關(guān)。與酶蛋白疏松結(jié)合并

11、與酶的催化活性有關(guān)的耐熱低分子有機(jī)化合物稱為輔酶。與酶蛋白牢固結(jié)合并與酶的催化活性有關(guān)的耐熱低分子有機(jī)化合物稱為輔基。酶的活性部位 :特異的氨基酸殘基比較集中的區(qū)域， 即為酶活力直接相關(guān)的區(qū)域。 分為結(jié)合部位 負(fù)責(zé)與底物的 結(jié)合決定專一性和催化部位負(fù)責(zé)催化底物鍵的斷裂形成新鍵決定催化能力酶促反響機(jī)制： 1中間復(fù)合物學(xué)說與誘導(dǎo)契合學(xué)說：酶催化時(shí)，酶活性中心首先與底物結(jié)合生成一種酶-底物復(fù)合物ES ,此復(fù)合物再分解釋放出酶，并生成產(chǎn)物，即中間復(fù)合物學(xué)說。當(dāng)?shù)孜锱c酶接近時(shí)， 底物分子可誘導(dǎo)酶活性中心的構(gòu)象發(fā)生改變， 使之成為能與底物分 子密切結(jié)合的構(gòu)象， 這就是誘導(dǎo)契合學(xué)說。2 .與酶的高效率催化有

12、關(guān)的因素：底物和酶的鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)底物的形變和誘導(dǎo)契合 酸堿催化 共價(jià)催化金屬離子催化 多元催化和協(xié)同效應(yīng)活性部位微環(huán)境的影響核酶：具有自身催化作用的RNA稱為核酶，通常具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，如錘頭結(jié)構(gòu)。酶促反響動(dòng)力學(xué) : 底物濃度對反響速度影響： 底物對酶促反響的飽和現(xiàn)象： 實(shí)驗(yàn)觀察到， 酶濃度不變時(shí)， 不同底物濃度與反響速度關(guān)系為一矩形雙曲線， 即底物濃度較低時(shí)， 反響速 度的增加與底物濃度的增加成正比一級(jí)反響,此后，隨底物濃度增加，反響速度增加量逐漸減少混合級(jí)反響 ,最后，底物濃度增加到一定量時(shí)，反響速度到達(dá)一最大值，不再 隨底物濃度增加而增加零級(jí)反響米氏方程及米氏常數(shù)：根據(jù)上述結(jié)果推

13、導(dǎo)出上述矩形雙曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即米氏方程：v = VmaxS/Km+S。其中，Vmax為最大反響速度，Km為米氏常數(shù)。 Km和Vmax意義： 當(dāng)v =Vmax/2時(shí)，Km=S。因此，Km等于酶促 反響速度達(dá)最大值一半時(shí)的底物濃度。當(dāng)k-1>>k+2時(shí)，Km=k-1/k+仁Ks。因此，Km可反映酶與底物親和力的大小，即Km值越小，酶與底物的親和力越大Km可用于判斷反響級(jí)數(shù)：當(dāng)S<0.01Km時(shí)，v = Vmax/Km S,反響為一級(jí)反響，即反響速度與底物濃度成正 比；當(dāng)S>100Km時(shí)，v =Vmax，反響為零級(jí)反響，即反響速度與底物濃度無關(guān)；當(dāng) O.OIKm <

14、S<100Km時(shí)，反響處于零級(jí)反響和一級(jí)反響之間，為混合級(jí)反響。Km是酶的特征性常數(shù)：一定條件下，某種酶的 Km 值是恒定的，可以通過測定不同酶特別是一組同工酶的 Km值，來判斷是否為不同的酶。Km可用來判斷酶的最適底物：當(dāng)酶有幾種不同底物存在時(shí)，Km值最小者為該酶的最適底物。Km可用來確定酶活性測定時(shí)所需的底物濃度：當(dāng)S=10Km時(shí)，v =91%Vmax,為最適宜的測定酶活性所需底物濃度。Vmax可用于酶的轉(zhuǎn)換數(shù)的計(jì)算： 當(dāng)酶的總濃度和最大速度時(shí)， 可計(jì)算出酶的轉(zhuǎn)換數(shù)， 即單位時(shí)間內(nèi)每個(gè) 酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù).Km和Vmax的測定：用 Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作

15、圖法和Hanes作圖法。抑制劑對反響速度的影響： 但凡能降低酶促反響速度, 但不引起酶分子變性失活的物質(zhì)統(tǒng)稱 為酶的抑制劑。分為不可逆抑制作用：抑制劑與酶分子的必需基團(tuán)共價(jià)結(jié)合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等簡單方法使酶活性恢復(fù)的抑制作用。如果以vE作圖，就可得到一組斜率相同的平行線, 隨抑制劑濃度的增加而平行向右移動(dòng)。 酶的不可逆抑制作用包 括專一性抑制 如有機(jī)磷農(nóng)藥對膽堿酯酶的抑制 和非專一性抑制 如路易斯氣對巰基酶的 抑制兩種?？赡嬉种谱饔茫阂种苿┮苑枪矁r(jià)鍵與酶分子可逆性結(jié)合造成酶活性的抑制， 且可采用透析等簡單方法去除抑制劑而使酶活性完全恢復(fù)的抑制作用。如果以vE 作圖，可得到一組隨

16、抑制劑濃度增加而斜率降低的直線 可逆抑制作用包括競爭性、反競爭性和非競爭性抑制幾種類型。競爭性抑制：抑制劑與底物競爭酶的結(jié)合部位,從而干擾了酶與底物的結(jié)合,使酶的催化活性降低。其特點(diǎn)為：a.競爭性抑制劑往往是酶的底物類似物或反響產(chǎn)物；b.抑制劑與酶的結(jié)合部位與底物與酶的結(jié)合部位相同；c.抑制劑濃度越大，抑制作用越大；增加底物濃度可使抑制程度減?。籨.動(dòng)力學(xué)參數(shù)： Km 值增大, Vm 值不變。 典型的例子是丙二酸、戊二酸對琥珀酸脫氫酶底物為 琥珀酸的競爭性抑制和磺胺類藥物 對氨基苯磺酰胺 對二氫葉酸合成酶 底物為對氨基 苯甲酸的競爭性抑制。 酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)：通過對現(xiàn)有酶分子結(jié)構(gòu)的影響來改變酶催化

17、活性。一種快速調(diào)節(jié)方式。 變構(gòu)調(diào)節(jié)：又稱別構(gòu)調(diào)節(jié)。某些代謝物能與變構(gòu)酶分子上的變構(gòu)部位特異性結(jié)合,使酶 的分子構(gòu)發(fā)生改變, 從而改變酶的催化活性以及代謝反響的速度, 這種調(diào)節(jié)作用就稱為變構(gòu) 調(diào)節(jié)。具有變構(gòu)調(diào)節(jié)作用的酶就稱為變構(gòu)酶。 凡能使酶分子變構(gòu)并使酶的催化活性發(fā)生改變 的代謝物就稱為變構(gòu)劑。 當(dāng)變構(gòu)酶的一個(gè)亞基與其配體底物或變構(gòu)劑結(jié)合后, 能夠通過 改變相鄰亞基的構(gòu)象而使其對配體的親和力發(fā)生改變，這種效應(yīng)就稱為變構(gòu)酶的協(xié)同效應(yīng)。 變構(gòu)劑一般以反響方式對代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進(jìn)行調(diào)節(jié)， 常見的為負(fù)反響調(diào)節(jié)。 變構(gòu)調(diào)節(jié) 的特點(diǎn)： 酶活性的改變通過酶分子構(gòu)象的改變而實(shí)現(xiàn)； 酶的變構(gòu)僅涉及非共價(jià)鍵的

18、變 化；調(diào)節(jié)酶活性的因素為代謝物； 為一非耗能過程；無放大效應(yīng)。 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)： 酶蛋白分子中某些基團(tuán)可在其他酶催化下發(fā)生共價(jià)修飾， 從而導(dǎo)致酶活性的改變， 稱為共價(jià) 修飾調(diào)節(jié)。共價(jià)修飾方式：磷酸化 -脫磷酸化等。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)一般與激素的調(diào)節(jié)相聯(lián)系， 其調(diào)節(jié)方式為級(jí)聯(lián)反響。 特點(diǎn)為： 酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在； 有共價(jià)鍵 的變化； 受其他調(diào)節(jié)因素 如激素 的影響； 一般為耗能過程； 存在放大效應(yīng)。 酶 原的激活： 處于無活性狀態(tài)的酶的前身物質(zhì)就稱為酶原。 酶原在一定條件下轉(zhuǎn)化為有活性的 酶的過程稱為酶原的激活。 本質(zhì)為酶活性中心的形成或暴露 切斷酶原分子中特異肽鍵或去 除局部肽段。

19、酶原的激活過程通常伴有酶蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。生理意義在于：保護(hù)自身 組織細(xì)胞不被酶水解消化。糖代謝糖類的生理功用： 氧化供能：最主要供能物質(zhì)，占全部供能物質(zhì)供能的70% ;有關(guān)糖類主要是葡萄糖和糖原，前者為運(yùn)輸和供能形式，后者為貯存形式。作為結(jié)構(gòu)成分作為核酸類化合物的成分轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)糖的無氧酵解 是指葡萄糖在無氧條件下分解生成乳酸并釋放出能量的過程。其全部反響過 程在胞液中進(jìn)行，代謝的終產(chǎn)物為乳酸，一分子葡萄糖經(jīng)無氧酵解可凈生成兩分子ATP。糖的無氧酵解代謝過程可分為四個(gè)階段：1活化己糖磷酸酯的生成：葡萄糖經(jīng)磷酸化和異構(gòu)反響生成1,6-雙磷酸果糖FBP,即葡萄糖t 6-磷酸葡萄糖t 6-磷酸

20、果糖t 1,6-雙磷酸果糖F-1,6-BP。此階段需消耗兩分子 ATP, 己糖激酶 肝中為葡萄糖激酶 和 6-磷酸果糖激酶 -1 是關(guān)鍵酶 2裂解磷酸丙糖的生成 ： 一分子F-1,6-BP裂解為兩分子3-磷酸甘油醛，包括兩步：F-1,6-BPt磷酸二羥丙酮 + 3-磷酸甘油醛 和磷酸二羥丙酮t 3-磷酸甘油醛。3放能丙酮酸的生成：3-磷酸甘油醛經(jīng)脫氫、 磷酸化、脫水及放能等反響生成丙酮酸，包括五步反響：3-磷酸甘油醛t 1,3-二磷酸甘油酸t(yī) 3-磷酸甘油酸t(yī) 2-磷酸甘油酸t(yī)磷酸烯醇式丙酮酸t(yī)丙酮酸。此階段有兩次底物水平磷酸 化的放能反響，共可生成2X 2=4分子ATP。丙酮酸激酶為關(guān)鍵酶

21、4復(fù)原乳酸的生成： 利用丙酮酸接受酵解代謝過程中產(chǎn)生的NADH,使NADH重新氧化為NAD+。即丙酮酸t(yī)乳酸。糖無氧酵解的調(diào)節(jié)： 主要是對三個(gè)關(guān)鍵酶， 即己糖激酶 葡萄糖激酶 、 6-磷酸果糖激酶 -1、 丙酮酸激酶進(jìn)行調(diào)節(jié)。 己糖激酶的變構(gòu)抑制劑是 G-6-P ；肝中的葡萄糖激酶是調(diào)節(jié)肝細(xì)胞對 葡萄糖吸收的主要因素，受長鏈脂酰CoA的反響抑制；6-磷酸果糖激酶-1是調(diào)節(jié)糖酵解代謝途徑流量的主要因素，受ATP和檸檬酸的變構(gòu)抑制，AMP、ADP、1,6-雙磷酸果糖和 2,6-雙磷酸果糖的變構(gòu)激活；丙酮酸激酶受1,6-雙磷酸果糖的變構(gòu)激活，受ATP的變構(gòu)抑制，肝中還受到丙氨酸的變構(gòu)抑制。 糖無氧酵

22、解的生理意義： 1. 在無氧和缺氧條件下，作為 糖分解供能的補(bǔ)充途徑： 骨骼肌在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對缺氧； 從平原進(jìn)入高原初期； 嚴(yán)重貧血、大量失血、呼吸障礙、肺及心血管疾患所致缺氧。2. 在有氧條件下，作為某些組織細(xì)胞主要的供能途徑：如表皮細(xì)胞， 紅細(xì)胞及視網(wǎng)膜等， 由于無線粒體，故只能通過無 氧酵解供能。五、糖的有氧氧化：葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解生成CO2和H2O，并釋放出大量能量的過程稱為糖的有氧氧化。 在細(xì)胞胞液和線粒體內(nèi)進(jìn)行， 一分子葡萄糖徹底氧化分解可產(chǎn) 生 30/32 分子 ATP 。糖的有氧氧化代謝途徑可分為三個(gè)階段：1葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸： 此階段在細(xì) 胞胞液中進(jìn)行，

23、 與糖的無氧酵解途徑相同， 涉及的關(guān)鍵酶也相同。 一分子葡萄糖分解后生成 兩分子丙酮酸，兩分子NADH+H+并凈生成2分子ATP。 NADH在有氧條件下可進(jìn)入線 粒體產(chǎn)能，共可得到 2X 1.5或2X 2.5分子ATP故第一階段可凈生成 5/7分子ATP 2.丙 酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA:丙酮酸進(jìn)入線粒體，在丙酮酸脫氫酶系的催化下氧化脫羧生成NADH+H+和乙酰 CoA。此階段可由兩分子NADH+H+,產(chǎn)生2X 2.5分子ATP。丙酮 酸脫氫酶系為關(guān)鍵酶， 該酶由三種單體酶構(gòu)成， 涉及六種輔助因子 NAD+、FAD、CoA、TPP、 硫辛酸和Mg2+ 。3經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解：生成的乙

24、酰CoA可進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解為CO2和H20并釋放能量合成 ATP 一分子乙酰 CoA氧化分解共可生成 10分子 ATP,故此階段生成20分子ATP。三羧酸循環(huán)指在線粒體中，乙酰 CoA 首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，然后經(jīng)過一系列的 代謝反響， 乙?；谎趸纸?， 而草酰乙酸再生的循環(huán)反響過程。 又稱為檸檬酸循環(huán)或 Krebs 循環(huán)。三羧酸循環(huán)八步：草酰乙酸+乙酰CoAt檸檬酸t(yī)異檸檬酸a -酮戊二酸t(yī)琥珀酰 CoAt琥珀酸t(yī)延胡索酸t(yī)蘋果酸t(yī)草酰乙酸。特點(diǎn)：線粒體中進(jìn)行，不可逆每完成一次循環(huán)，氧化分解一分子乙?；?，生成10分子ATF循環(huán)中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反響生成，也不被此循環(huán)

25、反響消耗循環(huán)中有兩次脫羧反響，生成兩分子CO2。有四次脫氫反響，生成三分子NADH和一分子FADH2有一次直接產(chǎn)能反響，生成一分子GTP。關(guān)鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和a-酮戊二酸脫氫酶系，且a -酮戊二酸脫氫酶系的結(jié)構(gòu)與丙酮酸脫氫酶系相似，輔助因子完全相同。糖有氧氧化生理意義：1是糖在體內(nèi)分解供能的主要途徑：生成的ATP數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于糖的無氧酵解生成的 ATP數(shù)目；機(jī)體內(nèi)大多數(shù)組織細(xì)胞均通過此途徑氧化供能。2是糖、脂、蛋白質(zhì)氧化供能的共同途徑：糖、脂、 蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物主要經(jīng)此途徑徹底氧化分解供 能。 3 是糖、脂、蛋白質(zhì)相互轉(zhuǎn)變的樞紐：有氧氧化途徑中的中間代謝物可以由糖、脂、蛋 白質(zhì)分

26、解產(chǎn)生，某些中間代謝物也可由此途徑逆行而相互轉(zhuǎn)變。有氧氧化的調(diào)節(jié)：丙酮酸脫氫酶系受乙酰CoA、ATP和NADH的變構(gòu)抑制，受 AMP、ADP和NAD+的變構(gòu)激活。異檸檬酸脫氫酶是調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)流量的主要因素，ATP是其變構(gòu)抑制劑，AMP和ADP是其變構(gòu)激活劑。巴斯德效應(yīng)：糖的有氧氧化可以抑制糖的無氧酵解的現(xiàn)象。有氧時(shí)，由于酵解產(chǎn)生的NADH和丙酮酸進(jìn)入線粒體而產(chǎn)能，糖的無氧酵解受抑制。磷酸戊糖途徑 指從G-6-P脫氫反響開始，經(jīng)一系列代謝反響生成磷酸戊糖等中間代謝物， 然后再重新進(jìn)入糖氧化分解代謝途徑的 一條旁路代謝途徑。起始物是G-6-P，返回的代謝產(chǎn)物是 3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，重要

27、的中間代謝產(chǎn)物是 5-磷酸核糖和NADPH。整個(gè)代謝途徑在細(xì)胞溶膠中進(jìn)行。關(guān)鍵酶是6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶。生理意義：1.是體內(nèi)生成NADPH的主要代謝途徑：NADPH在體內(nèi)可用于作為供氫體，參與體內(nèi)的合成代謝，如參與合成脂肪酸、膽固醇等參與羥化反 應(yīng)：作為加單氧酶的輔酶， 參與對代謝物的羥化維持巰基酶的活性使氧化型谷胱甘肽還 原維持紅細(xì)胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脫氫酶遺傳性缺陷可導(dǎo)致蠶豆病，表現(xiàn)為溶血性貧血。2.體內(nèi)生成 5-磷酸核糖唯一代謝途徑：體內(nèi)合成核苷酸和核酸所需的核糖或脫氧核糖均以5-磷酸核糖的形式提供，其生成方式可以由G-6-P脫氫脫羧生成，也可以由 3-磷酸甘油醛和F-6-

28、P經(jīng)基團(tuán)轉(zhuǎn)移的逆反響生成。糖異生： 以非糖物質(zhì)作為前體合成葡萄糖或糖原的過程稱為葡糖異生。該代謝途徑主要存在于肝與腎中。 糖異生主要沿酵解途徑逆行， 但由于有三步反響 己糖激酶、 磷酸果糖激酶 -1、 丙酮酸激酶為不可逆反響，故需經(jīng)另外的反響繞行：1.丙酮酸 t 磷酸烯醇式丙酮酸：經(jīng)由丙酮酸羧化支路完成，即丙酮酸進(jìn)入線粒體， 在丙酮酸羧化酶 需生物素的催化下生成草酰乙酸， 后者轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸穿出線粒體并回復(fù)為草酰乙酸， 再在磷酸烯醇式丙酮酸羧激 酶的催化下轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?，這兩個(gè)酶都是關(guān)鍵酶。2 . F-1,6-BP t F-6-P:由果糖1,6-二磷酸酶催化進(jìn)行水解形成果糖-6-磷酸，該

29、酶也是關(guān)鍵酶。3.G-6-P t G:由葡萄糖-6-磷酸酶催化進(jìn)行水解， 該酶是糖異生的關(guān)鍵酶之一， 肌肉組織中不存在該酶， 故肌肉組織不 能生成自由葡萄糖。糖異生原料來自生糖氨基酸、甘油和乳酸。糖異生的生理意義 :1 在饑餓情況下維持血糖濃度的相對恒定:在較長時(shí)間饑餓的情況下，機(jī)體需要靠糖異生作用生成葡萄糖以維持血糖濃度的相對恒定。2回收乳酸分子中的能量:由于乳酸主要是在肌肉組織經(jīng)糖的無氧酵解產(chǎn)生， 但肌肉組織糖異生作用很弱， 且不能生成 自由葡萄糖， 故需將產(chǎn)生的乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟重新生成葡萄糖后再加以利用。葡萄糖在肌肉組織中經(jīng)糖的無氧酵解產(chǎn)生的乳酸， 可經(jīng)血循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟， 再經(jīng)糖的異生作用

30、生成自由葡萄 糖后轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉組織加以利用， 這一循環(huán)過程就稱為乳酸循環(huán)。 3維持酸堿平衡:腎臟中 生成的a -酮戊二酸可轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜幔缓蠼?jīng)糖異生途徑生成葡萄糖，這一過程可促進(jìn)腎 臟中的谷氨酰胺脫氨基，生成NH3，后者可用于中和 H+,故有利于維持酸堿平衡。線粒體氧化呼吸鏈: 電子從 NADH 到 O2 的傳遞所經(jīng)過的途徑形象地稱為電子傳遞鏈或呼 吸鏈 在線粒體中， 由假設(shè)干遞氫體或遞電子體按一定順序排列組成的， 與細(xì)胞呼吸過程有關(guān) 的鏈?zhǔn)椒错戵w系稱為呼吸鏈。 這些遞氫體或遞電子體往往以復(fù)合體的形式存在于線粒體內(nèi)膜 上。主要的復(fù)合體有：1.復(fù)合體1 NADH扌乏醌復(fù)原酶：一分子NADH復(fù)原酶

31、FMN,兩 分子鐵硫蛋白Fe-S和一分子CoQ組成，將NADH+H+傳給CoQ。2.復(fù)合體H 琥珀 酸-泛醌復(fù)原酶：由一分子琥珀酸脫氫酶FAD、兩分子鐵硫蛋白和兩分子Cytb560組成，將FADH2傳給CoQ。3.復(fù)合體川泛醌-細(xì)胞色素c復(fù)原酶：兩分子Cytb 分別為Cytb562 和Cytb566，一分子Cytc1和一分子鐵硫蛋白組成，將電子由泛醌傳遞給Cytc°4.復(fù)合體W細(xì)胞色素c氧化酶：一分子Cyta和一分子Cyta3組成，含兩個(gè)銅離子，可直接將電子傳 給氧，故Cytaa3又稱細(xì)胞色素c氧化酶，將電子由 Cytc傳給氧。 呼吸鏈成分的排列順序： 由上述遞氫體或遞電子體組成兩條

32、呼吸鏈。1 . NADH氧化呼吸鏈：其遞氫體或遞電子體的排列順序?yàn)椋篘AD+ t FMN Fe-ST CoQtbFe-ST c1 t c taa3 t 1/202。丙酮酸、a -酮戊二酸、異檸檬酸、蘋果酸、B 羌丁酸 和B -羥脂酰CoA經(jīng)此呼吸鏈遞氫。2.琥珀酸氧化呼吸鏈：其遞氫體或遞電子體的排列順序?yàn)椋?FAD Fe-StCoQtbFe-Stc1 t c t aa3 t 1/202。琥珀酸、3-磷酸甘油線粒體和脂酰 CoA脫氫后經(jīng)此呼吸鏈遞 氫。生物體內(nèi)能量生成的方式： 1 .氧化磷酸化：在線粒體中， 底物分子脫下的氫原子經(jīng)遞氫體 系傳遞給氧，在此過程中釋放能量使 ADP磷酸化生成ATP,

33、這種能量的生成方式稱為氧化磷 酸化。2底物水平磷酸化：直接將底物分子中的高能鍵轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP分子中的末端高能磷酸鍵的過程稱為底物水平磷酸化。 呼吸鏈的抑制劑： 能夠抑制呼吸鏈遞氫或遞電子過程的藥物或毒物稱為呼吸鏈的抑制劑。 能夠抑制第一位點(diǎn)的有安密妥、粉蝶霉素A、魚藤酮；第二位點(diǎn)的抗霉素A和二巰基丙醇；第三位點(diǎn)的 CO、H2S和CN- N3-。其中，CN-和 N3-主要抑制氧化型 Cytaa3-Fe3+, CO和 H2S主要抑制復(fù)原型 Cytaa3-Fe2+。解偶聯(lián)劑：不抑制呼吸鏈的遞氫或遞電子過程，但能使氧化產(chǎn)生的能量不能用于ADP的磷酸化的試劑稱為解偶聯(lián)劑。其機(jī)理是增大了線粒體內(nèi)膜對H+的通

34、透性，使H+的跨膜梯度消除，從而使氧化過程釋放的能量不能用于 ATP的合成反響。主要的解偶聯(lián)劑有2,4-二硝基 酚。氧化磷酸化的抑制劑：對電子傳遞和ADP磷酸化均有抑制作用的藥物和毒物稱為氧化磷酸化的抑制劑，如寡霉素。線粒體外NADH的穿梭：胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脫氫，均可產(chǎn)生NADH。NADH可經(jīng)穿梭系統(tǒng)進(jìn)入線粒體氧化磷酸化，產(chǎn)生H20和ATP。1 磷酸甘油穿梭系統(tǒng)：以3-磷酸甘油和磷酸二羥丙酮為載體，在兩種不同的a-磷酸甘油脫氫酶的催化下，將胞液中 NADH的氫原子帶入線粒體中，交給 FAD,再沿琥珀酸氧化呼吸 鏈進(jìn)行氧化磷酸化。因此，如 NADH 通過此穿梭系統(tǒng)帶一對氫原子進(jìn)入線粒

35、體，那么只得到1.5 分子 ATP。2 蘋果酸穿梭系統(tǒng)： 此系統(tǒng)以蘋果酸和天冬氨酸為載體, 在蘋果酸脫氫酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶的催化下。將胞液中 NADH的氫原子帶入線粒體交給NAD+，再沿NADH氧化呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。因此,經(jīng)此穿梭系統(tǒng)帶入一對氫原子可生成 2.5 分子 ATP。 脂類 是脂肪和類脂的 總稱, 是一大類不溶于水而易溶于有機(jī)溶劑的化合物。其中, 脂肪主要是指甘油三酯, 類脂 那么包括磷脂甘油磷脂和鞘磷脂 、糖脂腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂 、膽固醇及膽固醇酯。脂肪酸的B氧化：可分為三個(gè)階段：1活化：在線粒體外膜或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。由脂肪酸硫激酶脂酰CoA合成酶催化生成脂酰CoA。每活化一分子脂肪酸

36、，需消耗2分子ATP。2進(jìn)入：借助于兩種肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶酶I和酶H催化的移換反響，脂酰CoA由肉堿肉毒堿攜帶進(jìn)入線粒體。肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶I是脂肪酸B-氧化的關(guān)鍵酶。3 -氧化：四個(gè)連續(xù)的酶促反響組成：脫氫：脂肪酰 CoA在脂肪酰CoA脫氫酶的催化下，生成FADH2和a ,3-烯脂肪酰CoA。 水化：在水化酶的催化下，生成L-3 -羥脂肪酰CoA。再脫氫：在L-3 -羥脂肪酰CoA脫氫酶的催化下，生成3 -酮脂肪酰CoA和NADH+H+。 硫解：在硫解酶的催化下，分解生成1分子乙酰CoA和1分子減少了兩個(gè)碳原子的脂肪酰CoA。后者可繼續(xù)氧化分解，直至全局部解為乙酰CoA。脂肪酸氧化分解時(shí)的能量釋放：以16C的軟脂酸為例來計(jì)算，那么生成ATP的數(shù)目為：一分子軟脂酸可經(jīng)七次3 -氧化全局部解為八分子乙酰 CoA，故3 -氧化可得4X 7=28分子ATP,八分子乙酰 CoA可得10X 8=80分 子ATP,故一共可得108分子ATP減去活化時(shí)消耗的 2分子ATP,故軟脂酸可凈生成 106 分子 ATP。對于偶數(shù)碳原子的長鏈脂肪酸，可按下式計(jì)算：ATP凈生成數(shù)目=碳原子數(shù)十