生物化學課程重點和難點

生物化學課程重點和難點.txt43風帆，不掛在桅桿上，是一塊無用的布；桅桿，不

掛上風帆，是一根平常的柱；理想，不付諸行動是虛無縹緲的霧；行動，而沒有理

想，是徒走沒有盡頭的路。44成功的門往往虛掩著，只要你勇敢去推，它就會豁

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生物化學課程重點和難點

（生物化學教學組）

天津商學院生物技術與食品科學學院

生物工程系

2005年9月

第一章蛋白質(zhì)的分子結構與功能

一，氨基酸：

1.結構特點:氨基酸（aminoacid）是蛋白質(zhì)分子的基本組成單位.構成天然蛋白質(zhì)分

子的

氨基酸約有2。種，除脯氨酸為a-亞氨基酸，甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸

均為L-a-

氨基酸.

2.分類:根據(jù)氨基酸的R基團的極性大小可將氨基酸分為四類:①非極性中性氨基

酸（8

種）;②極性中性氨基酸（7種）;③酸性氨基酸（Glu和Asp）;@堿性氨基酸（Lys,Arg

和His）.

二,肽鍵與肽鏈：

肽鍵（peptidebond）是指由一分子氨基酸的a-竣基與另一分子氨基酸的a-氨基經(jīng)脫

水而

形成的共價鍵（-CO-NH-）.氨基酸分子在參與形成肽鍵之后，由于脫水而結構不完整,

稱為氨基

酸殘基.每條多肽鏈都有兩端:即自由氨基端（N端）與自由竣基端（C端），肽鏈的方向

是N端—C

端.

三，肽鍵平面（肽單位）：

肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn);組成肽鍵的四個原子及其相鄰的兩個a

碳原子

處在同一個平面上，為剛性平面結構，稱為肽鍵平面.

四,蛋白質(zhì)的分子結構：

蛋白質(zhì)的分子結構可人為分為一級，二級，三級和四級結構等層次.一級結構為線狀

結構，

二，三，四級結構為空間結構.

L一級結構:指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵.蛋白質(zhì)的一級結構決

定其

空間結構.

2.二級結構:指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構象，借氫鍵維系.主要有以下幾

種類

型：

⑴a螺旋:其結構特征為:①主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋;②螺旋每上升

一圈

是3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm;③相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵;④側鏈基

團位于螺

旋的外側.

影響a-螺旋形成的因素主要是:①存在側鏈基團較大的氨基酸殘基;②連續(xù)存在帶

相同

電荷的氨基酸殘基;③存在脯氨酸殘基.

⑵B折疊:其結構特征為:①若干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片;②所有肽鍵

的

C=O和N-H形成鏈間氫鍵;③側鏈基團分別交替位于片層的上，下方.

⑶B轉(zhuǎn)角:多肽鏈180?；卣鄄糠?通常由四個氨基酸殘基構成，借1,4殘基之間形成

氫

鍵維系.

⑷無規(guī)卷曲:主鏈骨架無規(guī)律盤繞的部分.

3.三級結構:指多肽鏈所有原子的空間排布.其維系鍵主要是非共價鍵（次級鍵）:氫鍵,

疏水鍵，范德華力，離子鍵等，也可涉及二硫鍵.

4.四級結構:指亞基之間的立體排布，接觸部位的布局等，其維系鍵為非共價鍵.亞基

是

指參與構成蛋白質(zhì)四級結構的而又具有獨立三級結構的多肽鏈.

五,蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)：

2

1.兩性解離與等電點:蛋白質(zhì)分子中仍然存在游離的氨基和游離的陵基，因此蛋白

質(zhì)與氨

基酸一樣具有兩性解離的性質(zhì),蛋白質(zhì)分子所帶正，負電荷相等時溶液的pH值稱為

蛋白質(zhì)的等

電點.

2.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì):蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì).蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和表

面電荷

是穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶膠的兩個重要因素.

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，

以色氨酸吸收最強,最大吸收峰為280nm.

4.蛋白質(zhì)的變性:蛋白質(zhì)在某些理化因素的作用下，其特定的空間結構被破壞而導

致其理

化性質(zhì)改變及生物活性喪失，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性.引起蛋白質(zhì)變性的因素

有..,晶

壓，電盲輻射,超聲波，紫外線及有機溶劑，重金屬鹽，強酸強堿等.絕大多數(shù)蛋白質(zhì)分

子的變

性是不可逆的.

六，蛋白質(zhì)的分離與純化：

1.鹽析與有機溶劑沉淀:在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性

質(zhì)，使

蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析此稱為鹽析.常用的中性鹽有:硫酸鏤，氯化鈉，硫酸鈉等.鹽

析時，

溶液的pH在蛋白質(zhì)的等電點處效果最好.凡能與水以任意比例混合的有機溶劑，如

乙醇,甲醇，

丙酮等，均可引起蛋白質(zhì)沉淀.

2.電泳:蛋白質(zhì)分子在高于或低于其pl的溶液中帶凈的負或正電荷，因此在電場中

可以

移動.電泳遷移率的大小主要取決于蛋白質(zhì)分子所帶電荷量以及分子大小.

3.透析:利用透析袋膜的超濾性質(zhì)，可將大分子物質(zhì)與小分子物質(zhì)分離開.

4.層析:利用混合物中各組分理化性質(zhì)的差異，在相互接觸的兩相（固定相與流動相）

之

間的分布不同而進行分離.主要有離子交換層析，凝膠層析，吸附層析及親和層析等,

其中凝膠

層析可用于測定蛋白質(zhì)的分子量.

5.超速離心:利用物質(zhì)密度的不同，經(jīng)超速離心后，分布于不同的液層而分離.超速離

心

也可用來測定蛋白質(zhì)的分子量，蛋白質(zhì)的分子量與其沉降系數(shù)S成正比.

七，氨基酸順序分析：

蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質(zhì)一級結構的測定，主要有以下幾個步驟：

1.分離純化蛋白質(zhì)，得到一定量的蛋白質(zhì)純品；

2.取一定量的樣品進行完全水解，再測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；

3.分析蛋白質(zhì)的N-端和C-端氨基酸；

4.采用特異性的酶（如胰凝乳蛋白酶）或化學試齊!J（如澳化鼠）將蛋白質(zhì)處理為若干

條肽

段；

5.分離純化單一肽段；

6.測定各條肽段的氨基酸順序.一般采用Edman降解法，用異硫氟酸苯酯進行反應，

將氨

基酸降解后，逐一進行測定；

7.至少用兩種不同的方法處理蛋白質(zhì)，分別得到其肽段的氨基酸順序；

8.將兩套不同肽段的氨基酸順序進行比較，以獲得完整的蛋白質(zhì)分子的氨基酸順

序.

3

第二章核酸的結構與功能

一，核酸的化學組成：

1.含氮堿:參與核酸和核甘酸構成的含氮堿主要分為喋吟堿和喀噬堿兩大類.組成

核甘酸

的嚓嗡堿主要有三種——尿嚓唯(U),胞喀噬(C)和胸腺嚓噬(T),它們都是喀喔的衍

生物.

組成核甘酸的噪吟堿主要有兩種——腺喋吟(A)和鳥噪吟(G),它們都是噂吟的衍生

物.

2.戊糖:核甘酸中的戊糖主要有兩種，即0-D-核糖與B-D-2-脫氧核糖,由此構成的核

昔

酸也分為核糖核甘酸與脫氧核糖核酸兩大類.

3.核昔:核昔是由戊糖與含氮堿基經(jīng)脫水縮合而生成的化合物.通常是由核糖或脫

氧核糖

的C1邛-羥基與嗑噬堿N1或噪吟堿N9進行縮合,故生成的化學鍵稱為P，N糖苻鍵.

其中

由D-核糖生成者稱為核糖核甘,而由脫氧核糖生成者則稱為脫氧核糖核昔.由"稀有

堿基”所

生成的核昔稱為“稀有核昔".假尿昔仲)就是由D-核糖的C1,與尿喀噬的C5相連而

生成

的核苜.

二，核苜酸的結構與命名：

核甘酸是由核甘與磷酸經(jīng)脫水縮合后生成的磷酸酯類化合物，包括核糖核甘酸和

脫氧核糖核

酸兩大類.最常見的核甘酸為5、核甘酸⑹常被省略)5-核甘酸又可按其在5位縮

合

的磷酸基的多少，分為一磷酸核甘(核甘酸),二磷酸核甘和三磷酸核甘.

此外，生物體內(nèi)還存在一些特殊的環(huán)核甘酸，常見的為環(huán)一磷酸腺苛(cAMP)和環(huán)一

磷酸鳥

昔(cGMP),它們通常是作為激素作用的第二信使.

核甘酸通常使用縮寫符號進行命名.第一位符號用小寫字母d代表脫氧，第二位用

大寫字母

代表堿基，第三位用大寫字母代表磷酸基的數(shù)目，第四位用大寫字母P代表磷酸.

三，核酸的一級結構：

核甘酸通過3S-磷酸二酯鍵連接起來形成的不含側鏈的多核甘酸長鏈化合物就稱

為核

酸.核酸具有方向性5-位上具有自由磷酸基的末端稱為51端3-位上具有自由羥基

的

末端稱為3'-端.

DNA由dAMP,dGMP,dCMP和dTMP四種脫氧核糖核甘酸所組成.DNA的一級結

構就是指DNA

分子中脫氧核糖核甘酸的種類，數(shù)目，排列順序及連接方式.RNA由

AMP,GMP,CMP,UMP四種

核糖核甘酸組成.RNA的一級結構就是指RNA分子中核糖核甘酸的種類，數(shù)目，排

列順序及連接

方式.

四,DNA的二級結構：

DNA雙螺旋結構是DNA二級結構的一種重要形式，它是Watson和Crick兩位科

學家于1953

年提出來的一種結構模型，其主要實驗依據(jù)是Chargaff研究小組對DNA的化學組

成進行的分析

研究，即DNA分子中四種堿基的摩爾百分比為A=T,G=C,A+G=T+C（Chargaff原

則）,以及由

Wilkins研究小組完成的DNA晶體X線衍射圖譜分析.

天然DNA的二級結構以B型為主，其結構特征為:①為右手雙螺旋，兩條鏈以反平

行方式排

列;②主鏈位于螺旋外側，堿基位于內(nèi)側;③兩條鏈間存在堿基互補，通過氫鍵連系，

且A-T,

G-C（堿基互補原則）;④螺旋的穩(wěn)定因素為氫鍵和堿基堆砌力;⑤螺旋的螺距為

3.4nm,直徑

為2nm.

五,DNA的超螺旋結構：

4

雙螺旋的DNA分子進一步盤旋形成的超螺旋結構稱為DNA的三級結構.

絕大多數(shù)原核生物的DNA都是共價封閉的環(huán)狀雙螺旋，其三級結構呈麻花狀.

在真核生物中，雙螺旋的DNA分子圍繞一蛋白質(zhì)八聚體進行盤繞，從而形成特殊的

串珠狀結

構，稱為核小體.核小體結構屬于DNA的三級結構.

六,DNA的功能：

DNA的基本功能是作為遺傳信息的載體，為生物遺傳信息復制以及基因信息的轉(zhuǎn)

錄提供模

板.

DNA分子中具有特定生物學功能的片段稱為基因（gene）.一個生物體的全部DNA

序列稱為

基因組(genome).基因組的大小與生物的復雜性有關.

七,RNA的空間結構與功能：

RNA分子的種類較多，分子大小變化較大，功能多樣化.RNA通常以單鏈存在，但也

可形成

局部的雙螺旋結構.

l.mRNA的結構與功能:mRNA是單鏈核酸，其在真核生物中的初級產(chǎn)物稱為

HnRNA.大多數(shù)

真核成熟的mRNA分子具有典型的5：端的7-甲基鳥甘三磷酸(m7GTP)帽子結構

和3：端的多

聚腺甘酸(polyA)尾巴結構.mRNA的功能是為蛋白質(zhì)的合成提供模板，分子中帶有

遺傳密碼.mRNA

分子中每三個相鄰的核甘酸組成一組,在蛋白質(zhì)翻譯合成時代表一個特定的氨基

酸，這種核甘酸

三聯(lián)體稱為遺傳密碼(coden).

2.tRNA的結構與功能:tRNA是分子最小，但含有稀有堿基最多的RNA.tRNA的二

級結構由

于局部雙螺旋的形成而表現(xiàn)為“三葉草"形，故稱為"三葉草"結構，可分為五個部

分:①氨基

酸臂:由tRNA的5：端和端構成的局部雙螺旋3-端都帶有-CCA-OH順序，可與

氨基酸

結合而攜帶氨基酸.②DHU臂:含有二氫尿喀咤核甘，與氨基酰tRNA合成酶的結合

有關.③反

密碼臂:其反密碼環(huán)中部的三個核甘酸組成三聯(lián)體,在蛋白質(zhì)生物合成中，可以用來

識別mRNA

上相應的密碼，故稱為反密碼(anticoden)④TC臂:含保守的T%順序，可以識別

核蛋

白體上的rRNA,促使tRNA與核蛋白體結合.⑤可變臂:位于Tx|/C臂和反密碼臂之

間,功能不

詳.

3.rRNA的結構與功能:rRNA是細胞中含量最多的RNA,可與蛋白質(zhì)一起構成核蛋

白體，作

為蛋白質(zhì)生物合成的場所.原核生物中的rRNA有三種:5S』6S,23s.真核生物中的

rRNA有四

種:5S,5.8S,18S,28s.

八,核酶：

具有自身催化作用的RNA稱為核酶(ribozyme),核酶通常具有特殊的分子結構，如

錘頭結

構.

九，核酸的一般理化性質(zhì)：

核酸具有酸性;粘度大;能吸收紫外光，最大吸收峰為260nm.

十,DNA的變性：

在理化因素作用下,DNA雙螺旋的兩條互補鏈松散而分開成為單鏈，從而導致

DNA的理化性

質(zhì)及生物學性質(zhì)發(fā)生改變,這種現(xiàn)象稱為DNA的變性.

5

引起DNA變性的因素主要有:①高溫，②強酸強堿，③有機溶劑等.DNA變性后的性

質(zhì)改變：

①增色效應:指DNA變性后對260nm紫外光的光吸收度增加的現(xiàn)象;②旋光性下

降;③粘度降低；

④生物功能喪失或改變.

加熱DNA溶液,使其對260nm紫外光的吸收度突然增加，達到其最大值一半時的

溫度，就是

DNA的變性溫度（融解溫度,Tm）.Tm的高低與DNA分子中G+C的含量有關,G+C

的含量越高，

則Tm越高.

H—,DNA的復性與分子雜交：

將變性DNA經(jīng)退火處理，使其重新形成雙螺旋結構的過程，稱為DNA的復性.

兩條來源不同的單鏈核酸（DNA或RNA）,只要它們有大致相同的互補堿基順序，以

退火處

理即可復性,形成新的雜種雙螺旋，這一現(xiàn)象稱為核酸的分子雜交.核酸雜交可以是

DNA-DNA,

也可以是DNA-RNA雜交.不同來源的，具有大致相同互補堿基順序的核酸片段稱

為同源順序.

常用的核酸分子雜交技術有:原位雜交，斑點雜交,Southern雜交及Northern雜交等.

在核酸雜交分析過程中，常將已知順序的核酸片段用放射性同位素或生物素進行

標記，這種

帶有一定標記的已知順序的核酸片段稱為探針.

十二，核酸酶：

凡是能水解核酸的酶都稱為核酸酶.凡能從多核甘酸鏈的末端開始水解核酸的酶

稱為核酸外

切酶，凡能從多核甘酸鏈中間開始水解核酸的酶稱為核酸內(nèi)切酶.能識別特定的核

甘酸順序，并

從特定位點水解核酸的內(nèi)切酶稱為限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）.

6

第三章酶（含維生素及酶的調(diào)節(jié)）

一，酶的概念：

酶（enzyme）是由活細胞產(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,其化學本質(zhì)是蛋白質(zhì).酶按照其分子結構可分為單體酶，寡聚酶和多酶體

系（多酶復

合體和多功能酶）三大類.

二，酶的分子組成：

醯分子可根據(jù)其化學組成的不同，可分為單純酶和結合酶(全酶)兩類.結合酶則是由

酶蛋

白和輔助因子兩部分構成，酶蛋白部分主要與酶的底物特異性有關，輔助因子則與

酶的催化活性

有關

與酶蛋白疏松結合并與酶的催化活性有關的耐熱低分子有機化合物稱為輔酶.與

酶蛋白牢固

結合并與酶的催化活性有關的耐熱低分子有機化合物稱為輔基.

三,輔酶與輔基的來源及其生理功用：

輔酶與輔基的生理功用主要是:⑴運載氫原子或電子，參與氧化還原反應.⑵運載

反應基

團,如?；?，氨基，烷基，竣基及一碳單位等，參與基團轉(zhuǎn)移.大部分的輔酶與輔基衍生

于維生

素.

晶生素(vitamin)是指一類維持細胞正常功能所必需的,但在許多生物體內(nèi)不能自身

合成

而必須由食物供給的小分子有機化合物.

維生素可按其溶解性的不同分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類.脂溶性維

生素有

VitA,VitD,VitE和VitK四種;水溶性維生素有

VitB1,VitB2,VitPP,VitB6,VitB12,VitC,泛

酸，生物素川一酸等.

LTPP:即焦磷酸硫胺素，由硫胺素(VitBl)焦磷酸化而生成，是脫竣酶的輔酶,在體內(nèi)

參與糖代謝過程中a-酮酸的氧化脫竣反應.

2.FMN和FAD:即黃素單核甘酸(FMN)和黃素腺噂吟二核甘酸(FAD),是核黃素

(VitB2)

的衍生物.FMN或FAD通常作為脫氫酶的輔基，在酶促反應中作為遞氫體(雙遞氫

體).

3.NAD+和NADP+:即尼克酰胺腺喋吟二核甘酸(NAD+,輔酶I)和尼克酰胺腺喋吟

二核甘酸

磷酸(NADP+,輔酶H),是VitPP的衍生物.NAD+和NADP+主要作為脫氫酶的輔酶,

在酶促反應

中起遞氫體的作用,為單遞氫體.

4.磷酸毗哆醛和磷酸毗哆胺:是VitB6的衍生物.磷酸毗哆醛和磷酸毗哆胺可作為

氨基轉(zhuǎn)移

酶，氨基酸脫竣酶,半胱氨酸脫硫酶等的輔酶.

5.CoA:泛酸(遍多酸)在體內(nèi)參與構成輔酶A(CoA).CoA中的航基可與竣基以高能

硫酯

鍵結合，在糖，脂，蛋白質(zhì)代謝中起傳遞酰基的作用，是?；傅妮o酶.

6.生物素:是竣化酶的輔基，在體內(nèi)參與CO2的固定和皎化反應.

7.FH4:由葉酸衍生而來.四氫葉酸是體內(nèi)一碳單位基團轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)中的輔酶.

8.VitB12衍生物:VitB12分子中含金屬元素鉆，故又稱為鉆胺素.VitB12在體內(nèi)有

多種活

性形式，如5：脫氧腺昔鉆胺素,甲基鉆胺素等.其中,5：脫氧腺昔鉆胺素參與構成變

位酶的

輔酶，甲基鉆胺素則是甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶.

四，金屬離子的作用：

1.穩(wěn)定構象:穩(wěn)定酶蛋白催化活性所必需的分子構象；

7

2.構成酶的活性中心:作為酶的活性中心的組成成分，參與構成酶的活性中心；

3.連接作用:作為橋梁，將底物分子與酶蛋白螯合起來.

五，酶的活性中心：

酶分子上具有一定空間構象的部位，該部位化學基團集中，直接參與將底物轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

產(chǎn)物的反

應過程，這一部位就稱為酶的活性中心.

參與構成酶的活性中心的化學基團，有些是與底物相結合的，稱為結合基團,有些是

催化底

物反應轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的，稱為催化基團，這兩類基團統(tǒng)稱為活性中心內(nèi)必需基團.在酶

的活性中心

以外,也存在一些化學基團，主要與維系酶的空間構象有關，稱為酶活性中心外必需

基團.

六，酶促反應的特點：

1.具有極高的催化效率:酶的催化效率可比一般催化劑高106?1020倍.酶能與底

物形成

ES中間復合物，從而改變化學反應的進程，使反應所需活化能閾大大降低，活化分子

的數(shù)目大

大增加，從而加速反應進行.

2.具有高度的底物特異性:一種酶只作用于一種或一類化合物，以促進一定的化學

變化，

生成一定的產(chǎn)物，這種現(xiàn)象稱為酶作用的特異性.

⑴絕對特異性:一種酶只能作用于一種化合物，以催化一種化學反應,稱為絕對特異

性，如

琥珀酸脫氫酶.

⑵相對特異性:一種酶只能作用于一類化合物或一種化學鍵，催化一類化學反應，稱

為相對

特異性，如脂肪酶.

⑶立體異構特異性:一種酶只能作用于一種立體異構體，或只能生成一種立體異構

體，稱為

立體異構特異性，如L-精氨酸酶.

3.酶的催化活性是可以調(diào)節(jié)的:如代謝物可調(diào)節(jié)酶的催化活性，對酶分子的共價修

飾可改

變酶的催化活性，也可通過改變酶蛋白的合成來改變其催化活性.

七，酶促反應的機制：

1.中間復合物學說與誘導契合學說:酶催化時，酶活性中心首先與底物結合生成一

種酶-

底物復合物(ES),此復合物再分解釋放出酶，并生成產(chǎn)物，即為中間復合物學說.當?shù)?/p>

物與酶

接近時，底物分子可以誘導酶活性中心的構象以生改變，使之成為能與底物分子密

切結合的構象，

這就是誘導契合學說

2.與酶的高效率催化有關的因素:①趨近效應與定向作用;②張力作用;③酸堿催化

作用；

④共價催化作用;⑤酶活性中心的低介電區(qū)(表面效應).

八，酶促反應動力學：

酶反應動力學主要研究酶催化的反應速度以及影響反應速度的各種因素.在探討

各種因素對

醯促反應速度的影響時,通常測定其初始速度來代表酶促反應速度，即底物轉(zhuǎn)化

量〉k+2時,Km=k-l/k+l=Ks.因此,Km可以反映酶與底物親和力的大小，即Km值越小,

則

醯與底物的親和力越大;反之，則越小.

③Km可用于判斷反應級數(shù):當[S]100Km時,v=Vmax,反應為零級反應，即反應速度

與底物濃

度無關;當0.01Km<[S]20kJ/mol的磷酸鍵稱為高能磷酸鍵，主要有以下幾種類

型：

1.磷酸酎鍵:包括各種多磷酸核昔類化合物，如ADP,ATP等.

2.混合酎鍵:由磷酸與竣酸脫水后形成的好鍵，主要有1,3-二磷酸甘油酸等化合物.

3.烯醇磷酸鍵:見于磷酸烯醇式丙酮酸中.

4.磷酸服鍵:見于磷酸肌酸中,是肌肉和腦組織中能量的貯存形式.磷酸肌酸中的高

能磷

酸鍵不能被直接利用，而必須先將其高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給ATP,才能供生理活動之需.

這一反應過

程由肌酸磷酸激酶(CPK)催化完成.

九，線粒體外NADH的穿梭：

21

胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脫氫，均可產(chǎn)生NADH.這些NADH可經(jīng)穿梭系統(tǒng)而

進入線粒體

氧化磷酸化，產(chǎn)生H20和ATP.

1.磷酸甘油穿梭系統(tǒng):這一系統(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已將胞液中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)帶一對氫原子進入線粒體，

則只得到2

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3分子ATP.

22

第七章氨基酸代謝

一,蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用：

1.蛋白質(zhì)的生理功能:主要有:①是構成組織細胞的重要成分;②參與組織細胞的更

新和

修補;③參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控;④氧化供能;⑤其他功能:如轉(zhuǎn)運，凝血，免

疫，記

憶，識別等.

2.氮平衡:體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動態(tài)平衡中,故每日氮的攝入量與排出量

也維持

著動態(tài)平衡,這種動態(tài)平衡就稱為氮平衡?氮平衡有以下幾種情況：

⑴氮總平衡:每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量與分解

量大致相

等,稱為氮總平衡.此種情況見于正常成人.

⑵氮正平衡:每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量，稱

為氮正

平衡.此種情況見于兒童，孕婦，病后恢復期.

⑶氮負平衡:每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱

為氮負

平衡.此種情況見于消耗性疾病患者(結核，腫瘤)，饑餓者.

3.必需氨基酸與非必需氨基酸: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.反之，體內(nèi)能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸就稱為非必需氨基酸.

必需氨基酸一共有八種:賴氨酸(Lys),色氨酸(Trp),苯丙氨酸(Phe),蛋氨酸(Met),

蘇氨酸(Thr),亮氨酸(Leu),異亮氨酸(He),繳氨酸(Vai).酪氨酸和半胱氨酸必需以

必需氨基酸為原料來合成，故被稱為半必需氨基酸.

4.蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值及互補作用:蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高低的決定因素有:①必需氨基

酸的含

量;②必需氨基酸的種類;③必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相符的氨基酸

組成.將幾

種營養(yǎng)價值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營養(yǎng)價值的作用稱為食物蛋

白質(zhì)的互補作

用.

二,蛋白質(zhì)的消化，吸收與腐敗

L蛋白質(zhì)的消化:胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽，再在小腸中完全水解為氨基酸.

2.氨基酸的吸收:主要在小腸進行，是一種主動轉(zhuǎn)運過程，需由特殊載體攜帶.除此之

外，

也可經(jīng)上谷氨酰循環(huán)進行.

3.蛋白質(zhì)在腸中的腐敗:主要在大腸中進行，是細菌對蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的分解

作用，

可產(chǎn)生有毒物質(zhì).

三，氨基酸的脫氨基作用：

氨基酸主要通過三種方式脫氨基,即氧化脫氨基，聯(lián)合脫氨基和非氧化脫氨基.

1.氧化脫氨基:反應過程包括脫氫和水解兩步，反應主要由L-氨基酸氧化酶和谷氨

酸脫氫

酶所催化.L-氨基酸氧化酶是一種需氧脫氫酶，該酶在人體內(nèi)作用不大.谷氨酸脫氫

酶是一種不

需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶.該能作用較大，屬于變構酶，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

應的a-氨基酸，而原來的a-氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳腶-酮酸.轉(zhuǎn)氨酶以磷酸毗哆醛(胺)

為輔

酶.轉(zhuǎn)氨基作用可以在各種氨基酸與a-酮酸之間普遍進行.除Gly,Lys,Thr,Pro外，均

可

參加轉(zhuǎn)氨基作用.較為重要的轉(zhuǎn)氨酶有：

23

⑴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

間的氨基移換反應，為可逆反應.該酶在肝臟中活性較高,在肝臟疾病時，可引起血清

中ALT

活性明顯升高.

⑵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應，為可逆反應.該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時，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.可在大多數(shù)組織細胞中進行，是體內(nèi)主要

的脫氨基

的方式.

4」票吟核甘酸循環(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，腺甘酸脫氨酶的活性較高，該酶可催化AMP脫氨基，此反應與

轉(zhuǎn)氨基反應相

聯(lián)系,即構成喋吟核甘酸循環(huán)的脫氨基作用.

四,a-酮酸的代謝：

1.再氨基化為氨基酸.

2.轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑?某些氨基酸脫氨基后生成糖異生途徑的中間代謝物，故可經(jīng)糖異

生途徑

生成葡萄糖,這些氨基酸稱為生糖氨基酸.個別氨基酸如Leu,Lys,經(jīng)代謝后只能生

成乙酰CoA

或乙酰乙酰CoA,再轉(zhuǎn)變?yōu)橹蛲w，故稱為生酮氨基酸.而Phe,Tyr,Ile,Thr,Trp經(jīng)

分解

后的產(chǎn)物一部分可生成葡萄糖,另一部分則生成乙酰CoA,故稱為生糖兼生酮氨基

酸.

3.氧化供能:進入三竣酸循環(huán)徹底氧化分解供能.

五，氨的代謝：

1.血氨的來源與去路：

⑴血氨的來源:①由腸道吸收;②氨基酸脫氨基;③氨基酸的酰胺基水解;④其他含氮

物的

分解.

⑵血氨的去路:①在肝臟轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?②合成氨基酸;③合成其他含氮物;④合成天冬

酰胺

和谷氨酰胺;⑤直接排出.

2.氨在血中的轉(zhuǎn)運:氨在血液循環(huán)中的轉(zhuǎn)運,需以無毒的形式進行，如生成丙氨酸或

谷氨

酰胺等，將氨轉(zhuǎn)運至肝臟或腎臟進行代謝.

⑴丙氨酸-葡萄糖循環(huán):肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸，后者經(jīng)血液

循環(huán)轉(zhuǎn)

運至肝臟再脫氨基，生成的丙酮酸經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟呛笤俳?jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至

肌肉重新分解產(chǎn)

生丙酮酸，這一循環(huán)過程就稱為丙氨酸-葡萄糖循環(huán).

⑵谷氨酰胺的運氨作用:肝外組織，如腦，骨骼肌，心肌在谷氨酰胺合成酶的催化下，

合成

谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)帶到肝臟，再由谷氨酰胺酶將其分

解產(chǎn)生的氨

即可用于合成尿素.因此，谷氨酰胺對氨具有運輸，貯存和解毒作用.

3.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)的反應過程來完

成，催化這些

反應的酶存在于胞液和線粒體中.其主要反應過程如下:NH3+CO2+2ATP-氨基甲

酰磷酸一服氨酸

一精氨酸代琥珀酸一精氨酸一尿素+鳥氨酸.

24

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合成一分子尿素需

消耗四分

子ATP;③精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的關鍵酶;④尿素分子中的兩個氮原

子，一個來源

于NH3,一個來源于天冬氨酸.

六，氨基酸的脫竣基作用：

由氨基酸脫竣酶催化，輔酶為磷酸毗哆醛，產(chǎn)物為CO2和胺.

ly氨基丁酸的生成:上氨基丁酸(GABA)是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，由L-谷氨酸脫竣

而

產(chǎn)生.反應由L-谷氨酸脫酸酶催化，在腦及腎中活性很高.

2.5-羥色胺的生成:5-羥色胺(5-HT)也是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì),且具有強烈的縮血管

作

用，其合成原料是色氨酸.合成過程為:色氨酸-5羥色氨酸-5-羥色胺.

3.組胺的生成:組胺由組氨酸脫竣產(chǎn)生，具有促進平滑肌收縮,促進胃酸分泌和強烈

的舒

血管作用.

4.多胺的生成:精月米和精胺均屬于多胺，它們與細胞生長繁殖的調(diào)節(jié)有關,合成的原

料為

鳥氨酸，關鍵酶是鳥氨酸脫竣酶.

七，一碳單位的代謝：

一碳單位是指只含一個碳原子的有機基團，這些基團通常由其載體攜帶參加代謝

反應.常見

的一碳單位有甲基(-CH3),亞甲基或甲烯基(-CH2-),次甲基或甲快基(=€^-),甲?；?/p>

(-CHO),

亞氨甲基(-CH=NH),羥甲基(-CH20H)等.

一碳單位通常由其載體攜帶，常見的載體有四氫葉酸(FH4)和S-腺昔同型半胱氨酸,

有時

也可為VitB12.

常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物有:①N10-甲酰四氫葉酸(NIO-CHOFH4);②N5-

亞氨甲基

四氫葉酸(N5-CH=NHFH4);③N5,N10-亞甲基四氫葉酸(N5,N1()-CH2-

FH4);④N5,N10-次甲基四氫

葉酸(N5,N10=CH-FH4);⑤N5-甲基四氫葉酸(N5-CH3FH4).

蘇氨酸，絲氨酸,甘氨酸和色氨酸代謝降解后可生成N1O-甲酰四氫葉酸，后者可用于

喋吟C2

原子的合成;蘇氨酸，絲氨酸，甘氨酸和組氨酸代謝降解后可生成N5,N1O-次甲基四

氫葉酸，后者

可用于喋吟C8原子的合成;絲氨酸代謝降解后可生成N5,N1()-亞甲基四氫葉酸，后

者可用于胸腺

喀噬甲基的合成.

八,S-腺甘蛋氨酸循環(huán)：

蛋氨酸是體內(nèi)合成許多重要化合物，如腎上腺素，膽堿，肌酸和核酸等的甲基供體.其

活性

形式為S-腺普蛋氨酸(SAM).SAM也是一種一碳單位衍生物，其載體可認為是S-腺

音同型半胱

氨酸，攜帶的一碳單位是甲基.

從蛋氨酸形成的S-腺昔蛋氨酸，在提供甲基以后轉(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼幔缓笤俜捶?/p>

向重新

合成蛋氨酸，這一循環(huán)反應過程稱為S-腺甘蛋氨酸循環(huán)或活性甲基循環(huán).

九，芳香族氨基酸的代謝：

在神經(jīng)組織細胞中的主要代謝過程為:苯丙氨酸一酪氨酸一多巴一多巴胺一去甲

腎上腺素一

腎上腺素.多巴胺，去甲腎上腺素和腎上腺素統(tǒng)稱兒茶酚胺.在黑色素細胞中,多巴可

轉(zhuǎn)變?yōu)楹?/p>

色素.苯丙氨酸羥化酶遺傳性缺陷可致苯丙酮酸尿癥,酪氨酸醯遺傳性缺陷可致白

化病.

25

第八章核甘酸代謝

一,核甘酸類物質(zhì)的生理功用：

核苜酸類物質(zhì)在人體內(nèi)的生理功用主要有：

①作為合成核酸的原料:如用ATP,GTP,CTP,UTP合成RNA,用

dATP,dGTP,dCTP,dTTP

合成DNA.

②作為能量的貯存和供應形式:除ATP之外，還有GTP,UTP,CTP等.

③參與代謝或生理活動的調(diào)節(jié):如環(huán)核甘酸cAMP和cGMP作為激素的第二信使.

④參與構成酶的輔酶或輔基:如在NAD+,NADP+,FAD,FMN,CoA中均含有核甘酸

的成分.

⑤作為代謝中間物的載體:如用UDP攜帶糖基，用CDP攜帶膽堿，膽胺或甘油二酯，

用腺

昔攜帶蛋氨酸(SAM)等.

二，喋吟核甘酸的合成代謝.：

1.從頭合成途徑:利用一些簡單的前體物，如5-磷酸核糖,氨基酸，一碳單位及C02等,

逐步合成噪吟核昔酸的過程稱為從頭合成途徑.這一途徑主要見于肝臟，其次為小

腸和胸腺.

喋吟環(huán)中各原子分別來自下列前體物質(zhì):Asp—N1;N10-CHOFH4—C2;Gln-

N3和N9;

C02—C6;N5,N10=CH-FH4-C8;Gly-C4,C5和N7.

合成過程可分為三個階段：

⑴次黃喋吟核甘酸的合成:在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP,由5：磷

酸核糖

合成PRPP(「焦磷酸5-磷酸核糖).然后再經(jīng)過大約10步反應，合成第一個喋吟核

甘酸——

次黃首酸(IMP).

⑵腺甘酸及鳥昔酸的合成：IMP在腺甘酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提

供氨基

合成腺甘酸代琥珀酸(AMP-S),然后裂解產(chǎn)生AMP;IMP也可在IMP脫氫酶的催化

下，以NAD+

為受氫體，脫氫氧化為黃苜酸(XMP),后者再在鳥甘酸合成酶催化下,由谷氨酰胺提

供氨基合

成鳥昔酸(GMP).

⑶三磷酸喋吟核昔的合成:AMP/GMP被進一步磷酸化，最后生成ATP/GTP,作為合

成RNA的

原料.ADP/GDP則可在核糖核甘酸還原酶的催化下.，脫氧生成dADP/dGDP然后再

磷酸化為

dATP/dGTP,作為合成DNA的原料.

2.補救合成途徑:又稱再利用合成途徑.指利用分解代謝產(chǎn)生的自由喋吟堿合成喋

吟核昔

酸的過程.這一途徑可在大多數(shù)組織細胞中進行.其反應為:A+PRPP-AMP;G/I+

PRPPT

GMP/IMP.

3.抗代謝藥物對喋吟核甘酸合成的抑制:能夠抑制喋吟核甘酸合成的一些抗代謝藥

物，通

常是屬于噂吟，氨基酸或葉酸的類似物，主要通過對代謝酶的競爭性抑制作用，來干

擾或抑制喋

吟核甘酸的合成，因而具有抗腫瘤治療作用.在臨床上應用較多的喋吟核甘酸類似

物主要是6-

筑基噂吟(6-MP).6-MP的化學結構與次黃喋吟類似,因而可以抑缶ijIMP轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

AMP或GMP,從

而干擾喋吟核甘酸的合成.

三,喋吟核甘酸的分解代謝：

噪吟核甘酸的分解首先是在核甘酸酶的催化下，脫去磷酸生成喋吟核昔，然后再在

核甘酶的

催化下分解生成喋吟堿，最后產(chǎn)生的I和X經(jīng)黃喋吟氧化酶催化氧化生成終產(chǎn)物尿

酸.痛風癥患

26

者由于體內(nèi)喋吟核甘酸分解代謝異常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積

于軟骨，關節(jié)，

軟組織及腎臟，臨床上表現(xiàn)為皮下結節(jié)，關節(jié)疼痛等.可用別噪吟醇予以治療.

四，口密咤核甘酸的合成代謝：

1.從頭合成途徑:指利用一些簡單的前體物逐步合成喀噬核甘酸的過程.該過程主

要在肝

臟的胞液中進行.嗑咤環(huán)中各原子分別來自下列前體物:CO2—C2;Gln-N3;Asp

一C4,C5,

C6,N1.喀唾核甘酸的主要合成步驟為：

⑴尿洋酸的合成:在氨基甲酰磷酸合成酶H的催化"以Gln,CO2,ATP等為原料合

成氨基

甲酰磷酸,后者在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催化下,轉(zhuǎn)移一分子天冬氨酸，從而合成氨

甲酰天冬氨

酸,然后再經(jīng)脫氫，脫竣，環(huán)化等反應，合成第一個喀吃核甘酸，即UMP.

⑵胞甘酸的合成:UMP經(jīng)磷酸化后生成UTP,再在胞甘酸合成酶的催化下，由Gin

提供氨基

轉(zhuǎn)變?yōu)镃TP.

⑶脫氧喀噬核甘酸的合成:①CTP-CDP-cTDPf（CTP.

②dCDPfdCMP-dUMP-dTMP-dTDP-dTTP.胸甘酸合成酶催化dUMP甲基

化，甲基供體為N5,N1。-亞

甲基四氫葉酸.

2.補救合成途徑:由分解代謝產(chǎn)生的喀吃/口密咤核背轉(zhuǎn)變?yōu)閚密噬核甘酸的過程稱為

補救合成

途徑.以喀咤核昔的補救合成途徑較重要,主要反應為:UR/CR+ATP-

UMP/CMP;TdR+ATP-

dTMP.

3.抗代謝藥物對喀咤核甘酸合成的抑制:能夠抑制喀廢核甘酸合成的抗代謝藥物也

是一些

喀噓核甘酸的類似物，通過對酶的競爭性抑制而干擾或抑制喀噬核甘酸的合成.主

要的抗代謝藥

物是5-氟尿口密唾（5-FU）.5-FU在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镕-dUMP,其結構與dUMP相似，可競

爭性抑制

胸甘酸合成酶的活性，從而抑制胸背酸的合成.

五，喀皖核甘酸的分解代謝：

嗑噬核甘酸可首先在核甘酸酶和核甘磷酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖,產(chǎn)生的

嚓噬堿可

在體內(nèi)進一步分解代謝.不同的喀噬堿其分解代謝的產(chǎn)物不同，其降解過程主要在

肝臟進行.

胞嚓嗡和尿喀噬降解的終產(chǎn)物為（由丙氨酸+NH3+C02）;胸腺嗑噬降解的終產(chǎn)物

為（P

-氨基異丁酸+NH3+CO2）.

27

第十章DNA的生物合成

一，遺傳學的中心法則和反中心法則：

DNA通過復制將遺傳信息由親代傳遞給子代;通過轉(zhuǎn)錄和翻譯，將遺傳信息傳遞給

蛋白質(zhì)分

子，從而決定生物的表現(xiàn)型.DNA的復制，轉(zhuǎn)錄和翻譯過程就構成了遺傳學的中心法

則.但在少

數(shù)RNA病毒中，其遺傳信息貯存在RNA中.因此，在這些生物體中，遺傳信息的流向

是RNA通過

復制，將遺傳信息由親代傳遞給子代;通過反轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給DNA,再由

DNA通過轉(zhuǎn)錄和

翻譯傳遞給蛋白質(zhì),這種遺傳信息的流向就稱為反中心法則.

二,DNA復制的特點：

1.半保留復制:DNA在復制時,以親代DNA的每一股作模板,合成完全相同的兩個

雙鏈子

代DNA,每個子代DNA中都含有一股親代DNA鏈,這種現(xiàn)象稱為DNA的半保留

復制

(semiconservativereplication).DNA以半保留方式進行復制，是在1958年由M.

Meseison和

F.Stahl所完成的實驗所證明.

2.有一定的復制起始點:DNA在復制時，需在特定的位點起始,這是一些具有特定核

甘酸

排列順序的片段,即復制起始點(復制子).在原核生物中，復制起始點通常為一個，而

在真核

生物中則為多個.

3.需要引物(primer):DNA聚合酶必須以一段具有3端自由羥基(3，-OH)的RNA作

為引物，

才能開始聚合子代DNA鏈.RNA引物的大小,在原核生物中通常為50~100個核

甘酸，而在真核

生物中約為10個核甘酸.

4.雙向復制:DNA復制時，以復制起始點為中心,向兩個方向進行復制.但在低等生物

中

后可進行單向復制.

5.半不連續(xù)復制:由于DNA聚合酶只能以5，—3,方向聚合子代DNA鏈，因此兩條親

代DNA

鏈作為模板聚合子代DNA鏈時的方式是不同的.以3方向的親代DNA鏈作模

板的子代鏈在

聚合時基本上是連續(xù)進行的，這一條鏈被稱為領頭鏈(leadingstrand).而以5'—3'方

向的親

代DNA鏈為模板的子代鏈在聚合時則是不連續(xù)的，這條鏈被稱為隨從鏈(lagging

strand).DNA

在復制時,由隨從鏈所形成的一些子代DNA短鏈稱為岡崎片段(Okazakifragment).

岡崎片段的

大小，在原核生物中約為1000?2000個核甘酸,而在真核生物中約為100個核甘酸.

三,DNA復制的條件：

1.底物:以四種脫氧核糖核酸(deoxynucleotidetriphosphate)為底物，即dATP,dGTP,

dCTP,dTTP.

2.模板(template):以親代DNA的兩股鏈解開后，分別作為模板進行復制.

3.引發(fā)體(primosome)和RNA引物(primer):弓I發(fā)體由弓I發(fā)前體與引物酶(primase)組

裝

而成.引發(fā)前體是由若干蛋白因子聚合而成的復合體;引物酶本質(zhì)上是一種依賴

DNA的RNA聚合

酶(DDRP).

4.DNA聚合酶(DNAdependentDNApolymerase,DDDP):

⑴種類和生理功能:在原核生物中，目前發(fā)現(xiàn)的DNA聚合酶有三種，分別命名為

DNA聚合酶

I(polI),DNA聚合酶H(polID.DNA聚合酶IIIGolIH),這三種酶都屬于具有多種

酶活性的多功能醐.polI為單一肽鏈的大分子蛋白質(zhì)，具有聚合酶活

性3—5,外切

醒活性和外切酶的活性;其功能主要是去除引物，填補缺口以及修復損傷.pol

I［具有

28

聚合酶活性和外切酶活性,其功能不明.polIII是由十種亞基組成的不

對稱二聚

體，具有5=3,聚合酶活性和3~5,外切酶活性，與DNA復制功能有關.

在真核生物中，目前發(fā)現(xiàn)的DNA聚合酶有五種.其中，參與染色體DNA復制的是

pola(延

長隨從鏈)和pol3(延長領頭鏈)，參與線粒體DNA復制的是polY，pols與DNA損傷

修

復，校讀和填補缺口有關,polp只在其他聚合前無活性時才發(fā)揮作用.

(2)DNA復制的保真性:為了保證遺傳的穩(wěn)定,DNA的復制必須具有高保真性.DNA

復制時的

保真性主要與下列因素有關:①遵守嚴格的堿基配對規(guī)律;②在復制時對堿基的正

確選擇;③對

復制過程中出現(xiàn)的錯誤及時進行校正.

5.DNA連接酶(DNAligase):DNA連接酶可催化兩段DNA片段之間磷酸二酯鍵的

形成，而使

兩段DNA連接起來.該酶催化的條件是:①需一段DNA片段具有310H,而另一段

DNA片段具

有51-Pi基;②未封閉的缺口位于雙鏈DNA中,即其中有一條鏈是完整的;③需要消

耗能量，

在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能.

6.單鏈DNA結合蛋白(singlestrandbindingprotein,SSB):又稱螺旋反穩(wěn)蛋白(HDP).

這是一些能夠與單鏈DNA結合的蛋白質(zhì)因子.其作用為:①穩(wěn)定單鏈DNA,便于以

其為模板復制

子代DNA;②保護單鏈DNA,避免核酸酶的降解.

7.解螺旋酶(unwindingenzyme):又稱解鏈酶或rep蛋白，是用于解開DNA雙鏈的酶

蛋

白，每解開一對堿基，需消耗兩分子ATP.

8.拓撲異構酶(topoisomerase):拓撲異構酶可將DNA雙鏈中的一條鏈或兩條鏈切斷,

松開

超螺旋后再將DNA鏈連接起來，從而避免出現(xiàn)鏈的纏繞.

四,DNA生物合成過程：

1.復制的起始：

⑴預引發(fā):①解旋解鏈,形成復制叉:由拓撲異構酶和解鏈酶作用，使DNA的超螺旋

及雙螺

旋結構解開,形成兩條單鏈DNA.單鏈DNA結合蛋白(SSB)結合在單鏈DNA上，形

成復制叉.

DNA復制時，局部雙螺旋解開形成兩條單鏈，這種叉狀結構稱為復制叉.②引發(fā)體組

裝:由引發(fā)

前體蛋白因子識別復制起始點，并與引發(fā)酶一起組裝形成引發(fā)體.

⑵引發(fā):在引發(fā)酶的催化下，以DNA鏈為模板,合成一段短的RNA引物.

2.復制的延長：

⑴聚合子代DNA:由DNA聚合酶催化,以親代DNA鏈為模板，從方向聚合子

代DNA

鏈.

⑵引發(fā)體移動:引發(fā)體向前移動,解開新的局部雙螺旋，形成新的復制叉，隨從鏈重新

合成

RNA弓|物,繼續(xù)進行鏈的延長.

3.復制的終止：

⑴去除引物，填補缺口：RNA引物被水解,缺口由DNA鏈填補，直到剩下最后一個磷

酸酯

鍵的缺口.

⑵連接岡崎片段:在DNA連接酶的催化下,將岡崎片段連接起來，形成完整的DNA

長鏈.

⑶真核生物端粒(telomere)的形成:端粒是指真核生物染色體線性DNA分子末端的

結構部

分，通常膨大成粒狀.線性DNA在復制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能

出現(xiàn)縮短.故

29

需要在端粒酶(telomerase)的催化下，進行延長反應.端粒醯是一種RNA-蛋白質(zhì)復合

體，它

可以其RNA為模板，通過逆轉(zhuǎn)錄過程對末端DNA鏈進行延長.

五,DNA的損傷：

由自發(fā)的或環(huán)境的因素引起DNA一級結構的任何異常的改變稱為DNA的損傷.

常見的DNA

的損傷包括堿基脫落，堿基修飾，交聯(lián)，鏈的斷裂,重組等.引起DNA損傷的因素有：

1.自發(fā)因素：

⑴自發(fā)脫堿基:由于N-糖昔鍵的自發(fā)斷裂，引起喋吟或喀嗟堿基的脫落.

(2)自發(fā)脫氨基:C自發(fā)脫氨基可生成U,A自發(fā)脫氨基可生成I.

(3)復制錯配:由于復制時堿基配對錯誤引起的損傷.

2.物理因素:由紫外線，電離輻射,X射線等引起的DNA損傷.其中,X射線和電離輻

射常

常引起DNA鏈的斷裂，而紫外線常常引起喀噬二聚體的形成，如TT,TC,CC等二聚

體.

3.化學因素：

(1)脫氨劑:如亞硝酸與亞硝酸鹽,可加速C脫氨基生成U,A脫氨基生成I.

(2)烷基化劑:這是一類帶有活性烷基的化合物，可提供甲基或其他烷基，引起堿基或

磷酸

基的烷基化，甚至可引起鄰近堿基的交聯(lián).

(3)DNA加合劑:如苯并花，在體內(nèi)代謝后生成四羥苯并花，與口票嶺共價結合引起損

傷.

(4)堿基類似物:如5-FU,6-MP等，可摻入到DNA分子中引起損傷或突變.

(5)斷鏈劑:如過氧化物，含筑基化合物等,可引起DNA鏈的斷裂.

六,DNA突變的類型：

L點突變:轉(zhuǎn)換——相同類型堿基的取代.顛換——不同類型堿基的取代.插入——

增加

一^Is?堿基.缺失---減少一個堿基.

2.復突變:插入——增加一段順序.缺失——減少一段順序.倒位——一段堿基順

序發(fā)

生顛倒.易位一一一段堿基順序的位置發(fā)生改變.重組——一段堿基順序與另一段

堿基順序發(fā)

生交換.

七,DNA突變的效應：

1.同義突變:基因突變導致mRNA密碼子第三位堿基的改變但不引起密碼子意義

的改變，其

翻譯產(chǎn)物中的氨基酸殘基順序不變.

2.誤義突變:基因突變導致mRNA密碼子堿基被置換，其意義發(fā)生改變，翻譯產(chǎn)物中

的氨基

酸殘基順序發(fā)生改變.

3.無義突變:基因突變導致mRNA密碼子堿基被置換而改變成終止暗碼子,引起多

肽鏈合成

的終止.

4.移碼突變:基因突變導致mRNA密碼子堿基被置換吊起突變點之后的氨基酸殘

基順序全

部發(fā)生改變.

八,DNA損傷的修復：

DNA損傷的修復方式可分為直接修復和取代修復兩大類.直接修復包括光復活，轉(zhuǎn)

甲基作用

和直接連接作用，均屬于無差錯修復.取代修復包括切除修復，重組修復和SOS修復,

后二者屬

于有差錯傾向修復.

30

1.光復活:由光復活酶識別喀噬二聚體并與之結合形成復合物，在可見光照射下，酶

獲得

能量,將喀呢二聚體的丁酰環(huán)打開，使之完全修復.

2.轉(zhuǎn)甲基作用:在轉(zhuǎn)甲基酶的催化下，將DNA上的被修飾的甲基去除.此時，轉(zhuǎn)甲基

酶自

身被甲基化而失活.

3.直接連接:DNA斷裂形成的缺口,可以在DNA連接酶的催化下，直接進行連接而

封閉缺

口.

4.切除修復:這種修復機制可適用于多種DNA損傷的修復.該修復機制可以分別由

兩種不

同的酶來發(fā)動，一種是核酸內(nèi)切酶，另一種是DNA糖苗酶.①特異性的核酸內(nèi)切酶

（如原核中的

UvrA,UvrB和UvrC）或DNA糖普酶識別DNA受損傷的部位，并在該部位的5,端作

一切口;②由

核酸外切酶（或DNA聚合酶I）從端逐一切除損傷的單鏈;③在DNA聚合酶

的催化下，

以互補鏈為模板，合成新的單鏈片段以填補缺口;④由DNA連接酶催化連接片段，

封閉缺口.

5.重組修復:①DNA復制時，損傷部位導致子鏈DNA合成障礙，形成空缺;②此空缺

誘導

產(chǎn)生重組酶（重組蛋白RecA）,該酶與空缺區(qū)結合，并催化子鏈空缺與對側親鏈進行

重組交換；

③對側親鏈產(chǎn)生的空缺以互補的子鏈為模板，在DNA聚合酶和連接酶的催化下，重

新修復缺口；

④親鏈上的損傷部位繼續(xù)保留或以切除修復方式加以修復.

6.SOS修復:這是一種在DNA分子受到較大范圍損傷并且使復制受到抑制時出現(xiàn)

的修復機

制，以SOS借喻細胞處于危急狀態(tài).

31

第H^一章RNA的生物合成

一,RNA轉(zhuǎn)錄合成的特點：

在RNA聚合酶的催化下,以一段DNA鏈為模板合成RNA,從而將DNA所攜帶的

遺傳信息傳遞

給RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄.經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成的RNA有多種，主要的是

rRNA,tRNA,mRNA,snRNA和HnRNA.

1.轉(zhuǎn)錄的不對稱性:指以雙鏈DNA中的一條鏈作為模板進行轉(zhuǎn)錄，從而將遺傳信息

由DNA

傳遞給RNA.對于不同的基因來說，其轉(zhuǎn)錄信息可以存在于兩條不同的DNA鏈上.

能夠轉(zhuǎn)錄RNA

的那條DNA鏈稱為有意義鏈(模板鏈),而與之互補的另一條DNA鏈稱為反意義鏈

(編碼鏈).

2.轉(zhuǎn)錄的連續(xù)性:RNA轉(zhuǎn)錄合成時，在RNA聚合酶的催化下,連續(xù)合成一段RNA鏈,

各條

RNA鏈之間無需再進行連接.

3.轉(zhuǎn)錄的單向性:RNA轉(zhuǎn)錄合成時,只能向一個方向進行聚合,RNA鏈的合成方向為

5'一3'.

4.有特定的起始和終止位點:RNA轉(zhuǎn)錄合成時，只能以DNA分子中的某一段作為模

板，故

存在特定的起始位點和特定的終止位點.

二,RNA轉(zhuǎn)錄合成的條件：

1.底物:四種核糖核苜酸,即ATP,GTP,CTP,UTP.

2.模板:以一段單鏈DNA作為模板.

3.RNA聚合酶(DDRP):RNA聚合酶在單鏈DNA模板以及四種核糖核甘酸存在的

條件下，

不需要引物,即可從5。3,聚合RNA.

原核生物中的RNA聚合酶全酶由五個亞基構成，即a2pp'o.o亞基與轉(zhuǎn)錄起始點的

識

別有關，而在轉(zhuǎn)錄合成開始后被釋放，余下的部分(a2郎)被稱為核心醯，與RNA鏈的

聚合

有關.

真核生物中的RNA聚合酶分為三種:RNApoll存在于核仁，對a-鵝膏蕈堿不敏感,

用于

合成rRNA前體;RNApolll存在于核基質(zhì)，對a-鵝膏蕈堿極敏感，用于合成

HnRNA;RNApolIII

存在于核基質(zhì)，對a-鵝膏蕈堿敏感，用于合成tRNA前體,snRNA及5SrRNA.

4.終止因子p蛋白:這是一種六聚體的蛋白質(zhì)，能識別終止信號,并能與RNA緊密結

合

導致RNA的釋放.

5.激活因子:降解產(chǎn)物基因激活蛋白(CAP),又稱為cAMP受體蛋白(CRP),是一種