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1 中 山 大 学 生 命 科 学 院 考 研 冲 刺 班 生 物 化 学 讲 义 By Dr. Wang 2008 年 11 月

2 目 录 一 历 年 真 题 分 析 及 题 型 预 测 关 于 历 年 真 题 年 题 型 及 重 点 预 测 本 讲 义 说 明... 4 二 重 点 知 识 串 讲 静 态 生 化 - 结 构 和 催 化 作 用 氨 基 酸 多 肽 和 蛋 白 质 酶 核 苷 酸 和 核 酸 糖 和 糖 生 物 学 脂 类 和 生 物 膜 维 生 素 抗 生 素 和 激 素 动 态 生 化 - 生 物 能 学 和 代 谢 糖 酵 解 途 径 和 已 糖 的 分 解 代 谢 三 羧 酸 循 环 氧 化 磷 酸 化 糖 异 生 和 糖 原 代 谢 脂 肪 酸 的 氧 化 及 合 成 蛋 白 质 的 降 解 和 氨 基 酸 的 氧 化 及 合 成 核 酸 的 降 解 及 核 苷 酸 的 代 谢 分 子 生 物 学 - 信 息 途 径 DNA 的 复 制 RNA 的 生 物 合 成 加 工 蛋 白 质 的 合 成 及 转 运 基 因 表 达 的 调 控 基 因 工 程 及 蛋 白 质 工 程 三 生 物 化 学 模 拟 试 卷 生 化 试 卷 模 拟 题 ( 一 ) 生 化 试 卷 模 拟 题 ( 二 ) 生 化 试 卷 模 拟 题 ( 三 ) 生 化 试 卷 模 拟 题 ( 四 ) 生 化 试 卷 模 拟 题 ( 五 ) 补 充 习 题... 95

3 一 历 年 真 题 分 析 及 题 型 预 测 1.1 关 于 历 年 真 题 前 面 强 化 班 已 经 用 十 节 课 的 时 间 和 大 家 一 起 分 析 了 年 中 山 大 学 生 科 院 生 物 化 学 真 题 通 过 对 近 五 年 真 题 的 分 析, 总 结 了 生 物 化 学 各 部 分 考 研 所 占 的 比 重, 结 构 和 催 化 部 分 所 占 比 重 约 280 分 /750 分, 即 37.3% 代 谢 部 分 所 占 比 重 约 190 分 /750 分, 即 25.3% 生 物 信 息 途 径 所 占 比 重 约 280 分 /750 分, 即 37.3% 题 型 方 面, 从 06 年 开 始, 去 掉 了 选 择 题, 只 保 留 了 三 种 题 型, 即 填 空 判 断 和 简 答, 近 三 年 题 型 及 每 种 题 型 所 占 的 分 值 都 一 直 没 有 变 动 从 对 历 年 真 题 的 讲 解 和 对 比 中, 我 们 发 现 有 以 下 几 个 特 点 :1, 重 复 题 目 出 现 比 例 高 有 些 题 目 甚 至 就 是 往 年 原 题, 还 有 些 变 换 一 下 题 型, 但 所 考 的 详 细 知 识 点 没 有 变 化, 或 者 是 对 原 来 所 考 察 的 知 识 点 的 拓 展 2, 知 识 点 考 察 较 细 比 如 往 往 考 察 一 个 生 化 反 应 的 细 胞 定 位 在 线 粒 体 还 是 在 细 胞 质 基 质, 或 者 在 线 粒 体 外 膜 还 是 在 内 膜 等 等, 这 一 点 和 生 物 化 学 本 身 学 科 特 点 分 不 开 3, 结 构 催 化 和 生 物 信 息 途 径 所 占 分 值 相 对 较 大, 代 谢 考 察 的 相 对 较 少 4, 生 物 信 息 途 径 所 占 比 例 有 增 加 的 趋 势 针 对 以 上 特 点, 要 求 学 员 进 行 冲 刺 复 习 时 一 定 要 注 意 :1, 注 重 对 真 题 的 分 析 不 仅 要 弄 懂 近 几 年 所 考 的 每 一 道 真 题, 还 要 掌 握 该 题 拓 展 的 知 识 点 这 一 方 面 我 们 考 研 班 在 真 题 讲 解 过 程 中 已 经 给 大 家 做 了 很 好 了 总 结 和 拓 展, 建 议 熟 记 真 题 讲 解 的 ppt 讲 义 我 们 所 出 的 5 套 模 拟 题 大 部 分 也 都 是 对 真 题 拓 展 知 识 点 的 考 察, 希 望 大 家 认 真 去 做 2, 注 重 细 节 再 一 次 建 议 大 家 学 会 用 marker 笔 将 讲 义 上 或 者 课 本 上 关 键 词 进 行 标 记, 这 样 不 仅 有 助 于 对 细 节 的 记 忆, 而 且 能 大 大 提 高 复 习 效 率 年 题 型 及 重 点 预 测 关 于 2009 年 考 题, 在 题 型 方 面, 应 该 不 会 有 太 大 的 变 动, 应 该 还 是 填 空 题 判 断 题 和 简 答 题

4 关 于 各 部 分 所 占 比 重, 建 议 大 家 重 点 掌 握 蛋 白 质 的 性 质, 如 肌 红 蛋 白 血 红 蛋 白 结 构 和 功 能 的 关 系 蛋 白 质 相 关 的 实 验, 例 如 蛋 白 质 的 分 离 纯 化 相 关 的 技 术 及 注 意 事 项 酶 的 三 种 可 逆 抑 制 中 Vmax 和 Km 的 变 化 及 一 些 例 子 糖 代 谢 中 一 些 特 殊 的 步 骤, 如 限 速 步 骤, 磷 酸 化 步 骤, 及 糖 代 谢 中 催 化 这 些 特 殊 步 骤 的 酶 代 谢 重 要 中 间 物, 如 乙 酰 辅 酶 A 丙 酮 酸 等 脂 肪 酸 的 β 氧 化 尿 素 循 环 及 氨 排 泄 等 核 苷 酸 的 从 头 和 成 和 补 救 途 径 一 碳 单 位 代 谢 相 关 的 化 合 物 DNA 的 复 制 和 修 复 机 制 RNA 的 转 录 的 调 节 及 转 录 后 的 加 工 蛋 白 质 翻 译 过 程 中 涉 及 到 的 各 种 因 子 及 GTP 在 各 步 反 应 中 的 作 用 基 因 工 程 相 关 的 一 些 技 术, 如 文 库 的 构 建, 反 转 录 过 程, 限 制 性 内 切 酶 的 特 征,PCR 反 应, 基 因 的 克 隆, 表 达 系 统 的 选 择 等, 此 外 还 要 注 意 对 基 因 表 达 过 程 中 原 核 生 物 和 真 核 生 物 异 同 点 的 比 较, 例 如 DNA 复 制 方 面 的 比 较, 转 录 调 节 的 比 较, 转 录 后 加 工 的 比 较, 翻 译 的 比 较 等 等 1.3 本 讲 义 说 明 本 讲 义 是 对 强 化 班 内 容 的 精 简 和 梳 理 因 为 生 化 学 科 本 身 以 考 察 细 节 为 特 点, 所 以 在 简 化 和 梳 理 过 程 中 难 免 疏 漏 一 些 考 点, 建 议 有 精 力 和 时 间 的 同 学 在 学 习 完 本 讲 义 后, 在 考 前 好 好 复 习 一 下 强 化 班 的 讲 义 在 编 制 本 讲 义 的 过 程 中, 虽 然 力 求 做 到 条 理 清 晰 严 谨 正 确 不 失 重 点, 并 也 因 此 参 考 了 大 量 的 相 关 资 料, 但 因 为 知 识 的 局 限 和 时 间 的 紧 迫, 难 免 有 所 疏 漏 甚 至 错 误, 希 望 学 员 批 评 指 正 王 老 师 2008 年 11 月 于 大 学 城

5 二 重 点 知 识 串 讲 2.1 静 态 生 化 - 结 构 和 催 化 作 用 氨 基 酸 多 肽 和 蛋 白 质 1. 部 分 氨 基 酸 的 特 殊 性 质 : 蛋 白 质 中 的 氨 基 酸 都 是 L 型 的,D 型 仅 存 在 于 细 菌 细 胞 壁 上 的 小 肽 或 抗 菌 肽 中 ; 只 有 Ile 和 Thr 有 两 个 手 性 碳 原 子 Gly 是 唯 一 不 含 手 性 碳 原 子 的 AA, 因 此 不 具 旋 光 性 ; Ser Thr Tyr, 这 些 AA 残 基 的 -OH 上 磷 酸 化 是 一 个 十 分 普 遍 的 调 控 机 制, 可 进 行 可 逆 性 磷 酸 化, 可 有 效 地 控 制 细 胞 的 生 长 和 机 体 的 各 种 反 应 ; Asn Gln 在 生 理 ph 范 围 内 其 酰 氨 基 不 被 质 子 化, 因 此 侧 链 不 带 电 荷 ; Cys, 在 pro 经 常 以 其 氧 化 型 的 胱 氨 酸 存 在,-S-S- 二 硫 桥 ; His 是 唯 一 一 个 R 基 的 pka 值 在 7 附 近 的 AA, 因 此 在 PH7.0 附 近 有 明 显 的 缓 冲 作 用 ; Phe: 它 的 浓 度 的 测 定 被 用 于 苯 丙 酮 尿 症 的 诊 断 ; Met 又 称 蛋 氨 酸, 它 是 体 内 代 谢 中 甲 基 的 供 体 (SAM S- 腺 苷 蛋 氨 酸 ); A280:Trp Tyr 和 Phe 残 基 的 苯 环 含 有 共 轭 双 键 ; Trp 显 现 磷 光, 是 一 种 寿 命 较 长 的 发 射 光, 对 研 究 蛋 白 质 结 构 和 动 力 学 特 别 有 用 近 年 发 现 谷 胱 甘 肽 过 氧 化 物 酶 中 存 在 硒 代 半 胱 氨 酸, 有 证 据 表 明 此 氨 基 酸 由 终 止 密 码 UGA 编 码, 可 能 是 第 21 种 蛋 白 质 氨 基 酸 2. 氨 基 酸 分 类 按 照 R 基 的 极 性 性 质 ( 能 否 与 水 形 成 氢 键 )20 种 基 本 aa, 可 以 分 为 4 类 : 非 极 性 氨 基 酸 (9 种 ) 不 带 电 何 的 极 性 氨 基 酸 (6 种 ) 带 负 电 荷 的 aa( 酸 性 aa,2 种 ) 带 正 电 何 的 aa( 碱 性 aa,3 种 ) 酶 的 活 性 中 心 :His Ser Cys 3. 氨 基 酸 的 化 学 性 质 所 有 的 α-aa 都 能 于 茚 三 酮 发 生 颜 色 反 应 生 成 紫 色 物 质,570nm 测 定 ;Pro 和 羟 脯 氨 酸 生 成 亮 黄 色,440nm 测 定 ; 在 近 紫 外 区 ( nm) 只 有 芳 香 族 AA 有 吸 收 光 的 能 力,

6 含 有 共 轭 双 键 的 化 合 物 有 吸 收 紫 外 光 的 特 性, 紫 外 吸 收 法 定 量 蛋 白 质 的 依 据 ; Trp>Tyr>Phe( 紫 外 吸 收 能 力 ) 在 280nm 有 最 大 光 吸 收 4. 天 然 存 在 的 活 性 肽 : I 谷 胱 甘 肽 :Glu Cys Gly: 红 细 胞 中 的 巯 基 缓 冲 剂, 参 与 氧 化 还 原 过 程, 清 除 内 源 性 过 氧 化 物 和 自 由 基, 维 护 蛋 白 质 活 性 中 心 的 巯 基 处 于 还 原 状 态 II γ- 鹅 膏 蕈 碱 : 环 状 八 肽, 能 与 真 核 生 物 RNA 聚 合 酶 II 牢 固 结 合 而 抑 制 该 酶 的 活 性, 使 RNA 合 成 不 能 正 常 进 行, 但 不 影 响 原 核 生 物 的 RNA 合 成 III 脑 啡 肽 (5 肽 ) IV 短 杆 菌 肽 ( 抗 生 素 )V 肽 类 激 素 : 牛 催 产 素 牛 加 压 素 舒 缓 激 肽 5. 蛋 白 质 一 级 结 构 的 测 定 pro 测 定 的 策 略 : 测 定 蛋 白 质 分 子 中 多 肽 链 的 数 目 拆 分 蛋 白 质 分 子 中 的 多 肽 链 测 定 多 肽 链 的 氨 基 酸 组 成 断 裂 链 内 二 硫 键 分 析 多 肽 链 的 N 末 端 和 C 末 端 多 肽 链 部 分 裂 解 成 肽 段 测 定 各 个 肽 段 的 氨 基 酸 顺 序 确 定 肽 段 在 多 肽 链 中 的 顺 序 确 定 多 肽 链 中 二 硫 键 的 位 置 N- 末 端 和 C- 末 端 AA 残 基 的 鉴 定 二 硫 桥 的 断 裂 : 氧 化 法 ( 过 甲 酸 ) 和 还 原 法 ( 巯 基 乙 醇 和 DTT) 多 肽 链 的 部 分 裂 解 :1 酶 裂 解 法 2 化 学 裂 解 法 二 硫 桥 位 置 的 确 定 : 对 角 线 电 泳 6. 蛋 白 质 的 四 个 结 构 层 次 重 点 是 超 二 级 结 构 结 构 域 超 二 级 结 构 : 由 两 个 以 上 二 级 结 构 单 元 相 互 聚 集 形 成 的 有 规 则 的 二 级 结 构 的 组 合 体 如 αα βαβ βββ; 结 构 域 (domain), 又 称 motif( 模 块 基 序 ) 在 二 级 结 构 及 超 二 级 结 构 的 基 础 上, 多 肽 链 进 一 步 卷 曲 折 叠, 组 装 成 几 个 相 对 独 立 近 似 球 形 的 三 维 实 体 结 构 域 是 球 状 蛋 白 的 折 叠 单 位, 多 肽 链 折 叠 的 最 后 一 步 是 结 构 域 间 的 缔 合

7 结 构 域 间 的 裂 缝, 常 是 活 性 部 位, 也 是 反 应 物 的 出 入 口 一 般 情 况 下, 酶 的 活 性 部 位 位 于 两 个 结 构 域 的 裂 缝 中 锌 指 :DNA 结 合 蛋 白 中,2 个 His 2 个 Cys 结 合 一 个 Zn 亮 氨 酸 拉 链 :DNA 结 合 蛋 白 中, 由 亮 氨 酸 倒 链 形 成 的 拉 链 式 结 构, 7. 稳 定 蛋 白 质 三 维 结 构 的 力 非 共 价 键 :1 氢 键 是 维 持 蛋 白 质 三 维 结 构 的 主 要 作 用 力 2 疏 水 作 用 ( 熵 效 应 ) 在 驱 动 蛋 白 质 的 折 叠 方 面 占 有 突 出 的 地 位 共 价 键 :1 肽 键 2 二 硫 键 : 对 蛋 白 质 的 三 维 结 构 起 到 稳 定 作 用, 有 些 二 硫 键 对 于 维 持 活 性 是 必 需 的, 有 些 是 非 必 需 的 绝 大 多 数 情 况 下, 二 硫 键 是 在 多 肽 链 的 β 转 角 附 近 形 成 的 二 硫 键 主 要 存 在 于 分 泌 到 细 胞 外 的 蛋 白 质 中, 如 核 糖 核 酸 酶 和 胰 岛 素 等 8. 二 级 结 构 的 元 件 α 螺 旋 及 其 特 征 :1 多 肽 链 上 连 续 出 现 带 同 种 电 荷 基 团 的 氨 基 酸 残 基,( 如 Lys, 或 Asp, 或 Glu), 则 由 于 静 电 排 斥, 不 能 形 成 链 内 氢 键, 从 而 不 能 形 成 稳 定 的 α 螺 旋 如 多 聚 Lys 多 聚 Glu 而 当 这 些 残 基 分 散 存 在 时, 不 影 响 α 螺 旋 稳 定 2 Gly 的 Φ 角 和 Ψ 角 可 取 较 大 范 围, 在 肽 中 连 续 存 在 时, 使 形 成 α 螺 旋 所 需 的 二 面 角 的 机 率 很 小, 不 易 形 成 α 螺 旋 丝 心 蛋 白 含 50%Gly, 不 形 成 α 螺 旋 3 R 基 大 ( 如 Ile) 不 易 形 成 α 螺 旋 4 Pro 脯 氨 酸 中 止 α 螺 旋 5 R 基 较 小, 且 不 带 电 荷 的 氨 基 酸 利 于 α 螺 旋 的 形 成 如 多 聚 丙 氨 酸 在 ph7 的 水 溶 液 中 自 发 卷 曲 成 α 螺 旋 β- 折 叠 及 其 特 征 : 从 能 量 上 看, 反 平 β- 折 叠 比 平 行 的 更 稳 定, 前 者 的 氢 键 NH---O 几 乎 在 一 条 直 线 上, 此 时 氢 键 最 强 在 纤 维 状 蛋 白 质 中 β 折 叠 的 主 要 是 反 平 行 式 的 ( 更 稳 定 ), 氢 键 主 要 是 在 肽 链 之 间 形 式 ; 球 状 蛋 白 质 中 两 种 方 式 几 乎 同 样 广 泛 地 存 在, 氢 键 既 可 在 不 同 肽 链 间 形 成, 也 可 在 同 一 肽 链 的 不 同 部 分 间 形 成 9. 胶 原 蛋 白

8 由 三 股 左 手 α- 肽 链 缠 绕 成 的 右 手 三 股 螺 旋 富 含 Gly-x(Pro)-y(Hpy),Hyp(4- 羟 脯 氨 酸 ) 不 易 被 一 般 的 蛋 白 酶 水 解 胶 原 于 水 中 煮 沸 即 转 变 成 明 胶 ( 动 物 胶 ) 明 胶 是 一 种 水 溶 性 的 多 肽 混 合 物 10. 别 构 效 应 蛋 白 的 别 构 部 位 与 效 应 物 的 结 合 改 变 了 蛋 白 质 的 构 象, 从 而 对 活 性 部 位 产 生 的 影 响, 别 构 效 应 具 有 协 同 性 1 同 促 效 应 ( 发 生 部 位 相 同 ): 正 协 同 效 应 : 是 S 形 配 体 结 合 曲 线 ; 负 协 同 效 应 : 不 呈 S 形 配 体 结 合 曲 线 2 异 促 效 应 ( 发 生 部 位 不 同 ): 正 效 应 物 ( 激 活 剂 ); 负 效 应 物 ( 抑 制 剂 ) 别 构 效 应 物 是 细 胞 代 谢 库 的 成 分, 其 浓 度 的 细 微 变 化 可 立 即 调 节 代 谢 需 求 11. 蛋 白 质 的 变 性 和 折 叠 体 内 蛋 白 质 折 叠 : 体 内 蛋 白 质 的 折 叠 需 要 PDI( 蛋 白 质 二 硫 键 异 构 酶 ) PPIases( 肽 基 脯 氨 酰 异 构 酶 ) 和 分 子 伴 侣 脯 氨 酰 异 构 化 是 体 内 许 多 蛋 白 质 折 叠 的 限 速 步 骤 12. 血 红 蛋 白 的 结 构 血 红 蛋 白 的 氧 合 曲 线 ( 与 肌 红 蛋 白 比 较 ): 血 红 蛋 白 由 4 个 亚 基 组 成, 每 个 亚 基 都 与 肌 红 蛋 白 类 似, 含 有 一 个 血 红 素, 都 能 结 合 一 分 子 O2, 四 个 亚 基 之 间 具 有 协 同 效 应, 第 一 个 配 基 的 结 合 能 提 高 其 它 亚 基 对 O2 的 亲 和 力 因 此, 它 的 氧 合 曲 线 是 S 型 曲 线 协 同 效 应 可 增 加 血 红 蛋 白 在 肌 肉 中 的 卸 氧 量, 使 它 能 有 效 地 输 送 氧 气 波 耳 效 应 : 增 加 CO2 的 浓 度 降 低 ph 能 显 著 提 高 血 红 蛋 白 亚 基 间 的 协 同 效 应, 降 低 血 红 蛋 白 对 O2 的 亲 和 力, 促 进 O2 的 释 放, 反 之, 高 浓 度 的 O2 也 能 促 使 血 红 蛋 白 释 放 H+ 和 CO2 血 红 蛋 白 是 一 个 别 构 蛋 白,BPG 是 它 的 效 应 物 BPG( 二 磷 酸 甘 油 酸 ) 通 过 与 它 的 两 个 β 亚 基 形 成 盐 键 稳 定 了 血 红 蛋 白 的 脱 氧 态 的 构 象, 因 而 降 低 脱 氧 血 红 蛋 白 的 氧 亲 和 力

9 生 理 意 义 :BPG 进 一 步 提 高 了 血 红 蛋 白 的 输 氧 效 率 在 肺 部,PO2 超 过 100torr, 因 此, 即 使 没 有 BPG, 血 红 蛋 白 也 能 被 饱 和, 在 组 织 中,PO2 低,BPG 能 降 低 血 红 蛋 白 的 氧 亲 和 力, 加 大 血 红 蛋 白 的 卸 氧 量 (1) 高 山 适 应 和 肺 气 肿 的 生 理 补 偿 变 化 ;BPG 升 高 (2) 血 库 储 血 时 加 入 肌 苷 可 防 止 BPG 的 降 解 协 同 效 应 波 耳 效 应 别 构 效 应 使 血 红 蛋 白 的 输 氧 能 力 达 到 最 高 效 率 13. 血 红 蛋 白 分 子 病 镰 刀 状 细 胞 贫 血 病 地 中 海 贫 血 14. 免 疫 系 统 和 免 疫 球 蛋 白 分 为 5 类,IgA M D E G IgG 是 血 液 中 最 丰 富 的 免 疫 球 蛋 白 抗 原 是 指 进 入 异 体 机 体 后, 能 致 敏 淋 巴 细 胞 产 生 特 异 抗 体, 并 能 与 抗 体 发 生 特 异 结 合 的 物 质 ( 主 要 有 蛋 白 质 核 酸 及 其 它 高 分 子 化 合 物 ) 抗 体 是 在 对 抗 原 刺 激 的 免 疫 应 答 中,B 淋 巴 细 胞 产 生 的 一 类 糖 蛋 白, 它 是 能 与 相 应 抗 原 特 异 性 结 合 产 生 免 疫 反 应 的 球 蛋 白, 称 免 疫 球 蛋 白 抗 体 多 样 性 的 分 子 机 制 15. 基 于 抗 体 一 抗 原 相 互 用 的 生 化 分 析 方 法 : ELISA 酶 联 免 疫 吸 附 测 定 免 疫 印 迹 测 定 或 称 western blotting 16. 分 离 纯 化 的 一 般 原 则 17. 分 离 纯 化 常 用 技 术 : 盐 溶 和 盐 折 ( 硫 酸 铵 ) 超 滤 层 析 原 理 和 类 型 电 泳 技 术 原 理 和 类 型

10 2.1.2 酶 1. 酶 作 为 催 化 剂 的 特 点 : 1 易 失 活 ;2 催 化 效 率 高, 用 量 少 ( 细 胞 中 含 量 低 );3 高 度 专 一 性 ( 与 一 般 催 化 剂 最 主 要 的 区 别 );4 酶 活 性 受 到 调 节 和 控 制 A 调 节 酶 的 浓 度 B 通 过 激 素 调 节 酶 活 性 C 反 馈 抑 制 调 节 酶 活 性 D 抑 制 和 激 活 剂 对 酶 活 性 的 调 节 E 其 他 方 式 ( 别 构 调 控, 酶 原 激 活 等 );5 改 变 反 应 速 率, 加 速 达 到 反 应 平 衡 但 不 改 变 化 学 反 应 平 衡 点 ;6 酶 的 催 化 活 性 离 不 开 辅 酶 辅 基 金 属 离 子 2. 酶 的 专 一 性 : 锁 与 钥 匙 学 说 : 认 为 整 个 酶 分 子 的 天 然 构 象 是 具 有 刚 性 结 构 的, 酶 表 面 具 有 特 定 的 形 状 酶 与 底 物 的 结 合 如 同 一 把 钥 匙 对 一 把 锁 一 样 诱 导 契 合 假 说 : 当 酶 分 子 与 底 物 分 子 接 近 时, 酶 蛋 白 受 底 物 分 子 诱 导, 其 构 象 发 生 有 利 于 底 物 结 合 的 变 化, 酶 与 底 物 在 此 基 础 上 互 补 契 合 进 行 反 应 3. 酶 的 活 力 测 定 和 分 离 纯 化 酶 活 力 的 测 定 :1 酶 活 力 2 酶 活 力 单 位 3 酶 活 力 国 际 单 位 (IU 单 位 )4 测 定 酶 活 力 时, 为 了 保 证 测 定 的 速 率 是 初 速 率, 通 常 底 物 浓 度 通 常 很 大, 使 酶 饱 和 ; 底 物 消 耗 5% 的 速 率 为 初 速 率 5 酶 的 比 活 力 : 代 表 酶 的 纯 度, 用 每 mg 蛋 白 质 所 含 的 酶 活 力 单 位 数 表 示 比 活 力 = 活 力 U/mg 蛋 白 = 总 活 力 U/ 总 蛋 白 mg 6 酶 活 力 的 测 定 方 法 :A 分 光 光 度 法 B 荧 光 法 C 同 位 素 测 定 方 法 D 电 化 学 方 法 (ph 测 定 法 ) 酶 的 分 离 和 纯 化 :1 酶 的 分 离 纯 化 的 进 程 主 要 包 括 : 浓 缩 除 杂 2 判 断 分 离 提 纯 方 法 的 优 劣, 一 般 用 两 个 指 标 衡 量 A 总 活 力 的 回 收 B 比 活 力 提 高 倍 数 总 活 力 = 活 力 单 位 数 /ml 酶 液 总 体 积 (ml) 比 活 力 = 活 力 单 位 数 /mg 蛋 白 ( 氮 ) 纯 化 倍 数 = 每 次 比 活 力 / 第 一 次 比 活 力 回 收 率 ( 产 率 )= 每 次 总 活 力 / 第 一 次 总 活 力 100% 3 酶 溶 液 浓 度 越 低 越 易 变 性, 切 记 不 能 保 存 酶 的 稀 溶 液 常 用 的 蛋 白 酶 抑 制 剂 :PMSF( 甲 苯 磺 酰 氟 ) 亮 抑 酶 肽 抑 蛋 白 酶 肽 4 酶 的 提 纯 过 程 中, 总 蛋 白 减 少, 总 活 力 减 少, 比 活 力 增 高

11 4. 酶 的 工 作 机 制 为 什 么 酶 能 够 降 低 反 应 活 化 能? 过 渡 态 理 论 5. 酶 的 调 节 机 制 别 构 调 节 ( 非 共 价 修 饰, 可 逆 ): 酶 分 子 的 非 催 化 部 位 与 某 些 化 含 物 可 逆 地 非 共 价 结 合 发 生 构 象 的 改 变, 进 而 改 变 酶 活 性 状 态, 称 为 酶 的 别 构 调 节 凡 是 能 使 酶 分 子 发 生 别 构 作 用 的 物 质 称 为 效 应 物 共 价 修 饰 ( 可 逆 ): 共 价 修 饰 的 基 团 主 要 是 磷 酸 化 腺 苷 化 尿 苷 酰 化 及 ADP- 核 糖 基 化 等 在 修 饰 过 程 中, 酶 的 活 性 在 无 活 性 ( 或 低 活 性 ) 与 有 活 性 ( 或 高 活 性 ) 两 种 状 态 中 改 变 共 价 修 饰 的 互 变 是 由 不 同 的 酶 催 化 的, 属 于 酶 活 性 的 快 速 调 节 酶 原 激 活 ( 不 可 逆 ): 某 些 活 性 酶 的 无 活 性 前 体 蛋 白 ( 如 果 不 是 酶, 则 称 某 蛋 白 原 ), 这 种 前 体 蛋 白 经 过 蛋 白 水 解 酶 专 一 作 用 后, 构 象 发 生 变 化, 形 成 酶 的 活 性 部 位, 变 成 活 性 蛋 白 活 性 中 心 的 形 成 或 暴 露 过 程, 具 有 不 可 逆 性 6. 同 工 酶 同 工 酶 是 指 催 化 相 同 的 化 学 反 应, 但 其 蛋 白 质 分 子 结 构 理 化 性 质 和 免 疫 性 能 等 方 面 都 存 在 明 显 差 异 的 一 组 酶 不 同 种 生 物 有 相 同 功 能 的 酶 不 是 同 工 酶 同 工 酶 具 有 相 同 或 相 似 的 活 性 中 心, 但 其 理 化 性 质 和 免 疫 学 性 质 不 同 核 苷 酸 和 核 酸 1. DNA 的 结 构 B DNA A-DNA( 右 手 双 螺 旋, RNA-RNA RNA-DNA 杂 交 分 子 具 有 这 种 结 构 A-DNA 是 否 存 在 于 细 胞 内 还 不 确 定 大 多 数 短 DNA 结 晶 时 倾 向 于 形 成 A 型 ) Z-DNA (Z-DNA 在 原 核 和 真 核 生 物 中 都 存 在 Z-DNA 在 调 节 基 因 的 表 达 或 者 遗 传 重 组 方 面 可 能 起 重 要 的 作 用 ) 拓 扑 异 构 酶 : 此 酶 能 改 变 DNA 拓 扑 异 构 体 的 L 值 1 拓 扑 异 构 酶 酶 I( 拧 紧 )2 拓 扑 异 构 酶 酶 II( 拧 松 )

12 2. RNA 的 结 构 真 核 mrna: polya 5 - 帽 子 帽 子 原 核 mrna( 多 顺 反 子 ): 原 核 mrna 由 先 导 区 插 入 序 列 翻 译 区 和 末 端 序 列 组 成 没 有 5/ 帽 子 和 3/polyA 5 端 先 导 区 中, 有 SD 序 列 SD 序 列 和 核 糖 体 16S 的 rrna 的 3 末 端 富 含 嘧 啶 碱 基 的 序 列 互 补, 这 种 互 补 序 列 与 mrna 对 核 糖 体 的 识 别 有 关 trna 的 结 构 :trna 约 占 全 部 RNA 的 15% 每 种 trna 可 运 载 一 种 特 定 的 氨 基 酸, 一 种 氨 基 酸 可 由 一 种 或 多 种 trna 运 载 rrna 的 结 构 :rrna 占 总 RNA 的 80% 左 右 功 能 真 核 原 核 剪 切 过 程 3. UV 吸 收 鉴 定 纯 度 : 纯 DNA 的 A260/A280 应 为 1.8( ), 若 大 于 1.8, 表 示 污 染 了 RNA 纯 RNA 的 A260/A280 应 为 2.0 若 溶 液 中 含 有 杂 蛋 白 或 苯 酚, 则 A260/A280 比 值 明 显 降 低 含 量 计 算 : OD260=1, 值 相 当 于 :50ug/mL 双 螺 旋 DNA; 或 :40ug/mL 单 螺 旋 DNA ( 或 RNA); 或 :20ug/mL 核 苷 酸 增 色 效 应 与 减 色 效 应 : 增 色 效 应 : 在 DNA 的 变 性 过 程 中, 摩 尔 吸 光 系 数 增 大 ; 减 色 效 应 : 在 DNA 的 复 性 过 程 中, 摩 尔 吸 光 系 数 减 小 4. 核 酸 杂 交 杂 交 (DNA DNA DNA RNA): 将 不 同 来 源 的 DNA 混 合 加 热, 变 性 后, 慢 慢 冷 却 使 它 复 性 若 这 些 异 源 DNA 之 间, 在 某 些 区 域 有 相 同 的 序 列, 则 复 性 时 会 形 成 杂 交 分 子 Southern Bloting Nothern Bloting 5. DNA 中 的 一 些 碱 基 会 被 甲 基 化 修 饰

13 DNA 的 甲 基 化 :A/C 更 容 易 甲 基 化, 需 要 甲 基 化 酶 ;S- 腺 苷 甲 硫 氨 酸 是 甲 基 供 体 ; 通 过 甲 基 化 区 分 自 身 DNA 和 外 源 DNA; 标 记 错 配 碱 基 以 进 行 修 复 ; 真 核 生 物 甲 基 化 在 CpG 序 列 中 常 见 抑 癌 基 因 高 甲 基 化 减 弱 基 因 的 表 达 原 癌 基 因 低 甲 基 化 增 强 基 因 的 表 达 6. 核 酸 的 分 离 提 纯 DNA 的 分 离 三 种 方 法 :1 用 盐 抽 提, 用 苯 酚 和 氯 仿 除 去 蛋 白 质 2 用 广 谱 蛋 白 酶 在 SDS 存 在 下 保 温 消 化 cell 悬 液, 再 用 苯 酚 和 氯 仿 去 蛋 白, 用 RNase 除 去 少 量 RNA 3 用 氯 化 铯 密 度 梯 度 离 心 法 分 离 纯 化 DNA RNA 的 分 离 :1 所 有 器 皿 与 溶 液 都 要 经 过 处 理 除 去 RNase;2 在 破 碎 细 胞 的 同 时 加 入 强 变 性 剂 使 RNase 失 活 ;3 在 实 验 反 应 体 系 中 加 入 RNase 的 抑 制 剂 ( 如 DEPC) 常 用 的 分 离 方 法 :1 用 胍 盐 / 氯 化 铯 密 度 梯 度 离 心 ;2 用 酸 性 胍 盐 / 苯 酚 / 氯 仿 抽 提 mrna 所 采 用 Oligo(dT) 亲 和 层 析 法 过 柱 7. 核 酸 含 量 的 测 定 紫 外 分 光 光 度 法 定 磷 法 定 糖 法 8. 核 酸 的 凝 胶 电 泳 琼 脂 糖 凝 胶 电 泳 :1 迁 移 率 : 超 螺 旋 DNA > 线 型 DNA > 开 环 DNA 2 用 于 分 析 RNA 时, 须 加 入 蛋 白 质 变 性 剂, 如 甲 醛 等 ( 使 RNase 变 性 ) 3EB 染 色 聚 丙 烯 酰 胺 凝 胶 电 泳 ( 分 辨 率 高 ): 一 般 直 接 用 来 分 析 RNA, 可 分 析 相 对 分 子 质 量 小 于 100bp 的 DNA 片 段 和 RNA 9. 核 酸 的 扩 增 (PCR) polymerase chain reaction 基 本 步 骤 注 意 事 项 影 响 特 异 性 的 因 素 PCR 的 主 要 用 途 几 种 重 要 的 PCR 衍 生 技 术 10. 核 酸 的 限 制 性 酶 切

14 II 型 酶 的 限 制 和 修 饰 活 性 分 开, 蛋 白 质 结 构 是 单 一 成 分, 辅 助 因 子 Mg2+, 位 点 为 反 向 重 复 序 列 同 裂 酶 : 来 源 不 同 的 限 制 酶 ( 名 称 自 然 不 同 ), 识 别 同 样 的 核 苷 酸 靶 序 列, 产 生 同 样 的 切 割, 形 成 同 样 的 末 端 星 号 活 力 : 在 一 定 条 件 下 ( 低 离 子 强 度, 碱 性 ph, 或 50% 甘 油 ), 限 制 酶 的 特 异 性 降 低 结 果, 它 的 识 别 与 切 割 所 需 的 典 型 的 核 苷 酸 序 列 的 数 量 和 种 类 会 发 生 变 化 糖 和 糖 生 物 学 1. 单 糖 单 糖 的 环 状 结 构 : 在 溶 液 中, 含 有 4 个 以 上 碳 原 子 的 单 糖 主 要 以 环 状 结 构 在 溶 液 中, 糖 的 链 状 结 构 和 环 状 结 构 之 间 可 以 相 互 转 变, 最 后 达 到 一 个 动 态 平 衡, 称 为 变 旋 现 象 只 有 链 状 结 构 才 具 有 下 述 的 氧 化 还 原 反 应 :Molish 反 应 ( 鉴 定 单 糖 的 存 在 ) (2) Seliwannoff 反 应 ( 区 分 酮 糖 与 醛 糖 ) 能 被 弱 氧 化 剂 ( 如 Fehling 试 剂 Benedict 试 剂 ) 氧 化 的 糖 称 为 还 原 性 糖 ) 糖 脎 反 应 ( 单 糖 在 加 热 条 件 下 与 过 量 苯 肼 反 应 产 物 称 为 糖 脎 ) 所 有 的 单 糖 都 是 还 原 性 糖 人 体 不 能 消 化 L- 葡 萄 糖 2. 寡 糖 还 原 性 寡 糖 : 麦 芽 糖 乳 糖 纤 维 二 糖 非 还 原 性 寡 糖 : 蔗 糖 海 藻 糖 棉 籽 糖 3. 多 糖 和 杂 多 糖 直 链 淀 粉 :α-(1-4) 糖 苷 键 依 次 相 连 成 长 而 不 分 开 的 葡 萄 糖 多 聚 物 遇 碘 显 兰 色 支 链 淀 粉 : 在 直 链 的 基 础 上 每 隔 个 葡 萄 糖 残 基 就 形 成 一 个 (1-6) 支 链 遇 碘 显 紫 色

15 淀 粉 酶 :α- 淀 粉 酶 可 以 催 化 淀 粉 分 子 中 任 何 部 位 的 α-1,4- 糖 苷 键 水 解, 产 物 主 要 是 糊 精 和 麦 芽 糖 ;β- 淀 粉 酶 从 链 的 还 原 端 开 始, 每 次 从 淀 粉 分 子 中 水 解 两 个 葡 萄 糖 基, 产 物 为 极 限 糊 精 和 麦 芽 糖 糖 原 : 结 构 更 紧 密, 更 适 应 其 贮 藏 功 能, 这 是 动 物 将 其 作 为 能 量 贮 藏 形 式 的 一 个 重 要 原 因, 另 一 个 原 因 是 它 含 有 大 量 的 非 原 性 端, 可 以 被 迅 速 动 员 水 解 糖 元 遇 碘 显 红 褐 色 4. 糖 蛋 白 糖 蛋 白 中 糖 链 的 结 构 : N- 糖 苷 键 型 (N- 连 接 ) 和 O- 糖 苷 键 型 (O- 连 接 ) 脂 类 和 生 物 膜 1. 脂 肪 酸 及 其 衍 生 物 类 二 十 烷 酸 ( 类 花 生 酸 ): 包 括 前 列 腺 素 类, 凝 血 恶 烷 类 和 白 细 胞 三 烯 类, 是 花 生 四 烯 酸 的 衍 生 物 花 生 四 烯 酸 可 由 亚 油 酸 在 体 内 合 成 前 列 腺 素 类 : 前 列 腺 素 类 是 花 生 四 烯 的 衍 生 物 阿 司 匹 林 抑 制 前 列 腺 素 合 成 酶 的 环 加 氧 酶 活 性, 从 而 抑 制 前 列 腺 素 的 合 成 2. 磷 脂 甘 油 磷 脂 鞘 氨 醇 磷 脂 3. 结 合 脂 糖 脂 : 脑 苷 脂 ( 中 性 糖 鞘 脂 类 ) 神 经 节 苷 酯 ( 酸 性 糖 鞘 脂 类 ); 脂 蛋 白 : 血 浆 脂 蛋 白 鞘 糖 脂 中, 单 糖 双 糖 或 寡 糖 通 过 O- 糖 苷 键 与 神 经 酰 胺 相 连, 重 要 的 鞘 糖 脂 有 脑 苷 脂 硫 脑 苷 脂 和 神 经 节 苷 脂 血 浆 脂 蛋 白 包 括 :(1) 乳 糜 微 粒, 运 输 甘 油 三 酯 和 胆 固 醇 脂, 从 小 肠 到 组 织 肌 肉 和 脂 肪 组 织 (2) 极 低 密 度 脂 蛋 白 VLDL, 在 肝 脏 中 生 成, 将 脂 类 运 输 到 组 织 中, 当 VLDL

16 被 运 输 到 全 身 组 织 时, 被 分 解 为 三 酰 甘 油 脱 辅 基 蛋 白 和 磷 脂, 最 后,VLDL 被 转 变 为 低 密 度 脂 蛋 白 (3) 低 密 度 脂 蛋 白 LDL, 把 胆 固 醇 运 输 到 组 织, 经 过 一 系 列 复 杂 的 过 程, LDL 与 LDL 受 体 结 合 并 被 细 胞 吞 食 (4) 高 密 度 脂 蛋 白 HDL, 也 是 在 肝 脏 中 生 成, 可 能 负 责 清 除 细 胞 膜 上 过 量 的 胆 固 醇 4. 固 醇 类 化 合 物 固 醇 类 : 含 有 环 戊 烷 多 氢 菲 母 核 的 一 类 醇 酸 及 其 衍 生 物 包 括 : 固 醇 固 醇 衍 生 物 胆 固 醇 : 胆 固 醇 是 生 物 膜 的 重 要 成 分, 羟 基 极 性 端 分 布 于 膜 的 亲 水 界 面, 母 核 及 侧 链 深 入 膜 双 层, 控 制 膜 的 流 动 性, 阻 止 磷 脂 在 相 变 温 度 以 下 时 转 变 成 结 晶 状 态, 保 证 膜 在 低 温 时 的 流 动 性 及 正 常 功 能 胆 固 醇 是 合 成 胆 汁 酸 类 固 醇 激 素 维 生 素 D 等 生 理 活 性 物 质 的 前 体 类 固 醇 激 素 :(1) 肾 上 腺 皮 质 激 素 (2) 性 激 素 5. 生 物 膜 流 动 镶 嵌 模 型 : 流 动 性 和 不 对 称 性 胆 固 醇 : 变 相 温 度 以 上, 降 低 膜 的 流 动 性 ; 变 相 温 度 以 下, 保 持 膜 的 流 动 性 生 理 条 件 下, 胆 固 醇 含 量 越 高, 膜 的 流 动 性 越 低 在 生 理 条 件 下 增 加 胆 固 醇 的 含 量 会 降 低 膜 的 流 动 性 膜 蛋 白 在 膜 上 的 定 位 : 外 周 膜 蛋 白 内 在 膜 蛋 白 糖 类 : 全 部 分 布 在 膜 的 非 细 胞 质 一 侧 影 响 流 动 性 的 三 个 重 要 因 素 : 脂 肪 酸 碳 链 长 短 脂 肪 酸 的 饱 和 程 度 胆 固 醇 的 含 量 ; 膜 脂 的 流 动 性 主 要 决 定 于 磷 脂 分 子 6. 物 质 转 运 初 级 主 动 运 输 二 级 主 动 运 输 维 生 素 抗 生 素 和 激 素 1. 维 生 素

17 人 体 不 能 合 成, 或 者 合 成 量 不 足 脂 溶 性 :A D E K 水 溶 性 :B 族 ( 包 括 B1 B2 烟 酰 胺 泛 酸 生 物 素 叶 酸 B12 等 ) 和 维 生 素 C 主 要 可 溶 性 维 生 素 和 相 应 辅 酶 : 维 生 素 B1: 焦 磷 酸 硫 胺 素 (TTP) 维 生 素 B2: 黄 素 单 核 苷 酸 (FMN) 和 黄 素 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 (FAD) 泛 酸 : 辅 酶 A(CoA) 维 生 素 B6: 磷 酸 吡 哆 醛 磷 酸 吡 哆 胺 各 种 维 生 素 缺 乏 的 症 状 补 充 方 式 2. 激 素 激 素 的 作 用 机 制 :1 膜 受 体 通 过 camp 酶 作 用 途 径 2 Ca 及 肌 醇 三 磷 作 用 途 径 3 受 体 酪 氨 酸 激 酶 途 径 4 固 醇 类 激 素 受 体 调 节 基 因 转 录 速 度 ( 如 : 甲 状 腺 素 ): 激 素 - 受 体 复 合 物 由 细 胞 质 中 转 移 到 细 胞 核 内 这 种 复 合 物 本 身 是 一 种 转 录 的 增 强 物, 当 它 们 结 合 到 DNA 中 特 定 部 位 后, 引 起 大 量 地 专 一 性 的 mrna 的 转 录, 导 致 合 成 出 大 量 的 特 异 蛋 白 质 ( 如 酶 等 ) 从 而 调 节 代 谢 或 生 理 功 能 3. 抗 生 素 抗 生 素 的 作 用 机 制 :1, 抑 制 核 酸 的 合 成 : 放 线 菌 素 D 插 入 双 链 DNA 碱 基 平 面 之 间, 妨 碍 RNA 聚 合 酶 移 动, 阻 碍 RNA 链 的 延 长 ; 丝 裂 霉 素 C 引 起 DNA 双 链 之 间 的 共 价 交 联, 抑 制 DNA 的 复 制 ; 利 福 霉 素 和 利 福 平 : 与 RNA 聚 合 酶 的 β- 亚 基 结 合, 抑 制 RNA 的 合 成 2, 抑 制 蛋 白 质 的 合 成 : 氨 基 环 醇 类 抗 生 素 与 30S 亚 基 结 合, 抑 制 肽 链 合 成 的 起 始 ; 四 环 素 族 抗 生 素 封 闭 30S 亚 基 的 A 位, 抑 制 肽 链 合 成 的 延 长 ; 氯 霉 素 与 50S 亚 基 结 合, 抑 制 肽 酰 转 移 酶, 可 作 用 于 真 核 生 物 线 粒 体 的 核 糖 体 ; 红 霉 素 与 50S 亚 基 结 合, 抑 制 移 位 反 应 ; 环 己 亚 胺 与 60S 亚 基 结 合, 抑 制 真 核 生 物 的 肽 酰 转 移 酶 3, 改 变 细 胞 膜 的 通 透 性 : 多 肽 类 抗 生 素 通 过 改 变 细 胞 膜 的 通 透 性 杀 伤 原 核 细 胞 及 真 核 细 胞 4, 干 扰 细 胞 壁 的 形 成 : 青 霉 素 抑 制 原 核 生 物 细 胞 壁 合 成 的 转 肽 酶 5, 作 用 于 能 量 代 谢 系 统 或 作 为 抗 代 谢 物 : 抗 霉 素 A, 寡 霉 素, 短 杆 菌 肽 S 等 抑 制 氧 化 磷 酸 化 作 用, 对 真 核 生 物 作 用 较 强

18 细 菌 对 抗 生 素 耐 药 性 的 生 物 化 学 机 制 :1, 产 生 导 致 抗 生 素 失 效 的 酶 :β- 内 酰 胺 酶 导 致 β- 内 酰 胺 类 抗 生 素 失 效 ; 乙 酰 化, 磷 酸 化, 腺 苷 酰 化 导 致 氨 基 环 醇 类 抗 生 素 失 效 2, 改 变 对 抗 生 素 敏 感 的 部 位 : 如 30S 亚 基 的 S12 蛋 白 改 变 产 生 对 链 霉 素 的 抗 药 性 3, 降 低 细 胞 透 过 抗 生 素 的 能 力 : 合 成 通 透 障 碍 物, 或 合 成 转 运 抗 生 素 的 拮 抗 系 统 2.2 动 态 生 化 - 生 物 能 学 和 代 谢 糖 酵 解 途 径 和 已 糖 的 分 解 代 谢 1. 糖 酵 解 途 径 糖 酵 解 : 葡 萄 糖 分 解 为 丙 酮 酸 并 伴 随 着 生 成 ATP 的 过 程 存 在 于 所 有 生 物 在 真 核 细 胞 中, 其 反 应 部 位 在 胞 液 中 是 第 一 个 被 阐 明 的 代 谢 途 径 (1) 葡 萄 糖 磷 酸 化 形 成 G-6-P: 此 反 应 基 本 不 可 逆, 调 节 位 点 催 化 此 反 应 的 激 酶 有, 已 糖 激 酶 和 葡 萄 糖 激 酶 己 糖 激 酶 是 酵 解 途 径 中 第 一 个 调 节 酶, 被 产 物 G-6-P 强 烈 地 别 构 抑 制 己 糖 激 酶 是 一 种 调 节 酶,ADP 和 反 应 产 物 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 是 该 酶 的 变 构 抑 制 剂 (2)G-6-P 异 构 化 为 F-6-P (3)F-6-P 磷 酸 化, 生 成 F-1.6-P: 酵 解 中 的 关 键 步 骤 磷 酸 果 糖 激 酶 是 糖 酵 解 的 限 速 酶 肝 中 的 磷 酸 果 糖 激 酶 受 ATP 的 抑 制, H+ 对 该 酶 有 抑 制 作 用 通 过 阻 止 糖 酵 解 的 继 续 进 行, 从 而 防 止 乳 酸 的 继 续 形 成, 避 免 酸 中 毒 (4)F-1.6-P 裂 解 成 3- 磷 酸 甘 油 醛 和 磷 酸 二 羟 丙 酮 (DHAP): 该 反 应 在 热 力 学 上 不 利, 但 是, 由 于 具 有 非 常 大 的 G0 负 值 的 F-1.6-2P 的 形 成 及 后 续 甘 油 醛 -3- 磷 酸 氧 化 的 放 能 性 质, 促 使 反 应 正 向 进 行 同 时 在 生 理 环 境 中,3- 磷 酸 甘 油 醛 不 断 转 化 成 丙 酮 酸, 驱 动 反 应 向 右 进 行 该 反 应 由 醛 缩 酶 催 化 (5) 磷 酸 二 羟 丙 酮 (DHAP) 异 构 化 成 3- 磷 酸 甘 油 醛 (6)3- 磷 酸 甘 油 醛 氧 化 成 1.3 二 磷 酸 甘 油 酸 (7)1.3 二 磷 酸 甘 油 酸 转 化 成 3 磷 酸 甘 油 酸 和 ATP: 由 磷 酸 甘 油 酸 激 酶 催 化 这 是 酵 解 过 程 中 的 第 一 次 底 物 水 平 磷 酸 化 反 应, 也 是 酵 解 过 程 中 第 一 次 产 生 ATP 的 反 应

19 (8)3 磷 酸 甘 油 酸 转 化 成 2 磷 酸 甘 油 酸 (9)2 磷 酸 甘 油 酸 脱 水 生 成 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 (10) 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 生 成 ATP 和 丙 酮 酸 : 不 可 逆, 调 节 位 点 由 丙 酮 酸 激 酶 催 化, 丙 酮 酸 激 酶 是 酵 解 途 径 的 第 三 个 调 节 酶, 这 是 酵 解 途 径 中 的 第 二 次 底 物 水 平 磷 酸 化 反 应, 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 将 磷 酰 基 转 移 给 ADP, 生 成 ATP 和 丙 酮 酸 2. 丙 酮 酸 的 去 路 有 氧 条 件 : 乙 酰 辅 酶 A( 三 羧 酸 循 环 ) 无 氧 条 件 : 乳 酸 发 酵 生 成 乙 醇 高 等 动 物 糖 酵 解 - 乳 酸 发 酵 途 径 的 生 理 意 义 : 缺 氧 条 件 下 迅 速 为 生 命 活 动 提 供 能 量 的 途 径, 尤 其 对 肌 肉 收 缩 更 为 重 要 是 机 体 某 些 组 织 获 能 或 主 要 获 能 的 方 式, 如 视 网 膜 神 经 癌 组 织 等 成 熟 红 细 胞 几 乎 完 全 依 赖 糖 酵 解 供 应 能 量 乙 醇 发 酵 : 一 些 酵 母 和 其 它 微 生 物 在 无 氧 条 件 下, 丙 酮 酸 先 后 经 丙 酮 酸 脱 羧 酶 和 乙 醇 脱 氢 酶 的 催 化 作 用, 脱 羧 还 原 为 乙 醇 ( 脊 椎 动 物 缺 乏 丙 酮 酸 脱 羧 酶 )TPP 是 丙 酮 酸 脱 羧 酶 的 辅 酶 3. 糖 酵 解 途 径 的 调 节 1) 磷 酸 果 糖 激 酶 : 糖 酵 解 途 径 最 重 要 的 调 控 点, 受 高 浓 度 ATP/ 柠 檬 酸 抑 制 2) 丙 酮 酸 激 酶 : 变 构 抑 制 剂 :ATP 丙 氨 酸 ( 肝 ); 变 构 激 活 剂 : 果 糖 -1,6- 双 磷 酸 3) 己 糖 激 酶 葡 萄 糖 激 酶 4. 糖 酵 解 与 癌 症 和 进 化 肿 瘤 组 织 糖 酵 解 速 度 比 正 常 组 织 快 还 是 慢? 为 什 么? 糖 酵 解 与 进 化 : 糖 酵 解 途 径 被 认 为 是 生 物 最 古 老 最 原 始 获 取 能 量 的 一 种 方 式 在 进 化 过 程 中, 大 多 数 较 高 等 生 物, 虽 然 进 化 为 利 用 有 氧 条 件 进 行 生 物 氧 化 获 取 大 量 的 自 由 能, 但 仍 保 留 了 这 种 原 始 方 式 糖 酵 解 的 十 步 反 应, 不 但 成 为 生 物 体 共 同 经 历 的 葡 萄 糖 的 分 解

20 代 谢 前 期 途 径, 以 及 供 氧 不 足 时 的 供 能 途 径, 而 且 在 哺 乳 动 物 一 些 组 织 细 胞 中, 葡 萄 糖 酵 解 途 径 是 唯 一 的 供 能 途 径 5. 戊 糖 磷 酸 途 径 以 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 开 始, 在 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 脱 氢 酶 催 化 下 形 成 6- 磷 酸 葡 萄 糖 酸, 进 而 代 谢 生 成 磷 酸 戊 糖 作 为 中 间 代 谢 产 物, 故 将 此 过 程 称 为 戊 糖 磷 酸 途 径 生 理 意 义 产 生 NADPH 和 核 糖 -5- 磷 酸 也 是 植 物 光 合 作 用 从 CO2 合 成 葡 萄 糖 的 部 分 途 径 NADPH 的 主 要 功 能 : 作 为 供 氢 体 参 与 体 内 多 种 生 物 合 成 反 应 ; 是 谷 胱 甘 肽 还 原 酶 的 辅 酶 ; 参 加 肝 脏 生 物 转 化 反 应 ; 参 与 体 内 嗜 中 性 粒 细 胞 及 巨 噬 细 胞 在 吞 噬 细 菌 后 产 生 超 氧 阴 离 子 的 反 应, 有 杀 菌 作 用 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 脱 氢 酶 缺 乏 症 : 简 称 G6PD 缺 乏 症, 又 称 蚕 豆 病 ( 溶 血 性 贫 血 症 ) 是 一 种 遗 传 病 红 细 胞 在 一 些 因 素 的 诱 发 下 溶 解, 血 红 蛋 白 释 放 到 血 液 中, 引 起 黄 疸 和 肾 功 能 障 碍 诱 发 因 素 包 括 : 进 食 蚕 豆 抗 疟 疾 药 物 磺 胺 类 抗 生 素 以 及 接 触 一 些 除 草 剂 6. 四 种 贫 血 病 比 较 : 镰 刀 状 细 胞 贫 血 病 : 血 红 蛋 白 单 个 氨 基 酸 分 子 突 变 导 致 血 红 蛋 白 纤 维 状 沉 淀 地 中 海 贫 血 病 : 缺 失 一 个 或 多 个 编 码 血 红 蛋 白 链 的 基 因 ; 基 因 突 变 导 致 转 录 不 正 常. 溶 血 性 贫 血 病 : 缺 乏 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 脱 氢 酶 导 致 红 细 胞 缺 乏 NADPH 而 容 易 破 裂 巨 幼 红 细 胞 贫 血 ( 恶 性 贫 血 ):Vit B12 是 甲 基 丙 二 酸 单 酰 CoA 变 位 酶 的 辅 酶 Vit B12 在 动 植 物 中 不 能 合 成, 只 有 一 些 种 类 的 微 生 物 能 合 成 健 康 人 每 天 只 需 要 少 量 的 Vit B12 如 果 由 于 吸 收 障 碍 缺 乏 Vit B12, 就 会 导 致 恶 性 贫 血, 出 现 红 细 胞 减 少 血 红 蛋 白 水 平 降 低 和 一 些 中 枢 神 经 系 统 的 功 能 紊 乱 等 症 状 在 一 些 病 例 中, 服 用 大 剂 量 Vit B12 可 减 轻 这 些 症 状 三 羧 酸 循 环 1. 三 羧 酸 循 环 的 意 义

21 三 羧 酸 (TCA) 循 环 不 仅 是 糖 脂 肪 氨 基 酸 等 化 合 物 生 物 氧 化 的 共 同 通 路, 同 时 也 为 各 种 生 物 合 成 提 供 前 体, 成 为 各 代 谢 途 径 连 接 的 枢 纽 乙 酰 辅 酶 A 是 联 系 三 类 物 质 代 谢 的 中 间 物 质 既 是 TCA 的 入 口 物 质, 又 是 合 成 脂 类 例 如 胆 固 醇 的 起 始 物 质 2. 丙 酮 酸 氧 化 脱 羧 生 成 乙 酰 CoA 反 应 部 位 : 线 粒 体 基 质 ( 真 核 细 胞 ) 丙 酮 酸 脱 氢 酶 复 合 体 : 三 种 酶 :E1: 丙 酮 酸 脱 氢 酶 E2: 二 氢 硫 辛 酸 乙 酰 转 移 酶 E3: 二 氢 硫 辛 酸 脱 氢 酶 五 种 辅 酶 或 辅 基 :TPP( 焦 磷 酸 硫 胺 素 ) FAD( 黄 素 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 ) CoA( 辅 酶 A) NAD+( 尼 克 酰 胺 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 ) Lipoate( 硫 辛 酸 ) 硫 辛 酸 : 既 是 酰 基 载 体 又 是 电 子 载 体 ; 亚 砷 酸 盐 及 有 机 砷 化 物 能 够 与 硫 辛 酸 的 巯 基 发 生 结 合, 使 其 失 去 催 化 能 力 3. 三 羧 酸 循 环 三 羧 酸 循 环 的 反 应 部 位 : 真 核 细 胞 的 线 粒 体 和 原 核 细 胞 的 胞 浆 反 应 步 骤 : (1) 乙 酰 CoA+ 草 酰 乙 酸 柠 檬 酸 : 柠 檬 酸 合 酶,TCA 中 第 一 个 调 节 酶 氟 乙 酰 CoA 可 与 草 酰 乙 酸 生 成 氟 柠 檬 酸, 抑 制 下 一 步 反 应 的 酶, 据 此, 可 以 合 成 杀 虫 剂 灭 鼠 药 (2) 柠 檬 酸 异 柠 檬 酸 (3) 异 柠 檬 酸 氧 化 脱 羧 生 成 α- 酮 戊 二 酸 和 NADH: 第 一 次 氧 化 脱 羧 反 应, 异 柠 檬 酸 脱 氢 酶,TCA 中 第 二 个 调 节 酶 (4)α- 酮 戊 二 酸 氧 化 脱 羧 生 成 琥 珀 酰 CoA 和 NADH:α- 酮 戊 二 酸 脱 氢 酶 系,TCA 循 环 中 的 第 三 个 调 节 酶 (5) 琥 珀 酰 CoA 生 成 琥 珀 酸 和 GTP:TCA 中 唯 一 的 底 物 水 平 磷 酸 化 反 应, 直 接 生 成 GTP 在 高 等 植 物 和 细 菌 中, 硫 酯 键 水 解 释 放 出 的 自 由 能, 可 直 接 合 成 ATP 在 哺 乳 动 物 中, 先 合 成 GTP, 然 后 在 核 苷 二 磷 酸 激 酶 的 作 用 下,GTP 转 化 成 ATP (6) 琥 珀 酸 脱 氢 生 成 延 胡 索 酸 ( 反 丁 烯 二 酸 ) 和 FADH: 琥 珀 酸 脱 氢 酶 是 TCA 循 环 中 唯 一 嵌 入 线 粒 体 内 膜 的 酶 丙 二 酸 是 琥 珀 酸 脱 氢 酶 的 竞 争 性 抑 制 剂, 可 阻 断 三 羧 酸 循 环

22 (7) 延 胡 索 酸 水 化 生 成 L- 苹 果 酸 : 延 胡 索 酸 酶 具 有 立 体 异 构 特 性 (8)L- 苹 果 酸 脱 氢 生 成 草 酰 乙 酸 和 NADH:L- 苹 果 酸 脱 氢 酶 催 化 平 衡 有 利 于 逆 反 应, 但 生 理 条 件 下, 反 应 产 物 草 酰 乙 酸 不 断 合 成 柠 檬 酸, 其 在 细 胞 中 浓 度 极 低, 少 于 10-6mol/L, 使 反 应 向 右 进 行 能 量 计 算 : 通 过 氧 化 磷 酸 化,1 分 子 NADH 产 生 2.5ATP,1 分 子 FADH2 产 生 1.5ATP 1 分 子 葡 萄 糖 彻 底 氧 化 产 生 30~32ATP 标 准 条 件 下, 整 个 过 程 能 量 转 化 效 率 可 达 34%( 实 际 可 接 近 65%) 三 羧 酸 循 环 对 生 物 合 成 前 体 的 供 应 及 其 回 补 反 应 : TCA 的 中 间 代 谢 物 可 作 为 合 成 葡 萄 糖 氨 基 酸 核 苷 酸 脂 肪 酸 胆 固 醇 胆 红 素 等 物 质 的 前 体 当 TCA 中 间 代 谢 物 被 移 走 后, 就 要 通 过 回 补 反 应 来 合 成 补 充, 才 能 维 持 TCA 的 正 常 进 行 4. 三 羧 酸 循 环 的 调 节 丙 酮 酸 脱 氢 酶 复 合 体 的 调 节 循 环 过 程 的 调 节 : 三 羧 酸 循 环 中 三 步 不 可 逆 的 放 能 反 应 是 其 调 节 位 点 催 化 这 三 步 反 应 的 酶 受 到 产 物 反 馈 抑 制 ( 如 柠 檬 酸 琥 珀 酰 CoA 等 ), 也 受 到 高 能 荷 物 质 抑 制 ( 如 ATP NADH 等 ) 三 羧 酸 循 环 的 调 节 取 决 于 细 胞 对 能 量 的 需 求 以 及 对 某 些 生 物 合 成 底 物 的 需 求 一 次 底 物 水 平 的 磷 酸 化 二 次 脱 羧 反 应, 三 个 调 节 位 点, 四 次 脱 氢 反 应 5. 丙 酮 酸 代 谢 障 碍 与 疾 病 脚 气 病 : 以 多 发 性 神 经 炎 肌 肉 萎 缩 组 织 水 肿 心 脏 扩 大 循 环 失 调 及 胃 肠 道 症 状 为 特 征 发 病 机 理 : VitB1 缺 乏 导 致 丙 酮 酸 无 法 进 入 TCA, 使 以 葡 萄 糖 为 唯 一 能 源 来 源 的 神 经 系 统 供 能 出 现 障 碍 汞 中 毒 与 亚 砷 酸 盐 中 毒 : 症 状 : 与 脚 气 病 相 似 发 病 机 理 : 两 种 化 合 物 与 丙 酮 酸 脱 氢 酶 E2 中 的 二 氢 硫 辛 酸 的 两 个 -SH 结 合, 导 致 酶 失 活, 从 而 丙 酮 酸 代 谢 出 现 障 碍, 出 现 类 似 脚 气 病 的 症 状 解 毒 治 疗 : 类 似 于 二 氢 硫 辛 酸 带 两 个 -SH 的 化 合 物 ( 如 2,3- 二 巯 基 丙 醇, BAL)

23 6. 乙 醛 酸 循 环 是 三 羧 酸 循 环 的 修 改 形 式 在 植 物 一 些 无 脊 椎 动 物 和 一 些 微 生 物 中 存 在, 但 不 存 在 于 脊 椎 动 物 中 乙 醛 酸 循 环 可 以 使 脂 肪 酸 的 降 解 产 物 乙 酰 CoA 经 草 酰 乙 酸 转 化 成 Glc, 供 给 种 子 萌 发 时 对 糖 的 需 要 植 物 中, 乙 醛 酸 循 环 只 存 在 于 子 苗 期, 而 生 长 后 期 则 无 乙 醛 酸 循 环 哺 乳 动 物 及 人 体 中, 不 存 在 乙 醛 酸 循 环, 因 此, 乙 酰 CoA 不 能 在 体 内 生 成 糖 和 氨 基 酸 反 应 部 位 : 乙 醛 酸 循 环 体 生 理 意 义 : 是 乙 酸 或 乙 酸 盐 转 化 为 糖 的 途 径 如 在 种 子 发 芽 时, 能 将 脂 肪 转 化 为 糖 氧 化 磷 酸 化 1. 呼 吸 链 按 电 子 亲 和 力 递 增 的 顺 序 排 列, 即 低 电 位 到 高 电 位 呼 吸 链 的 分 布 部 位 : 在 原 核 细 胞 位 于 质 膜, 在 真 核 细 胞 位 于 线 粒 体 的 内 膜 排 布 顺 序 及 重 要 电 子 传 递 抑 制 剂 见 下 图 : (1) 阻 断 电 子 由 NADH 向 CoQ 传 递 鱼 藤 酮 阿 米 妥 粉 蝶 霉 素 A (2) 抑 制 电 子 从 细 胞 色 素 b 向 细 胞 色 素 c1 传 递 抗 霉 素 A (3) 阻 断 电 子 从 细 胞 色 素 aa3 向 O2 传 递 CN- N3- CO

24 2. 化 学 渗 透 模 型 化 学 渗 透 模 型 由 英 国 科 学 家 Peter Mitchell 建 立 这 一 模 型 被 认 为 是 20 世 纪 生 物 学 最 伟 大 的 统 一 原 理 之 一 它 揭 示 了 氧 化 磷 酸 化 光 合 磷 酸 化 以 及 一 些 跨 膜 主 动 运 输 细 菌 鞭 毛 运 动 等 等 生 命 活 动 过 程 的 本 质 化 学 渗 透 模 型 : 呼 吸 链 电 子 传 递 释 放 的 能 量 驱 动 质 子 从 线 粒 体 内 膜 进 入 线 粒 体 膜 间 腔, 从 而 产 生 一 个 跨 线 粒 体 内 膜 的 质 子 电 化 学 梯 度 这 种 电 化 学 梯 度 贮 存 的 能 量 形 成 一 种 质 子 动 力 当 它 驱 动 质 子 通 过 ATP 合 酶 流 回 线 粒 体 基 质 的 同 时, 催 化 ATP 的 合 成 3. 解 偶 联 剂 DNP 和 FCCP: 使 H+ 不 经 Fo 回 流, 破 坏 电 化 学 梯 度, 因 而 不 能 形 成 ATP, 而 是 以 热 量 形 式 释 放 能 量 寡 霉 素 : 抑 制 氧 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 缬 氨 霉 素 短 杆 菌 肽 产 热 蛋 白 : 属 于 离 子 载 体, 通 过 增 加 线 粒 体 内 膜 对 一 价 阳 离 子 的 通 透 性 破 坏 跨 膜 电 荷 梯 度, 从 而 影 响 ATP 形 成 4. 通 过 线 粒 体 内 膜 的 物 质 运 输 NADH 穿 梭 系 统 : 苹 果 酸 - 天 门 冬 氨 酸 穿 梭 ( 最 活 跃 ) 3- 磷 酸 甘 油 穿 梭 ATP-ADP 转 位 酶 : 又 称 腺 苷 酸 转 位 酶 在 线 粒 体 内 膜 含 量 丰 富 在 ATP-ADP 转 位 酶 的 催 化 下,ATP 运 出 线 粒 体 和 ADP 运 进 线 粒 体 偶 联 起 来 由 于 有 净 负 电 荷 运 出 线 粒 体, 减 弱 膜 电 势 梯 度 和 质 子 动 力, 使 得 这 一 过 程 相 当 耗 能 糖 异 生 和 糖 原 代 谢 1. 糖 异 生 存 在 于 所 有 生 物 体 中 从 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 到 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 是 共 同 的 途 径 糖 异 生 的 生 理 意 义 : 重 要 的 生 物 合 成 葡 萄 糖 的 途 径 对 脑 组 织 红 细 胞 尤 为 重 要 空 腹 或 饥 饿 时 依 赖 氨 基 酸 甘 油 等 异 生 成 葡 萄 糖 维 持 血 糖 水 平 的 恒 定 补 充 肝 糖 原 的 重 要 途

25 径 长 期 饥 饿 时 肾 糖 异 生 有 利 于 调 节 酸 碱 平 衡 再 利 用 乳 酸 ( 乳 酸 循 环 ), 防 止 因 乳 酸 堆 积 引 起 酸 中 毒 糖 异 生 的 关 键 步 骤 : 从 丙 酮 酸 生 成 葡 萄 糖 是 糖 异 生 的 中 心 途 径 这 条 途 径 不 是 糖 酵 解 的 简 单 逆 反 应 糖 酵 解 的 三 步 不 可 逆 反 应 由 不 同 的 反 应 ( 称 之 为 绕 道 反 应 bypass ) 来 完 成 三 步 绕 道 反 应 : 从 丙 酮 酸 转 变 为 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 ; 从 果 糖 -1,6- 双 磷 酸 转 变 为 果 糖 -6- 磷 酸 ; 从 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 转 变 为 葡 萄 糖 从 丙 酮 酸 转 变 为 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 有 两 条 途 径 途 径 1 以 丙 酮 酸 Ala 为 前 体 ; 途 径 2 以 乳 酸 为 前 体 两 条 途 径 都 是 由 丙 酮 酸 羧 化 生 成 草 酰 乙 酸, 再 由 草 酰 乙 酸 脱 羧 生 成 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 前 一 个 反 应 由 丙 酮 酸 羧 化 酶 催 化, 该 酶 位 于 线 粒 体 ; 后 一 个 反 应 由 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 羧 激 酶 催 化, 有 胞 浆 和 线 粒 体 两 种 同 工 酶 从 果 糖 -1,6- 双 磷 酸 转 变 为 果 糖 -6- 磷 酸 : 由 果 糖 二 磷 酸 酶 催 化 这 是 糖 异 生 的 关 键 反 应, 果 糖 二 磷 酸 酶 被 AMP 2.6 二 磷 酸 果 糖 强 烈 抑 制, 但 被 ATP 柠 檬 酸 和 3 磷 酸 甘 油 酸 激 活 从 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 转 变 为 葡 萄 糖 : 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 酶 只 存 在 于 肝 脏 和 肾 脏 在 大 多 数 组 织 中, 糖 异 生 终 止 于 生 成 葡 萄 糖 -6- 磷 酸, 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 可 用 于 其 他 途 径, 主 要 是 合 成 糖 原 只 有 在 这 肝 脏 和 肾 脏 这 两 种 组 织 中, 才 可 以 通 过 糖 异 生 途 径 获 得 游 离 的 葡 萄 糖 骨 骼 肌 和 脑 组 织 没 有 糖 异 生 途 径, 也 没 有 葡 萄 糖 -6- 磷 酸 酶 通 过 糖 原 分 解 产 生 葡 萄 糖 它 们 的 葡 萄 糖 由 肝 或 肾 糖 异 生 或 消 化 吸 收 的 葡 萄 糖 通 过 血 液 提 供 脊 椎 动 物 的 乙 酰 CoA 不 能 转 化 为 丙 酮 酸, 因 此 不 能 作 为 糖 异 生 的 前 体 植 物 和 一 些 细 菌 通 过 乙 醛 酸 循 环 将 乙 酰 CoA 转 化 为 琥 珀 酸, 然 后 再 转 化 为 草 酰 乙 酸 作 为 糖 异 生 前 体 在 种 子 发 芽 过 程 中, 蔗 糖 是 重 要 的 能 量 来 源 和 生 物 合 成 前 体 2. 乳 酸 循 环 乳 酸 是 糖 异 生 的 重 要 前 体 肌 肉 中 葡 萄 糖 通 过 糖 酵 解 分 解 为 乳 酸, 乳 酸 通 过 血 液 循 环 运 输 到 肝 脏, 然 后 通 过 糖 异 生 生 成 葡 萄 糖, 葡 萄 糖 又 可 通 过 血 液 循 环 重 新 被 肌 肉 摄 取 利 用 这 个 过 程 称 为 乳 酸 循 环

26 3. 底 物 循 环 一 对 互 逆 的 反 应 同 时 进 行, 称 为 底 物 循 环 由 于 底 物 循 环 是 互 逆 的 产 能 和 耗 能 过 程 同 时 进 行, 使 ATP 以 热 量 形 式 散 发, 因 此 这 种 不 经 济 的 过 程 又 称 为 无 效 循 环 一 般 认 为, 在 正 常 状 态 下, 机 体 以 相 互 协 调 的 调 节 方 式 避 免 底 物 循 环 的 发 生, 如 糖 酵 解 与 糖 异 生 以 互 为 相 反 的 调 节 方 式 避 免 发 生 底 物 循 环 但 近 来 研 究 发 现, 底 物 循 环 具 有 扩 大 代 谢 调 节 信 号 的 生 理 意 义 底 物 循 环 的 另 一 个 生 理 意 义 是, 机 体 利 用 底 物 循 环 产 生 热 量 来 提 高 或 维 持 体 温 如 在 天 气 寒 冷 时, 大 黄 蜂 利 用 上 述 底 物 循 环 产 生 热 量 提 高 体 温 4. 糖 原 的 分 解 代 谢 糖 原 的 降 解 从 糖 原 的 非 还 原 性 末 端 葡 萄 糖 残 基 开 始,α-1,4 糖 苷 键 断 裂, 生 成 葡 萄 糖 -1- 磷 酸 和 少 一 个 葡 萄 糖 基 的 糖 原 分 子 这 是 由 糖 原 磷 酸 化 酶 催 化 的 磷 酸 解 反 应 糖 原 磷 酸 化 酶 在 离 α-1,6 糖 苷 键 分 支 点 的 4 个 Glc 处 停 止 作 用 接 着 由 转 移 酶 将 分 支 的 3 个 糖 残 基 转 移 到 直 链 的 4 个 糖 基 上 剩 余 的 一 个 糖 残 基 以 α-1,6 糖 苷 键 与 糖 原 相 连 这 个 键 再 由 α-1,6 糖 苷 酶, 又 称 脱 分 支 酶 水 解 线 性 糖 链 又 可 继 续 由 糖 原 磷 酸 化 酶 进 一 步 降 解 在 磷 酸 葡 萄 糖 变 位 酶 的 催 化 下,Glc-1-P 转 变 为 Glc-6-P 糖 原 的 分 解 代 谢 在 肌 肉 和 肝 脏 中 有 着 不 同 的 生 理 意 义 : 肌 肉 是 产 生 ATP, 肝 脏 是 维 持 血 糖 稳 定 5. 糖 原 的 合 成 代 谢 糖 原 合 成 存 在 于 所 有 动 物 组 织 中, 但 在 肝 脏 和 骨 骼 肌 中 活 性 最 强 糖 原 合 成 是 耗 能 过 程, 需 要 糖 原 引 物 分 子, 糖 基 的 供 体 是 UDPG, 而 不 是 Glc-1-P 一 些 细 菌 的 糖 原 合 成 以 ADP-Glc 为 前 体 在 植 物 中, 淀 粉 的 合 成 以 ADP-Glc 为 前 体, 蔗 糖 的 合 成 以 UDP-Glc 为 前 体

27 6. 糖 醛 酸 途 径 糖 醛 酸 途 径 : 指 从 Glc-6-P 或 Glc-1-P 开 始, 经 UDP- 葡 萄 糖 醛 酸 生 成 糖 醛 酸 的 途 径 糖 醛 酸 途 径 的 生 理 意 义 :UDP 糖 醛 酸 是 糖 醛 酸 供 体, 可 形 成 许 多 重 要 的 粘 多 糖 如 透 明 质 酸 肝 素 等 从 糖 醛 酸 可 转 变 为 抗 坏 血 酸 (VitC), 但 人 和 其 它 灵 长 类 等 动 物 不 能 合 成 抗 坏 血 酸 VitC 缺 乏 症 引 起 坏 血 病 在 肝 脏 糖 醛 酸 可 与 药 物 或 含 -OH -COOH -NH2 -SH 的 异 物 结 合 成 水 溶 性 化 合 物 排 出 体 外, 起 解 毒 作 用 从 糖 醛 酸 可 形 成 木 酮 糖, 与 磷 酸 戊 糖 途 径 相 连 7. 糖 代 谢 途 径 的 相 互 协 调 调 节 糖 酵 解 三 羧 酸 循 环 氧 化 磷 酸 化 之 间 的 协 调 控 制 : 糖 酵 解 三 羧 酸 循 环 和 氧 化 磷 酸 化 的 速 度 受 细 胞 能 荷 水 平 的 控 制 ADP 含 量 高 时, 刺 激 氧 化 磷 酸 化 和 丙 酮 酸 氧 化, 从 而 加 速 三 羧 酸 循 环 相 反,ATP 含 量 高 时, 可 减 慢 氧 化 磷 酸 化 糖 酵 解 和 三 羧 酸 循 环 8. 巴 斯 德 效 应 在 厌 氧 条 件 下, 高 速 酵 解 的 酵 母 若 通 入 氧 气, 葡 萄 糖 消 耗 速 度 急 剧 下 降, 酵 解 积 累 的 乳 酸 迅 速 消 失 这 种 耗 氧 的 同 时, 葡 萄 糖 消 耗 减 少, 乳 酸 堆 积 终 止 的 现 象, 称 为 巴 斯 德 效 应 9. 糖 异 生 和 糖 酵 解 之 间 的 协 调 控 制 为 了 避 免 底 物 循 环 的 发 生, 两 条 途 径 相 互 协 调 互 为 相 反 地 进 行 调 节 通 常 表 现 为 同 一 调 节 因 子 ( 如 别 构 效 应 剂 ) 对 两 条 途 径 相 应 的 酶 作 用 相 反 如 : 1Glc-6-P 抑 制 己 糖 激 酶, 激 活 葡 萄 糖 6- 磷 酸 酶, 从 而 抑 制 酵 解, 促 进 糖 异 生 2 乙 酰 CoA 抑 制 丙 酮 酸 脱 氢 酶 复 合 体, 激 活 丙 酮 酸 羧 化 酶, 从 而 抑 制 酵 解, 促 进 糖 异 生 3AMP 抑 制 FBPase-1, 激 活 PFK-1, 从 而 抑 制 糖 异 生, 促 进 酵 解 柠 檬 酸 抑 制 PFK-1, 激 活 FBPase-1, 从 而 抑 制 酵 解, 促 进 糖 异 生 果 糖 -2,6- 双 磷 酸 抑 制 FBPase-1, 激 活 PFK-1, 从 而 抑 制 糖 异 生, 促 进 酵 解 果 糖 -6- 磷 酸 和 果 糖 -1,6- 双 磷 酸 之 间 的 转 化 是 糖 酵 解 和 糖 异 生 的 重 要 调 控 点 果 糖 -2,6- 双 磷 酸 是 这

28 一 步 骤 的 重 要 别 构 效 应 物 注 意 : 果 糖 -2,6- 双 磷 酸 是 调 节 因 子, 但 不 是 代 谢 中 间 物 胰 高 血 糖 素 通 过 调 节 果 糖 -2,6- 双 磷 酸 的 水 平 起 到 抑 制 酵 解, 促 进 糖 异 生 的 作 用 10. 糖 原 分 解 和 糖 原 合 成 之 间 的 协 调 控 制 糖 原 的 分 解 和 合 成 通 过 激 素 进 行 协 调 的 调 节 如 肾 上 腺 素 或 胰 高 血 糖 素 激 活 protein kinase A, 最 终 导 致 糖 原 磷 酸 化 酶 和 糖 原 合 酶 的 磷 酸 化, 于 是, 前 者 被 激 活, 后 者 被 抑 制 胰 岛 素 激 活 protein phosphatase 1, 最 终 导 致 糖 原 磷 酸 化 酶 和 糖 原 合 酶 的 去 磷 酸 化, 于 是, 前 者 被 抑 制, 后 者 被 激 活 11. 糖 原 累 积 症 由 于 糖 原 代 谢 障 碍, 使 糖 原 在 细 胞 内 过 度 累 积 或 糖 原 分 子 异 常 的 遗 传 性 疾 病 常 见 的 是 由 于 缺 失 糖 原 代 谢 过 程 中 的 某 种 酶 糖 原 累 积 症 种 类 很 多 主 要 受 损 器 官 是 肝 脏, 其 次 是 心 脏 和 肌 肉 12. 附 : 一 些 名 词 的 区 分 合 酶 和 合 成 酶 : 合 酶 指 的 是 催 化 的 缩 合 反 应 没 有 NTP( 如 ATP 或 GTP) 作 为 能 源 的 如 柠 檬 酸 合 酶 合 成 酶 指 的 是 催 化 的 缩 合 反 应 有 NTP( 如 ATP 或 GTP) 作 为 能 源 的 如 琥 珀 酰 CoA 合 成 酶 激 酶 磷 酸 化 酶 和 磷 酸 酶 : 激 酶 催 化 的 是 磷 酸 化 反 应 是 把 磷 酰 基 从 NTP, 如 ATP 转 移 到 一 个 受 体 分 子 ( 如 糖 蛋 白 质 或 其 它 核 苷 酸 或 其 它 代 谢 中 产 物 ) 磷 酸 化 酶 催 化 的 是 磷 酸 解 反 应 是 用 磷 酸 攻 击 分 子, 然 后 磷 酰 基 与 断 裂 键 共 价 结 合 磷 酸 酶 催 化 的 是 去 磷 酸 化 反 应 是 把 磷 酰 基 从 磷 酸 酯 键 去 除, 并 用 水 分 子 攻 击 底 物 脂 肪 酸 的 氧 化 及 合 成 1. 脂 肪 作 为 储 能 物 质 的 优 缺 点 脂 肪 具 有 高 度 还 原 性, 彻 底 氧 化 释 放 的 能 量 是 同 等 重 量 的 糖 或 蛋 白 质 的 两 倍 多 脂 肪 具 有 高 度 疏 水 性, 因 而 不 会 增 加 细 胞 胞 浆 的 渗 透 压, 也 不 会 因 水 化 增 加 额 外 的 重 量 但 消

29 化 需 要 乳 化, 运 输 需 要 其 他 蛋 白 质 协 助 脂 肪 具 有 化 学 惰 性, 不 易 产 生 副 反 应 但 C-C 键 的 断 裂 需 要 激 活 脂 肪 动 员 : 指 脂 肪 组 织 中 脂 肪 在 激 素 的 调 节 下, 被 一 系 列 脂 肪 酶 水 解 为 脂 肪 酸 和 甘 油, 然 后 释 放 进 入 血 液, 脂 肪 酸 以 与 血 清 白 蛋 白 非 共 价 结 合 的 方 式 运 输 到 其 它 组 织 利 用 的 过 程 2. 饱 和 偶 数 碳 脂 肪 酸 的 氧 化 部 位 : 以 肝 脏 和 肌 肉 组 织 最 为 活 跃 整 个 过 程 可 分 为 三 个 阶 段 : 第 一 阶 段 : 脂 肪 酸 的 活 化 ; 第 二 阶 段 : 长 链 脂 酰 CoA 进 入 线 粒 体 ; 第 三 阶 段 :β- 氧 化 第 一 阶 段 : 脂 肪 酸 的 活 化 : 脂 肪 酸 与 HSCoA 结 合 生 成 脂 酰 CoA 的 过 程 催 化 反 应 的 是 脂 酰 CoA 合 成 酶 在 细 胞 内 分 别 有 内 质 网 脂 酰 CoA 合 成 酶 和 线 粒 体 脂 酰 CoA 合 成 酶, 前 者 活 化 12 个 碳 原 子 以 上 的 长 链 脂 肪 酸, 后 者 活 化 中 链 或 短 链 脂 肪 酸 第 二 阶 段 : 长 链 脂 酰 CoA 进 入 线 粒 体 : 在 肉 碱 脂 酰 移 位 酶 Ⅰ 的 催 化 下, 以 脂 酰 肉 碱 的 形 式 进 入 线 粒 体, 在 线 粒 体 基 质, 脂 酰 肉 碱 在 肉 碱 脂 酰 移 位 酶 Ⅱ 的 催 化 下, 重 新 生 成 脂 酰 CoA 这 是 脂 肪 酸 β- 氧 化 的 限 速 步 骤 丙 二 酸 单 酰 CoA 是 肉 碱 脂 酰 移 位 酶 Ⅰ 的 抑 制 剂 肉 碱 缺 乏 症 和 肉 碱 脂 酰 移 位 酶 缺 乏 症 : 属 常 染 色 体 遗 传 病 影 响 器 官 主 要 是 肌 肉 肾 脏 心 脏 等 症 状 从 中 等 程 度 的 肌 肉 疼 痛 痉 挛 到 严 重 的 肌 肉 坏 死 第 三 阶 段 :β- 氧 化 : 所 有 脂 肪 酸 β- 氧 化 的 酶 都 是 线 粒 体 酶 氧 化 每 一 轮 循 环 是 脱 氢 水 化 再 脱 氢 和 硫 解 四 个 重 复 步 骤, 生 成 1 个 乙 酰 CoA 1 个 少 2C 的 脂 酰 CoA 以 及 1 个 NADH 1 个 FADH2 按 软 脂 酸 计 算, 经 过 7 轮 反 应, 生 成 8 个 乙 酰 CoA 7 个 NADH 和 7 个 FADH2 软 脂 酸 的 氧 化 可 产 生 106ATP 3. 单 不 饱 和 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 额 外 需 要 烯 酰 CoA 异 构 酶, 使 顺 式 双 键 转 变 为 反 式 双 键 4. 多 不 饱 和 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 除 烯 酰 CoA 异 构 酶 外, 还 需 2,4- 二 烯 酰 CoA 还 原 酶 (NADPH 作 为 辅 酶 )

30 5. 奇 数 碳 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 奇 数 碳 脂 肪 酸 经 β- 氧 化 可 生 成 丙 酰 CoA 丙 酰 CoA 经 过 三 步 反 应, 转 化 为 琥 珀 酰 CoA, 进 入 三 羧 酸 循 环, 进 一 步 可 转 变 为 其 他 物 质 Vit B12 是 甲 基 丙 二 酸 单 酰 CoA 变 位 酶 的 辅 酶 Vit B12 在 动 植 物 中 不 能 合 成, 只 有 一 些 种 类 的 微 生 物 能 合 成 健 康 人 每 天 只 需 要 少 量 的 Vit B12 如 果 由 于 吸 收 障 碍 缺 乏 Vit B12, 就 会 导 致 恶 性 贫 血, 出 现 红 细 胞 减 少 血 红 蛋 白 水 平 降 低 和 一 些 中 枢 神 经 系 统 的 功 能 紊 乱 等 症 状 在 一 些 病 例 中, 服 用 大 剂 量 Vit B12 可 减 轻 这 些 症 状 6. 动 物 过 氧 化 物 体 / 植 物 乙 醛 酸 体 中 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 途 径 与 线 粒 体 的 相 似, 但 不 完 全 相 同 FADH2 的 电 子 直 接 传 递 给 O2, 生 成 H2O2, H2O2 马 上 转 化 为 H2O 和 O2 能 量 以 热 量 形 式 散 发, 而 不 是 储 存 于 ATP 中 哺 乳 动 物 过 氧 化 物 体 产 生 的 乙 酰 CoA 进 入 胞 浆, 用 于 合 成 其 他 代 谢 产 物, 如 胆 固 醇 等 因 此, 当 高 脂 肪 膳 食 时, 肝 脏 过 氧 化 物 体 中 脂 肪 酸 β- 氧 化 的 酶 合 成 增 加, 产 生 的 乙 酰 CoA 主 要 用 于 合 成 胆 固 醇, 其 余 部 分 进 入 线 粒 体 植 物 中 脂 肪 酸 β- 氧 化 只 发 生 在 叶 组 织 的 过 氧 化 物 体 以 及 种 子 的 乙 醛 酸 体 中 ( 植 物 线 粒 体 不 存 在 β- 氧 化 的 酶 ) 这 一 途 径 的 生 物 学 意 义 是 利 用 脂 肪 提 供 生 物 合 成 的 前 体, 特 别 是 在 种 子 的 发 芽 过 程 β- 氧 化 的 酶 在 线 粒 体 和 过 氧 化 物 体 中 组 织 的 形 式 不 同 在 线 粒 体 中, 各 个 酶 是 分 离 的, 而 在 过 氧 化 物 体 中, 以 复 合 体 形 式 存 在 7. 脂 肪 酸 的 α- 氧 化 对 降 解 支 链 脂 肪 酸 ( 如 哺 乳 动 物 中 植 烷 酸 降 解 ) 有 重 要 作 用 8. 脂 肪 酸 的 ω- 氧 化 碳 原 子 少 于 12 的 脂 肪 酸 的 氧 化 途 径 通 常 为 C10 或 C12 的 脂 肪 酸 催 化 第 一 步 羟 化 反 应 的 是 混 和 功 能 氧 化 酶

31 9. 酮 体 的 生 成 在 肝 脏 中, 脂 肪 酸 经 - 氧 化 生 成 的 乙 酰 CoA, 转 变 为 乙 酰 乙 酸 羟 丁 酸 和 少 量 丙 酮, 这 三 种 物 质 统 称 为 酮 体 这 种 现 象 在 饥 饿 或 糖 尿 病 状 态 下 尤 为 明 显 酮 体 是 肝 脏 向 肝 外 组 织 输 出 能 量 的 一 种 方 式 酮 体 的 生 成 部 位 在 肝 细 胞 线 粒 体 HMG-CoA 合 酶 催 化 的 是 限 速 步 骤 酮 体 生 成 具 有 重 要 的 生 理 意 义 : 是 生 理 情 况 下, 肝 脏 输 出 能 源 的 一 种 形 式 是 长 期 饥 饿 情 况 下 脑 肌 肉 组 织 主 要 的 供 能 物 质 是 应 激 情 况 下, 防 止 肌 肉 蛋 白 过 多 消 耗 的 一 种 形 式 酮 体 过 量 产 生 可 造 成 酮 血 症 酮 尿 症 : 正 常 代 谢 时 血 尿 酮 体 含 量 很 少 在 饥 饿 糖 尿 病 等 异 常 情 况 下, 酮 体 大 量 产 生 当 超 过 肝 外 组 织 所 能 利 用 的 限 度 时, 血 尿 酮 体 含 量 升 高 血 中 酮 体 堆 积 称 酮 血 症 由 于 乙 酰 乙 酸 和 β- 羟 丁 酸 降 低 血 液 ph, 造 成 酸 中 毒 酮 体 随 尿 排 出 称 酮 尿 症 临 床 上 把 糖 尿 病 患 者 血 尿 酮 体 的 异 常 称 为 酮 症 10. 脂 肪 酸 的 合 成 脂 肪 酸 合 成 部 位 在 胞 浆 中, 在 肝 脏 脂 肪 组 织 特 别 活 跃 碳 源 是 乙 酰 CoA 乙 酰 CoA 提 供 最 初 的 两 个 C 原 子, 以 后 延 长 的 2C 单 位 由 乙 酰 CoA 的 活 化 形 式 : 丙 二 酸 单 酰 CoA 提 供 脂 肪 酸 合 酶 只 合 成 软 脂 酸 (C16), 进 一 步 的 延 长 和 去 饱 和 由 其 他 酶 体 系 完 成 软 脂 酸 的 合 成 可 分 为 3 个 步 骤 : 乙 酰 -CoA 从 线 粒 体 运 输 到 胞 浆 丙 二 酸 单 酰 CoA 的 生 成 ( 乙 酰 CoA 羧 化 酶 限 速 酶 ) 脂 肪 酸 碳 链 的 延 伸 ( 脂 肪 酸 合 酶 复 合 体 ) 11. 脂 肪 酸 合 成 受 到 严 密 调 节 乙 酰 CoA 羧 化 酶 催 化 的 是 脂 肪 酸 合 成 的 限 速 步 骤 柠 檬 酸 和 软 脂 酰 CoA 分 别 是 乙 酰 CoA 羧 化 酶 的 变 构 激 活 剂 和 反 馈 抑 制 剂 乙 酰 CoA 羧 化 酶 可 通 过 激 素 进 行 磷 酸 化 / 去 磷 酸

32 化 的 共 价 修 饰 调 节 第 一 个 中 间 物 丙 二 酸 单 酰 CoA 抑 制 脂 肪 酸 β 氧 化, 避 免 底 物 循 环 ( 或 无 效 循 环 ) 12. 长 链 饱 和 脂 肪 酸 由 软 脂 酸 合 成 合 成 部 位 在 光 面 内 质 网 和 线 粒 体 与 软 脂 酸 合 成 不 同 的 是, 不 需 ACP 作 为 脂 酰 基 载 体 13. 不 饱 和 脂 肪 酸 由 软 硬 脂 酸 合 成 合 成 部 位 主 要 在 光 面 内 质 网 棕 榈 酰 -CoA 和 硬 脂 酰 -CoA 在 脂 肪 酰 -CoA 去 饱 和 酶 的 作 用 下, 在 C-9 和 C-10 间 形 成 双 键, 分 别 形 成 棕 榈 酸 和 油 酸 哺 乳 动 物 缺 少 在 C-9 位 以 外 引 入 双 键 的 酶, 因 此 亚 油 酸 和 亚 麻 酸 不 能 经 生 物 合 成 得 到, 只 能 通 过 膳 食 获 取, 称 为 必 需 脂 肪 酸 14. 多 不 饱 和 脂 肪 酸 的 重 要 衍 生 物 的 合 成 合 成 部 位 在 全 身 各 组 织 细 胞 光 面 内 质 网 ( 除 红 细 胞 外 ) 合 成 前 体 是 花 生 四 烯 酸 花 生 四 烯 酸 首 先 在 激 素 或 其 他 刺 激 信 号 的 作 用 下, 由 磷 脂 酶 A2 从 膜 磷 脂 水 解 下 来 阿 司 匹 林 布 洛 芬 等 通 过 抑 制 前 列 腺 素 和 血 栓 素 胸 苷 的 合 成 起 到 解 热 镇 痛 的 作 用 15. 甘 油 磷 脂 的 分 解 代 谢 部 位 在 溶 酶 体 甘 油 磷 脂 由 特 异 性 磷 脂 酶 ( 磷 脂 酶 A1 磷 脂 酶 A2 磷 脂 酶 C 磷 脂 酶 D) 水 解 溶 血 磷 脂 指 水 解 去 掉 一 个 脂 肪 酸 的 甘 油 磷 脂, 是 磷 脂 酶 A1 磷 脂 酶 A2 水 解 的 产 物 16. 鞘 脂 的 分 解 代 谢 鞘 脂 的 降 解 是 由 溶 酶 体 中 一 套 特 异 性 的 酶 按 一 定 步 骤 分 解 极 性 头 部 基 团, 最 后 生 成 神 经 酰 胺 由 于 一 些 水 解 酶 基 因 变 异 失 去 活 性, 鞘 脂 降 解 出 现 障 碍 导 致 鞘 脂 沉 积 在 溶 酶 体 中 这 种 遗 传 性 脂 类 沉 积 症 统 称 溶 酶 体 病

33 17. 甘 油 磷 脂 的 合 成 代 谢 新 生 儿 呼 吸 窘 迫 综 合 症 : 由 于 二 软 脂 酰 磷 脂 酰 胆 碱 合 成 障 碍 引 起 的 一 种 病 理 性 症 状 在 健 康 人 中, 二 软 脂 酰 磷 脂 酰 胆 碱 和 其 他 一 些 磷 脂 以 及 一 些 特 异 性 蛋 白 质 存 在 于 肺 泡 周 围 的 细 胞 外 液 中, 在 呼 气 时 起 到 减 少 液 体 表 面 张 力 防 止 肺 塌 陷 的 作 用 早 产 婴 儿 由 于 肺 没 有 发 育 成 熟, 没 有 合 成 足 够 的 二 软 脂 酰 磷 脂 酰 胆 碱 导 致 发 生 呼 吸 窘 迫 综 合 症 18. 鞘 脂 的 合 成 代 谢 合 成 部 位 在 光 面 内 质 网 或 线 粒 体 内 膜 鞘 脂 的 鞘 氨 醇 骨 架 来 源 于 软 脂 酰 CoA 和 Ser 19. 胆 固 醇 的 代 谢 胆 固 醇 的 合 成 代 谢 : 合 成 主 要 在 肝 脏, 少 量 在 肠 脑 细 胞 红 细 胞 不 能 合 成 合 成 部 位 在 胞 液 和 内 质 网 胆 固 醇 全 部 27 个 C 来 源 于 乙 酰 CoA 胆 固 醇 的 生 物 合 成 过 程 可 以 分 为 4 个 阶 段 胆 固 醇 酯 的 合 成 : 由 脂 酰 CoA- 胆 固 醇 脂 酰 转 移 酶 (ACAT) 催 化 20. 胆 固 醇 代 谢 的 调 节 胆 固 醇 代 谢 主 要 受 细 胞 内 胆 固 醇 水 平 和 激 素 两 方 面 的 调 节 胆 固 醇 代 谢 调 节 的 特 点 是 生 物 合 成 途 径 和 食 物 摄 取 的 平 衡 HMG-CoA 还 原 酶, 催 化 胆 固 醇 合 成 的 限 速 步 骤, 其 活 性 变 化 可 达 100 倍 其 调 节 包 括 : 一 个 固 醇 类 分 子 促 进 HMG-CoA 还 原 酶 的 酶 原 降 解 以 及 抑 制 HMG-CoA 还 原 酶 基 因 和 LDL 受 体 基 因 的 转 录 激 素 ( 胰 岛 素 / 胰 高 血 糖 素 ) 通 过 可 逆 的 磷 酸 化 / 去 磷 酸 化 调 节 限 速 酶 的 活 性 21. 血 浆 脂 蛋 白 的 代 谢 血 脂 : 血 浆 所 含 的 脂 类 来 源 是 外 源 性 脂 类 ( 食 物 摄 取 ) 和 内 源 性 脂 类 ( 体 内 合 成 ) 血 脂 含 量 不 如 血 糖 恒 定, 受 膳 食 年 龄 性 别 职 业 以 及 代 谢 等 的 影 响, 波 动 范 围 较 大

34 CM: 把 外 源 性 TG 从 小 肠 运 输 到 各 种 组 织 VLDL: 把 内 源 性 TG 从 肝 脏 运 输 到 其 他 组 织 LDL: 主 要 把 内 源 性 CH 运 输 到 肝 外 组 织 HDL: 逆 向 运 输 CH, 清 除 血 中 CH 引 起 高 血 脂 症 的 遗 传 因 素 主 要 有 两 种 :LDL 受 体 基 因 突 变 使 得 LDL 的 CH 不 能 进 入 细 胞, 血 液 中 CH 水 平 升 高, 而 另 一 方 面, 细 胞 内 CH 合 成 继 续 进 行, 从 而 引 起 胆 固 醇 摄 取 和 合 成 代 谢 紊 乱, 造 成 家 族 性 高 胆 固 醇 血 症 和 动 脉 粥 样 硬 化 症 某 些 蛋 白 基 因 突 变 引 起 HDL 水 平 下 降 22. 糖 代 谢 与 脂 代 谢 的 相 互 联 系 糖 可 以 转 变 为 脂 肪 动 物 中, 脂 肪 绝 大 部 分 不 能 在 体 内 转 变 为 糖 植 物 和 微 生 物 中, 脂 肪 通 过 乙 醛 酸 循 环 和 糖 异 生 转 变 为 糖 脂 肪 分 解 代 谢 的 强 度 和 顺 利 进 行, 还 有 赖 于 糖 代 谢 的 正 常 进 行 蛋 白 质 的 降 解 和 氨 基 酸 的 氧 化 及 合 成 1. 蛋 白 质 讲 解 机 制 (1) 不 依 赖 ATP 的 溶 酶 体 途 径, 没 有 选 择 性, 主 要 降 解 外 源 蛋 白 膜 蛋 白 及 长 寿 命 的 细 胞 内 蛋 白 (2) 依 赖 ATP 的 泛 素 途 径, 在 胞 质 中 进 行, 主 要 降 解 异 常 蛋 白 和 短 寿 命 蛋 白, 此 途 径 在 不 含 溶 酶 体 的 红 细 胞 中 尤 为 重 要 2. 转 氨 酶 α- 酮 戊 二 酸 是 多 种 转 氨 酶 反 应 ( 只 要 有 Glu 参 与 ) 的 氨 基 受 体 所 有 转 氨 酶 均 以 磷 酸 吡 哆 醛 (PLP) 为 辅 因 子 在 转 氨 酶 的 催 化 下, 某 一 氨 基 酸 的 α- 氨 基 转 移 到 另 一 种 α- 酮 酸 的 酮 基 上, 生 成 相 应 的 氨 基 酸, 而 原 来 的 氨 基 酸 则 转 变 成 α- 酮 酸, 反 应 的 实 质 是 氨 基 在 α- 氨 基 酸 和 酮 酸 的 转 移 除 Gly Lys Thr Pro 外,AA 都 能 参 与 转 氨 基 作 用 3. 联 合 脱 氨 基 作 用

35 氨 基 酸 在 转 氨 酶 作 用 下, 将 α- 氨 基 转 给 α- 酮 戊 二 酸 分 子 生 成 α- 酮 酸 和 谷 氨 酸, 谷 氨 酸 再 经 过 L- 谷 氨 酸 脱 氢 酶 的 作 用, 脱 去 氨 基 产 生 游 离 氨 并 生 成 α- 酮 戊 二 酸, 这 种 转 氨 酶 和 L- 谷 氨 酸 脱 氢 酶 的 协 同 作 用 称 联 合 脱 氨 基 作 用 意 义 : 体 内 氨 基 酸 脱 氨 基 的 最 重 要 方 式 ; 体 内 合 成 非 必 需 氨 基 酸 的 主 要 途 径 4. 嘌 呤 核 苷 酸 循 环 脱 氨 基 作 用 由 转 氨 酶 和 腺 苷 酸 脱 氨 酶 等 多 种 酶 联 合 作 用 下 脱 去 氨 基 产 生 游 离 氨 的 过 程 关 键 酶 的 分 布 特 点 : 肌 肉 中 L- 谷 氨 酸 脱 氢 酶 活 性 低, 而 腺 苷 酸 脱 氨 酶 活 性 高 意 义 : 是 心 肌 骨 骼 肌 和 脑 组 织 脱 氨 基 的 主 要 方 式, 实 验 证 明 脑 组 织 细 胞 中 的 氨 有 50% 是 由 该 循 环 产 生 的 5. 氨 基 酸 的 脱 羧 基 作 用 氨 基 酸 脱 羧 后 生 成 相 应 的 胺, 有 些 为 重 要 生 物 活 性 物 质 脱 羧 酶 的 辅 酶 也 是 磷 酸 吡 哆 醛, 在 脱 羧 酶 中 只 有 组 氨 酸 脱 羧 酶 不 需 要 辅 酶 如 脑 组 织 中 L-Glu 脱 羧 生 成 r- 氨 基 丁 酸, 是 重 要 的 神 经 递 质 His 脱 羧 生 成 组 胺 ( 又 称 组 织 胺 ), 有 降 低 血 压 的 作 用 Tyr 脱 羧 生 成 酪 胺, 有 升 高 血 压 的 作 用 6. 氨 中 毒 氨 对 生 物 机 体 有 毒, 特 别 是 高 等 动 物 的 脑 对 氨 极 敏 感, 血 中 1% 的 氨 会 引 起 中 枢 神 经 中 毒, 因 此, 脱 去 的 氨 必 须 排 出 体 外 氨 中 毒 的 机 理 : 脑 细 胞 的 线 粒 体 可 将 氨 与 α- 酮 戊 二 酸 作 用 生 成 Glu, 大 量 消 耗 α- 酮 戊 二 酸, 影 响 TCA, 同 时 大 量 消 耗 NADPH, 产 生 肝 昏 迷 7. 氨 的 去 向 (1) 重 新 利 用 合 成 氨 基 酸 核 酸 (2) 贮 存 高 等 植 物 将 氨 基 氮 以 Gln,Asn 的 形 式 储 存 在 体 内 (3) 排 出 体 外 排 氨 动 物 : 水 生 海 洋 动 物, 以 氨 的 形 式 排 出 排 尿 酸 动 物 : 鸟 类 爬 虫 类, 以 尿 酸 形 式 排 出 排 尿 动 物 : 以 尿 素 形 式 排 出

36 谷 氨 酰 胺 的 运 氨 作 用 :Gln 是 氨 的 一 种 转 运 形 式, 它 主 要 从 脑 肌 肉 等 组 织 向 肝 或 肾 运 送 氨 Gln 是 大 脑 等 组 织 解 氨 毒 和 运 输 氨 的 重 要 形 式 Gln 在 肝 中 释 放 NH3 用 于 合 成 尿 素 ( 主 ) Gln 在 肾 小 管 分 解 产 生 的 NH3 与 H+ 结 合 成 NH4+, 中 和 固 定 酸 丙 氨 酸 - 葡 萄 糖 循 环 : 在 肌 肉 中, 糖 酵 解 提 供 丙 酮 酸, 在 肝 中, 丙 酮 酸 又 可 生 成 葡 萄 糖 肌 肉 运 动 产 生 大 量 的 氨 和 丙 酮 酸, 两 者 都 要 运 回 肝 脏 进 一 步 转 化, 而 以 Ala 的 形 式 运 送, 一 举 两 得 8. 尿 素 的 形 成 发 生 部 位 : 肝 细 胞 线 粒 体 和 胞 液,5 步 反 应,2 步 发 生 在 线 粒 体 内,3 步 发 生 在 细 胞 溶 胶 尿 素 循 环 是 最 早 发 现 的 代 谢 循 环, 称 鸟 氨 酸 循 环 反 应 过 程 :1 氨 甲 酰 磷 酸 的 合 成 ( 限 速 步 骤 ) 氨 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 Ⅰ: 在 线 粒 体 中 以 氨 作 氮 给 体, 参 与 尿 素 生 物 合 成 氨 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 Ⅱ: 在 细 胞 溶 胶 中, 以 谷 氨 酸 为 氮 给 体, 参 与 嘧 啶 生 物 合 成 N- 乙 酰 Glu 变 构 激 活 氨 甲 酰 磷 酸 合 酶 I 2 瓜 氨 酸 的 合 成 3 合 成 精 氨 琥 珀 酸 4 精 氨 琥 珀 酸 裂 解 成 精 氨 酸 和 延 胡 索 酸 5Arg 水 解 生 成 鸟 氨 酸 和 尿 素 在 线 粒 体 内,Asp 是 尿 素 形 成 时 氨 基 的 直 接 供 给 者, 又 是 形 成 腺 苷 酸 代 琥 珀 酸 的 重 要 物 质 合 成 尿 素 是 体 内 氨 的 主 要 去 路 ( 尿 素 是 氨 基 酸 代 谢 的 主 要 终 产 物 ); 尿 素 分 子 中 的 2 个 氮 原 子,1 个 来 自 氨, 另 一 个 则 来 自 天 冬 氨 酸 ;C 来 自 CO2; 反 应 部 位 : 肝 细 胞 的 线 粒 体 和 胞 液 ; 合 成 1 分 子 尿 素 需 要 消 耗 4 个 高 能 磷 酸 键 ( 不 考 虑 脱 氢 反 应 ); 意 义 : 解 氨 毒 --- 把 有 毒 的 NH3 转 变 成 无 毒 的 尿 素 ; 重 要 的 酶 : 精 氨 酸 代 琥 珀 酸 合 成 酶 ( 限 速 酶, 氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 I(CPS-I) 9. 一 碳 单 位 含 一 个 碳 原 子 的 基 团 包 括 甲 基 甲 烯 基 甲 炔 基 甲 酰 基 及 亚 氨 甲 基 一 碳 单 位 主 要 来 源 于 丝 氨 酸 甘 氨 酸 组 氨 酸 及 色 氨 酸 的 代 谢 各 种 不 同 形 式 的 一 碳 单 位 可 通 过 氧 化 还 原 反 应 相 互 转 变

37 N5-CH3-FH4 的 生 成 基 本 是 不 可 逆 的, 它 在 体 内 含 量 最 多 ; 参 与 蛋 氨 酸 循 环 是 联 系 氨 基 酸 和 核 酸 代 谢 的 枢 纽 化 合 物 作 为 合 成 嘌 呤 和 嘧 啶 核 苷 酸 的 原 料 参 与 形 成 SAM 而 发 挥 转 甲 基 作 用 一 碳 单 位 代 谢 的 障 碍 可 造 成 某 些 疾 病 VB12 缺 乏 引 起 巨 幼 红 细 胞 性 贫 血 的 机 理 :VB12 缺 乏 N5-CH3-FH4 的 甲 基 不 能 转 移 甲 硫 氨 酸 生 成 FH4 再 生 游 离 FH4 含 量 转 运 其 他 OCU 核 酸 合 成 障 碍 细 胞 分 裂 障 碍 巨 幼 红 细 胞 性 贫 血 SAM 的 作 用 : 体 内 最 重 要 的 甲 基 供 体 ( 活 性 甲 基 ) N5-CH3-FH4 是 体 内 甲 基 的 间 接 供 体 核 酸 的 降 解 及 核 苷 酸 的 代 谢 1. 核 苷 酸 的 生 物 功 能 1 合 成 核 酸 2 是 多 种 生 物 合 成 的 活 性 中 间 物 糖 原 合 成,UDP-Glc 磷 脂 合 成,CDP- 乙 醇 胺,CDP- 二 脂 酰 甘 油 3 生 物 能 量 的 载 体 ATP GTP 4 腺 苷 酸 是 三 种 重 要 辅 酶 的 组 分 NAD FAD CoA 5 信 号 分 子 camp cgmp 2. 嘌 呤 碱 代 谢 的 最 终 产 物 A 尿 酸 : 灵 长 类 鸟 类 B 尿 囊 素 : 哺 乳 动 物 ( 灵 长 类 除 外 ) C 尿 素 : 大 多 数 鱼 类 及 两 栖 类 动 物 痛 风 是 一 种 核 酸 代 谢 障 碍 疾 病, 由 于 体 内 大 量 积 累 尿 酸 而 引 起 的 别 嘌 呤 醇 ( 结 构 与 次 黄 嘌 呤 很 相 似 ) 是 黄 嘌 呤 氧 化 酶 抑 制 剂, 治 疗 痛 风 病 黄 嘌 呤 氧 化 酶 既 可 以 氧 化 次 黄 嘌 呤, 又 可 以 氧 化 黄 嘌 呤 别 嘌 呤 醇 能 够 抑 制 其 活 性, 是 该 酶 的 自 杀 性 底 物 可 治 疗 通 风 3. 嘌 呤 核 苷 酸 的 生 物 合 成 从 头 合 成 : 以 核 糖 -5-P 氨 基 酸 CO2 和 NH3 等 为 原 料 全 程 合 成 补 救 合 成 : 利 用 体 内 的 游 离 碱 基 或 核 苷 简 单 合 成 ( 直 接 与 PRPP 连 接 )

38 嘌 呤 核 糖 核 苷 酸 的 从 头 合 成 : 嘌 呤 环 合 成 的 前 体 :CO2 甲 酸 盐 Gln Asp Gly 由 5 - 磷 酸 核 糖 -1 - 焦 磷 酸 (5 -PRPP) 开 始, 先 合 成 次 黄 嘌 呤 核 苷 酸, 然 后 由 次 黄 嘌 呤 核 苷 酸 (IMP) 转 化 为 腺 嘌 呤 核 苷 酸 和 鸟 嘌 呤 核 苷 酸 腺 嘌 呤 核 苷 酸 的 合 成 分 两 步 :IMP 在 GTP 供 能 下 与 天 冬 氨 酸 合 成 腺 苷 酸 琥 珀 酸, 然 后 在 腺 苷 酸 琥 珀 裂 解 酶 的 催 化 下 分 解 成 AMP 和 延 胡 索 酸, 而 鸟 嘌 呤 核 苷 酸 合 成 时, 是 由 ATP 供 能 嘌 呤 核 苷 酸 的 抗 代 谢 物 : 筛 选 抗 肿 瘤 药 物, 肿 瘤 细 胞 核 酸 合 成 速 度 快, 药 物 能 抑 制 羽 田 杀 菌 素 : 与 Asp 竞 争 腺 苷 酸 琥 珀 酸 合 成 酶, 阻 止 次 黄 嘌 呤 核 苷 酸 转 化 成 AMP 重 氮 乙 酰 丝 氨 酸 6- 重 氮 -5- 氧 正 亮 氨 酸 : 是 Gln 的 结 构 类 似 物, 抑 制 Gln 参 与 的 反 应 氨 基 蝶 呤 氨 甲 蝶 呤 : 叶 酸 的 结 构 类 似 物, 能 与 二 氢 叶 酸 还 原 酶 发 生 不 可 逆 结 合, 阻 止 FH4 的 生 成, 从 而 抑 制 FH4 参 与 的 各 种 一 碳 单 位 转 移 反 应 嘌 呤 核 苷 酸 代 谢 的 补 救 途 径 : 磷 酸 核 糖 转 移 酶 途 径 ( 重 要 途 径 ) 嘌 呤 碱 和 5-PRPP 在 特 异 的 磷 酸 核 糖 转 移 酶 的 作 用 下 生 成 嘌 呤 核 苷 酸 Lesch-Nyhan 综 合 征 ( 自 残 症 ) 缺 乏 次 黄 嘌 呤 一 鸟 嘌 呤 磷 酸 核 糖 转 移 酶 核 苷 激 酶 途 径 ( 生 物 体 内 只 发 现 有 腺 苷 激 酶 ): 腺 嘌 呤 在 核 苷 磷 酸 化 酶 作 用 下 转 化 为 腺 嘌 呤 核 苷, 后 者 在 核 苷 磷 酸 激 酶 的 作 用 下 与 ATP 反 应, 生 成 腺 嘌 呤 核 苷 酸 生 理 意 义 : 1) 节 省 从 头 合 成 时 的 能 量 和 氨 基 酸 消 耗 ; 2) 体 内 的 脑 骨 髓 等 器 官, 因 缺 乏 有 关 的 酶, 通 过 补 救 合 成 嘌 呤 核 苷 酸 4. 嘧 啶 核 糖 核 苷 酸 的 合 成 嘌 呤 类 在 磷 酸 核 糖 焦 磷 酸 PRPP ( 核 糖 -5-P 的 活 化 态 ) 的 基 础 上 逐 步 构 建 嘌 呤 环 ( 次 黄 嘌 呤 核 苷 酸 IMP), 嘧 啶 类 则 是 先 形 成 尿 嘧 啶 后 再 与 PRPP 连 接 原 料 :Asp Gln 和 CO2 关 键 酶 : 胞 浆 中 氨 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 Ⅱ (CPS II) 细 菌 只 有 一 种 CPS, 能 够 合 成 Arg 和 嘧 啶 ; 嘧 啶 核 苷 酸 合 成 先 形 成 嘧 啶 环, 再 与 磷 酸 核 糖 结 合 成 为 乳 清 苷 酸, 然 后 脱 羧 生 成 尿 嘧 啶 核 苷 酸, 然 后 转 化 为 其 他

39 5- 氟 尿 嘧 啶 抑 制 胸 腺 嘧 啶 脱 氧 核 苷 酸 的 合 成 5- 氟 尿 嘧 啶 在 人 体 内 转 变 成 相 应 的 核 苷 酸, 再 转 变 成 脱 氧 核 苷 酸, 可 抑 制 脱 氧 胸 腺 嘧 啶 核 酸 合 成 酶, 干 扰 尿 嘧 啶 脱 氧 核 苷 酸 经 甲 基 化 生 成 脱 氧 胸 苷 的 过 程,DNA 合 成 受 阻 5. 脱 氧 核 糖 核 苷 酸 的 合 成 脱 氧 核 糖 核 苷 酸 是 由 相 应 的 核 糖 核 苷 酸 衍 生 而 来 的 腺 嘌 呤 鸟 嘌 呤 和 胞 嘧 啶 核 糖 核 苷 酸 经 还 原, 将 核 糖 第 二 位 碳 原 子 的 氧 脱 去, 即 成 为 相 应 的 脱 氧 核 糖 核 苷 酸 胸 腺 嘧 啶 脱 氧 核 糖 核 苷 酸 : 先 由 尿 嘧 啶 核 糖 核 苷 酸 还 原 形 成 尿 嘧 啶 脱 氧 核 糖 核 苷 酸, 然 后 尿 嘧 啶 再 经 甲 基 化 转 变 成 胸 腺 嘧 啶 还 原 反 应 一 般 在 核 苷 二 磷 酸 (NDP) 水 平 上 进 行 (dtmp 例 外 ) dtmp 是 在 一 磷 酸 核 苷 水 平 上 由 dump dtmp, 以 后 再 经 磷 酸 化 生 成 dtdp 和 dttp UMP 转 化 为 CMP 是 在 三 磷 酸 水 平 上 的 胸 腺 嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成 中 甲 基 供 体 是 四 氢 叶 酸, 而 不 是 SAM 6. 辅 酶 核 苷 酸 的 生 物 合 成 辅 酶 核 苷 酸 : NAD NADP FMN FAD CoA 烟 酰 胺 核 苷 酸 的 合 成 (NAD NADP):NAD NADP 是 脱 氢 辅 酶, 在 生 物 氧 化 还 原 系 统 中 传 递 氢 NAD 的 合 成 途 径 :(1) 烟 酸 单 核 苷 酸 焦 磷 酸 化 酶 (2) 脱 酰 胺 -NAD 焦 磷 酸 化 酶 (3) NAD 合 成 酶 NADP 的 合 成 :NAD 激 酶 催 化 NAD 与 ATP 反 应, 使 NAD 的 腺 苷 酸 残 基 的 核 糖 2 -OH 磷 酸 化, 生 成 NADP 辅 酶 A 的 合 成 : 前 体 : 腺 苷 酸 泛 酸 巯 基 乙 胺 磷 酸 途 径 2.3 分 子 生 物 学 - 信 息 途 径 DNA 的 复 制

40 DNA 的 生 物 合 成 的 两 种 方 式 :1DNA 复 制 2RNA 反 转 录 1. DNA 复 制 的 特 征 半 保 留 复 制 半 不 连 续 复 制 双 向 复 制 复 制 单 位 : 复 制 子, 基 因 组 能 独 立 进 行 复 制 的 单 位, 每 个 复 制 子 都 含 有 一 个 复 制 起 点 原 核 生 物 的 DNA 和 真 核 生 物 细 胞 器 的 DNA 是 单 个 复 制 子, 真 核 生 物 染 色 体 DNA 是 多 复 制 子, 都 在 一 个 固 定 的 起 点 开 始 复 制 有 时 两 条 链 的 复 制 起 点 并 不 在 同 一 点 上 ( 不 对 称 复 制, 如 D 环 复 制 ) 复 制 方 向 大 多 数 是 双 向 的 ( 等 速 进 行 或 异 速 进 行 ), 形 成 两 个 复 制 叉, 少 数 是 单 向 复 制, 形 成 一 个 复 制 叉 复 制 方 式 : 滚 环 式, 如 : 噬 菌 体 ΦX174;D- 环 式, 如 : 线 粒 体 叶 绿 体 DNA 复 制 ; 直 线 双 向 复 制, 真 核 染 色 体 DNA 采 用 这 种 方 式 真 核 生 物 每 个 染 色 体 有 多 个 起 始 点, 是 多 复 制 子 的 复 制 真 核 生 物 染 色 体 DNA 的 复 制 速 度 比 原 核 生 物 的 慢 2. 原 核 生 物 DNA 聚 合 反 应 有 关 的 酶 类 1. DNA 聚 合 酶 ;2. 拓 扑 异 构 酶 : 兼 具 内 切 酶 和 连 接 酶 活 力, 能 迅 速 将 DNA 超 螺 旋 或 双 螺 旋 紧 张 状 态 变 成 松 驰 状 态, 便 于 解 链 3. DNA 解 链 酶 单 链 结 合 蛋 白 (SSB): 结 合 在 解 开 的 DNA 单 链 上, 防 止 重 新 形 成 双 螺 旋 4. 引 物 酶 和 引 发 体 : 启 动 RNA 引 物 链 的 合 成 5. DNA 连 接 酶 拓 扑 异 构 酶 : 拓 扑 异 构 酶 Ⅰ 可 使 DNA 双 链 中 的 一 条 链 切 断, 松 开 双 螺 旋 后 再 将 DNA 链 连 接 起 来, 从 而 避 免 出 现 链 的 缠 绕 拓 扑 异 构 酶 Ⅱ 可 切 断 DNA 双 链, 使 DNA 的 超 螺 旋 松 解 后, 再 将 其 连 接 起 来 E.coli. DNA 聚 合 酶 I(Kornberg 酶 ): 单 体 酶, 含 一 个 Zn2+ 用 蛋 白 水 解 酶 将 DNA 聚 合 酶 I 部 分 水 解 可 得 : 大 片 段 (Klenow), 活 性 :5 3 聚 合 活 性 3 5 外 切 活 性 小 片 段, 活 性 :5 3 外 切 活 性 ( 只 作 用 于 双 链 DNA 的 碱 基 配 对 部 分, 切 除 修 复 ) Klenow 片 段 的 用 途 :a. 补 齐 DNA 3, 隐 缩 未 端 ;b. 标 记 DNA 片 段 未 端 ;c.cdna 合 成

41 第 二 链 d.dna 测 序 功 能 : 对 复 制 中 的 错 误 进 行 校 读, 对 复 制 和 修 复 中 出 现 的 空 隙 进 行 填 补 E.coli. DNA 聚 合 酶 Ⅱ: 单 体 酶, 可 能 在 DNA 的 修 复 中 起 某 中 作 用 基 因 发 生 突 变, 细 菌 依 然 能 存 活 E.coli.DNA 聚 合 酶 Ⅲ( 复 制 酶 ): 寡 聚 酶, 全 酶 由 10 种 共 22 个 亚 基 组 成,α ε 和 θ 三 种 亚 基 组 成 核 心 酶 DNA 聚 合 酶 Ⅲ 是 合 成 新 链 DNA 主 要 的 酶, 又 称 复 制 酶 5 3 外 切 酶 活 性 只 作 用 于 单 链 DNA DNA 连 接 酶 : 大 肠 杆 菌 和 其 他 细 菌 的 DNA 连 接 酶 以 NAD 作 为 能 量 来 源, 动 物 细 胞 和 噬 菌 体 的 连 接 酶 以 ATP 作 为 能 量 来 源 3. 原 核 生 物 的 DNA 复 制 的 过 程 预 引 发 引 发 复 制 的 延 伸 复 制 的 终 止 在 原 核 生 物 中, 参 与 DNA 复 制 延 长 的 是 DNA 聚 合 酶 Ⅲ; 而 在 真 核 生 物 中, 是 DNA 聚 合 酶 α( 延 长 随 从 链 ) 和 δ( 延 长 领 头 链 ) 子 代 链 的 聚 合 方 向 都 是 5 3 冈 崎 片 段 : DNA 在 复 制 时, 由 随 后 链 先 形 成 的 一 些 短 DNA 片 段 称 为 冈 崎 片 段 冈 崎 片 段 的 大 小, 在 原 核 生 物 中 约 为 1000~2000 个 核 苷 酸, 而 在 真 核 生 物 中 约 为 100 个 核 苷 酸 复 制 的 终 止 :1. 去 除 引 物, 填 补 缺 口 : 在 原 核 生 物 中, 由 DNA 聚 合 酶 Ⅰ 来 水 解 去 除 RNA 引 物, 并 由 该 酶 催 化 延 长 引 物 缺 口 处 的 DNA, 直 到 剩 下 最 后 一 个 磷 酸 酯 键 的 缺 口 2. 连 接 冈 崎 片 段 : 在 DNA 连 接 酶 的 催 化 下, 形 成 最 后 一 个 磷 酸 酯 键, 将 冈 崎 片 段 连 接 起 来, 形 成 完 整 的 DNA 长 链 4. 真 核 生 物 DNA 的 复 制 真 核 生 物 DNA 的 末 端 有 端 粒 结 构, 富 含 G/C 人 的 端 粒 为 TTAGGG 端 粒 的 功 能 是 : A, 稳 定 染 色 体 末 端 结 构 B 防 止 染 色 体 间 末 端 连 接 C 可 补 偿 滞 后 链 5- 末 端 在 消 除 RNA 引 物 后 造 成 的 空 缺 端 粒 酶 是 一 种 含 有 RNA 链 的 逆 转 录 酶, 它 以 所 含 的 RNA 为 模 板 合 成 DNA 端 粒 结 构

42 5. 保 证 复 制 忠 实 性 原 因 主 要 有 以 下 三 点 :1. DNA 聚 合 酶 的 高 度 专 一 性, 严 格 遵 循 碱 基 配 对 原 则 2. DNA 聚 合 酶 的 校 对 功 能, 错 配 碱 基 被 3-5 外 切 酶 切 除 3. 起 始 时 以 RNA 作 为 引 物 起 始 时 以 RNA 作 为 引 物 的 作 用 :DNA 复 制 为 什 么 要 合 成 一 个 RNA 引 物, 而 后 又 把 这 个 引 物 消 除 呢? 这 是 保 证 DNA 聚 合 过 程 高 度 精 确 的 又 一 措 施 已 知 DNA 聚 合 酶 具 有 3 5 外 切 酶 功 能 校 对 复 制 过 程 中 的 核 苷 酸, 也 就 是 说 聚 合 酶 在 开 始 形 成 一 个 新 的 磷 酸 二 酯 键 前, 总 是 检 查 前 一 个 碱 基 是 否 正 确, 这 就 决 定 了 它 不 能 从 头 开 始 合 成 因 此 先 合 成 一 条 低 忠 实 性 的 多 核 苷 酸 来 开 始 DNA 的 合 成, 并 以 核 糖 核 苷 酸 来 表 示 是 暂 时 的, 当 DNA 开 始 聚 合 以 后 再 以 5 3 外 切 酶 的 功 能 切 除, 以 高 忠 实 性 的 脱 氧 核 苷 酸 取 而 代 之, 确 保 复 制 的 忠 实 性 6. 逆 转 录 -RNA 指 导 的 DNA 合 成 逆 转 录 酶 有 3 种 酶 的 活 性 :1 依 赖 RNA 的 DNA 聚 合 酶 活 力 : 合 成 DNA 2RNaseH 活 性 : 水 解 除 去 RNA-DNA 杂 合 分 子 中 的 RNA 3 依 赖 DNA 的 DNA 聚 合 酶 活 性 : 以 DNA 为 模 板 合 成 双 链 DNA 逆 转 录 酶 无 校 对 功 能, 因 此 错 误 率 较 高, 端 粒 酶 就 是 一 种 逆 转 录 酶 逆 转 录 酶 的 引 物 可 以 是 寡 DNA, 也 可 以 是 RNA, 但 要 有 游 离 3 -OH 末 端 7. DNA 的 修 复 细 胞 对 DNA 损 伤 的 修 复 系 统 有 五 种 :A 错 配 修 复 ; B 直 接 修 复 ; C 切 除 修 复 ; D 重 组 修 复 ; E 易 错 修 复 8. DNA 的 重 组 重 组 的 三 种 类 型 : 同 源 重 组 位 点 专 一 重 组 转 座 ( 又 称 异 常 重 组 ) RNA 的 生 物 合 成 加 工

43 1. 原 核 生 物 的 RNA 合 成 启 动 子 : 聚 合 酶 的 结 合 位 点, 一 般 位 于 转 录 起 始 位 点 上 游 RNA 聚 合 酶 与 启 动 子 结 合 转 录 才 能 开 始 共 同 序 列 :Pribnow box (-10 box) -35 box -10 box 与 -35 box 的 最 佳 距 离 为 17bp 加 减 1 bp 终 止 子 有 两 种 ( 终 止 方 式 也 有 两 种 ):1. 不 依 赖 于 ρ 的 终 止 子 ( 简 单 终 止 子 ) 依 赖 于 ρ 的 终 止 子 2. 真 核 生 物 的 RNA 合 成 真 核 生 物 的 RNA 聚 合 酶 :1. RNA 聚 合 酶 I: 位 于 核 仁, 转 录 28S/18S/5.8S rrna 2. RNA 聚 合 酶 II : 位 于 核 质, 转 录 mrna 和 snrna 3. RNA 聚 合 酶 III : 位 于 核 质,5SRNA trna U6snRNA 7SL RNA 7SK RNA α- 鹅 膏 蕈 碱 : 抑 制 RNA 聚 合 酶 II( 低 浓 度 ); 抑 制 RNA 聚 合 酶 II 和 RNA 聚 合 酶 III( 高 浓 度 ) 放 线 菌 素 D: 抑 制 RNA 聚 合 酶 I RNA 聚 合 酶 II 识 别 的 启 动 子 (II 类 启 动 子 ): 与 原 核 基 因 的 启 动 子 最 相 似 TATA 区 : 位 于 转 录 起 始 位 点 上 游 约 25 bp, 共 同 序 列 为 TATAAAA 功 能 : 确 定 转 录 起 始 位 点 ( 一 般 是 TATA 区 的 第 一 个 核 苷 酸 后 30 bp); 有 时 甚 至 是 决 定 整 个 启 动 子 是 否 有 作 用 看 家 基 因 和 控 制 发 育 的 基 因 没 有 TATA 区 RNA 聚 合 酶 III 识 别 的 启 动 子 (III 类 启 动 子 ):5S rrna 基 因 位 于 基 因 内 部 trna 基 因 位 于 基 因 外 部, 类 似 RNA 聚 合 酶 II 识 别 的 启 动 子 ( 含 TATA box)u6 snrna 基 因 7SL RNA 基 因 7SK RNA 基 因 RNA 聚 合 酶 I 识 别 的 启 动 子 (I 类 启 动 子 ): 变 化 较 II 类 启 动 子 大, 无 甚 保 守 序 列 ( 即 随 物 种 而 异 ) 增 强 子 : 能 增 强 转 录 的 元 件, 但 又 不 是 启 动 子 的 一 部 分 增 强 子 常 在 启 动 子 的 上 游, 但 也 可 以 在 基 因 内 部 ( 如 内 含 子 中 ) 沉 默 子 : 能 抑 制 基 因 转 录 的 元 件, 可 远 距 离 影 响 ( 抑 制 ) 基 因 的 转 录 沉 默 子 的 作 用 机 制 是 通 过 影 响 染 色 质 的 结 构 ( 使 其 变 得 致 密 ), 从 而 使 邻 近 的 基 因 不 能 转 录

44 增 强 子 与 沉 默 子 有 时 可 以 是 同 一 DNA 元 件 ( 取 决 于 什 么 蛋 白 质 因 子 与 其 结 合 ) 甲 状 腺 素 应 答 元 件 : 只 与 甲 状 腺 素 受 体 结 合, 是 一 沉 默 子 ; 与 甲 状 腺 素 受 体 及 其 配 体 ( 甲 状 腺 素 ) 结 合, 是 一 增 强 子 真 核 生 物 的 通 用 转 录 因 子 (TBP) 转 录 激 活 子 ( 锌 指 GAL4 蛋 白 质 ) 3. RNA 合 成 后 的 加 工 核 mrna 前 体 的 剪 接 :Step 1: 内 含 子 内 的 一 个 腺 苷 酸 的 2 羟 基 进 攻 连 接 内 含 子 5 端 与 外 显 子 的 磷 酸 二 酯 键, 产 生 一 个 游 离 的 外 显 子 (5 外 显 子 ) 与 一 个 套 环 结 构 ( 内 含 子 + 3 端 外 显 子 ) 的 中 间 产 物 Step 2: 5 端 外 显 子 的 3 羟 基 进 攻 连 接 内 含 子 3 端 与 外 显 子 的 磷 酸 二 酯 键, 使 两 外 显 子 连 接 起 来, 并 产 生 套 环 状 的 内 含 子 组 成 型 剪 接 选 择 性 剪 接 ( 免 疫 球 蛋 白 ) 自 剪 接 的 内 含 子 ( 核 酶 ) 加 帽 与 聚 腺 苷 酸 化 :1. 加 帽 : 帽 子 含 7- 甲 基 鸟 苷 (m7g) 一 般 的 RNase 不 能 切 割 含 有 3 个 磷 酸 基 的 帽 子 提 高 翻 译 能 力 ( 效 率 ) 有 利 于 mrna 运 出 细 胞 核 使 mrna 前 体 的 能 正 确 剪 接 ( 第 一 个 内 含 子 的 剪 接 所 需 ) 2. 聚 腺 苷 酸 化 :PAP 为 不 需 要 模 板 的 聚 合 酶 一 般 都 是 在 剪 接 前 发 生 保 护 mrna 提 高 mrna 的 翻 译 能 力 聚 腺 苷 酸 化 信 号 在 poly(a) 位 点 上 游 顺 式 剪 接 与 反 式 剪 接 :1. 顺 式 剪 接 : 所 有 参 与 剪 接 的 外 显 子 都 在 同 一 个 基 因 中 ( 同 一 个 RNA 分 子 中 ) 2. 反 式 剪 接 : 参 与 剪 接 的 外 显 子 并 不 在 同 一 个 基 因 中 ( 即 在 不 同 的 RNA 分 子 中 ) 反 式 剪 接 只 在 某 些 生 物 中 发 现 RNA 编 辑 RNA 干 涉 蛋 白 质 的 合 成 及 转 运 1. 原 核 生 物 的 翻 译 起 始 1. trna 装 载 在 氨 酰 trna 合 成 酶 的 作 用 下, 使 氨 基 酸 连 接 到 trna 3 端 的 腺 苷 酸 上, 形 成 氨 酰 trna 2. trna 识 别 氨 酰 trna 合 成 酶 的 专 一 性 很 高, 共 有 20 种, 每 一 种 只 用 于 单 一 种 氨 基 酸 与 相 应 trna 的 结 合 trna 上 的 某 些 结 构 特 征 能 使 它 在 氨 酰 trna 合 成 酶 的 催 化 下, 与 特 定 的 氨 基 酸 结 合 ; 这 些 结 构 特 征 就 是 第 二 遗 传 密 码 第 二 遗