重点大学教授的生物化学笔记
重点8+2大学教授的生物化学笔记1 [ 2006-10-4 10:05:00 | By: 嘀嘀踏雪狼&SCI ]
生物化学Biochemistry
【教学内容与学时】第1讲：1–2学时；序论1学时，单糖1学时；【教学目的和要求】了解生物化学的概念、研究对象和生物化学的发展简史；掌握单糖的结构和性质。
【教学重点与难点】生物化学的概念、单糖的立体结构、单糖的颜色反应。
绪论一、生物化学的概念
生物化学是研究生命现象化学本质的学科。生物化学就是生命的化学。
生物化学是研究生物体内的化学分子构成，分子结构、性质、功能及其在体内代谢过程的学科。——代谢包括物质和能量两方面。
生物化学是研究生物的化学组成和化学变化的，所以生物化学也可以分作两大部分内容：①化学组成部分，也称为静态生物化学，主要探讨构成生物体的分子类型、分子结构、化学性质及生物功能；②化学变化部分，讨论的是生物体内的化学分子之间如何进行转化，即研究生物体内的化学反应，以及这些反应发生的部位和反应机理，以及伴随这些反应所产生的能量变化。
简单讲——生物化学就研究生物体的化学组成和生命中的化学
变化。
生命的本质倒底是什么？说起来很简单，但严格定义又困难。二、生物化学的发展史
生物化学的研究始于18世纪下半叶，但作为一门独立的学科是在20世纪初。
1629年荷兰人海尔蒙特进行了柳枝试验，100磅土，2磅重柳枝，只浇水，5年后土和柳枝共重169磅，土减少了二两，论文发表于1648年（死后2年）。
1775年拉瓦锡进行定量试验，证明呼吸过程和化学氧化是相同的。并推测呼吸形成的CO2也是由于吸入了氧气，与体内的有机物结合并氧化为CO2，从而将呼吸氧化与燃烧联系在一起。
1783年拉瓦锡和拉普拉斯在法国科学院院报发表论文，提出动物热理论——呼吸相当于不发光的燃烧。并测定了释放CO2和释热的关系。现在一般把这一年称为生化开始年。并把拉瓦锡称为生物化学之父。
但在这同一时期的开拓者还有普利斯特列和舍勒（Scheele），前者发现了光合现象；后者在1770年发现了洒石酸，之后又从膀胱结石中分离出尿酸，并对苹果酸、柠檬酸，甘油等进行了大量研究。舍勒是瑞典人，学徒工出身，非常热爱化学，最后成为化学家。
进入十九世纪，科学发展大大加快，成就不断涌现，例如：1828年维勒（李比西的学生）人工合成了第一个有机物——尿素，证明有机物可以人造。
1838年施来登与施旺发表细胞学说。（在1839年）细胞是有机体，整个动物和植物乃是细胞的集合体。它们按照一定的规律排列在动植物体内。这一学说把植物和动物统一起来。
*1842年李比西（德国人）在《有机化学在生理学与病理学上的应用》一书中首次提出新陈代谢一词。
*1860年巴斯德又对洒精发酵进行了研究——首次提出发酵是由酵母菌或细菌引起的，此研究为后来的糖代谢和呼吸作用研究奠定了基础。1871年米切尔（Miescher霍佩的学生-瑞典人）发表文章分离出核素，即DNA。当时年仅24岁，是首次从脓细胞中分离出脱氧核糖核蛋白。实际分离在1868年完成，论文在1871年发表。
1877年德国生理学家——医生霍佩·赛勒，首次提出生物化学一词Biochemie，英文为Biochemistry。并且首次提出蛋白质一词。1897年Buchner用酵母无细胞提取液发酵成功，证明酶的存在。许多人开始提取酶，但都未成功。
二十世纪初，在维生素、激素、酶的研究方面发展较快。
1902年艾贝尔（Abel美国人）在德国学习七年，1903年制成肾上腺素晶体；后来又在1926年制成胰岛素晶体。
1905年Knoop提出了脂肪酸的b-氧化作用。同年Starling提出激素（Hormere）一词。
1907年霍克（池延登的学生，美国人）发表《实验生理化学》一书，实际上就是生物化学的前身。这就标志着生物化学已经形成，已经从生理学中独立出来。
1911年波兰科学家Funk结晶出抗神经炎维生素，并命名为Vitamine，意为生命的胺，实际是复合维生素B。
1913年米利切斯和曼顿研究了酶的动力学提出了米曼方程。同年Wilstatter和Stoll分离出了叶绿素。
1930年Northrop分离出胃蛋白酶，并证明是蛋白质。
1933年Krebs和Henselen发现尿素循环；同年Embdem和Meyerhof 初步完成了糖酵解途径的中间产物研究。提出了糖酵解途径。1937年Krebs提出了三羧酸循环的假说；同年Lohmann和Selitser 证明硫胺素是丙酮酸羧化酶辅基的组成成分；在此期间Kalcker 及Belitser各自对氧化磷酸化作用进行了定量研究。
1944年Avery，Maeleod和McCarty完成了肺炎球菌转化试验，证明DNA是遗传物质。
1948年Calvin和Bessen发现磷酸甘油酸是光合作用中CO2固定的最初产物，并用了十年时间完成了卡尔文循环的整个代谢途径研究。同年Leloir等人发现了尿苷酸在碳水化合物代谢中的作用。1953年Watson和Criek利用X–射线衍射分析了DNA结构，提出了DNA结构的双螺旋结构模型。这一发现为生物的遗传研究奠定了分子基础。通常把这一年确定为分子生物学的诞生年。同年（1953年），Sanger和Trhompson完成了胰岛素A链及B链的氨基酸序列测定，二年后报道了胰岛素中二硫键位置。
1956年A.Kornberg发现了DNA聚合酶。与此同年Ubarger发现了从苏氨酸合成异亮氨酸时终产物异亮氨酸能抑制合成链中的第一
个酶，即发现了生物合成过程的反馈作用。
1958年S.B.Weiss和Hurwitz等人发现了DNA指导的RNA聚合酶；同在此年Crik提出分子遗传的中心法则；Meselson和Stahl用同位素标记方法证明了DNA的半保留复制假说。
1961年Jacob和Monod提出了操纵子学说，并指出了mRNA的功能；同年Weiss和Hurwitz从大肠杆菌中发现了DNA指导的RNA聚合酶；同年M.Nirenberg和H.Matthei发现了遗传密码（苯丙氨酸的）。为三连体核苷酸。
1965中国首次人工全合成了牛胰岛素。
从七十年代后，生物化学的发展主要集中在分子生物学方面。关于中国的生物化学发展，也做一简略回顾。
【思考题】
１．生物化学的研究对象是什么?
２．生物化学的研究从什么时候开始,进入二十世纪生物化学的发展有什么特点?
主要参考书
1.王镜岩等生物化学第三版高教出版社
2.罗继盛等生物化学简明教程第三版高教出版社
3.沈仁权顾其敏主编基础生物化学第二版高教出版社
4.王希成编著生物化学清华大学出版社
5.周爱儒主编生物化学第五版人民卫生出版社
6.宁正祥赵谋明编著食品生物化学华南理工大学出版社
生物化学习题集
1.生物化学习题解析陈钧辉等编南京大学出版社1986年8月第一版科学出版社 2001年9月第二版
2.生物化学习题集张来群谢丽涛主编科学出版社 1998年10月第二版
【教学内容与学时】第1讲：糖类/单糖 1学时（上接序论1学时）【教学目的和要求】了解单糖的一般性质、化学结构、生物功能。【教学重点与难点】单糖的结构特点。
第一章糖类
糖类是指含有多羟基的醛类或酮类化合物，及其产生的缩聚物或衍生物（水解后产生多羟基醛或酮）。
糖类也称为碳水化合物，因大多数单糖的元素比为C：H：O为1：2：1。有时写成Cn(H2O)n，所以称为碳水化合物。但个别单糖并不遵循这一比例。例如：鼠李糖为C6H12O5；岩藻糖为C6H12O5；脱氧核糖为C5H10O4等等，这样就不符合碳水化合物的通式。
第一节单糖
一、糖类概述
1．糖的分类
按照功能基团可把糖分为醛糖和酮糖。按照有无其他非糖成分又可分为单成分糖和复合糖。单成分糖习惯上分为单糖、寡糖和多糖三类。
（1）单糖单糖只含有一个羰基，不能再水解为更简单的糖。取简单的单糖是甘油醛和二羟丙酮。最常见的单糖是葡萄糖和果糖。
含有醛基的叫醛糖，如甘油醛、葡萄糖等；含的酮基的叫酮糖，如二羟丙酮、果糖等。
单糖又根据C原子数分为三、四、五、六、七碳糖，习惯也称为丙、丁、戊、己、庚糖。例如六碳糖就称为己糖。
（2）寡糖也叫低聚糖。天然的寡糖一般由2~6个单糖聚合成。自然界中较多的是二糖和三糖，最常见的二糖是蔗糖和乳糖。（3）多糖是由多个单糖通过糖苷键聚合成的高分子化合物。单糖数随机而不固定，所以多糖没有固定的分子量和确定的物理常数。如果多糖分子由同一种单糖聚合成，称为称同聚多糖或均一多糖，如淀粉、纤维素等；如多糖分子中有两种或多种单糖或其他非糖物质，称为杂聚多糖或简称杂多糖，如肽聚糖、果胶、透明质酸、海藻酸等。
2．糖类的生物学作用
糖类的生物学作用主要有以下几方面：能量物质；结构物质；信息及生理活性物质。
（1）糖是生物能量的主要来源
糖是人类的主要食物，人体能够代谢的糖类主要是葡萄糖和淀粉，撮入体内经胃酸分解为葡萄糖，经血液运输到各个细胞及组织
微生物和低等动物除可以利用葡糖外，也能利用其它糖类，例如真菌可分解纤维素。
（2）糖是细胞及组织的重要结构成分如核酸中的核糖，细胞膜的糖蛋白、糖脂；结缔组织的透明质酸、硫酸软骨素等；低等生物的胞壁酸、几丁质等；植物细胞壁的主要成分是纤维素和半纤维素及果胶等多糖组成。
（3）作为生理活性物质例如肝素具有抗凝血作用。（4）作为生物信息载体糖类有多种异构体，结构变化丰富，再与蛋白结合形成糖蛋白，作为分子间识别及细胞间识别的重要信息物质。例如人体的免疫反应，植物花粉和柱头的识别等。二、单糖的分子结构
1．单糖的链式结构所有单糖均可以链式结构存在。
（1）分子构型的概念构型是指一个分子中各原子或基团在空间的固定排列，使分子呈现特有的立体结构。构型发生转变时，共价键要发生断裂和重新形成。
构型与构象不同，构象是由于单键旋转使分子中基团之间位置发生相对变化，构象可随时变化，但不发生共价键断裂。
构造异构是分子中原子连接的次序不同，而构型异构是分子中原子连接的次序相同，但在空间排列方式不同。构型异构和构象异构又都叫立体异构。
（2）单糖的立体异构表示法
①D–L型表示法以甘油醛作参照物，按Fischer投影式表示：
把命名时编号最小的碳原子放在上面，基本碳链的碳原子放在下边，手性碳放在中间，上下的碳原子指向纸平面的背面，中心碳原子左右的基团指向纸平面的前面。
根据分子手性碳上羟基位置排列确定构型：OH在左侧为L型；OH 在右侧为D型。这是人为规定的。
D型甘油醛和L型甘油醛是对映体，或叫旋光异构体（光学异构体），也就是通常所讲的立体异构体。而甘油醛和二羟丙酮之间就是同分异构体，或者称构造异构体（结构异构体），属官能团异构。
其他单糖的构型都以甘油醛作参照。
②R–S型表示法这种表示法不用参照物，比较准确但麻烦。
按手性碳上四个基团大小排列顺序，最小的基团远离眼睛，余下三个基团排在眼前，由大小到小顺序排列为顺时针方向的为R构型；反时针方向的为S构型。按R–S构型则D型甘油醛为R型；L型甘油醛为S型。
（3）对映体的旋光性对映体有旋光性。偏振光通过有旋光物质的溶液时，偏振光会发生旋转一定角度。沿顺时针方向旋转称右旋，用（+）表示；沿反时针方向旋转称左旋，用（－）表示。旋方向和D–L构型无关（无必然联系）。
偏振光旋转的角度叫旋光度。是旋光物质的一种物理常数。在一定条件下测定是不变的。为了便于比较，常将温度、浓度、光波长、旋光管长度固定。这样测得结果称旋光率（过去叫比旋度）。（4）单糖的链式结构(略)
2．单糖的环式结构
（1）缩合方式
醛基同分子中哪一个羟基缩合，关键看键角稳定性。C原子键角为109o28′，六元环内角为120o，比较接近。再者由于不是在同一平面上，键角可能接近109o。相对讲，4元5元不如六元环稳定。六元环也叫吡喃型环。从实验得知，葡萄糖一般形成六元环，果糖一般形成五元环。单糖从链式转为环式结构，结构式也改为环式结构。但用费雪式投影式不方便，用哈沃斯投影式更接近实际。可从费雪式改成哈沃斯式。
（2）α、β型异构体——新形成的非对映异构体
单糖成环后，由于环状分子键不能旋转，又多出一个手性碳。如葡萄糖1位碳和果糖的2位碳。新产生的手性碳衍生出两个异构体，分别称α型和β型。也叫异头物。
两种类型异构体旋光度不同。例如葡萄糖，α?-(D)型为112?，β-(D)型为18.7?，所以配制的葡萄糖液会变旋，达到二者平均值52.7?。
α与β型也达到平衡。
环式结构更有利于分子的稳定性，因醛基没了，键的转动减小了，键角也可能张力更小些，所以在多聚糖中，大都是以环状结构存在，否则长链易乱。
自然界中的单糖大多是D–型，极少数为L–型。人体及高等动植物，也只能利用D型糖，人只能利用α–D葡萄糖。
3．单糖分子的构象
构象是构型相同，但由于单键的旋转产生的基团空间排列相对位置变化。以葡萄糖为例，六元环并不是处于同一平面，键角的存在使六元环有两种构象：椅式和船式。
从热力学角度出发，能量越低越稳定。在室温下，以椅式占大多数，比船式更稳定。
稳定的依据是环的张力大小和环上原子形成的键角。有两种，一种为直立键α，另一种为平伏键e，椅式中平伏健更多一些。
三、单糖的理化性质
1．物理通性
（1）除二羟丙酮外，都具有旋光性。
（2）溶解性好，大多糖可在水中较大溶解度，易提取。
（3）单糖均有不同程度甜味，一般以蔗糖为标准，果糖最甜，其次为蔗糖、葡萄糖。
2．主要的化学反应
（1）氧化还原反应
单糖的自由醛基或酮基在碱液中转为烯二醇，变得活泼，可还原一些金属离子如Cu++、Ag++、Hg++等。与裴林试剂反应生成砖红色沉淀（氧化亚铜）。
单糖的还原反应要求强还原剂，如钠汞齐（Na2HgHCl）或锌汞齐（ZnHgHCl）。
（2）缩合反应一般是通过脱水缩合生成苷或酯。这也是生物体内经常发生的反应。
①成酯糖在体内代谢时首先要磷酸化生成磷酸酯。
②成苷糖的OH可以和配糖物的H或其他基团脱水成苷，如核苷等。严格说是糖的羟基与另一含有羟基化合物脱水形成糖苷键，如苦杏仁苷。
糖与糖之间缩合形成二糖、三糖或多糖也是糖苷，但却不称为苷。（3）单糖的脱水作用及颜色反应
单糖可与强酸作用脱水生成糖醛，再与蒽酮或酚类反应显色。例如用12%浓盐酸加热获得糠醛（也可用硫酸）。
但已酮糖与HCl作用产生α–羟甲基糖醛反应速度快些。
糖醛可与酚类或蒽酮产生颜色物质。（但结构不清楚）
（4）氨基化反应生成糖胺主要生物体内进行，一般在C2位或C3位OH被取代。在微生物中，主要产生N–乙酰氨基糖。
NAG和N–乙酰胞壁酸是构成肽聚糖的成分，细菌细胞壁主要成分就是NAG和NAM与短肽交织联接形成的肽聚糖。
NAG也是壳多糖（几丁质）的单体成分，是甲壳类动物及昆虫外壳的结构成分。
N–乙酰半乳糖胺是软骨蛋白的成分。
有些抗生素有氨基糖，如氨基糖苷类及大环内酯内抗生素。
【教学内容与学时】第二讲：寡糖与多糖 3–4学时
【教学目的和要求】了解寡糖与多糖的主要化学性质；掌握多糖的结构特点。
【教学重点与难点】寡糖与多糖的化学结构。
第二节寡糖与多糖
寡糖与多糖的共同点是都属于单糖的聚合物，只是聚合的程度不同。寡糖和多糖是人类重要的食物来源和工业原料。多糖是自然界存在量最大的一类有机物质。
多糖又分为同聚多糖和杂聚多糖。尽管多糖种类变化多样，仍然存在一些共性，例如在物理性质上：都是高分子化合物，分子量不固定，难溶于水或根本不溶于水，也不能形成晶体，没有甜味，旋光性不明显。在化学性质上：化学性质比较稳定，除了在一定条件下发生水解反应外，很难发生氧化、还原、成苷、成酯等反应，尤其是构成动植物骨架的多糖如纤维素、几丁质等，化学性质更为稳定。
一、寡糖
寡糖一般为2~6或2~8个单糖聚合物，以二糖和三糖多见，尤其是二糖在生物体内的作用更为重要。常见的二糖主要有蔗糖和乳糖。
寡糖也属糖苷，习惯上不叫糖苷，称寡糖，糖苷多指糖与非糖（配糖物）的缩合物。
1．蔗糖化学名称应为葡萄糖α.β（1?2）果糖苷。分子式为：蔗糖没有半缩醛羟基，在化学性质上没有还原性，叫非还原糖。物理上有变旋现象。因葡糖为α–D（＋52.5?），果糖为β–D（－92℃），蔗糖66.5?，水解后果糖葡糖各一半，取平均旋光约为－20.2?度，旋光度从右旋＋66.6?转为左旋－20.2?，称为变旋现象。故蔗糖又叫转化糖，蔗糖酶也叫转化酶。
2．麦芽糖又叫饴糖，重要的制糖工业原料，一般由淀粉制取，是淀粉的水解产物。可以被麦芽糖酶水解为2分子葡萄糖。
重点8+2大学教授的生物化学笔记2
[ 2006-10-4 10:05:00 | By: 嘀嘀踏雪狼&SCI ]
如果是α1?6糖苷键则为异麦芽糖，也是淀粉水解时产生，是支链处产物。
麦芽糖保留了半缩醛羟基，仍是还原糖。
3．乳糖也是还原糖，化学名为，分子式为：
乳糖也是重要的二糖，大量存在于乳汁及乳制品中，不很甜，溶解性略差，所以奶粉呈乳状。体外可被稀盐酸水解，体内可被乳糖酶水解。
4．其它寡糖其它一些寡糖，对人类不重要。例如：纤维二糖为二分子β–D葡萄糖，人不能消化；密二糖是α–D半乳（1.6）α–D 葡糖苷，再接α（1.2）β–D果糖构成棉子糖：
还有海藻二糖（在海藻中多）、龙胆二糖等。
二、多糖
1．淀粉及糖原直链均为α–D葡糖以1.4苷键聚成，支链α1.6苷键形成。
淀粉由植物合成，有的是直链，分子量在1~5万，有的有支链，分子量在5~10万，天然淀粉中为直链和支链淀粉的混合物。淀粉可在淀粉酶下水解或经酸水解：淀粉→红色糊精→无色糊精→麦芽糖→葡糖
糖原是由动物合成，特点是全部分枝，并且支链分支多而短，支链一般20~30葡糖。支链还可再分支。糖原也可在淀粉酶作用下水解形成糊精和麦芽糖，再水解为葡萄糖。
在性质上，直链淀粉微溶于水，溶于热水，支链不溶于水，但遇水吸收膨胀或糊状。糖原可溶于沸水。淀粉遇碘显紫色（直链）或紫红色（枝链），糖原遇碘显棕红色。在淀粉链的螺旋圈里，每圈可容纳一个碘分子。
2．纤维素全由β–D葡萄糖以β1.4苷键聚成。
纤维素和淀粉相似但无分支，不溶于水，对稀酸碱稳定，可被纤维素酶水解为纤维二糖。真菌等一些微生物可分泌纤维素酶分解纤维素。
纤维素可溶于浓硝酸及磷酸，浓硫酸也可以，但易炭化。浓碱也使其溶解。
3．几丁质（壳多糖）是N–甲酰葡糖胺的聚合物，也是β1.4苷键。分子片段为：
几丁质是甲壳动物及昆虫体壁物质，称无脊椎动物外骨骼。现在经过开发研究，已经能够大量应用于工业或其他方面。
4．琼胶也叫琼脂，存在于海藻的石花菜尾石莼中，是由β-D半乳糖以β1.3糖苷键缩合，但在链的末端不是半乳糖，而是一个α–L 半乳糖的硫酸酯，–SO3H接在半乳糖的6位OH上。
琼胶可溶于热水，吸水膨胀，冷却后凝胶状，微生物不能使其液化，故多用于培养基。是生物实验室必备试剂，也用于电泳，负疫扩散等等。
以上几种多糖均由同一种单糖聚成,称为同聚多糖,否则称为杂
聚多糖.
自然界中杂聚多糖存在非常广泛，种类也不知有多少。但有一些已为人们所熟悉。
5．肽聚糖是细菌细胞壁主要成分。分子中有短肽链，结构片段如下：
构成细菌细胞壁时以肽链进行交织成网状，单体以NAG、NAM和五肽为主，有一些不常见的氨基酸连在侧链上。有些和高等动物透明质酸相似，也有N–乙酰葡糖胺单体。
6．透明质酸由β-D葡萄糖醛酸和β-D葡糖胺重复交替联接聚成，以ββ1→3苷键连接，属糖胺聚糖，结构片段如下：
透明质酸主要存在于动物的结缔组织中，以及关节腔，滑膜腔等。在某些细菌中也有此成分，如甲型链球菌，是唯一的人菌同源成分，所以易侵染。
现在透明质酸是药用和工业用品，医药用于眼科手术，工业用于化妆品用作保湿因子，应用逐渐增多。
三、复合糖（结合糖）
糖与非糖物质结合，如脂类及蛋白质，共价结合形成糖脂或糖蛋白，或蛋白多糖。
前述的肽聚糖实际就属结合多糖。在杂聚多糖和结合糖之间也没有明显界线，如糖蛋白和蛋白多糖，这里就是说，非糖组分较大则看作结合糖，二者共价结合在一起，而不是作为基团存在。
糖蛋白的功能较多，结构也不清，如血浆糖蛋白、免疫球蛋白，粘液粘蛋白、及在消化道和唾液中的糖蛋白等。糖脂是糖与脂之间通过糖苷键连接的，如脑苷脂类，神经节苷脂类等，还有脂多糖。
【思考题】
１．糖类是一类什么物质，对生物有什么作用?
２．单糖的同分异构体是怎样产生的？
３．如何用简便方法鉴别糖类？
４．单糖怎样聚合成多糖，同聚多糖和杂聚多糖在结构上有何区别？
教学内容与学时】第15讲：多糖的分解；葡萄糖的分解途径；第29–30学时。
【教学目的和要求】了解淀粉、糖原、麦芽糖等在动植物体内的降解过程。
【教学重点与难点】代谢的概念；淀粉与糖原的降解。
第十章糖代谢
第一节多糖与寡糖的分解和转运
一、代谢的概念
1．代谢（metabolism）概念是指活细胞内发生的所有化学反应（包括能量变化）的总称。和生物化学反应是同义语。但现在很多生化反应可以在体外模拟进行，所以代谢就是指生物体内的化学反应。
化学反应的类型很多，按有机化学反应类型有取代反应、消去反应、加成反应、重排反应、氧化还原反应等，按反应历程分离子型反应和自由基反应，按酶促反应有氧化还原反应、基团转移反应（相当取代反应）、水解反应（也是取代反应）、异构反应（相当重排反应）、合成反应（相当加成反应）、缩合反应（相当消去反应）等。
代谢除上述化学反应导致的物质转化外，还包括能量和信息的代谢。能量代谢离不开物质变化，物质代谢也离不开能量变化。根据物质的变化，一般将代谢反应分为两类，分解代谢与合成代谢。
分解代谢反应又叫异化作用。是大分子降解为小分子，同时释放能量，例如糖酵解中葡萄糖生成小分子丙酮酸或乙醇。
合成代谢反应也叫同化作用。多是由小分子物质合成大分子或聚合成高分子化合物。小分子可以是简单的无机物，也可以是有机物。在合成代谢反应中，常需要供给能量。
2．生物代谢的一般特点
生物体内的代谢反应与自然界中其它化学反应相比，有以下一些特点（特征）
（1）生物体内的代谢反应全部由酶催化完成。
（2）代谢反应条件和缓稳定。
（3）代谢受生物自身的调节——代谢可调节性。
（4）代谢反应的区域化。
（5）代谢反应的有序性。
生物体内的很多代谢反应并不是单一的，往往是很多反应连在一起，形成一个反应序列。可以是直链式的，也可以是分枝的，还有是循环圈式的。很多代谢反应的序列比较固定，通常称这样一个有序的反应序列为一个代谢途径。
二、动物对糖类的消化与吸收
糖类在动物体内的水解称为消化，消化后由肠细胞转运到血液中称吸收，然后由血液运往周身。
1．多糖的消化
人类摄入体内的糖类中可消化的多糖主要有植物淀粉和动物糖元可以消化，消化的酶为α–淀粉酶。
产生α–淀粉酶主要是唾液腺和胰腺。唾液中α–淀粉酶很少，淀粉在口腔中只消化一小部分。胃中不分泌α–淀粉酶，但胃酸可少量水解淀粉。胰腺是α–淀粉酶分泌主要场所。
α–淀粉酶水解淀粉是水解α–1.4苷键，从中间内切作用，全打断淀粉生成麦芽糖、异麦芽糖及4 ~ 9个葡糖的糊精。水解产物是极限糊精、麦芽糖和葡糖的混合物。
2．寡糖及双糖的消化
人类可以消化水解的二糖主要是麦芽糖、蔗糖、乳糖及小分子糊精，小肠含有麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶，可将上述二糖水解为单糖，即葡糖、果糖、半乳糖而被吸收。
食入的纤维素及多聚戊糖不能消化吸收。
3．糖在肠内吸收
单糖容易在肠腔中被吸收，但吸收速度不同。速度为半乳糖>葡糖>果糖>甘露糖>木糖>阿拉伯糖。
糖的吸收是一种协同转运，即随Na+吸收而进入的，即不直接依赖能量，但转运离子浓度梯度也是能量，在浓度差下伴随进入细胞，可能也有专一载体。
动物细胞中还有一种变旋酶，可使α、β–D葡糖互变达到平衡。
二、植物体内淀粉的水解
植物积累淀粉的器官主要是种子及一些贮藏根类，淀粉水解由α–淀粉酶和β–淀粉酶催化。α–淀粉酶是内切淀粉酶，水解产物是小
分子糊精为主，只能水解α–1.4苷键，水解速度很快，此酶往往只存在于发芽的种子中，如麦芽中含量丰富。β–淀粉酶又叫α1.4–葡萄糖基—麦芽糖基水解酶，水解产物是麦芽糖，属外切淀粉酶。β–淀粉酶是从非还原末端切下麦芽糖，遇分枝处产生异麦芽糖。α和β–淀粉酶只能水解淀粉达45—55%左右，剩下的分支组成一个淀粉酶不能作用的糊精——称极限糊精。
植物体内有一种脱枝酶，或称R酶，水解α–1.6苷键。
植物体内还有一种淀粉磷酸化酶，催化淀粉产生葡糖1–磷酸，必须磷酸存在。
植物不存在吸收问题，水解为葡糖还要转化为蔗糖运走，或直接用于呼吸分解。
蔗糖水解由蔗糖酶完成，转化由蔗糖合成酶完成：
非绿色组织UDPG+果糖?→蔗糖+UDP
绿色组织中UDPG+果糖6–磷酸?磷酸蔗糖+UDP。
此外，微生物可分解几乎所有的糖类。
【教学内容与学时】第16讲：葡萄糖的分解途径；第31–32学时。【教学目的和要求】了解葡萄糖在生物细胞内的分解途径。
【教学重点与难点】糖酵解途径、柠檬酸循环、磷酸戊糖途径。第二节葡萄糖的分解代谢途径
葡糖的分解也是多个反应才完成的，其分解途径也不止一种。多条代谢途径的存在也是适应自然环境的结果，有效地保证糖分解代谢进行，维持生命活动正常。
一、糖酵解途径EMP
糖酵解途径是糖代谢分解的基本途径，广泛存在于所有生物细胞中，由于开始是在微生物发酵中发现（酒精发酵），所以称为糖酵解。糖酵解途径是由多位生物化学家努力完成，其中Embden、Meyerhof和Parnas三位贡献较大，为纪念他们，将糖酵解途径称作EMP途径。
1．途径特征：糖酵解底物为葡萄糖，经十步酶促反应生成丙酮酸。反应在细胞液中进行，整个反应不需分子氧。又称分子内呼吸。
丙酮酸去路：在有氧条件下，继续进入另一个分解途径——三羧酸循环；在无氧条件下脱羧并还原生成乙醇（酵母、植物），或直接还原为乳酸（动物）。在微生物中，有些是无氧产生乙醇，有些是无氧产生乳酸，如酸奶制作。
2．代谢反应整个代谢途径如下：
整个途径有10步反应。反应结果是：
一葡糖分子形成2分子丙酮酸，2分子NADH，4分子ATP。但葡糖和果糖磷酸化用共2ATP，净剩2ATP，还形成1分子水。
NADH在线粒体中氧化可产生3分子ATP，所以糖酵解等于生成8分子ATP。
但NADH不能直接进线粒体，需通过一种转换将2H交换进去，交换中会消耗掉一个ATP的能量，所以一般书中写生成6个ATP。
胞液中NAD+有限，如果得不到氧化，NADH只好还原丙酮酸——生成乳酸。
在酵母菌中则丙酮酸脱羧生成乙醛，NADH还原乙醛生成乙醇——这即是酒精发酵。
糖酵解途径（无氧呼吸）不消耗氧，这一途径所有生物基本都有，也可以证明生物起源的同源性。
另外，酵解产生的磷酸二羟丙酮可直接羧化生成草酰乙酸→再还原为苹果酸进入线粒体，还原可用NADH，也可用NADPH。
进线粒体可再转化为丙酮酸或草酰二酸，作为草酰乙酸补充途径。
二、三羧酸循环途径（柠檬酸循环）
三羧酸环又叫TCA环，Krebs环。循环包括两部分，丙酮酸脱酸和柠檬酸环。
1．丙酮酸脱羧
丙酮酸在细胞液中不能继续氧化，必须进入线粒体，进行氧化脱羧，生成乙酰CoA，即活化乙酸，才能进三羧酸环中进一步氧化，最后形成CO2和H2O。在原核生物中也有TCA环，但无线粒体，是在细胞质中进行，生物氧化在质膜内膜上发生。
丙酮酸在线粒体中脱羧是由丙酮酸脱氢酶系来完成。
此酶是多酶复合体，共有三个酶构成，位于线粒体内膜上，原核生物也是多酶体系，三个酶E1、E2、E3还有6种辅助因子。
①丙酮酸脱羧酶（E1） TPP为辅酶
②二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2）硫辛酸为辅酶，还有CoASH
③二氢硫辛酸脱氢酶（E3）此酶有辅基FAD，还有辅酶NAD+，以及Mg++离子参加。
丙酮酸脱氢酶系也是一个调节酶和限速酶，其中：乙酰CoA和NADH 都对此酶系抑制，乙酰CoA抑制E2，NADH抑制E3。抑制效应可被CoA和NAD+逆转。
2．三羧酸循环的反应
是一个循环反应圈，一圈共十步反应。乙酰CoA加入后第一产物是三羧酸，柠檬酸，故名之。
3．三羧酸循环的调节酶及能量转化
循环中大多反应是可逆的，有三处不可逆，即柠檬酸合成，异柠檬酸脱羧（实际是草酰琥珀酸脱羧）和α–酮戊二酸脱羧，这三步也都是调节酶，尤其是柠檬酸合成酶，是限速酶。
其中苹果酸→草酰乙酸一步，是不利于正反应的，在体外单独反应不能进行，在TCA环中可能在草酰乙酸过度消耗下，二者浓度悬殊时可以正反应。
草酰乙酸和α–酮戊二酸常离开循环，用于天冬氨酸和谷氨酸合成，维持循环要补充。——称回补。
一般是回补草酰乙酸，途径有二：
（1）丙酮酸+CO2+ATP+H2O ?草酰乙酸+ADP。
（2）磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）+CO2+GDP ?草酰乙酸+GTP 在循环中，除琥珀酸脱氢酶外，辅酶脱氢都是NAD+
全反应结果为：
1丙酮酸+1GDP+1FAD+4NAD++3H2O→3CO2+ 1GTP+1FADH2+4NADH
（4H+）
（4NAD+中包括丙酮酸脱羧的1个），但脱下的5对氢经电子传递可与分子O2形成5分子水，净耗水2个
分子。（应该消耗3分子水）
NADH在线粒体呼吸链中氧化，其P/O比为3，即可生成3分子ATP，而FADH2的P/O为2，可生成2ATP。一分子丙酮酸总共生成4×3+1×2+1=15ATP。一葡糖可生2分子丙酮酸，可产生30ATP，产能较多。如果将糖酵解算在内，酵解产2NADH和2个ATP，相当于8ATP，所以一分子葡糖完全氧化可产生38ATP。一摩尔葡糖完全氧化自由能686大卡，ATP水解为7.3大卡，7.3×38=277.4——277.4÷686=40.4，如果按36ATP算，转化率为38.3%，转化率比较高。
但外源NADH进线粒体才能氧化，进线粒体时要交给FAD，结果少生成2个ATP，所以书中常写生成36ATP。
三、戊糖磷酸途径
此途径也叫已糖支路HMS、HMP、PPP途径等。在胞液中进行。1．途径的代谢反应
反应式：
2．能量及物质转化
一分子葡糖每次脱去一分子CO2，生成一分子核酮糖和2分子NADPH，总反应为：
葡萄糖+ATP→葡萄6–磷酸+ADP
葡萄糖6–磷酸+2NADP++H2O→核酮糖5–磷酸+2NADPH（2H+）
3分子核酮糖5–磷酸→2分子果糖6–磷酸+1分子甘油醛3–磷酸，如果按葡糖脱羧5次全转化为CO2，则可生成10NADPH。
在整个反应中转化形成五碳糖三种，四碳糖1种，七碳糖一种。可以说中间产物从C3→C7碳全有。生成的NADPH是无法直接氧化，主要用于脂肪合成或其它合成反应。要进线粒体，只能转化为FADH2，只能生成2分子ATP。
3．途径的特点：
此途径：（1）在细胞质中进行（2）不需分子氧（3）NADP+为脱氢酶辅酶（4）不直接产生ATP（5）中间产物有多种碳架从C3—C7。此途径中葡糖6–磷酸脱氢酶是调节酶，受NADPH反馈抑制。
4．途径的生理意义
（1）作为糖酵解和三羧酸循环的补充途径，在无氧时仍可氧化葡糖，提供NADPH。
（2）为其他物质合成提供碳架，此途径中间产物有C3—C7碳架，例如核糖5–磷酸可用于合成核酸，这是主要的意义，赤藓糖4–
磷酸和甘油醛可用于合成莽草酸，进一步合成芳香氨基酸，有利于蛋白合成，在植物还有利于木质素等多种次生物质合成。
重点8+2大学教授的生物化学笔记3
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（3）形成的NADPH可用于多种合成途径作供氢体，重要是脂肪酸合成需大量NADPH，动物在红细胞中用于还原谷胱甘肽。
（4）此途径可沟通糖酵解，在植物还可沟通光合作用的卡尔文循环，卡环几乎是此途径的倒转。
【教学内容与学时】第17讲：单糖的合成（光合作用和糖异生作用）；第33–34学时。
【教学目的和要求】了解植物的光合作用及糖异生作用过程和生物学意义。
【教学重点与难点】光合作用的原初反应，糖异生的调节。
第三节单糖的合成
一、光合作用
（一）光合作用的概念及意义
1．概念光合作用是绿色植物将光能转化为生物可以利用的化学自由能的过程。如果准确讲：是绿色植物分解水释放O2，还原CO2为有机碳，将光能转变为生物可得用的化学自由能过程。在这一系列过程中，二氧化碳被还原为有机碳，同时释放出氧气。光合作用的简单化学式表示如下：
6CO2 + 12H2O 叶绿体 hv → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
当然，反应是由一系列酶催化形成的反应途径，反应途径中有很多中间代谢产物，这些中间产物可以离开代谢途径用于其他代谢中。
凡具有光合作用能力的生物称自养生物，主要为绿色植物及一些光合细菌。
2．意义：光合作用有三个重大意义：
（1）同化太阳能为化学自由能存贮于有机物中。是地球上除核能外的所有能量来源。
（2）同化无机碳为有机碳，构成有机物的主要来源。是所有生物的食物来源。
（3）释放氧气，维持生态环境平衡。其他星球无氧气。
（二）叶绿体与光合色素
光合作用是生物界最重要的生化反应，属于碳同化代谢。但只有绿色植物的叶绿体才能进行光合作用（光合细菌不能进行完整的光合作用），绿色植物细胞中叶绿体数相差很大，叶片的叶肉细胞中可多达100从上，有的藻类细胞只有一个。
1．叶绿体的结构
扁椭园形（透镜形），普通光学显微镜下看不到，5 ~ 10微米大小，两层单位膜，两膜之间有一空间相隔，外内膜不相联，内膜不折叠（与线粒体不同）。
叶绿体充满基质，并悬浮一个层膜系统。这些层膜围成多个扁平封闭的囊，叫类囊体，如馅饼一样，多个类囊体叠垛一起，叫基粒，单个的叫间质片层。一个叶绿体中基粒数不等，20 ~ 200个。2．光合色素
在叶绿体的基粒及片层中排列大量光合色素，有两类：叶绿素和类胡萝卜素。
（1）叶绿素分子式：
（2）类胡萝卜素包括叶黄素和类胡萝卜素。都属于萜类化合物。胡萝卜素又分为α、β、γ三种。在叶中一般为β型。
类胡萝卜素不是光合主要色素，而是辅助色素，又称天线色素，帮助接收光能。
（三）光合作用的原初反应
1．光合作用中心和光色素系统
上述很多色素分子构成光合单位，排列有序，这种有序是靠色素蛋白质形成一个固定结构，色素不是游离的。在这个色素分子和色素蛋白形成的有序排列结构中，有一部分是核心部位，称光合作用中心。——就是能进行原初反应的核心结构单位。
在这个核心结构单位中（光合作用中心中），有一个中心色素分子，叶绿素a，还有一个原初电子受体和一个原初电子供体。
中心色素分子接受光量子（传来的或车辐射来的）发生电子跃迁，跃迁后如不再传递则返回不做功，如传递，则需有另一分子接受，能接受电子的分子及其结构体就是电子受体。
那么电子跃迁转移后，留下个电子空穴，还要有人补充。这个补充电子的分子集团就是电子供体。
光色素系统包括：最初电子供体→中间电子传递体→原初电子供体→中心色素分子→原初电子受体→中间电子传递体→最终电
子受体。
在植物细胞中，光色素系统经实验表明有2套。证据是双光增蓝和红降。根据中心色素分子的最大吸收峰称为PSI和PSII，系统I 和系统II（PSI700；PSII680）。
2．光合原初反应中的电子传递
（1）电子传递的方向在原初反应中，电子是从水传到NADP+，中间由一系列电子传递体组成。中间递体反复氧化还原，反复利用。（与呼吸链相似但组成不同。）
电子传递方向是由相邻电子递体的氧化还原电位决定的，电位负值越大，还原力越强，电子应从电位负值大流向负值小处，→流向正电位处，这是热力学决定的，顺能量梯度传递的。
（2）电子传递链参加光反应的所有电子递体，按一定顺序（氧化还原电位）排列起来就构成一个链，称电子传递链。
关于链中有些成员目前还不十分清楚。
在这个电子传递链中，进行了一系列的氧化还原反应，但中间递体是反复利用，最终受体不断形成NADPH+H+。最初电子供体几廉价的水，取之不尽，取走电子后水被光解离，生成2H+和1/2O2。生成的H+最后与NADP+结合，并传入电子成还原态NADPH。
在电递体之间，电势落差超过30KJ/mol的ATP水解能，则形成ATP。因在光合过程中形成，故称为光合磷酸化。
光反应的结果，是形成了还原态NAPPH和ATP，这都是高能量物质，可用于碳同化中的还原过程及能量需要，所以又称同化力。
3．光合磷酸化
在光反应的电子传递过程中，形成ATP的过程主要在PSII和PSI之间，电势落差在0.43伏，相当于41KJ，远大于ATP水解能30KJ。但ATP形成是化学反应，要在电子传递过程中同这个化学反应偶联起来，需一个偶联因子。这一偶联因子已找到，有5个亚单位，具有ATP合成酶的性质。
四、光合作用的碳同化反应
CO2的同化形成糖，同化途径有三条，卡尔文循环途径，C4途径和景天酸代谢途径，但比较普遍存在的是卡尔文循环途径：
卡尔文循环途径大致可分为三个阶段：CO2的羧化PGA的还原及RuBP的再生。
1．CO2的羧化
分子式：
是亲核进攻，直接加上去的。核酮糖1.5二磷酸，先转变成烯醇式。催化反应的酶称RuBP羧化酶。图
RuBP羧化酶也简写为Rubisco，广泛存在于叶绿体中，有8个大亚基和8小亚基，书上说，但文献中都说有16对大亚基和16对小亚基，总共64个亚基。
2．PGA的还原
分子式：
能量消耗：同化1分子CO2要消耗2分子ATP和2分子NADPH+H+，如此计算，形成一分子葡萄糖需12ATP和12NADPH，这其中还不算RuBP再生能量需要。每再生一个RuBP还要消耗1个ATP，所以形成一个六碳糖要消耗18ATP，含能量140千卡，12NADPH含能量615千卡，总755千卡，葡萄为680千卡，转化率达90%，效率非常高。3．RuBP的再生（更新）
CO2羧化用掉了RuBP，须及时补充，这就是卡尔文循环。
分子式：
一个6碳糖和3个三碳糖可生成3个RuBP，整个卡尔文循环叶绿体基质中进行。
二、糖异生途径
所谓异生是指从非糖物质合成葡糖的过程，例如食入的脂肪、蛋白质、氨基酸及有机酸等等。
1．糖异生途径的反应如下：
分子式
可以看出，糖异生途径基本就是糖酵解过程的逆转，中间产物是相同的。起点物是丙酮酸或草酰乙酸，终产物是葡萄糖。
糖酵解中多数反应是可逆反应，只有三步不可逆。所以，在这三步不可逆反应中糖异生需走另外途径绕过，这就是糖异生的关键处。
2．糖异生的三处关键反应
（1）丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸糖酵解中，磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸这一步不可逆，丙酮酸激酶不催化逆反应，须绕过此处，绕过方式是通过草酰乙酸返回。
分子式：
生成磷酸烯醇式丙酮酸即可按糖酵解逆反应返回到甘油醛3–磷
酸和磷酸二羟丙酮，再经醛缩酶催化逆反应形成果糖1.6二磷酸。但问题在于，丙酮酸羧化酶在线粒中，不在细胞液中，所以丙酮酸要进线粒体才能羧化产生草酰乙酸，丙酮酸可以自由通过线粒体。
草酰乙酸不能通过线粒膜自由出入到达细胞液，而苹果酸可以出来，所以草酰乙酸要在三羧酸环中按逆行反应生成苹果酸。
分子式：
苹果酸再出线粒体来到细胞液，由苹果酸脱氢酶催化脱氢生成草酰乙酸。从PEP到丙酮酸在酵解中产生一个ATP，而逆反应则消耗2个ATP，
所以糖异生是必须在能量充足条件下才能进行。一般在肝细胞中
进行，肝血流量大，供氧充足。
（2）果糖1.6二磷酸→果糖6–磷酸在糖异生逆行中，生成果糖1.6二磷酸后，此反应再不能逆行转为果糖6–磷酸，磷酸果糖激
酶不催化逆反应，须绕过。
反应由果糖二磷酸酶（过去称果糖磷酸酯酶）催化：分子式：
这一步反应也是不可逆反应，在糖酵解中这一步正反应消耗1分
子ATP，而逆反应却不生成ATP。这一步反应是糖异生的关键反应，也是糖异生的调节部位。果糖二磷酸酶是别构酶，——可被AMP
和2.6二磷酸果糖强烈抑制，而被ATP、柠檬酸、三磷酸甘油酸激活。
（3）葡萄糖6–磷酸→葡萄糖果糖6–磷酸可经逆反应生成葡糖
6–磷酸，是可逆反应。但葡萄糖要脱去磷酸基，须经葡糖6–磷酸
酶催化。已糖激酶不催化逆反应。
葡萄糖6–磷酸＋H2O 葡糖6–磷酸酶 Mg++ →葡萄糖＋Pi 葡糖6–磷酸酶在脑和肌肉中不存在，原因可能脑和肌肉消耗糖多，不存在输出。
葡糖6–磷酸酶还可将葡糖运送到血中去。
整个途径能量计算：
2丙酮酸＋2NADH+＋4ADP＋2GDP＋4H2O → 1葡糖＋2NAD+＋
4ADP＋2GDP＋6Pi全过程共消耗6个ATP，而酵解过程产生2个ATP，糖异生相当于消耗4个ATP，即净损失4个ATP。
3．糖异生途径的前体
（1）凡是能转化为丙酮酸或草酰乙酸的物质均可转为葡糖。（2）生糖氨基酸。多数氨基酸（15个）可转变为丙酮酸，只有
亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸不生糖。
（3）肌肉剧烈运动产生乳酸，可经血液运至肝脏进入糖异生。（4）脂肪酸氧化产生的乙酰CoA可经乙醛酸循环转为草酰乙酸进
入糖异生。但此途径只限于植物。
4．糖异生的意义
糖异生通过非糖物质转化为糖，为动物扩大糖代谢底物来源，使
之能彻底分解氧化供能。
同时由于糖异生，使糖原合成原料增加，不只依赖于外源糖类摄入。并且体内的脂肪也可经糖异生转化为糖（植物），沟通糖和
脂及蛋白质之间的代谢。
更主要意义在于动物运动产生大量乳酸是代谢盲路，只有通过糖
异生才能重新利用，否则积累过多产生毒素。
【教学内容与学时】第18讲：多糖与寡糖的合成；糖代谢的调节；第35–36学时。
【教学目的和要求】了解多糖与寡糖在动植物体内的合成途径；
了解糖代谢的调节概况。
【教学重点与难点】糖代谢的调节。
第四节多糖及寡糖的合成
一、蔗糖与淀粉的合成
1．蔗糖的合成
蔗糖的合成主要在细胞质中，非常活跃。CO2在叶绿体内还原后，大多认为是以三碳糖运至细胞质，（有人认为是磷酸二羟丙酮），进一步合成六碳糖再合成蔗糖。因六碳糖不易进入叶绿体，而磷
酸丙糖可通过一种专一载体Pi转换器和Pi对等交换，将磷酸丙糖
从叶绿体运至细胞质，合成磷酸果糖及磷酸葡萄糖——再合成蔗糖。
（1）葡萄糖活化合成蔗糖前，葡糖要先与尿苷三磷酸结合，
然后才能进行合成。
葡萄糖–6–磷酸己糖磷酸变位酶→葡萄糖–1–磷酸
葡萄糖–1–P＋UTP 焦磷酸化酶→ UDPG＋Ppi
重点8+2大学教授的生物化学笔记5
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（2）蔗糖合成：
UDPG＋果糖–6–P 磷酸蔗糖合成酶→磷酸蔗糖＋UDP
磷酸蔗糖＋H2O 磷酸酯酶→蔗糖＋磷酸这一途径主要在绿色组织中进行。此酶对UDPG有专一性，并要求果糖为F–6–P。在非绿色组织中，还有另一条途径：
UDPG＋果糖蔗糖合成酶→蔗糖＋UDP
此酶对UDPG不专一，也可利用其他糖苷，如ADPG、GDPG、TDPG、CDPG都可以，并此合成途径受产物浓度影响较大。
2．淀粉的合成
植物的大部分组织或器官都能合成淀粉，合成最多的器官是种子及块根块茎。
淀粉合成时葡萄糖也要活化成UTPG或ADPG，还要有引物，引物至少是麦芽二糖。
UDPG＋引物葡糖n UDPG转G酶→引物葡糖n+1＋UDP
催化的酶叫尿苷二磷酸葡萄糖转葡萄糖苷酶，简称UDPG转葡萄糖苷酶，过去也叫1–磷酸葡萄糖尿苷酰转移酶。葡萄糖基接在非还原未端。可接入到直链中，也可加在支链上。
催化淀粉合成的另一个酶是ADPG转G酶，底物要求是腺苷二磷酸葡萄糖ADPG，也要求引物。此酶催化活性大，合成淀粉速度快，是主要的合成酶。此途径是淀粉的主要合成途径。
二、糖原的合成
糖原是动物淀粉，需要能量时能迅速水解，进入代谢产生能量供应，这是脂肪和氨基酸所不及的。关键在于迅速，几秒钟见效——如激素作用，可迅速提高血糖。
1．糖原合成酶途径
此途径是糖原合成主要途径，反应中需尿苷酸参与，并需要至少4个葡糖的引物，引物提供非还原端的C4–OH，即后续延长的尿苷葡糖基C1–OH与多糖链上C4–OH脱水形成糖苷键。催化的酶就叫糖原合成酶。
分子式：
其中葡萄糖1–磷酸与尿苷三磷酸结合称为葡萄糖活化，活化过程等于消耗2个ATP。在植物体内合成淀粉主要是由腺苷酸活化。
糖原合成酶是另构酶，还受共价调节。具体调节后面再讲。2．分枝酶增加糖原分枝
糖原的分枝特别多，多枝处为α–1.6苷键，是由分枝酶催化的，分支多的优点在于合成和分解速度快，
有多个生长点或降解点。
但对于分支酶是否需要UTP活化支链书中未讲，分枝处是一小段糖原链直接加上的，而不是一个一个逐渐加上。分枝酶携带一小段多葡糖链，至少7个以上，将其转移至一段直链葡萄糖基中的C6羟基上，直链的多糖受体链至少要11个葡糖基。
3．糖原磷酸化酶途径
糖原磷酸化酶可催化糖原合成与降解的可逆反应，但反应条件不同。在pH为酸性条件下，pH5时，催化合成活性大，在中性或偏碱时催化糖原分解活性大。动物细胞内pH为7.4，所以糖原磷酸化酶在细胞内主要催化分解。分解产物为葡萄糖1–磷酸。
另外，磷酸浓度也影响催化活性，磷酸根浓度大时主要趋于分解糖原，磷酸根浓度小时才催化合成。Pi/G–1–P浓度比值要小于3.6才行，细胞内则远大于此值，所以不利于合成。此酶也是别构酶，效应物是ATP和AMP。也有共价调节。
第五节糖代谢的调节
生物体内各个代谢都受到机体自身的精确调节，使代谢活动即满足机体活动需要，又不致造成浪费或失衡。
对整个机体代谢的协调一般是由激素来进行的，一种激素也可对不同途径进行同时调节或同步调节。
一、糖酵解的调节
糖酵解是所有生物共有的糖代谢途径，即为三羧酸环提供底物，又可在无氧下应付能量供应，同时也为其他合成反应提供原料。对此调节，历来重视，研究也多。
糖酵解过程，有三步为不可逆反应，这三步正是糖酵解的调节部位，由三个调节酶控制：
1．磷酸果糖激酶（PFK1）此酶是变构酶，是糖酵解过程的限速酶，也是糖酵解过程的巴斯德效应中心。在动物细胞此酶有4个亚基，有同工酶。
其别构效应物主要有三个：
（1）ATP 高浓度ATP存在时，降低酶对果糖6–磷酸的亲和力，使Km增大。须提示的是此酶可能有两个ATP结合位点：一个是调节别构结合点，ATP结合后引起变构对F–6–P亲和力降低，可被AMP 竞争性解除。另一个是催化ATP水解产生磷酸化的结合点，即磷酸化的催化结合位点。
（2）柠檬酸作为负效应物抑制酶PFK1活性，浓度高可加强ATP 对酶的抑制（书中表示），机理未讲，可能是降低pH。
（3）果糖–2.6二磷酸（F2.6BP）正效应物。可消除ATP对酶PFK1抑制。此物来自果糖–6–磷酸的磷酸化。
当葡糖水平降低，血糖过低时，胰高血糖素分泌，导致PFK2磷酸化→转为果糖二磷酸酶→F2.6BP分解，正效应物消失，糖酵解减慢。
当葡糖丰富血糖高时→果糖二磷酸酶去磷酸基→转为PFK2→使
F2.6BP增多，正效应增大，糖酵解加快。
激素作用是对整体及整个细胞，作用的结果是快或慢都是统计数字，不是指某一个反应或酶。
胰高血糖素是抑制PFK2活性的。PFK2的双重功能有利于调节和稳定FBP的浓度及糖酵解的速度。
2．己糖激酶
由葡萄糖磷酸化产生葡糖6–磷酸，是己糖激酶催化（还有一种葡糖激酶），此酶可被产物G–6–P反馈抑制。——但要积累到一定浓度。
己糖激酶对葡糖的Km很小（10–4 ~10–6mol /L），只有当即不需能量，又无糖原合成时，G–6–P才会积累一些，但对酶的抑制不大。
3．丙酮酸激酶
丙酮酸激酶催化PEP生成丙酮酸，反应不可逆，这一反应也是控制糖酵解的出口。
哺乳动物有四种同功酶，在不同组织受调节也不同，肝中为L型，肌肉中为M型，脑也为M型，其他组织一般都是A型。还有一种类型未查到。
丙酮酸激酶效应物主要有3个:
（1）果糖–1.6二磷酸——正效应物。当一个途径前面产物对后面反应的催化酶有激活作用，称前馈激活。起加速反应作用——以免中间产物积累。
（2）ATP ——是负效应物。当ATP水平高时抑制此酶活性。（3）丙氨酸是此酶别构抑制剂。
（4）长链脂肪酸、乙酰CoA也有抑制。
二、三羧酸循环的调节
糖类在体外只有通过燃烧才能转为CO2，能量转化为热能，并且释放剧烈，无法控制，对生物来讲是不能用这种方式获得能量的。整个三羧酸环调节，可认为有三个控制点，加上丙酮酸脱羧，可以说有4个控制点。但调节酶不止4个，因有多酶体系存在，如丙酮酸脱氢酶系和α–酮戊二酸脱氢酶系。
三羧酸环调节部位如下：
1．丙酮酸脱氢酶系此酶系有三个酶,是一个调节酶系，调节作用如下：
（1）丙酮酸脱氢酶（E1），整个丙酮酸脱羧过程只有第一步脱羧反应是不可逆的。从丙酮酸到乙酰CoA是糖代谢中一个重要的分支点，受到严密的调控。
重点8+2大学教授的生物化学笔记6
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（2）产物的反馈抑制丙酮酸脱羧时形成的两个产物乙酰CoA和NADH都抑制此酶系。其中乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2，CoA可逆转。而NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3，NAD+可逆转。二者抑制效应可被相应的反应物CoA和NAD+逆转。
2．柠檬酸合成酶
此酶是TCA环的限速酶，为2个亚基二聚体，主要效应物有3个：（1）ATP 是负效应物，可增加酶对乙酰CoA的Km值，即降低亲和力。
（2）NADH 是负效应物。
（3）琥珀酰CoA 水平升高可竞争抑制酶结合乙酰CoA。长链脂酰CoA也是竞争抑制剂。
3．异柠檬酸脱氢酶调节取决于能荷或ATP/ADP和NADH/NAD+比值。
（1）ATP—负效应物，抑制活性，ADP正效应物，激活酶，降低Km值。
（2）NADH—负效应物，抑制活性，NAD+激活。
4．α–酮戊二酸脱氢酶系调节作用与丙酮酸脱氢酶系相似。（1）ATP、GTP为负效应物抑制酶系活性（抑制E1）。
（2）NADH为负效应物抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3。
（3）琥珀酰CoA为负效应物抑制E2。
三、磷酸戊糖途径的调节
此途径中主要有两个调节部位，加上己糖激酶是3个部位，调节主要氧化阶段。非氧化阶段的己糖再生过程没有调节。
1．葡萄糖6–磷酸脱氢酶
此酶是限速酶，是调节酶，或者说是是别构酶。负效应物为NADPH，受NADP+激活，活性受ANDPH/NADP+比值调节。
2．6–磷酸葡萄糖酸脱氢酶
也是调节酶，受NADPH抑制，NADP+激活，是否受核酮糖5–磷酸抑制不清楚。
3．己糖激酶
同糖酵解一样，由葡萄糖转为葡萄糖6–磷酸进入途径入口。此调节也不是重要的。
【思考题】
1．什么是代谢，生物代谢有何特点？
2．动物能消化哪些糖类，降解淀粉的酶有哪几种，由什么器官分泌？
3．葡萄糖的分解代谢有哪几种途径，相互有何联系？
4．糖分解代谢如何进行自身调节？5．什么是糖异生作用，对动物有何意义？糖异生和糖酵解之间如何调控？
6．糖原的分解与合成是如何调节的？有哪些激素参与？
7．光合作用有哪些色素参加，光合色素对光吸收有何特点？【教学内容与学时】第19讲：37–38学时；脂肪的分解代谢
【教学目的和要求】了解动物对脂肪的消化吸收；脂肪及磷脂的降解；脂肪酸的氧化过程及酮体代谢、植物的乙醛酸循环。
【教学重点与难点】脂肪酸的氧化及酮体代谢。
第二章脂类
第一节单脂类
一、脂类简介
1．概念
目前脂类泛指含有脂肪酸及高级醇的脂及在化学上不溶于水易
溶于非极性有机溶剂的一类化合物。
2．分类目前也没有规范标准，多种分法并存。在此暂且将其分为四类：
（1）单脂分子中只含醇和脂肪酸。又可再分为两种类型：
①甘油三酯，也称为真脂或油脂，分子由甘油和3分子脂肪酸构成；
②蜡，由高级一元醇和脂肪酸形成的酯，特称为蜡。高级一元醇一般都在20C以上。
（2）复脂分子中除醇和脂肪酸外，还有其他成分。也可以分为两种类型：
①磷脂类特征是分子含磷酸基。磷脂中的醇有两种：一种为甘油醇，形成甘油醇磷脂；另一种为神经醇，形成神经醇磷脂。也叫神经鞘脂。
②糖脂类特征是分子中含糖。可以是单糖，也可以是寡糖。如果是多糖，则称为脂多糖。
（3）衍生脂类一般不含脂肪酸，但可与脂肪酸结合成脂。在物理性质上特别与脂类接近，都是脂溶性物质。所以称类脂。主要包括两类：
①萜类如樟脑、胡萝卜素；
②固醇类如胆固醇。
（4）结合脂类主要包括脂蛋白和脂多糖。虽然在有脂类成分参予分子构成，但在性质上与脂类相差甚远。所以有时也不列入脂类。
二、甘油三酰酯
1．分子结构（分子示图）
分子式中以R代表脂酰基，1、2、3表示甘油的碳位，称立体专一序数，代号为sn。式中1、3两字位置不能随意调换，所有甘油衍生物都应冠以sn。甘油碳位有时也用α、β表示，1位碳为α，2位碳为β，3位碳为α′。
脂肪酸一般是偶数C链，奇数很少。C原子数一般在12~20。例如：12C 月桂酸，14C豆寇酸，16C软脂酸，18C硬脂酸，20C花生酸
脂肪酸碳链中没有双键，称为饱合脂肪酸，有双键的称不饱合脂肪酯。
常见不饱合脂酸有油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。
有的脂肪酸有取代基，如蓖麻油酸为12-羟基油酸，大枫子酸为环戊烯十三酸。
每个脂肪分子中可以有1~3个不饱合脂酸，不饱合度高则溶点低。2．主要化学性质
①水解酸水解→脂酸+甘油；碱水解→甘油+脂肪酸盐。碱水解称皂化反应。皂化1g脂肪的KOH mg数称皂化价。
②加成不饱合脂酸可加囟素， 100g脂加成需碘克数称碘价。
③氧化及酸败油脂贮存时间久后（尤其夏季高温）则发生氧化出现难闻气味，称酸败。
酸价（酸值）：中和1g脂肪内游离脂酸所需要KOH的mg数。酸价可表示酸败程bn度。一些植物油在空气中氧化发生聚合形成固体油如桐油，这一过程称油脂的干化。
④乙酰化是含有羟基脂酸所具有的反应。含羟基的甘油酯和醋酸酐作用生成乙酰化酯。脂肪的羟基化程度可用乙酰价表示。也叫乙酰化值。
三、蜡
是脂肪酸与高级一元醇（24~36C）形成的酯类。常温下为固体，不溶于水也不溶于有机溶剂。化学性质比较稳定。但都不是单一成分。
较重要的是蜂蜡和虫蜡，蜂蜡的主要成分是三十醇的棕榈酸酯，中国虫蜡是二十六醇二十六酸酯或二十八酸酯。它们都是工业提取高级醇的原料。
植物表面多有蜡层，如叶片表面，水果表面。蜡层主要作用是防水以及防病虫。
第二节复脂类
一、磷脂类
1．甘油磷脂基本结构是甘油1、2位C连接二分子脂酸，3位C连磷酸，分子称磷脂酸，磷酸上再连接一个碱性基团X，构成磷脂的通式：
磷脂中C1脂酸为饱合的，C2脂酸一般为不饱合的。如不考虑脂酸，按碱性基团的种类可将甘油磷脂划分为以下几种：
①磷脂酰胆碱俗称卵磷脂或胆碱磷脂，上式中X为胆碱；
②磷脂酰乙醇胺也称氨基乙醇磷脂，上式中X为胆胺；
③磷脂酰丝氨酸又称丝氨酸磷脂，上式中X为丝氨酸；
④磷脂酰肌醇又叫肌醇磷脂，X为肌醇。
肌醇中羟基可再磷酸化形成一磷酸、二磷酸或三磷酸肌醇。
⑤磷酯酰甘油及二磷酯酰甘油（心肌磷酯）磷脂酰甘油的X为甘油，多存在于微生物中；二磷脂酰甘油中有3个甘油分子，2个磷脂酸。
分子中两个脂酰基具有强大疏水性，为非极性端，磷酰基具强亲水性为亲水端。同一分子中即含有极性端又含非极性端的化合物，叫单极性化合物。
磷脂种类很多，常为细胞膜成分。
2．缩醛磷脂结构特点与甘油磷脂基本一样，差别只在于甘油1位碳的OH与脂肪酸的连接不是酯键，而是醚键。结构通式如下：3位碳的磷酸基上的X，可以是胆碱、乙醇胺、丝氨酸等，这点与甘油磷脂相似。
3．鞘磷脂属非甘油磷脂，较常见的是神经醇磷脂，也称鞘氨醇磷脂或鞘磷脂。神经醇已发现的有30余种，通式如下：
脂肪酸通过酰胺键与神经氨基醇的氨基连接。磷酸基上的X多为碱性基团胆碱或乙醇胺。
鞘磷脂主要存在于动物细胞膜中，构成生物膜的第二类脂成分。
二、糖脂类
1．脑苷脂此类苷脂多存在神经组织中，如髓鞘。神经酰胺与一个单糖残基以苷键结合在糖b-OH上。例如b-D半乳糖脑苷脂：2．神经节苷脂是较复杂的糖鞘脂，分子中除神经酰胺外，还有N-乙酰神经氨酸和一个寡糖链。较有代表性的是神经节苷脂GM1和GM2，结构如下：
脑苷脂和神经节苷脂也是单极性分子，极性头部由糖承担，但神经节苷脂有羧基，可带负电荷。
三、衍生脂类糖苷脂中尚有脂肪酸，类脂中没有脂肪酸，但在性质上与脂类相似（溶解性）。结构上为异戊二烯单位。主要有类固醇和萜类。1．类固醇类
此类物质广泛存在于生物界，功能多样，也是动物细胞膜重要成分。
（1）基本结构属于环戊烷多氢菲衍生物，有三侧链，其中一个较长，一般为异辛基。结构通式如下：
（2）几种重要的固醇
①胆固醇及7-脱氢胆固醇（7-8位脱氢）胆固醇是哺乳动物细胞膜重要成分，植物少见。7-脱氢胆固醇是胆固醇7-8位脱氢，经紫外线照射可生成维生素D3。麦角固醇紫外照射可生成维生素D2。D2与D3差一个双建和一个甲基。胆固醇可以和脂肪酸形成胆固醇脂。
②类固醇激素类主要有皮质醇、醛固酮、孕酮、睾酮、雌二醇、雌三醇等。
皮质醇又称为糖皮质激素，醛固酮称盐皮质激素。孕酮等称性激素。结构如下：
③胆汁酸类是固醇的衍生物。在肝中合成进入胆囊，作用是乳化脂肪利于吸收。胆酸结构如下：
去掉7位-OH为脱氧胆酸，去掉12位-OH为鹅脱氧胆酸，三者合称胆汁酸，是胆汁主要成份。
2．萜类
萜类为异戊二烯单位结合物。在植物体中多见，有挥发性。如樟脑、薄荷等挥发油，还有植物色素如叶黄素、胡萝卜素、叶醇、以及赤霉素和脱落酸等植物激素。传递电子的辅酶Q也是萜。
【思考题】
１．脂类在化学结构和性质上有何共性？
２．磷脂的分子结构有何特点，常作为细胞的哪种成分存在？３．为何糖脂又叫苷脂，固醇叫异戊二烯脂？
【教学内容与学时】第4讲：主讲内容氨基酸；第7–8学时。
【教学目的和要求】了解氨基酸及蛋白质的概念；氨基酸的结构特点及主要性质。
【教学重点与难点】氨基酸的类型、两性解离、较重要的化学性质。
第三章蛋白质
蛋白质是α-L氨基酸按不同种类和不同顺序经肽健聚合成肽链，并进一步卷曲折叠成具有特定三维立体结构和特定生物功能的
一大类高分子有机物。
第一节氨基酸
大多数为α-氨基酸，除甘氨酸外都有对映体，有放光性。根据甘油醛定为L-型和D-型。分子中R
第十一章脂类代谢
第一节脂肪的分解代谢
一、脂肪的消化与吸收
1．脂肪的消化脂肪在动物消化道中水解过程称为消化。
（1）消化部位消化脂肪部位在小肠，主要在十二指肠。因胰腺和胆囊都开口于十二指肠，可分泌脂肪酶和胆汁，但胆汁来源于肝。
（2）水解脂肪的酶胰腺分泌多种酶，除脂肪酶外还有胆固醇酯酶和磷脂酶。脂肪酶有两种，另有一种辅脂酶：
①胰脂肪酶也叫三酰甘油酯脂肪酶，过去也叫α–脂肪酶，催化甘油三酯的α–酯键水解，产物为2分子脂肪酸和一分子一酯酰甘
油，也叫2–甘油一酯或β–油一酯。
此酶也可水解除β–酯键，但作用很慢。
②单酯酰甘油单酯脂肪酶过去叫β–脂肪酶，专门水解脂肪的β–酯键。（有书上讲是三种酶，还有甘油二酯脂肪酶。还有书上讲甘油一酯由磷脂酶A2催化水解）。
③辅脂酶也叫共脂肪酶，为10KD蛋白，功能是吸引并将胰脂肪酶固定在油相表面，使胰脂肪酶易发挥作用，催化油相内的甘油三酯水解。
（3）胆汁的作用胆汁可促进脂类的乳化和溶解，具有帮助脂肪消化作用，同时也具有协助吸收的作用。
2．消化物的吸收
脂肪经过消化后，产生脂肪酸、甘油、及甘油一酯。甘油与胆汁酸盐乳化成混合微因，具有很大极性，可穿过小肠粘膜细胞表面的水屏障，由肠细胞吸收。
甘油、短链及中等长度链脂肪酸，易被肠粘膜直接吸收，进入门静脉。但长链的脂肪酸也吸收。甘油三酯的脂酸如果是短或中链，未被消化也可被吸收一部分。
关于磷脂和胆固醇的水解和吸收将在后面介绍。
植物的脂肪水解，一般在乙醛酸体中进行，植物脂肪多贮荐在园球体（乙醛酸体）及高等基体内。
植物脂肪酶有自我催化物点，即在酸性大时活性增加，所以水解后脂酸增多，水解更快，所以植物油料在高温多湿情况下，脂酶活性加大，易发生变质。
二、甘油的代谢
脂肪水解产生的甘油被吸收后，基本上有两个去路：一是重新用于脂肪及磷脂的合成；二是甘油被磷酸化为磷酸甘油，再经α–
磷酸甘油脱氢酶氧化为磷酸二羟丙酮，可进入糖酵解途径，也可以进入糖异生途径。
三、脂肪酸的氧化
1．脂肪酸进入线粒体
（1）脂肪酸的活化脂肪酸在氧化前先要形成脂酰CoA。是由脂肪酸硫激酶催化，也叫脂肪酰CoA合成酶。
R–COOH＋ATP＋CoA 脂肪酸硫激酶 Mg++ ?R–CO–S–CoA＋AMP＋PPi
此酶在胞浆和线粒体中都有，但线粒体中的只能活化12个C以下的小分子脂酸，胞浆中的多在内质网上，又叫内质网脂酰CoA合成酶。
反应中消化两个高能键，消耗1个ATP，生成AMP和焦磷酸。实际这一反应很难进行，逆反应很快。但由于焦磷酸可被焦磷酸酶迅速水解，才使反应几乎不可逆。
（2）脂肪酸跨膜进入线粒体β–氧化在动物中是在线粒体中进行。
活化的脂酰CoA要进入线粒体才能氧化，小分子脂肪酸可直接进入线粒体再活化。大于12C的脂肪酸形成CoA形式后进线粒体困难，但有一种引导物叫肉毒碱Carmitine，和脂酰CoA结合后能进入线粒体。
2．脂酰CoA的β–氧化途径
关于β–氧化是本世纪初1904年由Knoop发现的。发现进食带奇数脂肪酸侧链的苯基脂肪酸时排苯甲尿酸，进食偶数侧链的排苯乙尿酸，由此推论氧化是在β–C位上进行的。所以称为β–氧化。
所有β–氧化途径的酶都在线粒体中。反应共四步：脱氢、加水，再脱氢、硫解：
（1）脂酰CoA的α.β–C脱氢——脂酰CoA脱氢酶催化，以FAD为辅酶（辅基？）也有书上写FMN为辅基的。
（2）α.β–烯脂酰CoA加水反应——也叫水化反应，由水合酶（或水化酶）催化。α.β–烯脂酰CoA又叫Δ2反式烯脂酰CoA。
（3）L–β–羟脂酰CoA脱氢由L–β–羟脂酰CoA脱氢酶催化，NAD+为辅酶（基）
（4）β–酮脂酰CoA硫解，由β–酮脂酰CoA硫解酶催化，也叫硫醇脂酶。反应结果，生成比原脂肪酸少2个碳的脂酰CoA和一个乙酰CoA。
硫解酶有3种，催化不同长度C链裂解。脂酰CoA脱氢酶也三种，催化C链长度为C4—C6，C6—C14，C14—C18。
上述四步反应原则上都可逆，但由于自由能变化，几乎不可逆，尤其是硫解自由能为– 28.03KJ。下一次β–氧化仍重复上述四步反应，直至全部转为乙酰CoA为止。
每一次β–氧化，都生成一个乙酰CoA和少2个C的脂酰CoA，生成一个FADH2和1个NADH+H+。
如果以软脂酸（棕榈酸）的氧化进行能量计算，有16个C，可以进行7次β–氧化，生成8个乙酰CoA，7个NADH和7个FADH2。可按1个NADH氧化产生3个ATP，1个FADH2氧化产生2个ATP，可生成7×3＋7×2＝35ATP，。1个乙酰CoA可产生12个ATP，8个乙酰CoA可产生8×12＝96ATP。总共可产生96＋35＝131个ATP。
脂肪酸激活用去一个ATP，所以一个软脂酸可产生130个ATP。但脂酸激活时用去2个高能健，实际相当于2个ATP，所以，严格说是产生129个ATP。一分子脂肪有3个脂肪酸和1分子甘油，全部氧化右产生至少400个ATP。而1分子葡萄糖只有36或38ATP，1分子脂肪相当于10分子葡萄糖。所以脂肪是含能量最高的代谢底物。但脂肪的运输和分解速度都不如葡萄糖快，尤其是在剧烈运动时。
3．脂肪酸的其他氧化途径
（1）不饱合脂肪酸的氧化其氧化过程大致和β–氧化相似，但遇到有双键外，且双链不在β位时，须借助于脂酰CoA异构酶将双键移位。
例如：RC=C–C–CO–S–CA 脂酰CoA异构酶 ? R–C=C–CO–S–CoA 移位后可免去脱氢一步，直接水化反应。对多不饱合脂酸也一样，如亚油酸、亚麻酸。
这种烯脂酰CoA异构酶，不但可以将双链移位，还可以将顺式结构转为反式结构，否则不能水化，不饱合脂酸中的双键大多是顺式结构。
（2）奇数碳脂肪酸氧化有些生物体内有奇数C脂酸，反复氧化后，最后剩下丙酰CoA，不能进入三羧酸环。对其继续氧化途径有以下两条：
①转化为琥珀酰CoA进TCA环：
此辅酶在大鼠肝脏中是腺苷钴胺素。
②通过β–丙酸支路形成乙酰CoA→TCA环。
这一途径在植物和微生物中较普遍。
（3）脂肪酸的α–氧化
首先在植物中发现此途径，后来发现动物中也存在。这一途径的重要性还不清楚，似乎不主要。在此系统中仅以游离脂肪酸为底物，直接涉及到分子O2参与，产物可以是D–α–羟脂肪酸，也可以是少一个碳的脂酸。这一途径的意义可能在于为β–氧化开辟道路，移去障碍基团。
（4）脂肪酸的ω–氧化特点是在另一端——CH3未端被氧化。在动物体中12个C以上脂酸可以β–氧化，12C以下脂酸可发生ω–氧化产生二羧酸和乙酰CoA。结果是少2个C的二羧酸。例如11碳酸?9C二羟酸，9C酸?7C二羧酸。ω–氧化涉及未端甲基的羟基化，形成一级醇酸，并继续氧化成醛再成酸。
这一途径在微生物中可分解烃类的甲基，如清除不油污染等，在生物体内并不重要。
四、乙醛酸循环
在动物组织内，脂肪酸的β–氧化主要在线粒体中进行。植物体内的脂肪酸β–氧化，在个别情况下在线粒体进行，但占很小比例。在一些油料植物种子萌发时，有大量脂肪酸β–氧化，都在乙醛酸体中进行。萌发时，乙醛酸体数量明显增多。
1．乙醛酸循环的代谢反应
此循环共5步，与三羟酸循环有些相似，比TCA环多两个关键酶：异糖檬酸裂解酶和苹果酸合成酶。在一个循环中，消耗2分子乙酰CoA，生成一分子琥珀酸和1分子NADH。反应如下：
2．琥珀酸的去向认为是先转化成苹果酸，再进入其它代谢。琥珀酸可以从乙醛酸体转运至线粒体进入TCA环，与CoA结合生成琥珀酰CoA，沿TCA环脱氢，产生延胡索酸，再水化生成苹果酸。（1）苹果酸继续沿TCA环运行→再脱氢生成草酰乙酸，转化为α–酮戊二酸用于合成天冬氨酸或谷氨酸。或彻底氧化掉。
（2）苹果酸也可在线粒体脱羧生成丙酮酸，再合成丙氨酸。脱羧由苹果酸酶催化。据说此苹果酸酶有两种，或是一种酶可以用两种辅酶，即能利用NAD+又能利用NADP+。另外通过生成X—碱成=酸和草酰乙酸，可用于合成氨酸在细胞质中可转化为丙酮酸（走PEP）生成丙氨酸，
五、酮体代谢
酮体是指动物组织或细胞中的乙酰乙酸、D–β–羟丁酸和丙酮三种物质。在人的正常代谢情况下，血液中酮体很少，尤其是丙酮含量极低微。
1．酮体的生成
主要在肝、肾细胞中产生，原料是乙酰CoA。肌肉中的乙酰CoA在线粒体中产生就进入TCA环，但肝肾细胞中乙酰CoA还有另一条去路，即产生酮体。合成过程如下：
当饥饿、或糖尿病等情况下，糖代谢受阻，机体能量供应得不到充足的糖分氧化，就会促使脂肪组织中大量脂肪水解，向肝脏运输，这称为脂肪动员。
2．酮体的分解
在肌细胞中线粒体中：
（1）β–羟丁酸分解
（2）乙酰乙酸还可直接在乙酰乙酸CoA合成酶催化下，直接与CoA结合→乙酰乙酸–CoA
（3）丙酮含量较前二者少，可氧化为丙酮酸或随尿排出，过多时也可经肺呼出小部分。
【教学内容与学时】第20讲：脂肪的生物合成；39–40学时。【教学目的和要求】了解脂肪酸及脂肪的合成过程；萜类及甾体的合成路线；以及脂肪酸和胆固醇合成的调节。
【教学重点与难点】软脂酸的合成及调节。
第二节脂肪的生物合成
一、脂肪的合成
脂肪的合成场所是细胞质，（外国书上说是内质网上），合成原料是磷酸甘油和一定碳链长度的脂肪酰CoA。
磷酸甘油主要来自糖酵解产生的磷酸二羟丙酮，在α–磷酸甘油脱氢酶作用下还原为磷酸甘油。脱氢酶以NADH为辅基。——反应过程前已讲过。
另外脂肪水解产生的甘油也可再用于合成。甘油在甘油激酶作用下生成磷酸甘油。
磷酸甘油和脂酰CoA缩合由酰基转移酶催化，叫甘油磷酸脂酰转移酶。反就如下：
R1多为饱合脂酸，R2多为不饱合脂酸。实际就是酯化反应。前两步缩合反应生成磷脂酸，即是甘油三酯的前体，也是合成磷脂的前体。一般在细胞内游离含量极低。
磷脂酸再合成甘油三酯，须先脱去磷酸基，是一水解反应。由磷脂酸磷酸酶催化，形成α.β甘油二酯。此酶和磷脂酶C不是同一个酶，磷脂酶C是将磷脂上磷酸基连同侧链一同水解下，但水解链是一样的。
在动物体内，脂肪合成主要在脂肪组织及肝脏，植物则多种细胞均合成，但油性种子细胞中合成多。
甘油可来自酵解，但脂肪酸来源可能是自行合成。因脂肪酸在细胞之间长途运输是不方便的。但不等于没有。
二、软脂酸的生物合成
脂肪合成需要脂肪酸。不同生物合成脂肪酸略有区别，但合成软脂酸的途径基本相同。其它脂肪酸都是在软脂酸基础上再加工，然后衍生出其他脂肪酸。
脂肪酸合成原料是乙酰辅酶A，合成在胞质中。
1．乙酰CoA的来源——柠檬酸穿梭
糖酯解产生丙酮酸进入线粒体产生乙酰CoA，但乙酰CoA不能自由出线粒体。要经过柠檬酸穿梭运至细胞质中。
乙酰CoA来源可能不止一条。除糖酵解外，一些氨基酸氧化及脂肪酸氧化也可产生乙酰CoA，但都在线粒体中，线粒体外的游离乙酰CoA很少。
2．丙二酸单酰CoA的合成
Salih Wakil￠s发现脂肪酸生物合成时需要HCO3–。经研究发现，乙酰CoA还不能用来合成脂肪酸，还必须进一步羧化形成丙二酸单酰CoA作为二碳供体才能用于合成偶数碳链脂肪酸。而乙酰CoA 只是作为脂肪酸合成的引物，或作为丙二酰CoA合成前体。
生物素是CO2分子的中间载体。乙酰CoA羧化酶是别构酶，也是限速酶。柠檬酸是正效应物（在真核），最终产物软脂酸是负效应物。
3．脂肪酸合成酶系统及脂酰基载体蛋白ACP
脂肪酸合成酶系统是一个典型的多酶复合物，即多酶体系。共有六种酶和一个酰基载体蛋白（大肠杆菌）。高等生物真核细胞的多酶体系是由一条肽链多个结构域构成，每个结构域有一个催化功能。即一个酶蛋白分子有多个催化功能。多酶体系包括：（1）乙酰CoA–ACP转酰酶——简称乙酰转酰酶
（2）丙二酸单酰CoA–ACP转酰基酶——简称丙二酰转酰酶（3）酮脂酰ACP合成酶——简称缩合酶
（4）β–酮脂酰ACP还原酶——简称酮脂酰还原酶
（5）β–羟脂酰–ACP脱水酶——简称羟脂酰脱水酶
（6）烯脂酰–ACP还原酶——简称烯脂酰还原酶
（7）软脂酰–ACP硫解酶。
这一多酶复合物的中心，就是酰基载体蛋白，英文缩写为ACP （acyl–carrier–protein）。当脂肪酸合成时，这一泛酰巯基乙胺就相当于吊车的手臂，反复运转，将酰基从一个酶转移到另一个酶上。所以反应物始终连在ACP上，然后由不同酶来作业，如同流水线。
4．软脂酸的合成过程
（1）起始反应（原初反应）由ACP作为桥梁，将乙酰CoA的乙酰基转移到酶复合物上。即ACP先接乙酰CoA，然后转移到酶上。β–酮脂酰合成酶上有一个半胱酸巯基，接受乙酰基连上，起始完毕。
（2）碳链的延长与脂肪酸的β–氧化相似，但方向相反。每次延长2个C，由6步反应完成：
①丙二酸单酰单酰转移
这样多酶体上等于连接了两个酰基：E S–乙酰基如此有
利于缩合反应进行，是连在β–酮脂酰合成酶上。
S–丙酰基
②缩合反应——乙酰基与丙二酸单酰基缩合，实际是乙酰基被转移到丙二酰上。
生成物为乙酰乙酰ACP，释放CO2有利反应向右进行。
③第一次还原
④脱水
⑤第二次还原，O型B—羟丁酰脱水，形成X、B反式丁烯酰——ACP 也叫A2反丁烯酰
⑥酰基转移
丁酰基转移后，可继续重复上面反应，碳链可不断延长。
（3）终止反应当碳链延长到16个C时，β–酮脂酰ACP合成酶对棕榈酰ACP无能为力了，即失去活性。这时棕榈酰ACP和CoA作用交换脂酰基，由棕榈酰ACP硫解酶催化。——形成棕榈酰–S–CoA。也叫软脂酰CoA，从多酶复合物上脱离。
如若再延长碳链，或形成不饱合双键，则需另走其他途径。
从多酶体上脱下的软脂酰CoA也可直接用于脂肪合成。
反应中两次还原所用NADPH，主要来自戊糖磷酸途径。
5．软脂酸合成的调节
其他脂酸大多由软脂酸转化，所以细胞内软脂酸的合成控制着整个脂肪及磷脂的合成速度。
软脂酸合成的调控，主在通过乙酰CoA羟化酶进行调节，有两个方面调节：
（1）柠檬酸作为正效应物，提高乙酰CoA羧化酶活性；软脂酸是负效应物。
（2）受激素调节，通过对乙酰CoA羧化酶磷酸化使其失去活性，肾上腺素、胰高血糖素使磷酸化失去活性，胰岛素促去磷酸化，使恢复活性。
三、其他脂肪酸的合成
因多数生物脂肪酸合成经7次循环后，就限于软脂酸这一产物，不能再增长碳链，这是由于β–酮脂酰合成酶可能对碳链长度有专一性，只能适于14个碳以下的碳链，而对16个碳的软脂酰不再有活力，所以不能接受。
1．16碳以上长链脂酸的碳链延长
16C以上都须在软脂酸基础上加长碳链，一般在合成软脂酸后，由两个酶系统经两条途径完成。
（1）线粒体脂肪酸延长酶系这一酶系走脂酸β–氧化逆反应：前三步的酶与β–氧化中相同，只是逆向反应。最后一步的酶是烯脂酰CoA还原酶，辅酶是NADPH。代替了β–氧化中的脂酰CoA脱氢酶，辅酶是FAD。
在线粒体中， NADH的氧化主要在电子传递链中，NAD+还原在TCA 环中。在线粒体中也可能有少量的NADP+，但还原需用NADH，不能TCA环底物直接还原，要靠电子传递推动，但具体情况查不到。（2）内质网脂肪酸延长酶系哺乳动物的内质网膜能够以长链脂肪酸作引物延长，脂肪酸碳链包括饱合和不饱合的。
此酶系是利用丙二单酰作C2供体，NADPH为供氢体，从羧基未端延长。中间过程与脂肪酸合成酶体系相似，只是由CoA代替ACP为酰基载体，合成过程也完全一样。
2．不饱合脂肪酸的合成
不同生物可能有不同的途径，但基本是单加氧和脱氢。
（1）单烯脂酸的合成油酸、棕榈油酸（软脂酸加1个双键）都是Δ9位顺式双键，绝大多数生物都能合成，但需氧生物和厌氧生物的途径和酶都不同。
脊椎动物及其他需氧生物可由微粒体中的单加氧酶在Δ9位加氧，然后生成不饱合脂酸和水。由O2生成水要接受4个电子，脂酸脱氢只能提供2个，另2还要有NADPH提供。
软脂酰CoA＋NADPH＋H+＋O2 单加氧酶 ? 棕榈油酰CoA＋NADP+＋2H2O
（2）多烯脂酸的合成除厌氧菌外，所有生物都含有多烯脂酸，高等生物更多。以软脂酸为底物可通过延长和去饱合作用形成多种不饱合脂肪酸。
动物自身不能合成亚油酸和亚麻酸。必须从食物中获得，因些称必须脂肪酸。
3．脂肪酸的衍生物（略）
第三节磷脂和胆固醇代谢
一、磷脂代谢
1．磷脂的分解代谢
（1）磷脂酶磷脂水解在体内由磷脂酶催化。磷脂酶有A、B、C、D四种，A又分A1和A2。
（2）磷脂的分解磷脂分解主要是在组织细胞内对膜进行更新，肠道很少。
生物体内细胞中的磷脂需经常更新，在磷脂酶作用下不断水解，再补充合成新磷脂，例如进行修复损伤的膜，清除由于不饱合脂肪酸自身氧化产生的毒性磷脂等。
2．磷脂的生物合成
甘油磷脂合成途径比较简单，在甘油三酯合成过程中，有中间产物磷脂酸，可以直接用于合成磷脂。磷脂酸的合成上节已介绍。合成甘油磷脂的途径在高等动物中是基本相同的。在某些细菌中，途径略有差异。
（1）磷酸乙醇胺的合成
首先，磷脂酸必须先由磷脂酸磷酸酶水解，转化为甘油1.2二酰脂才能用于合成。
分子式：
最后一步是合成磷脂的关键步骤，磷酸乙醇胺转移酶牢固地结合在内质网膜上。
乙醇胺可由丝氨酸脱羧转变来，也可来自食物。
其他磷脂都是在磷酸乙醇胺基础上合成的。
（2）卵磷脂（磷脂酰胆碱）的合成合成途径与磷脂酰乙醇胺相似。
反应中胆碱可由食物中摄取，也可由磷脂酰乙醇胺上加甲基合成，腺苷蛋氨酸是甲基供体。
分子式：
（3）磷脂酰丝氨酸的合成分子式：
（4）磷脂酰肌醇合成分子式：
肌醇上还可以进行磷酸化为一、二、三磷酸肌醇磷脂。在磷酸甘油酯酶C作用下水解时释放IP3，为第二信使。
（5）鞘磷脂的合成
鞘磷脂是动物神经组织的主要成分，分子中没有甘油，先合成鞘氨酸，合成如下：
分子式：
由神经酰按还可以合鞘糖脂：
神经酰胺+UOP—D一半乳糖→脑苷酯N—酰基鞘氨醇半乳糖基
转移酶。
二、胆固醇的代谢
胆固醇是细胞膜重要组分，又是血浆脂蛋白组成部分，是合成胆汁酸等胆汁成分前体，也是维生素D和类固醇激素的前体，在生物体内占有重要地位，不可勿视。
1．胆固醇的生物合成
在生物体内，肝脏是合成胆固醇的主要场所，合成的前体是乙酰CoA，走甲瓦龙酸（MVA）合成途经，合成酶系在内质肉和胞液中，
有NADPH供氢，ATP供能。
（1）二羟甲基成酸（MVA ）的合成分子式：
第一步由2分子乙酰CoA合成的乙酰乙酰CoA，也可来自酮体。再与1分子乙酰CoA缩合，就生成3–羟基–3–甲基戊二酸单酰CoA，也叫β–羟基–β–甲基戊二酰CoA，英文缩写为HMG–CoA。
以HMG CoA合成MVA需2分子NADPH，反应不可逆转。这一步是合成胆固醇的限速步骤，催化酶为HMG CoA还原酶（限速酶），立体专一性很强，此酶可被胆固醇反馈抑制。
（2）异成烯醇焦磷酸脂的合成（IPP的合成）
过去叫异戊烯基焦磷酸，是很多萜类及甾体合成的活性前体，合成反应如下：
甲瓦龙酸→分子式：
IPP可首尾缩合成长链异戊二烯（聚异戊二烯）。在植物如橡胶类、胡萝卜素、植醇，质体醌等多种萜类化合物，包括辅酶Q，都由异戊二烯单体合成。
在动物可用于合成胆固醇及各种类固醇，如维生素D、E、K及类固醇激素等，合成是在IPP基础上，还继续走鲨烯途径。
（3）鲨烯的合成分子式：
（4）羊毛脂固醇合成分子式：
（5）胆固醇合成
由羊毛脂固醇合成胆固醇还有很多步。基本是3个问题，切除三个甲基，8.9位双键移位至5.6位，及侧链双键被还原。
2．胆固醇代谢的调节
（1）胆固醇的代谢平衡
外源食物中的胆固醇也可被吸收，同其它脂类一样，吸收也在小肠中。相对于脂肪酸或脂肪的其它降解物，胆固醇的吸收最慢，吸收后可以外运。
胆固醇及其他类固醇在动物体内一般不进行彻底分解，尤其是母核部分。在体内经过一定转化或未经转化，在肠道内就被排出体外。
机体内胆固醇的来源，主要是生物合成和食物撮取，食物摄取不足要由合成来补充。当摄入过多时会抑制自身胆固醇合成，尤其是植物中的固醇一般不易吸收利用，但却能抑制自身胆固醇合成。
胆固醇的摄入、合成和分解排泄之间要保持一个平衡。外源胆固醇输入高时，一般可以抑制自身肝细胞胆固醇合成。
（2）激素的调节
HMG–CoA还原酶在细胞液中经蛋白激酶催化进行磷酸化后丧失活性，而在磷蛋白磷酸酶作用下又可脱去磷酸恢复活性。
胰高血糖素等可通过第二信使cAMP影响蛋白激酶，加速HMGCoA还原酶磷酸化失活，抑制此酶减少胆固醇合成。
胰岛素可促进酶的脱磷酸化作用，使酶活性增加，有利于胆固醇合成。
此外胰岛素还可诱导HMG还原酶合成。
【思考题】
１．动物消化脂肪的酶有哪些？
２．脂肪酸氧化的途径有哪些，哪一途径是最主要的，在什么地方进行？
３．脂肪酸分解后产生的乙酰CoA是如何被代谢掉的？
４．软脂酸的生物合成有哪些步骤，哪一步是限速步骤，如何进行调节？
５．固醇类生物合成的前体是什么？胆固醇代谢如何进行调节？教学内容与学时】第21讲：蛋白质的消化及氨基酸的分解；第41–42学时。
【教学目的和要求】了解动物对蛋白质的消化过程；氨基酸的脱氨、碳架的代谢及氨的代谢(尿素循环)。
【教学重点与难点】氨基酸的脱氨及尿素循环。
第十二章氨基酸与蛋白质代谢
第一节蛋白质的消化与吸收
一、蛋白质的消化
蛋白质在动物消化道中水解过程称为消化。蛋白质未经消化是不能吸收的，也不易吸收。
唾液中不含蛋白酶，消化是从胃中开始。
1．消化蛋白质的酶类
（1）胃蛋白酶由胃粘膜细胞合成分泌，以酶原形式存在。进食后刺激胃分泌胃泌素，促使胃中柱细胞分泌盐酸，使胃液变酸。在胃酸作用下胃蛋白酶原可以自身激活，从N端水解下42个碱性氨基酸而激活。胃蛋白酶的最适pH为1.5 ~ 2.5，胃酸正好在此范围。
胃蛋白酶对蛋白质没有专一性，但水解的肽键主要为芳香氨酸、蛋氨酸或亮氨酸所形成的肽键，水解产物大部分是短肽（小肽），小部分是游离氨基酸。
（2）胰液中的蛋白酶
胰腺分泌一种弱碱性液体，称胰液，很多胰蛋白酶原混合在其中。
①胰蛋白酶
胰蛋白酶原为一条肽链，活化过程是断开一个肽键和在N端切下一个六肽。
小肠所分泌的肠激酶能将胰蛋白质酶原转为酶，比自身活化快20000倍，是主要活化方式。其他酶原活化全靠胰蛋白酶作用。肠激酶也叫肠肽酶，是糖蛋白，存在于小肠刷状缘细胞膜上。
②胰凝乳蛋白酶也叫糜蛋白酶(chymotrypsin)，有多种类型，常见的有α、β、γ三种类型。α–摩蛋白酶原是245个氨酸单链（牛胰的）。摩蛋白酶是内切酶，作用较大，（α–型活力最大）。
③羧肽酶羧肽酶A含锌，主要水解由中性氨基酸为羧基末端构成的肽键。羧肽酶B只水解肽链未端的精氨酸和赖氨酸等大碱性氨基酸构成的肽键。酶原活化时水解掉一个氨酸。
④氨肽酶多数专一性不强。少数有专一性，例如一种亮氨酸氨肽酶，含锌，只水解亮氨酸。
⑤弹性蛋白酶特异性最低。主要水解脂肪氨酸形成的肽键。2．蛋白质的酶解
食物中的蛋白质由于胃和小肠的蛋白酶水解作用，大多被水解为氨基酸，几种酶共同作用，速度是非常快的，如切除胰腺则消化能力大大降低。
在细胞内蛋白质也有降解和合成的周转。细胞内蛋白质也有一定的半衰期，有的长些，长至几周，有的较短，甚至几分钟。细胞内催化蛋白降解的酶是存在溶酶体中的蛋白质水解酶。目前对细胞内水解机制，还不十分清楚。
二、氨基酸的吸收和转运
1．氨基酸的吸收
氨基酸吸收的机制：Meistur曾提出一个氨基酸进入细胞的机制，称为γ–谷氨酰循环。
可能是通过6种酶连接作用来完成，这些酶存于肠、脑及肾中。肾和肠中这一循环如下：
谷氨酸+半胱氨酸合成酶ATP ADP+Pi?γ谷氨酰半胱氨酸甘氨
酸+ATP ADP+Pi?
谷氨酰–半胱酰–甘氨酸氨基酸 半胱酰甘氨酸转肽
酶 ?γ–谷氨酰氨基酸
谷氨酰环化酶?5–氧代脯氨酸+氨基酸半胱酰甘氨酸
+H2O ?半胱氨酸+甘氨酸
5–氧代脯氨酸+ATP+H2O 酶 ?谷氨酸+ADP+Pi
这一循环又叫Meisttn循环，通过循环氨基酸以γ–谷氨酸氨酸形式被转转运至胞内。然后再进行谷胱甘肽再生。
除此外，肠粘膜上具有运载氨酸的载体蛋白质，并可与Na+形成三联体，将氨基酸及Na+载入细胞，Na+再通过Na+泵出，这与葡糖吸收类似。
至于肽的吸收，肠粘膜细胞上还有二肽和三肽载体转运体系，也是耗能的主动运输，吸收在小肠近端，所以肽的吸收还先于氨基酸。不同的二肽吸收也有竞争作用。
2．血液中氨基酸的移除
氨基酸进入身体的主要通道是从肠经门静脉循环到达肝脏。
一般正常情况下，血浆氨基酸浓度是α–氨基氮4~8mg/100ml血浆。折含35~65mg混合氨基酸。
在血中氨酸很快被移除掉，肝脏具有从循环中摄取氨酸的最大能力，肾脏能力也大，其他组织则较小，脑组织有一定的选择能力。体内还有一个途径，称葡萄糖—丙氨酸循环，将氨和丙酮酸运至肝脏。
丙氨酸→血液→肝脏→乙氨→丙酮酸→异生→葡糖
三、氮平衡
氮平衡是指机体摄入有机氮量和排出氮量之间所维持的平衡状态。
摄入的有机氮主要来自食物中含氮有机物，食中有机氮主要以蛋白质为主，其次还有核酸及其他一些含氮物，统称非蛋白氮。非蛋白氮所占比例很少，另外非蛋白氮吸收可以忽略不计。如此吸收氮主要是蛋白氮（其中平均含N16%）。
由于食物中蛋白与人体蛋白组成差异，不能全吸收或不能全利用。
人体有8种氨基酸不能自己合成，必须来自食物，为缬氨酸Val、异亮氨酸Ile、亮氨酸Leu、苏氨酸Thr、蛋氨酸Met、赖氨酸Lys、苯丙氨酸Phe、色氨酸Trp。称必须氨基酸。组氨酸His和精氨酸Arg对幼小动物也是必需的。
一般动物蛋白必须氨基酸含量高，营养价值高。植物蛋白含必须氨酸少。
第二节氨基酸的分解代解
一、氨基酸的脱氨基作用
氨酸的脱氨基代谢是氨酸最常见的分解代谢，在体内的大多数组织均可进行，脱氨基方式有大致4种。
1．氧化脱氨基作用
最基本过程是：分子式：
产物是酮酸和氨
第一步是酶促反应，生成的亚氨酸不稳定，自发形成α–酮酸。氨基酸氧化酶有很多种，可以分作三类：①L–氨基酸氧化酶，专一性较强，其中一类以FAD为辅基；另一类以FMN为辅基。②D–氨基酸氧化酶，主要分解D–氨基酸。③氧化特定氨基酸的氧化酶。如甘氨酸氧化酶、D–天冬氨酸氧化酶。
2．非氧化脱氨基有多种方式主要存在微生物中
（1）还原脱氨基
（2）水解脱氨基
（3）脱水脱氨基
（4）氧化还原脱氨基，两个氨基酸相互氧化还原，其中脱水脱氨是丝氨酸和苏氨酸脱氨方式。另外，氨基酸酰胺也可脱酰胺的NH3，主要是谷酰胺和天冬酰胺，实际是酰胺的水解。
3．转氨脱氨基都是可逆反应。赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸不参加转氨作用
即α–氨酸与α–酮酸转氨，由转氨酶催化。
转氨酶中有磷酸吡哆醛作辅酶，含VB6。4．联合脱氨作用
转氨基作用只是生物体内氨基酸脱氨基的一种中转过程，因转氨作用相对比较容易进行，而脱氨则进行比较困难。但个别氨酸脱氨比较容易，主要是谷氨酸，其次是丙氨酸和天冬氨酸。谷氨酸脱氢酶活力最高，且不需氧，其他氨酸的氨基可先转氨给α–酮戊二酸——生成谷氨酸→再脱去氨基，此途径是体内氨基酸脱氨的主要途径。
α-氨基酸+α–酮戊成二酸→α-酮酸+谷氨酸
此外还有另一联合脱氨途径，是嘌呤核苷酸循环。以天冬氨酸为中转站，次黄嘌呤和腺嘌呤为转氨受体。
分子式：
前面以经说到，生物体内的氨基酸除了脱氨基之外，也可脱去羧基生成相应的胺。脱羧酶专一性高，一个氨基酸一个酶，有立体专一性。除组氨酸脱羧外，都需辅酶，以磷酸吡哆醛为辅酶。
二、氨的代谢
1．氨的转运
氨基酸分解脱氨，大多数是在肝脏进行，脱下的氨可就在肝细胞中形成尿素或尿酸，经肾排泄，不需长途转运。
但是，肌肉和脑组织生成的氨，无能力合成尿素。多需经血液运至肝脏形成尿素。
由谷氨酸形成谷氨酰胺是需能量的（需ATP）。分子式：
谷酰胺随血进入肝细胞后，在谷酰胺酶作用下分解为谷氨酸和NH3+。也可通过其他转氨作用，将其他氨基酸的NH3运出，主要是丙氨酸。
这称为葡糖—丙氨酸循环，实际上是多个代谢途径结合。
2．尿素的形成（鸟氨酸循环）分子式：
游离NH4+不易反应，需活化生成氨甲酰磷酸，消耗2ATP。这一反应在线粒体中进行。
CO2来自线粒体中脱羧，NH3来自谷氨酸脱氨。细胞液中α–酮戊二酸，接受其他氨酸脱下的氨基，在转氨酶作用下，形成谷氨酸进入线粒体，脱氨生成氨甲酰磷酸。线粒体中有大量ATP。氨甲酰磷酸合成酶是调节酶，正效应物是N–乙酰谷氨酸。
合成瓜氨酸也在线粒体，合成后被线粒体膜上载体运出线粒体。瓜氨酸在胞液中与天冬氨酸结合，生成精氨琥珀酸。天冬酸来自TCA环的草酰乙酸转氨后出线粒体。
在胞液中，精氨酸被水解就生成尿素和鸟氨酸，鸟氨酸可进入线粒外膜，在内膜载体转运下返回线粒体。精氨酸酶可能也是调节酶，含有4个亚基和Mn++。排尿素动物都有此酶。
循环一圈消耗2分子NH3 ，一个来自天冬酸，一个来自氨甲酰磷酸。生成一分子尿素需要耗能3个 ATP，4个高能键，实际就是4个ATP。
尿素形成后由血液带入肾脏随尿排出。
三、氨基酸碳架的氧化分解途径
蛋白质中的20种氨酸，只有甘氨酸可以直接氧化分解生成CO2，其他氨基酸都是生成相应碳架的酮酸，或在裂解后生成酮酸。在其生成酮酸后，基本都能转化为三羧酸环的中间产物，经TCA代谢彻底氧化。
根据生成酮酸类型，把氨基酸碳架氧化途径分四类：
1、生成丙酮酸
（1）丙氨酸+α–硐或二酸→丙酮酸+谷氨酸
（2）丝氨酸分子式：
（3）半胱氨酸分子式：
（4）甘氨酸也有两种分解方式分子式：
（5）苏氨酸分子式：
从这一角度讲，苏氨酸不属于生丙酮酸的氨基酸，而属于生酮氨
基酸，只是可以通过甘氨酸→丝氨酸——转为丙酮酸
2．生成α–酮戊二酸
（1）精氨酸分子式：
（2）谷酰胺分子式：
（3）组氨酸分子式
（4）脯氨酸分子式
3．形成琥珀酰COA
（1）甲硫氨酸分子式：
（2）缬氨酸
（3）异亮氨酸
4．生成草酰乙酸
（1）天冬氨酸→草酰乙酸
（2）天冬酰胺←→天冬氨酸←→草酰乙酸，天冬酰胺在植物是重要的NH3贮藏者。
5．生酮氨基酸
（1）苯丙氨酸→酪氨酸→4–羟苯丙酮酸→尿黑酸→延胡索酰乙酰乙酸，此途径又称延胡索酸途径。
（2）酪氨酸与苯丙酸同路，也是合成酪氨酸途径。
（3）亮氨酸α–酮异已酸异戊酰CoA
分子式：
（4）赖氨酸分子式：
（5）色氨酸分子式：
除上述5个氨酸外，苏氨酸也属生酮氨基酸。
酪氨酸人体也不能合成，但可通过Phe转化来。
【教学内容与学时】第22讲：氨基酸的生物合成；第43–44学时。【教学目的和要求】了解大多数氨基酸的生物合成过程；莽草酸途径的生物学意义；几种重要的氨基酸衍生物。
【教学重点与难点】谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸及芳香氨基酸的生物合成
第三节氨基酸的生物合成
氨基酸合成可大体分为六个基本途径：脂肪族氨酸四个，芳香族两个。
一、α–酮戊二酸衍生类型——谷氨酸族
此类型有四种氨酸，人体基本都能合成，但精氨酸合速度慢，故有时也列入必须氨酸中。
1．谷氨酸、谷酰胺生物合成
（1）直接氨基化分子式：
反应为可逆反应，此酶可利用两种辅酶NADPH/NADH。一般来说，利用NADH
辅酶多为脱氨基的反应。
（2）转氨基合成——分两步合成。分子式：
转氨基合成比直接氨基化多消耗一个ATP，但反应更为容易进行。转氨基合成是生物体内重要途径。
谷氨酸的合成是所有其他氨酸合成的入口，控制着生物体内所有氨基酸合成的强度，因为能直接氨基化的氨酸，也只有谷氨酸，（植物还有天冬酸）。其他氨酸合成都是转氨作用。
2．脯氨酸的生物合成
分子式：
3．精氨酸合成以谷氨酸为底物，先乙酰化保护氨基，GLU+乙酰CoA→N–乙酰谷酸→N-乙酰
分子式：
精氨酸合成实际走的鸟氨酸循环路线。
二、草酰乙酸衍生类型——天冬氨酸族
此类有大约6种氨酸：天冬氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、异亮酸。
草酰乙酸→天冬氨酸→天冬氨酸磷酸→天冬氨酸半醛→高丝氨
酸→蛋氨酸
1．天冬氨酸与天冬酰胺的合成分子式：
2．苏氨酸合成分子式：
三、丙酮酸衍生类型——丙氨酸族
1．丙氨酸的合成分子式：
此反应在细胞内频繁进行，没有反馈抑制，是氨基酸代谢的另一个枢杻，起到缓冲丙酮酸和NH3的调节作用。
2．缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的合成
此三个氨酸人体均不能合成，合成途径也较麻烦，起始反应都由丙酮酸脱羧生成活性乙醛，脱羧酶类似于丙酮酸脱氢酶系的脱羧酶，但不形成乙酰CoA，有焦磷酸硫胺素参与作辅酶。经历缩合、还原、脱水、转氨等步。
分子式：
四、3–磷酸甘油酸衍生类型——丝氨酸族
此类型有丝氨酸、甘氨酸和半胱氨酸的合成。
1．丝氨酸和甘氨酸生物合成分子式：
2．半胱氨酸合成分子式
但此途径对高等动物是否重要，还不清楚。主要是–SH来源以及无机SO42–的还原，微生物和植物是生成腺苷–5′–磷酸硫酸，即APS。
分子式：
五、芳香族氨基酸合成
芳香氨酸数量虽少，但生物合成地位十分重要，尤其是其中间产物及衍生物，许多是有生理活性的。如动物体内的组胺、色胺、儿茶胺，植物体内的黄酮类物质、多元酚类物质，及构成细胞壁的木质素等等。
1．苯丙氨酸的生物合成——莽草酸途径
分子式：
2．酪氨酸合成分子式：
3．色氨酸合成分子式：
4．组氨酸合成与其他氨酸合成不同，起始物为ATP和PRPP。ATP+PRPP N–1–（核糖5′–磷酸）–ATP
经过一系列转化仅留下咪唑基，通过组氨醇生成组氨酸。
六、氨基酸的重要衍生物
1．黑色素——来自酪氨酸
重点8+2大学教授的生物化学笔记11
[ 2006-10-4 10:05:00 | By: 嘀嘀踏雪狼&SCI ]
2．多巴胺——来自酪氨酸
3．肾上腺素——来自酪氨酸
4．5–羟色胺——来自色氨酸
5．组胺——来自组氨酸
6．γ–氨基丁酸
7．牛黄酸——来自半胱氨酸
8．卟啉的合成
原料是甘氨酸和琥珀酰CoA（动物）。在线粒体中合成第一步，转入胞质中继续合成。
分子式：
尿卟啉原III在一系列酶作用下，侧链A由乙酸基脱去羧基变甲基，形成粪卟啉原III，然后再氧化B、C两吡咯的P侧链，去羧基——转为乙烯基。
中间连接的桥脱氧加双键为原卟啉IX。胆红素是线形的。
分子式：
植物合成镁卟啉过程与此相似，但合成胆色素原的原料不是甘氨酸和琥珀CoA。推则是α–酮戊二酸或谷氨酸，可能经过γ,δ–二氧戊酸形成δ–氨基酮戊酸，即前面的α–氨基β–酮己二酸。
镁原卟啉是在叶绿体中合成的，再上植醇就形成了叶绿素分子，中间经过原脱植基叶绿素。
【教学内容与学时】第23讲：蛋白质的生物合成；第45–46学时。【教学目的和要求】了解蛋白质生物合成的意义、分子要素、遗传密码；蛋白质的生物合成过程；多肽链合成后的加工修饰等。【教学重点与难点】蛋白质的生物合成要素和合成过程。
第四节蛋白质的生物合成
蛋白质是重要的生命物质，即作为结构物质参与生物机体的建成，又作为生命活动的调节者，参与所有代谢反应的调控。例如催化代谢反应的酶是蛋白质，很多激素及受体是蛋白质，众多的细胞因子也是蛋白质等等。
蛋白质合成是生物控制代谢的关键步骤。不同生物合成不同的蛋白质，同一生物不同发育时期也会合成不同蛋白，导致不同生物和不同发育时期代谢的不同，而引起生长发育不同，产生的形态特征也不同。
生物体内蛋白质是在不断合成和分解的。蛋白合成的下降表示衰老到来，合成停止意味着死亡。
一、蛋白质生物合成的要素
蛋白质合成除了需要20氨酸作为原料外，还需要RNA和酶的参与，还需要多种辅助因子。
1．模板mRNA与多肽链的遗传编码
20种氨酸组成多肽链，如果任意排列组合，形成肽链种类是无法计数的，不可数的。
实际上每种生物体内的蛋白质种类基本上是固定的，每种生物只能合成其特有的蛋白质，这是因为多肽链的氨基酸顺序，是由DNA 决定的，是有遗传性的。
mRNA在蛋白质合成中直接作为多肽链合成的模板，相当于多肽链合成的图纸一样。
决定氨酸顺序的是mRNA的核苷酸顺序。实验表明每3个连续核苷酸代表一个氨基酸，称三联体密码，现已全部破译，编成遗传密码字典：
遗传密码字典
5￠-磷酸未端方向的碱基中间的碱基 3￠-OH
未端方向的碱基
U C A G
U 苯丙苯丙亮亮丝丝丝丝酪酪终止终止半胱半胱终止色 UCAG
C 亮亮亮亮脯脯脯脯组组谷酰胺谷酰胺精精精精 UCAG
A 异亮异亮异亮甲硫（蛋）(甲酰甲硫) 苏苏苏苏天冬酰天冬酰赖赖丝丝精精 UCAG G 缬缬缬缬丙丙丙丙天冬酸天冬酸谷氨酸谷氨酸甘甘甘甘 UCAG
遗传密码具有通用性、简并性、摇摆性、无标点性等特点。密码碱基之间是不重叠的，但基因可以重叠的。
每一种蛋白质，必定存在一个mRNA，但有时一个mRNA可以合成两种蛋白质——起点相同，终止点不同。
2．tRNA（转运RNA）
主要负责转运氨基酸到聚合部位，起到识别密码作用。有反密码环通过碱基互补进行识别。但前两个碱基互补严格，最后一个严格性低一些，称不稳定配对。由于互补是反平行关系，所以称反密码子。
3．rRNA与核糖体
rRNA与核蛋白一起组成核糖体，核糖体是蛋白质肽链发生聚合的场所。
核糖体由大小两亚基组成，平时游离分开存在，合成蛋白质时才结合到一起，并与内质网结合，形成粗糙内质网。
真核与原核糖体大小还不一样。组成核糖体的rRNA也是真核与原核不同。rRNA转录后为前体，进一步加工后才转为核糖体rRNA。整个核糖体构型各种生物差不多，大肠杆菌的70S核糖体为椭园球体，小亚基好似胎儿皱形，大亚基好象一把三腿向上的椅子，中间凹陷，小亚基嵌在上面，从而形成近似的长椭圆球体，中间有条缝隙，mRNA从中间缝隙中穿过。图
50S亚基不能单独与mRNA结合，但可非专一性与tRNA结合。
4．氨酰tRNA合成酶
作用是将特定的氨基酸连接到特定的tRNA分子的3′–OH上，与氨基酸的羧基形成酯键。
氨酰tRNA合成酶专一性很强，具有识别氨基酸和tRNA的双重识别能力。——显示高度特异性，所以每种氨基酸至少有一种氨酰
–tRNA合成酶，实际也如此。
但也不多于20钟，虽然一种氨基酸可以有几个tRNA负责转运，称为同工tRNA，但氨酰–tRNA合成酶可以识别同工tRNA，所以一种氨基酸基本上是只有一种合成酶。目前大肠杆菌的20种氨酰
–tRNA合成酶都以提纯。
5．参与蛋白质合成的辅助因子
原核生物辅助因子有以下几类：
（1）起始因子也叫启动因子，原核有3个：
IF1 作用是促使携带氨基酰的启动（起始）tRNA与小亚基结合，形成起始复合物。使形成起始复合物速度加快。
IF2 对IF1有协助作用。也促进启动tRNA与小亚基结合，但具有GTP酶活性，可水解GTP→GDP+Pi，对GTP和fMet–tRNA有一定亲和力。
IF3 可以帮助起始复合物fMet–tRNA在mRNA上正确定位，促进小亚基与mRNA特异部位结合，对mRNA的起始部位表现亲和力。（2）肽链延长因子有些类似催化的酶，有催化能力。
EFTu 作用是将氨酰–tRNA连接到核糖体A位（受位）——也具有GTP酶活性，可将连接与GTP水解偶联。类似合成酶的作用。EFTs 作用同上，置换EFTu——使其得以再生。
Tu连接氨酰–tRNA到A位，Ts与释放出来的Tu–GDP作用，利用GTP 再生成Tu–GTP和GDP。叫Tu再生。
EFG 催化移位步骤，有GTP酶活性，与GTP水解偶联。又叫肽基移位酶，——就是使肽链从给位移至受位，从A位移至P位，并使交出氨酸的tRNA游离并从给位上脱落。
（3）终止因子（RF1、RF2）可识别终信号，并促使肽链水解释放。当核糖体的A位到达mRNA的终止密码子时，终止因子就占据A位，并与密码子结合，导致肽链释放。具体过程是大亚基上转肽酶将给位上已合成的多肽链水解释放。有时也称终止–释放因子。
除上述五类要素外，蛋白合成还需ATP和GTP供能。ATP用于氨酸活化，GTP用于肽键形成，还需Mg++参与。
真核细胞辅助因子也与原核相似，作用都差不多，例如延长因子有EFT1和EFT2，终止因子有RF1、RF2、RF3。
起始因子eIF更多，有9~10种，启动需ATP。
二、氨酰tRNA的合成
氨基酸之间不能直接形成肽健，这一反应在热力学上是需能量的，氨基酸必须活化。
1．氨基酸的活化（激活）
由氨酰tRNA合成酶（也称氨基酸活化酶）催化，反应分二步：（1）氨基酸+ATP 氨酰tRNA合成酶→氨基酸–AMP+PPi
氨酸的羧基连在AMP的第一个磷酸基上。
（2）活化的氨基酸–AMP连接到tRNA的3′–OH上
氨酸–AMP+tRNA 氨酰tRNA合成酶→氨酰–tRNA+AMP
I类酶氨酸连在tRNA3′位碳的2′–OH上，II类酶连接在tRNA的3′位OH上。
实际这两步是连续完成的，第1步形成的氨酸—AMP是与酶连在一起形成复合物，但也不是共价结合，但与酶结合的比较紧密。2．氨酰–tRNA合成的特异性机制
由于肽链延长过程中，没有校正过程——不存在校正功能，所以合成的准确性依赖于氨酰–tRNA形成的特异性。
氨酰–tRNA合成酶负责监控tRNA负载的忠实性，有两种机制：（1）正确的tRNA对于酶分子中tRNA结合位点有足够高的亲和力。——从而使酶构象改变导致催化完成。这种特异的亲和性和特异结合性，来自tRNA某些碱基排列，并认为这是第二套遗传密码。tRNA分子骨架中的这种特异序列对酶和tRNA的相互作用是致关
重要的。
（2）酶对氨基酸识别能力，也是消除错误的机制。氨酸在活化后与tRNA结合前，氨酰–tRNA合成酶会出现水解活性，一旦结合了不正确氨酸，水解活性大增，将氨酰–AMP的高能复合物水解开，所以形成了不正确结合会被立即水解掉。
三、蛋白质的肽链合成过程
肽链合成过程分为三步：起始、延长和终止。
目前研究资料都来自大肠杆菌，以下均为大肠杆菌过程。
1．起始复合物的形成
（1）起始密码多肽链合成的起始密码都为AUG，但AUG不一定都位于mRNA结构基因首端头三个位置。所以确定起始位置十分重要，如果阅读框漂移一个核苷酸，则会改变整个多肽的序列，翻译出的必将是无功能蛋白。
此外在mRNA内部序列中也有AUG，所以要区别起始信号和内部AUG。对起始AUG的确认识别，光靠反密码不行。tRNA反密码识别AUG是作用之一，另一作用是决定于核糖体的小亚基与mRNA模板的特定区域序列互补。
在mRNA的起始密码子上游，大约10个核苷酸处（－10区），往往有一段富含嘌呤的序列称SD序列（Shime-Dalgino序列），此序列可与小亚基中16S rRNA3′–端的一段富含嘧啶的片段互补。互补的碱基对可形成一个双链结构，使mRNA与核糖体的结合部位有相对正确固定，mRNA与16S rRNA的这一非翻译段之间的配对，就确定了正确的阅读框，使起始密码子定位在P位。
（2）起始氨基酸
由于起始密码是AUG，起始氨酸就是甲硫氨酸。因甲硫氨酸只有这一个码，所以多肽合成过程中第一个进入的氨基酸总是甲硫氨酸。
但发现，很多蛋白的首端并非是甲硫氨酸，因为多肽合成后，常将甲硫氨酸水解掉，甲硫氨酸的作用类似于起始引物的作用。
在肽链内部也可有甲硫氨酸，但实验发现起始Met 和内部Met不是由同一种tRNA转运，起始氨酸专有tRNA负责，为了区别，将负责转运起始Met的tRNA称tRNAfMet , 或tRNAf ,负责内部Met转运的称tRNAm，或写作tRNAMet，专门负责识别内部的AUG。
在原核生物细胞中，甲硫氨酰tRNAf形成后，还要在Met的NH2上引入一个甲酰基（甲醛基），由甲酰基转移酶催化，甲酰四氢叶酸供甲酰基。但内部的Met不进行甲酰化。真核生物也未见甲酰化。
（3）起始复合物的形成由IF1、IF2、 IF3因子参加，分为三个步骤4个过程：
①首先是起始因子IF3与30S小亚基结合，作用是阻止小亚基与大亚基结合而促使小亚基与mRNA先结合（大小亚基先结合就失去活性）。IF3和与mRNA结合后形成mRNA–小亚基–IF3复合物，IF3对mRNA 上的翻译起始部位有很高亲和力。
②IF2与GTP结合形成IF2–GTP复合物，富含能量。IF2–GTP复合物再与fmet–tRNAf结合。IF2–GTP具有识别起始tRNAf的能力，在众多氨酰tRNA中可专一性与起始氨基tRNA结合。
③IF1结合到30S小亚基上，促使IF2–GTP–fmet–tRNAf复合物与小亚基复合物结合。IF1作用是使进IF2和IF3协同发挥作用，这一结合过程IF1不可少，在这一结合过程中，tRNA的反密码子与mRNA 的起始密码配对。
并且小亚基16S rRNA3′-端也与mRNA的SD序列配对，结合后释放出IF3，形成一个fmet–tRNAf–IF2–GTP–mRNA的复合物，还有IF1，也释出？这时称前起始复合物。
④前起始复合物形成后，大亚基就结合上去，70S 核糖体形成。小亚基上结合fmet–tRNAf 的位置称A位，即氨酰基结合位（aminoacyl site）。有的书叫受位。
大亚基上有一个肽基结合位叫P位（peptidyl site）。有书上叫给位——也不确切。
当大亚基结合上去时，fmet–tRNAf就从小亚基的A位上自然进入大亚基的P位，然后释放出IF1。——接着GTP水解下来生成GDP和Pi，——再接下来IF2也释放出来，到此起始反应进行完毕，可以进入肽链延长。
原核mRNA可结合多个核糖体（多核糖体）。
2．肽链延伸
核糖体在mRNA上移动方向是5′→3′，即翻译是从mRNA5′端开始，向3′端延伸，每次移动3个核苷酸位置，增加一个氨酸残基。延伸一次可分为三步：氨酰进入、肽键形成、移位。
（1）氨酰–tRNA进入A位
当起始复合物形成后，小亚基的A位已空出，新的氨酰–tRNA可以进入A位，这一进入过程需要延长因子参与，还要GTP参与。
首先是延长因子EFTu与GTP结合，再与氨酰–tRNA结合形成一个复合物，然后再去与核糖体结合。结合时tRNA反密码还要与mRNA的密码互补识别，除了起始氨酸外，都要这样结合，结合时GTP水解，EFTu有GTP酶活性，释放能量用于推动结合。
结合后，释放出EFTu–GDP。然后由EFTs参与，EFTu–GDP再与GTP 作用，重新生成EFTu–GTP参与下轮反应。
（2）肽键的形成
新进入A位的氨酰基–tRNA，将氨酰基转移给大亚基P位上的甲硫氨酰基，与之结合形成肽键。这一步反应由大亚基上的肽基转移酶催化完成。
新进入氨基酸的氨基与P位氨酸的羧基脱水聚合，这样，P位上的tRNA也就失去氨酰基的负荷，同时A位点的氨酸变成了二肽。（3）移位完成一个肽键形成后，核糖体沿mRNA5′→3′向前移动一个密码，需延伸因子EFG参加，又称移位酶。还需GTP。EFG上有GTP结合位点，GTP的作用在于供能（可能是）。
EFG与GTP形成EFG–GTP复合物，与核糖体结合，可使卸载的tRNA 获得释放。认为除了A位、P位还应有个E位（exit site），卸载的tRNA先进入E位，EFG–GTP作用下释放。
当核糖体移动一个密码时，肽酰基也同步移动到P位，将A位空出，这时GTP水解为GDP和Pi，EFG也获得释放。
肽链延伸，通过氨酰tRNA识别定位——肽键形成——移位这三步循环反应完成一次延伸，这样重复下去，肽链就不断延长。
反应中两种延长因子，EFT和EFG，T因子又分Tu和Ts，延长因子有GTP酶活性，作用可能在于水解GTP供能，氨酰tRNA结合到小亚基上需能量，移位也需能量，延长因子先结合GTP再结合氨酰tRNA，应富含能量与小亚基结合。
从耗能看每形成一个肽键消耗3个GTP，活化用一个，进入用一个，移位用一个，但消耗4个高能键，总之相当4个ATP。
3．肽链合成的终止与释放
肽链合成mRNA上有起始部位，也有终止部位，即编码肽链的核苷酸并未延伸到3′未端，终止部位有终止密码。终止密码有三个UAA、UGA、UAG，不代表任何氨基酸。
对终止密码的识别是由终止因子的作用，终止因子有2个（也可说3个）RF1、RF2、RF3，RF1能识别UAA和UAG，RF2识别UAA和UGA。RF3无识别终止因子能力，但能协助肽链释放，所以RF3也叫释放因子。
终止因子平时游离在细胞质中无作用，一旦肽链合成即将完成，核糖体进入终止密码区，终止因子就结合上去，占据A位，并促使大亚基上的肽酰转移酶活性改变，使肽酰tRNA水解，肽链与tRNA和mRNA脱离。
一旦肽酰tRNA从核糖体上脱落，核糖体就脱离mRNA并解离为大小亚基，肽链获得释放。RF3可与解离的小亚基结合，防止与50S亚基重新聚合。核糖体再重新结合则进入新一轮合成循环。
4．蛋白质合成抑制剂
蛋白合成的抑制剂很多，但作用机理各不相同，有些只对原核细胞，有些只对真核细胞。
（1）原核细胞蛋白合成抑制剂大多抗生素属于此类如：
①氯霉素可与70S核糖体结合；
②四环素类四环素封闭A位；
②链霉素类抑制翻译过程，链霉素类与30S核糖体结合，引起密码错误；
④红霉素类与50S结合
⑤嘌呤霉素与50S结合，抑制原核细胞。
（2）真核蛋白合成抑制剂如环已亚胺酮（放线菌酮）、、白喉毒素等，还有很多未发现。
四、真核细胞与原核细胞肽链合成的主要区别
真核细胞肽链合成与原核相似，但也有很多处不同。
1．核糖体不同，真核更大些80S，40S+60S。
2．起始氨酸仍为蛋酸，但未有甲酰化，起始tRNAfMet含TψC序列？
3．起始密码上游也未见富含嘌呤序列。
4．起始复合物中辅助因子更多，起始复合物更大。
5．蛋白激酶参与蛋白合成调节，对起始因子进行磷酸化。
终止因子差不多，但称信号释放因子。
五、肽链合成后的定向运输和加工修饰
1．定向运输
蛋白质的合成是在细胞质中核糖体上进行，但新合成的蛋白质或多肽，要送往细胞的各个部位，例如各细胞器，有的分泌到细胞外或膜间隙。如此，新的多肽必须准确地定向输送到指定部位，这就是定向输送问题。
一般蛋白多肽是不能自行跨膜转运的。现在研究看来，定向输送是由信号肽及导肽来实现的。
（1）信号肽信号假说是1975年由Blobel和Dobberstein提出的，大意是定位于每个亚细胞区域的多肽都带有能确定其最终位置的信号，如同信封上地址一样，已标明了去向。这种信号是由一段氨基酸顺序表达的，所以称信号肽。由信号肽来指导多肽的定向转运，这主要发生在真核细胞内。
信号肽位于多肽的首端N–端，长度约13~26个氨酸，至少含有一个带正电荷的氨酸。中部有一段高度疏水性氨酸组成，约10~15氨酸，此疏水区极为重要。信号肽C–端有一个可被信号肽酶识别的位点，以便于水解。此位点上游常有一段疏水性强的5肽，水解位点上游第1及第3（－1和－3）氨酸常为侧链小的氨酸组成。个别的信号肽也有位于肽链中部的。
信号肽的识别是由一种核蛋白体识别的，称信号识别体SRP，由一段RNA（约7S）和几条多肽组成。
是核糖体复合物。
信号识别发生于肽链刚刚合成初期。当N–端一出现，即被SRP结合，然后肽链合成暂时停止或减速，由SRP迁引到内质网特定部位，SRP与特定受体结合，SRP受体又称停泊蛋白。
与受体结合后，肽链延伸又重新开始，此时SRP解离，释放到胞质中。
停泊蛋白有转运多肽链通过穿越膜能力，类似于孔道蛋白。当信号肽一穿过膜即被水解掉，——由信号肽酶完成。后续肽链继续穿越膜质双层，当核糖体到达mRNA终止密码时，多肽合成结束释放，肽链全部跨膜后，蛋白孔道关闭，翻译体系解散。
这一假说认为翻译与跨膜是同时进行的。多肽跨膜后才开始修饰加工，折叠为立体结构——成为有功能蛋白。
（2）导肽有些多肽跨膜运输时，肽链已合成完毕，称为翻译后的运送。
这类蛋白输送前以前体形式存在，在其N–端伸出一段导肽（也叫引肽），大约20~80氨酸不等。
导肽也必须含有带正电荷氨酸，精氨酸较多，基本不含带负电氨酸。羟基氨酸含量高，使导肽即有亲水功能又有疏水部分，即双亲性质。但未说明有多长的疏水区。
导肽具有导向和识别功能，跨膜后导肽被水解。但导肽只决定运输方向，对运输的蛋白没有特异性。
2．多肽合成后修饰加工
有些多肽不需加工修饰，有些多肽须加工修饰才有活性。修饰方式有以下几种：
（1）首先要水解掉甲硫氨酸，这一过程在肽链未合成完就已发生，原核生物也可只水解掉甲酰基。
（2）有些蛋白质需水解掉一部分肽链。如胰岛素、胃蛋白酶等，包括水解掉信号导肽等。
（3）个别氨酸可进行修饰，如羟脯氨酸羟基是修饰的，半胱氨酸连接等都是合成后发生的。
（4）多肽链进行折叠形成主体结构，如二、三、四级结构。这一过程往往是一边合成一边折叠，合成完毕即折叠完毕，不致于乱套。
（5）有的蛋白需与其他基团结合，如与血红素，金属离子及与糖脂等结合，尤其是糖基化。结合寡糖形成糖蛋白，寡聚糖的载体是长萜醇的磷酸酯，未端与糖结合？高尔基体对糖蛋白形成有调整和修饰作用，并且有定向运输作用。
【思考题】
1．消化道中降解蛋白质的酶有哪些，有何特点？2
2．氨基酸的分解代谢有哪几种方式？
3．什么是尿素循环，在什么地方进行？
4．生糖氨基酸和生酮氨基酸有何代谢区别？
5．谷氨酸和谷酰胺的合成对氮代谢有何重要作用？
重点8+2大学教授的生物化学笔记13
[ 2006-10-4 10:05:00 | By: 嘀嘀踏雪狼&SCI ]
6．什么是莽草酸途径，有何意义？
7．蛋白质合成有哪些步骤？
8．蛋白质合成的分子基础是会么？
9．原核细胞和真核细胞蛋白质合成有什么区别？
10．蛋白质合成后是如何转运的？
【教学内容与学时】第24讲：核酸的降解及核苷酸代谢，第47–48学时。
【教学目的和要求】掌握核酸的酶解特点；了解核苷酸在生物体内的分解及合成过程。
【教学重点与难点】重点是核酸酶解特点，难点为次黄嘌呤和尿嘧啶的合成。
第十三章核酸代谢
第一节核酸的降解
每个细胞中都有一定量的核酸类物质，有些核酸如mRNA作用是暂时的，必须及时降解，再用于合成新的核酸物质或转化为其他物质。即使比较稳定的DNA，当细胞解体时也要进行降解，使这些核酸的组分得以循环利用，或部分转化为代谢废弃物排出体外。生物体内有很多降解核酸的酶类。核酸降解就是打断连接核苷酸之间的磷酸二酯键，催化的酶是磷酸二酯酶，也称核酸酶。其中降解RNA的称核糖核酸酶，降解DNA的称脱氧核糖核酸酶，根据作用位点又分内切酶和外切酶。外切酶从核酸的一端逐个水解下一个核苷酸。内切酶专门从核酸分子中间某个部位切开，所以叫内切酶。
虽然很多核酸酶的性质和作用位点都已研究清楚，但这些核酸酶在生物体内如何降解核酸，何时何处去降解，如何调控等机制，目前还不清楚。其控制机理可能已超出生化内容。
一、核酸核酸酶类
这类酶专一性水解RNA，在生物中普遍存在。
1．牛胰核糖核酸酶英文缩写为RNaseA或RNase I，首次在牛胰中获得，1940年获结晶。此酶是专一水解RNA的内切酶，对DNA无作用。切割位点为嘧啶核苷3￠-磷酸与其它核苷酸之间的连键，生成以嘧啶核苷3￠-磷酸为结尾的寡聚核苷酸。
此酶十分耐热，最适pH7.0 ~ 8.2，分子量14000。
2．核糖核酸酶T1 英文缩写RNaseT1，最初从米曲霉上得到。此酶也是专一性水解RNA的内切酶，切割位点为鸟嘌呤核苷3￠-磷酸与其它核苷酸之间的连键，生成以鸟苷3￠-磷酸为结尾的寡聚核苷酸。
此酶耐热、耐酸、分子量较小些。
说明一点：这两种酶虽然都是内切酶，但如果切割点后面只有一个核苷酸，那么产物就不是寡聚核苷酸，而是单核苷酸。
二、脱氧核糖核酸酶类
这是一类水解DNA的酶类，也属于内切酶，有两种类型：
1．非限制性内切酶这类酶对碱基无专一性，较有代表的是：（1）牛胰脱氧核糖核酸酶缩写为DNase I，对碱基无专一性，可切断双链或单链DNA生成5￠-磷酸为末端的寡聚核苷酸，平均长度为4个核苷酸，需镁离子，最适pH7~8。
（2）牛脾脱氧核糖核酸酶缩写为DNase II，对碱基无专一性，可切断DNA链生成以3￠-磷酸为末端的寡聚核苷酸，平均长度为6个核苷酸，最适pH4~5。需镁离子，受镁离子抑制。
2．限制性内切酶是一类对DNA具有碱基专一性的内切酶。目前主要从细菌、霉菌中分离获得。限制性内切酶能识别DNA分子上特定的碱基顺序，可切开双螺旋DNA特定位点，对基因工程特别重要，有
的形成粘性未端，有的形成平未端，识别顺序包含4~6个碱基对，切点位置绝大多数在识别顺序内，极少数在识别顺序外。识别顺序一般具有回纹结构，或称反向重复序列。
值得提出的是，限制性内切酶具有特殊的生物学意义，对外源侵入的DNA进行降解，保护遗传稳定和自身遗传物质不受干扰，尤其是病毒DNA。但不降解自身细胞内的DNA，因自身DNA酶切位点上经甲基化修饰而受保护。
3．非专一性核酸酶类习惯称为磷酸二酯酶。这类酶属于外切酶类，与前两类不同的是即能作用于RNA，也能作用于DNA。有代表性的是以下两种：
（1）蛇毒磷酸二酯酶可从多核苷酸链的3￠-OH端逐个切开，得到核苷5￠-磷酸，或叫5￠-核苷酸。
（2）牛脾磷酸二酯酶可从多核苷酸链的5￠-OH端逐个切开，得到核苷3￠-磷酸。或者说在5￠-端外切，但5￠-端不能有磷酸基。而得到的核苷酸是核苷3￠-磷酸。
第二节核苷酸代谢
生物体内的核苷酸主要来自核酸的降解。各组织的细胞都有更新过程，没有降解作用，则会使生物体内废弃核酸积累，影响生物体整个新陈代谢。
一、核苷酸的分解代谢
1．核苷酸的降解核苷酸可在酶作用下水解为碱基、核糖和磷酸。
（1）磷酸基的水解催化磷酸基水解的酶是磷酸单酯酶，有的特异性强，只对核糖上某个位置的磷酸基有水解能力，有的特异性不强，对C2、C3、C5位磷酸基都可水解。
（2）核苷的水解核苷酶可以水解核糖和碱基之间糖苷键，有两类：
①核苷磷酸化酶——水解核苷后生成碱基和磷酸戊糖。此酶存在广泛，水解要磷酸基（H2PO4–）存在。对脱氧和不脱氧都有作用？应都有作用。
②核苷水解酶——水解核苷生成碱基和戊糖。此类酶对脱氧核苷无作用，主要在植物、微生物体内。水解也不要求磷酸基。2．嘌呤的分解
嘌呤可以一直彻底分解为CO2和NH3，但并不是所有生物都如此，不同生物分解程度不同。
嘌呤的分解反应首先是嘌呤脱氨酶作用，——生成次黄嘌呤和黄嘌呤。脱氨反应也可在核苷或核苷酸水平上进行。黄嘌呤继续氧化为尿酸。
动物组织主要是腺嘌呤核苷脱氨酶和核苷酸脱氨酶。鸟嘌呤脱氨酶分布广。
分子式：
黄嘌呤氨化酶有FAD，铁硫中心及钼原子，产物是过氧化氢，专一受别嘌呤醇抑制，使不能氧化为尿酸。
人和灵长类不能水解尿酸，只能分解到此为止，为排尿酸动物。排尿酸动物还包括鸟类、部分昆虫及某些爬行类动物。
多数鱼和两栖类可以排尿素；再低等些动物可排NH3和CO2。
微生物一般能彻底分解嘌呤产生NH3和CO2及有机酸类，如甲酸、乙酸、乳酸等。
3．嘧啶的分解与嘌呤一样，不同生物分解的程度不同，甚至分解过程也不同。
一般过程是有氨基的先脱氨，都转为尿嘧啶，再转化为二氢尿嘧啶?开环，最终产生CO2和水等。
分解代谢过程如下：脱氨?还原?开环。
人类可以分解嘧啶到NH3和β–丙氨酸水平或β–氨基异丁酸水平。
生物化学复习重点
第二章 蛋白质 1、凯氏定氮法：蛋白质含量＝总含氮量－无机含氮量）×6.25 例如：100%的蛋白质中含N 量为16%，则含N 量8%的蛋白质含量为50% 100% /xg=16% /1g x=6.25g 2、根据R 基的化学结构，可将氨基酸分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸和杂环亚氨基酸。 按照R 基的极性，可分为非极性R 基氨基酸、不带电荷的极性R 基氨基酸、极性带负电荷（1）一般物理性质 无色晶体，熔点极高（200℃以上），不同味道；水中溶解度差别较大（极性和非极性），不溶于有机溶剂。氨基酸是两性电解质。 氨基酸等电点的确定： 酸碱确定，根据pK 值（该基团在此pH 一半解离）计算： 等电点等于两性离子两侧pK 值的算术平均数。
（2）化学性质 ①与水合茚三酮的反应：Pro产生黄色物质，其它为蓝紫色。在570nm（蓝紫色）或440nm （黄色）定量测定（几μg）。 ②与甲醛的反应：氨基酸的甲醛滴定法 ③与2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应：形成黄色的DNP-氨基酸，用来鉴定多肽或蛋白质的N 端氨基酸，又称Sanger法。或使用5-二甲氨基萘磺酰氯（DNS-Cl，又称丹磺酰氯）也可测定蛋白质N端氨基酸。 ④与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应：多肽链N端氨基酸的α-氨基也可与PITC反应，生成PTC-蛋白质，用来测定N端的氨基酸。 4、肽的结构 线性肽链，书写时规定N端放在左边，C端放在右边，用连字符将氨基酸的三字符号从N 端到C端连接起来，如Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu。命名时从N端开始，连续读出氨基酸残基的名称，除C端氨基酸外，其他氨基酸残基的名称均将“酸”改为“酰”，如丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸。若只知道氨基酸的组成而不清楚氨基酸序列时，可将氨基酸组成写在括号中，并以逗号隔开，如（Ala，Cys2，Gly），表明此肽有一个Ala、两个Cys和一个Gly 组成，但氨基酸序列不清楚。 由于C-N键有部分双键的性质，不能旋转，使相关的6个原子处于同一个平面，称作肽平面或酰胺平面。 5、、蛋白质的结构 （一）蛋白质的一级结构（化学结构） 一级结构中包含的共价键主要指肽键和二硫键。 （二）蛋白质的二级结构 （1）α-螺旋（如毛发） 结构要点：螺旋的每圈有3.6个氨基酸，螺旋间距离为0.54nm，每个残基沿轴旋转100°。（2）β-折叠结构（如蚕丝） （3）β-转角 （4）β-凸起 （5）无规卷曲 （三）蛋白质的三级结构（如肌红蛋白） （四）蛋白质的司机结构（如血红蛋白） 6、蛋白质分子中氨基酸序列的测定 氨基酸组成的分析： ?酸水解：破坏Trp,使Gln变成Glu, Asn变成Asp ?碱水解：Trp保持完整，其余氨基酸均受到破坏。 N-末端残基的鉴定：
生物化学笔记(整理版)1
《生物化学》绪论 生物化学可以认为是生命的化学，是研究微生物、植物、动物及人体等的化学组成和生命过程中的化学变化的一门科学。 生命是发展的，生命起源，生物进化，人类起源等，说明生命是在发展，因而人类对生命化学的认识也在发展之中。 20世纪中叶直到80年代，生物化学领域中主要的事件： （一）生物化学研究方法的改进 a. 分配色谱法的创立——快捷、经济的分析技术由Martin.Synge创立。 b. Tisellius用电泳方法分离血清中化学构造相似的蛋白质成分。吸附层析法分离蛋白质及其他物质。 c. Svedberg第一台超离心机，测定了高度复杂的蛋白质。 d. 荧光分析法，同位素示踪，电子显微镜的应用，生物化学的分离、纯化、鉴定的方法向微量、快速、精确、简便、自动化的方向发展。 （二）物理学家、化学家、遗传学家参加到生命化学领域中来 1． Kendrew——物理学家，测定了肌红蛋白的结构。 2． Perutz——对血红蛋白结构进行了X-射线衍射分析。 3． Pauling——化学家，氢键在蛋白质结构中以及大分子间相互作用的重要性，认为某些protein具有类似的螺旋结构，镰刀形红细胞贫血症。 （1．2．3．都是诺贝尔获奖者） 4．Sanger―― 生物化学家 1955年确定了牛胰岛素的结构，获1958年Nobel prize化学奖。1980年设计出一种测定DNA内核苷酸排列顺序的方法，获1980年诺贝尔化学奖。 5．Berg―― 研究DNA重组技术，育成含有哺乳动物激素基因的菌株。 6．Mc clintock―― 遗传学家发现可移动的遗传成分，获1958年诺贝尔生理奖。 7．Krebs―― 生物化学家 1937年发现三羧酸循环，对细胞代谢及分生物的研究作出重要贡献，获1953年诺贝尔生理学或医学奖。 8．Lipmann―― 发现了辅酶A。 9． Ochoa——发现了细菌内的多核苷酸磷酸化酶 10．Korberg——生物化学家，发现DNA分子在细菌内及试管内的复制方式。（9．10．获1959年的诺贝尔生理医学奖） 11．Avery―― 加拿大细菌学家与美国生物学家Macleod,Carty1944年美国纽约洛克菲勒研究所著名实验。肺炎球菌会产生荚膜，其成分为多糖，若将具荚膜的肺炎球菌（光滑型）制成无细胞的物质，与活的无荚膜的肺炎球菌（粗糙型）细胞混合 －>粗糙型细胞也具有与之混合的光滑型的荚膜－>表明，引起这种遗传的物质是DNA 1 / 29
生物化学考试重点总结
生化总结 1。蛋白质的pI：在某一pH溶液中，蛋白质解离为正离子和解离为负离子的过程和趋势相等，处于兼性离子状态，该溶液的pH值称蛋白质的pI。 2。模体：在蛋白质分子中，二个或二个以上具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间现象，具有特殊的生物学功能。 3。蛋白质的变性：在某些理化因素的作用下，蛋白质特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物学活性丧失的现象。 4。试述蛋白质的二级结构及其结构特点。 (1)蛋白质的二级结构指蛋白质多肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。主要包括，α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规则卷曲四种类型，以氢键维持二级结构的稳定性。 (2)α-螺旋结构特点：a、单链、右手螺旋；b、氨基酸残基侧链位于螺旋的外侧；c、每一个螺旋由3.6个氨基酸残基组成，螺距0.54nm；d、每个残基的-NH和前面相隔三个残基的-CO之间形成氢键；e、氢键方向与螺距长轴平行，链内氢键是α-螺旋的主要因素。 (3)β-折叠结构特点：a、肽键平面充分伸展，折叠成锯齿状；b、氨基酸侧链交替位于锯齿状结构的上下方；c、维系依靠肽键间的氢键，氢键方向与肽链长轴垂直；d、肽键的N末端在同一侧---顺向平行，反之为反向平行。 (4)β-转角结构特点：a、肽链出现180转回折的“U”结构；b、通常由四个氨基酸残基构成，第二个氨基酸残基常为脯氨酸，由第1个氨基酸的C=O与第4个氨基酸残基的N-H形成氢键维持其稳定性。 (5)无规则卷曲：肽链中没有确定的结构。 5。蛋白质的理化性质有：两性解离；蛋白质的胶体性质；蛋白质的变性；蛋白质的紫外吸收性质；蛋白质的显色反应。 6。核小体(nucleosome)：是真核生物染色质的基本组成单位，有DNA和5种组蛋白共同组成。A、B、和共同构成了核小体的核心组蛋白，长度约150bp的DNA双链在组蛋白八聚体上盘绕1.75圈形成核小体的核心颗粒，核心颗粒之间通过组蛋白和DNA连接形成的串珠状结构称核小体。 7。解链温度/融解温度(melting temperature,Tm)：在DNA解链过程中，紫外吸光度的变化达到最大变化值的一半时所对应的温度称为DNA的解链温度，或称熔融温度(Tm值)。 8。DNA变性(DNA denaturation)：在某些理化因素(温度、pH、离子强度)的作用下，DNA双链间互补碱基对之间的氢键断裂，使双链DNA解离为单链，从而导致DNA理化性质改变和生物学活性丧失，称为DNA的变性作用。9。试述细胞内主要的RNA类型及其主要功能。 (1)核糖体RNA(rRNA)，功能：是细胞内含量最多的RNA，它与核蛋白体蛋白共同构成核糖体，为mRNA，tRNA 及多种蛋白质因子提供相互结合的位点和相互作用的空间环境，是细胞合成蛋白质的场所。 (2)信使RNA(mRNA)，功能：转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序，并携带至细胞质，指导蛋白质合成。是蛋白质合成模板。成熟mRNA的前体是核内不均一RNA(hnRNA)，经剪切和编辑就成为mRNA。 (3)转运RNA(tRNA)，功能：在蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体，将氨基酸转呈给mRNA。转运氨基酸。 (4)不均一核RNA(hnRNA)，功能：成熟mRNA的前体。 (5)小核RNA(SnRNA)，功能：参与hnRNA的剪接、转运。 (6)小核仁RNA(SnoRNA)，功能：rRNA的加工和修饰。 (7)小胞质RNA(ScRNA/7Sh-RNA)，功能：蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分。 10。试述Watson-Crick的DNA双螺旋结构模型的要点。 (1)DNA是一反向平行、右手螺旋的双链结构。两条链在空间上的走向呈反向平行，一条链的5’→3’方向从上向下，而另一条链的5’→3’是从下向上；脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，碱基位于内侧，两条链的碱基之间以氢键相接触，A与T通过两个氢键配对，C与G通过三个氢键配对，碱基平面与中心轴相垂直。 (2)DNA是一右手螺旋结构。螺旋每旋转一周包含了10.5碱基对，每个碱基的旋转角度为36。DNA双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为3.54nm，每个碱基平面之间的距离为0.34nm。DNA双螺旋分子存在一个大沟和小沟。(3)DNA双螺旋结构稳定的维系横向靠两条链之间互补碱基的氢键，纵向则靠碱基平面间的碱基堆积力维持。11。酶的活性中心：酶分子的必需基团在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异地结合并将底物转化为产物，这一区域称为酶的活性中心。 12。同工酶：是指催化相同的化学反应，而酶的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。 13。何为酶的Km值？简述Km和Vm意义。
生物化学-考试知识点_6核苷酸代谢
核 苷 酸 一级要求 单选题 1 用 A 嘧啶环的N1 嘌呤环的N1和N7 E 肌酸 在嘌呤核苷酸的合成中,第4位及5位的碳原子和第7位氮原子主要来源于: 15 N 标记谷氨酰胺的酰胺氮喂养鸽子后, 在鸽子体内下列主要哪种化合物中含 15 N ？ B GSH C D 嘌呤环的N3和N9 D E 2 A 天冬氨酸 C 谷氨酰胺 E 甘氨酸 B 谷氨酸 D 丙氨酸 3 下列对嘌呤核苷酸合成的描述哪种是正确的? A 利用氨基酸、一碳单位和CO 2合成嘌呤环,再与5'-磷酸核糖结合而成 B 利用天冬氨酸、一碳单位、CO 2 和5'-磷酸核糖为原料直接合成 C 嘌呤核苷酸是在5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)提供磷酸核糖分子的 基础上与氨基酸、CO 2及一碳单位作用逐步形成 D 在氨基甲酰磷酸的基础上逐步合成 E 嘌呤核苷酸是先合成黄嘌呤核苷酸(XMP),再转变为AMP 、GMP 4 AMP 分子中第六位碳原子上的氨基来源于: C A 谷氨酰胺的酰胺基 B 谷氨酸 C E 天冬酰胺的酰胺基 天冬氨酸 D 甘氨酸 E 5 6 人体嘌呤核苷酸分解代谢的特征性终产物是: A C E NH3 B D CO 2 黄嘌呤 尿酸 次黄嘌呤 E 下列对嘧啶核苷酸从头合成途径的描述哪种是正确的? A 先合成嘧啶环,再与PRPP 中 的磷酸核糖相连 B 在PRPP 的基础上,与氨基酸及 CO 2作用逐步合成 C UMP 的合成需要有一碳单位的参加 D 主要是在线粒体内合成 E 需要有氨基甲酰磷酸合成酶I 参加 A D 7 嘧啶环中的第一位N 原子来源于: A 游离的氨 B 谷氨酸 C 谷氨酰胺的酰胺基 E 天冬酰胺的酰胺基 D 天冬氨酸 8 dTMP 的嘧啶环中第五位碳原子上的甲基来源于: A S-腺苷蛋氨酸 C N5-CH3FH4 B N5N10-CH2-FH4 D N10-CHOFH4 E N5N10=CH-FH4 B C 9 下列哪种氨基酸为嘌呤和嘧啶核苷酸生物合成的共同原料? A 谷氨酸 D 丙氨酸 B 甘氨酸 C 天冬氨酸 E 天冬酰胺 10 下列关于嘌呤核苷酸从头合戒的叙述哪项是正确的
浙江工业大学生物化学期末复习知识重点
1．糖异生和糖酵解的生理学意义: 糖酵解和糖异生的代谢协调控制，在满足机体对能量的需求和维持血糖恒定方面具有重要的生理意义。 2.简述蛋白质二级结构定义及主要类别。 定义：指多肽主链有一定周期性的，由氢键维持的局部空间结构。 主要类别：α-螺旋，β-折叠，β-转角，β-凸起，无规卷曲 3.简述腺苷酸的合成途径. IMP在腺苷琥珀酸合成酶与腺苷琥珀酸裂解酶的连续作用下，消耗1分子GTP，以天冬氨酸的氨基取代C-6的氧而生成AMP。 4．何为必需脂肪酸和非必需脂肪酸？哺乳动物体内所需的必需脂肪酸有哪些？ 必需脂肪酸：自身不能合成必须由膳食提供的脂肪酸常见脂肪酸有亚油酸、亚麻酸非必须脂肪酸：自身能够合成机单不饱和脂肪酸 5.简述酶作为生物催化剂与一般化学催化剂的共性及其个性？ 共性:能显著的提高化学反应速率，是化学反应很快达到平衡 个性：酶对反应的平衡常数没有影响，而且酶具有高效性和专一性 6．简述TCA循环的在代谢途径中的重要意义。 1、TCA循环不仅是给生物体的能量，而且它还是糖类、脂质、蛋白质三大物质转化的枢纽 2、三羧酸循环所产生的各种重要的中间产物，对其他化合物的生物合成具有重要意义。 3、三羧酸循环课供应多种化合物的碳骨架，以供细胞合成之用。 7．何为必需氨基酸和非必需氨基酸？哺乳动物体内所需的必需氨基酸有哪些？ 必需氨基酸：自身不能合成，必须由膳食提供的氨基酸。（苏氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸） 8．简述蛋白质一级、二级、三级和四级结构。 一级：指多肽链中的氨基酸序列，氨基酸序列的多样性决定了蛋白质空间结构和功能的多样性。 二级：指多肽主链有一定周期性的，由氢键维持的局部空间结构。 三级：球状蛋白的多肽链在二级结构、超二级结构和结构域等结构层次的基础上，组装而成的完整的结构单元。 四级：指分子中亚基的种类、数量以及相互关系。 9.脂肪酸氧化和合成途径的主要差别？ β-氧化：细胞内定位（发生在线粒体）、脂酰基载体（辅酶A）、电子受体/供体（FAD、NAD+）、羟脂酰辅酶A构型（L型）、生成和提供C2单位的形式（乙酰辅酶A）、酰基转运的形式（脂酰肉碱） 脂肪酸的合成：细胞内定位（发生在细胞溶胶中）、脂酰基载体（酰基载体蛋白（ACP））、电子受体/供体（NADPH）、羟脂酰辅酶A构型（D型）、生成和提供C2单位的形式（丙二酸单酰辅酶A）、酰基转运的形式（柠檬酸） 10.酮体是如何产生和氧化的？为什么肝中产生酮体要在肝外组织才能被利用？ 生成：脂肪酸β-氧化所生成的乙酰辅酶A在肝中氧化不完全，二分子乙酰辅酶A可以缩合成乙酰乙酰辅酶A：乙酰辅酶A再与一分子乙酰辅酶A缩合成β-羟-β-甲戊二酸单酰辅酶A（HMG-CoA），后者分裂成乙酰乙酸；乙酰乙酸在肝线粒体中可还原生成β-羟丁酸，乙酰乙酸还可以脱羧生成丙酮。 氧化：乙酰乙酸和β-羟丁酸进入血液循环后送至肝外组织，β-羟丁酸首先氧化成乙酰乙酸，然后乙酰乙酸在β-酮脂酰辅酶A转移酶或乙酰乙酸硫激酶的作用下，生成乙酰乙酸内缺乏β-酮脂酰辅酶A转移酶和乙酰乙酸硫激酶，所以肝中产生酮体要在肝外组织才能被
生物化学复习重点
绪论 掌握：生物化学、生物大分子和分子生物学的概念。 【复习思考题】 1. 何谓生物化学？ 2. 当代生物化学研究的主要内容有哪些 蛋白质的结构与功能 掌握：蛋白质元素组成及其特点；蛋白质基本组成单位--氨基酸的种类、基本结构及主要特点；蛋白质的分子结构；蛋白质结构与功能的关系；蛋白质的主要理化性质及其应用；蛋白质分离纯化的方法及其基本原理。 【复习思考题】 1. 名词解释：蛋白质一级结构、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、蛋白质四级结构、肽单元、模体、结构域、分子伴侣、协同效应、变构效应、蛋白质等电点、电泳、层析 2. 蛋白质变性的概念及本质是什么有何实际应用？ 3. 蛋白质分离纯化常用的方法有哪些其原理是什么？ 4. 举例说明蛋白质结构与功能的关系 核酸的结构与功能 掌握：核酸的分类、细胞分布，各类核酸的功能及生物学意义；核酸的化学组成；两类核酸（DNA与RNA）分子组成异同；核酸的一级结构及其主要化学键；DNA 右手双螺旋结构要点及碱基配对规律；mRNA一级结构特点；tRNA二级结构特点；核酸的主要理化性质（紫外吸收、变性、复性），核酸分子杂交概念。 第三章酶 掌握：酶的概念、化学本质及生物学功能；酶的活性中心和必需基团、同工酶；酶促反应特点；各种因素对酶促反应速度的影响、特点及其应用；酶调节的方式；酶的变构调节和共价修饰调节的概念。 第四章糖代谢 掌握：糖的主要生理功能；糖的无氧分解（酵解）、有氧氧化、糖原合成及分解、糖异生的基本反应过程、部位、关键酶（限速酶）、生理意义；磷酸戊糖途径的生理意义；血糖概念、正常值、血糖来源与去路、调节血糖浓度的主要激素。 【复习思考题】 1. 名词解释：.糖酵解、糖酵解途径、高血糖和糖尿病、乳酸循环、糖原、糖异生、三羧酸循环、活性葡萄糖、底物水平磷酸化。 2．说出磷酸戊糖途径的主要生理意义。 3．试述饥饿状态时，蛋白质分解代谢产生的丙氨酸转变为葡萄糖的途径。
生物化学与分子生物学复习归纳笔记
生物化学与分子生物学重点(1) https://www.sodocs.net/doc/0416019585.html, 2006-11-13 23:44:37 来源：绿色生命网 第一章绪论 一、生物化学的的概念： 生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。 二、生物化学的发展： 1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。 2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。 3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。 三、生物化学研究的主要方面： 1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。 2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。 3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。 4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。 5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的
一个重要内容。 第二章蛋白质的结构与功能 一、氨基酸： 1．结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。 2．分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类：① 非极性中性氨基酸(8种)； ② 极性中性氨基酸(7种)；③ 酸性氨基酸(Glu和Asp)；④ 碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。 二、肽键与肽链： 肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基经脱水而形成的共价键(-CO-NH-)。氨基酸分子在参与形成肽键之后，由于脱水而结构不完整，称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N端)与自由羧基端(C端)，肽链的方向是N端→C端。 三、肽键平面(肽单位)： 肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转；组成肽键的四个原子及其相邻的两个α碳原子处在同一个平面上，为刚性平面结构，称为肽键平面。 四、蛋白质的分子结构： 蛋白质的分子结构可人为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为线状结构，二、三、四级结构为空间结构。 1．一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键。蛋白质的一级结构决定其空间结构。 2．二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系。主要有以下几种类型： ⑴α-螺旋：其结构特征为：①主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋；②螺旋每上升一圈是3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm；③ 相邻螺旋圈之间形成许多氢键；④ 侧链基团位于螺旋的外侧。 影响α-螺旋形成的因素主要是：① 存在侧链基团较大的氨基酸残基；② 连续存在带相同电荷的氨基酸残基；③ 存在脯氨酸残基。 ⑵β-折叠：其结构特征为：① 若干条肽链或肽段平行或反平行排列成片；② 所有肽键的C=O和
生物化学知识点总整理
一、蛋白质 1.蛋白质的概念：由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物，由C、H、O、N、S元素组成，N的含量为16%。 2.氨基酸共有20种，分类：非极性疏水R基氨基酸、极性不带电荷R基氨基酸、带正电 荷R基氨基酸（碱性氨基酸）、带负电荷R基氨基酸（酸性氨基酸）、芳香族氨基酸。 3.氨基酸的紫外线吸收特征：色氨酸和酪氨酸在280纳米波长附近存在吸收峰。 4.氨基酸的等电点：在某一PH值条件下，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相同，溶液中氨基酸的净电荷为零，此时溶液的PH值称为该氨基酸的等电点；蛋白质等电点： 在某一PH值下，蛋白质的净电荷为零，则该PH值称为蛋白质的等电点。 5.氨基酸残基：氨基酸缩合成肽之后氨基酸本身不完整，称为氨基酸残基。 6.半胱氨酸连接用二硫键（—S—S—） 7.肽键：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸α-氨基脱水缩合形成的化学键。 8.N末端和C末端：主链的一端含有游离的α氨基称为氨基端或N端；另一端含有游离的 α羧基，称为羧基端或C端。 9.蛋白质的分子结构：（1）一级结构：蛋白质分子内氨基酸的排列顺序，化学键为肽键和二硫键；（2）二级结构：多肽链主链的局部构象，不涉及侧链的空间排布，化学键为氢键， 其主要形式为α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲；（3）三级结构：整条肽链中，全部氨基 酸残基的相对空间位置，即肽链中所有原子在三维空间的排布位置，化学键为疏水键、离子键、氢键及范德华力；（4）四级结构：蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和 相互作用。 10.α螺旋：(1)肽平面围绕Cα旋转盘绕形成右手螺旋结构，称为α螺旋；(2).螺旋上升一圈，大约需要3.6个氨基酸，螺距为0.54纳米，螺旋的直径为0.5纳米；(3).氨基酸的R基分布在 螺旋的外侧；(4).在α螺旋中，每一个肽键的羰基氧与从该羰基所属氨基酸开始向后数第五个氨基酸的氨基氢形成氢键，从而使α螺旋非常稳定。 11.模体：在许多蛋白质分子中可发现两个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，被称为模体。 12.结构域：大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域。 13.变构效应：蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。 14.蛋白质胶体结构的稳定因素：颗粒表面电荷与水化膜。 15.什么是蛋白质的变性、复性、沉淀？变性与沉淀关系如何?导致蛋白质的变性因素？举 例说明实际工作中应用和避免蛋白质变性的例子？ 蛋白质的变性：在理化因素的作用下，蛋白质的空间构象受到破坏，其理化性质发生改变，生物活性丧失，其实质是蛋白质的次级断裂，一级结构并不破坏。 蛋白质的复性：当变性程度较轻时，如果除去变性因素，蛋白质仍能恢复或部分恢复其原 来的构象及功能，这一现象称为蛋白质的复性。
[考研]生物化学笔记
第一篇生物大分子的结构与功能 第一章氨基酸和蛋白质 一、组成蛋白质的20种氨基酸的分类 １、非极性氨基酸 包括：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸 ２、极性氨基酸 极性中性氨基酸：色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸 碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸 其中：属于芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸 属于亚氨基酸的是：脯氨酸 含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸 注意：在识记时可以只记第一个字，如碱性氨基酸包括：赖精组 二、氨基酸的理化性质 １、两性解离及等电点 氨基酸分子中有游离的氨基和游离的羧基，能与酸或碱类物质结合成盐，故它是一种两性电解质。在某一ＰＨ的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的ＰＨ称为该氨基酸的等电点。 ２、氨基酸的紫外吸收性质 芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰，由于大多数蛋白质含有这些氨基酸残基，氨基酸残基数与蛋白质含量成正比，故通过对280nm波长的紫外吸光度的测量可对蛋白质溶液进行定量分析。 ３、茚三酮反应 氨基酸的氨基与茚三酮水合物反应可生成蓝紫色化合物，此化合物最大吸收峰在570nm波长处。由于此吸收峰值的大小与氨基酸释放出的氨量成正比，因此可作为氨基酸定量分析方法。 三、肽 两分子氨基酸可借一分子所含的氨基与另一分子所带的羧基脱去１分子水缩合成最简单的二肽。二肽中游离的氨基和羧基继续借脱水作用缩合连成多肽。10个以内氨基酸连接而成多肽称为寡肽；39个氨基酸残基组成的促肾上腺皮质激素称为多肽；51个氨基酸残基组成的胰岛素归为蛋白质。 多肽连中的自由氨基末端称为Ｎ端，自由羧基末端称为Ｃ端，命名从Ｎ端指向Ｃ端。 人体内存在许多具有生物活性的肽，重要的有： 谷胱甘肽（GSH）：是由谷、半胱和甘氨酸组成的三肽。半胱氨酸的巯基是该化合物的主要功能基团。GSH的巯基具有还原性，可作为体内重要的还原剂保护体内蛋白质或酶分子中巯基免被氧化，使蛋白质或酶处于活性状态。 四、蛋白质的分子结构 １、蛋白质的一级结构：即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。 主要化学键：肽键，有些蛋白质还包含二硫键。 ２、蛋白质的高级结构：包括二级、三级、四级结构。 １）蛋白质的二级结构：指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链骨架原子的
生物化学期末考试重点
等电点：在某PH的溶液中，氨基解离呈阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的P H称为该氨基酸的等电点 DNA变性：某些理化因素会导致氢键发生断裂，使双链DNA解离为单链，称为DNA变性 解链温度（Tm）：在解链过程中，紫外吸收值得变化达到最大变化值的一半时所对应的温度 酶的活性中心：酶分子中一些必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能和底物特异结合，并将底物转化为产物，这一区域称为酶的活性中心 同工酶：指催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质、免疫学性质不同的一组酶 诱导契合：在酶和底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变性、相互适应，这一过程为酶底物结合的诱导契合 米氏常数（Km值）：等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度 酶原的激活：酶的活性中心形成或暴露，酶原向酶的转化过程即为。。 有氧氧化：葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成水和二氧化碳的反应过程称为有氧氧化 三羧酸循环：是指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含3个羧基的柠檬酸，再4次脱氢，2次脱羧，又生成草酰乙酸的循环反应过程 糖异生：从非糖化合物转化为葡萄糖或糖原的过程称为。。 脂肪动员：指储存在脂肪细胞中的甘油三酯，被酯酸逐步水解为游离脂酸和甘油并释放入血，通过血液运输至其他组织，氧化利用的过程 酮体：是脂酸在肝细胞线粒体中β-氧化途径中正常生成的中间产物：乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮脂蛋白：血浆中脂类物质和载脂蛋白结合形成脂蛋白 呼吸链：线粒体内膜中按一定顺序排列的一系列具有电子传递功能的酶复合体，可通过连锁的氧化还原将代谢物脱下的电子最终传递给氧生成水。这一系列酶和辅酶称为呼吸链或电子传递链 营养必需氨基酸：体内需要而又不能自身合成，必须由食物提供的氨基酸 一碳单位：指某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基因 半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模极，按碱基配对规律，合成与模极互补的子链、子代细胞的DNA。一股单链从亲代完整的接受过来，另一股单链则完全重新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致，这中复制方式称为半保留复制 生物转化：机体对内外源性的非营养物质进行代谢转变，使其水溶性提高，极性增强，易于通过胆汁或尿液排出体外，这一过程为生物转化 氧化磷酸化：代谢物脱氢进入呼吸链，彻底氧化成水的同时，ADP磷酸化生成ATP，称为氧化磷酸化 底物水平磷酸化：底物由于脱氢脱水作用，底物分子内部能量重新分布生成高能键，使ATP磷酸化生成ATP的过程 密码子：在mRNA的开放阅读框架区，以每3个相邻的核苷酸为一组，代表一种氨基酸。这种三联体形成的核苷酸行列称为密码子 盐析：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以破坏蛋白质的胶体性质，使蛋白质从溶液中沉淀析出称为盐析 糖酵解：葡萄糖或糖原在组织中进行类似的发酵的降解反应过程，最终形成乳酸或丙酮酸，同时释放出部分能量，形成ATP供组织利用 蛋白质的一级结构：指在蛋白质分子从N-端至C-端的氨基酸排列顺序 蛋白质的二级结构：多肽链主链骨架原子的相对空间位置。 蛋白质的三级结构：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。 蛋白质的四级结构：蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用 DNA的空间结构与功能
生物化学重点笔记(整理版)
教学目标： 1.掌握蛋白质的概念、重要性和分子组成。 2.掌握α-氨基酸的结构通式和20种氨基酸的名称、符号、结构、分类；掌握氨基酸的重要性质；熟悉肽和活性肽的概念。 3.掌握蛋白质的一、二、三、四级结构的特点及其重要化学键。 4.了解蛋白质结构与功能间的关系。 5.熟悉蛋白质的重要性质和分类 导入：100年前，恩格斯指出“蛋白体是生命的存在形式”；今天人们如何认识蛋白质的概念和重要性？ 1839年荷兰化学家马尔德（G.J.Mulder）研究了乳和蛋中的清蛋白,并按瑞典化学家Berzelius的提议把提取的物质命名为蛋白质（Protein，源自希腊语，意指“第一重要的”）。德国化学家费希尔(E.Fischer)研究了蛋白质的组成和结构，在1907年奠立蛋白质化学。英国的鲍林(L.Pauling)在1951年推引出蛋白质的螺旋；桑格(F.Sanger)在1953年测出胰岛素的一级结构。佩鲁茨(M.F.Perutz)和肯德鲁(J.C.kendrew) 在1960年测定血红蛋白和肌红蛋白的晶体结构。1965年，我国生化学者首先合成了具有生物活性的蛋白质——胰岛素（insulin）。 蛋白质是由L-α-氨基酸通过肽键缩合而成的，具有较稳定的构象和一定生物功能的生物大分子（biomacromolecule）。蛋白质是生命活动所依赖的物质基础，是生物体中含量最丰富的大分子。 单细胞的大肠杆菌含有3000多种蛋白质，而人体有10万种以上结构和功能各异的蛋白质，人体干重的45%是蛋白质。生命是物质运动的高级形式，是通过蛋白质的多种功能来实现的。新陈代谢的所有的化学反应几乎都是在酶的催化下进行的，已发现的酶绝大多数是蛋白质。生命活动所需要的许多小分子物质和离子，它们的运输由蛋白质来完成。生物的运动、生物体的防御体系离不开蛋白质。蛋白质在遗传信息的控制、细胞膜的通透性，以及高等动物的记忆、识别机构等方面都起着重要的作用。随着蛋白质工程和蛋白质组学的兴起和发展，人们对蛋白质的结构与功能的认识越来越深刻。 第一节蛋白质的分子组成 一、蛋白质的元素组成 经元素分析，主要有C（50%～55%）、H（6%～7%）、O（19%～24%）、N（13%～19%）、S（0%～4%）。有些蛋白质还含微量的P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I等。 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。因此，可以用定氮法来推算样品中蛋白质的大致含量。 每克样品含氮克数×6.25×100=100g样品中蛋白质含量（g%） 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 蛋白质在酸、碱或蛋白酶的作用下，最终水解为游离氨基酸（amino acid），即蛋白质组成单体或构件分子。存在于自然界中的氨基酸有300余种，但合成蛋白质的氨基酸仅20种（称编码氨基酸），最先发现的是天门冬氨酸（1806年），最后鉴定的是苏氨酸（1938年）。 （一）氨基酸的结构通式 组成蛋白质的20种氨基酸有共同的结构特点： 1．氨基连接在α- C上，属于α-氨基酸（脯氨酸为α-亚氨基酸）。 2．R是側链，除甘氨酸外都含手性C，有D-型和L-型两种立体异构体。天然蛋白质中的氨基酸都是L-型。 注意：构型是指分子中各原子的特定空间排布，其变化要求共价键的断裂和重新形成。旋光性是异构体的光学活性，是使偏振光平面向左或向右旋转的性质，（-）表示左旋，（+）表示右旋。构型与旋光性没有直接对应关系。 （二）氨基酸的分类 1．按R基的化学结构分为脂肪族、芳香族、杂环、杂环亚氨基酸四类。 2．按R基的极性和在中性溶液的解离状态分为非极性氨基酸、极性不带电荷、极性带负电荷或带正电荷的四类。 带有非极性R（烃基、甲硫基、吲哚环等，共9种）：甘（Gly）、丙（Ala）、缬（Val）、亮（Leu）、异亮（Ile）、苯丙（Phe）、甲硫（Met）、脯（Pro）、色（Trp） 带有不可解离的极性R（羟基、巯基、酰胺基等，共6种）：丝（Ser）、苏（Thr）、天胺（Asn）、谷胺（Gln）、酪（Tyr）、半（Cys）带有可解离的极性R基（共5种）：天（Asp）、谷（Glu）、赖（Lys）、精（Arg）、组（His），前两个为酸性氨基酸，后三个是碱性氨基酸。 蛋白质分子中的胱氨酸是两个半胱氨酸脱氢后以二硫键结合而成，胶原蛋白中的羟脯氨酸、羟赖氨酸，凝血酶原中的羧基谷氨酸是蛋白质加工修饰而成。 （三）氨基酸的重要理化性质 1．一般物理性质 α-氨基酸为无色晶体，熔点一般在200 oC以上。各种氨基酸在水中的溶解度差别很大（酪氨酸不溶于水）。一般溶解于稀酸或稀碱，
生物化学期末重点总结
第二章 1、蛋白质构成：碳、氢、氧、氮，氮含量16% 2、蛋白质基本组成单位：氨基酸 3、氨基酸分类：中性非极性~（甘氨酸Gly，G）、中性极性~、酸性~（天门冬氨酸Asp，D、谷氨 酸Glu，E）、碱性~（赖氨酸Lys，K、精氨酸Arg，R、组氨酸His，H） 4、色氨酸、酪氨酸（280nm波长）、苯丙氨酸（260nm波长）三种芳香族氨基酸吸收紫外光 5、大多数蛋白质中均含有色氨酸和酪氨酸，故测定280nm波长的光吸收强度，课作为溶液中蛋白 质含量的快速测定方法 6、茚三酮反应:蓝紫色化合物，反应直接生成黄色产物 7、肽键：通过一个氨基酸分子的—NH2与另一分子氨基酸的—COOH脱去一分子水形成—CO— NH— 8、二级结构基本类型：α—螺旋、β—折叠、β—转角、无规则卷曲 9、三级结构：每一条多肽链内所有原子的空间排布 10、一个具有功能的蛋白质必须具有三级结构 11、稳定三级结构的重要因素：氢键、盐键、疏水键、范德华力等非共价键以及二硫键 12、四级结构：亚基以非共价键聚合成一定空间结构的聚合体 13、亚基：有些蛋白质是由两条或两条以上具有独立三级结构的多肽链组成，每条多肽链称~ 14、单独的亚基一般没有生物学功能，只有构成完整的四级结构才具有生物学功能 15、等电点：调节溶液pH值，使某一蛋白质分子所带的正负电荷相等，此时溶液的pH值即为~ 16、变性作用：某些理化因素可以破坏蛋白质分子中的副键，使其构像发生变化，引起蛋白质的理 化性质和生物学功能的改变（可逆性变性、不可逆性变性） 17、变性蛋白质是生物学活性丧失，在水中溶解度降低，粘度增加，更易被蛋白酶消化水解 18、变性物理因素：加热、高压、紫外线、X线和超声波 化学因素：强酸、强碱、重金属离子、胍和尿素 19、沉淀：用物理或化学方法破坏蛋白质溶液的两个稳定因素，即可将蛋白质从溶液中析出 20、沉淀：盐析：破坏蛋白质分子的水化膜，中和其所带电荷，仍保持其原有生物活性，不会是蛋 白质变性 有机溶剂沉淀：不会变性 重金属盐类沉淀：破坏蛋白质分子的盐键，与巯基结合，发生变性 生物碱试剂沉淀： 21、双缩脲反应：在碱性溶液中，含两个以上肽键的化合物都能与稀硫酸铜溶液反应呈紫色（氨基 酸、二肽不可以） 第三章 22、核苷：一分子碱基与一分子戊糖脱水以N—C糖苷键连成的化合物 23、核苷酸=核苷+磷酸 24、RNA分子含有四种单核苷酸：AMP、GMP、CMP、UMP 25、核苷酸作用：合成核酸、参与物质代谢、能量代谢和多种生命活动的调控 26、核苷酸存在于辅酶A、黄素腺嘌呤二核苷酸（F AD）、辅酶I(NAD+)和辅酶II(NADP+) 27、A TP是能量代谢的关键 28、UTP、CTP、GTP分别参与糖元、磷脂、蛋白质的合成 29、环一磷酸腺苷（Camp）和环一磷酸鸟苷（cGMP）在信号转导过程中发挥重要作用 30、DNA具有方向性，碱基序列按照规定从5’向3’书写（3’，5’-磷酸二酯键） 31、三维双螺旋结构内容：⑴DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘旋而成 ⑵亲水的脱氧核糖基与磷酸基位于外侧，疏水的碱基位于内侧 ⑶两条多核苷酸链以碱基之间形成的氢键相互连结 ⑷互补碱基之间横向的氢键和疏水碱基平面之间形成的纵向碱基堆积 力，维系这双螺旋结构的稳定 32、B-DNA、A-DNA右手螺旋结构，Z-NDA左手螺旋结构
生物化学笔记(完整版)
第一章绪论 一、生物化学的的概念： 生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。 二、生物化学的发展： 1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。 2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。 3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。 三、生物化学研究的主要方面： 1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。 2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。 3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。 4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。 5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容。 第二章蛋白质的结构与功能 一、氨基酸： 1．结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。 2．分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类：①非极性中性氨基酸(8种)；②极性中性氨基酸(7种)；③酸性氨基酸(Glu和Asp)；④碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。 二、肽键与肽链： 肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基经脱水而形成的共价键(-CO -NH-)。氨基酸分子在参与形成肽键之后，由于脱水而结构不完整，称为氨基酸残基。每条多肽链都有两端：即自由氨基端(N端)与自由羧基端(C端)，肽链的方向是N端→C端。 三、肽键平面(肽单位)： 肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转；组成肽键的四个原子及其相邻的两个α碳原子处在同一个平面上，为刚性平面结构，称为肽键平面。 四、蛋白质的分子结构：
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复旦大学生物化学笔记完整版 第一篇生物大分子的结构与功能 第一章氨基酸和蛋白质 一、组成蛋白质的20种氨基酸的分类 １、非极性氨基酸 包括：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸 ２、极性氨基酸 极性中性氨基酸：色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸 碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸 其中：属于芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸 属于亚氨基酸的是：脯氨酸 含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸 注意：在识记时可以只记第一个字，如碱性氨基酸包括：赖精组 二、氨基酸的理化性质 １、两性解离及等电点 氨基酸分子中有游离的氨基和游离的羧基，能与酸或碱类物质结合成盐，故它是一种两性电解质。在某一ＰＨ的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的ＰＨ称为该氨基酸的等电点。 ２、氨基酸的紫外吸收性质 芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰，由于大多数蛋白质含有这些氨基酸残基，氨基酸残基数与蛋白质含量成正比，故通过对280nm波长的紫外吸光度的测量可对蛋白质溶液进行定量分析。 ３、茚三酮反应 氨基酸的氨基与茚三酮水合物反应可生成蓝紫色化合物，此化合物最大吸收峰在570nm波长处。由于此吸收峰值的大小与氨基酸释放出的氨量成正比，因此可作为氨基酸定量分析方法。 三、肽 两分子氨基酸可借一分子所含的氨基与另一分子所带的羧基脱去１分子水缩合成最简单的二肽。二肽中游离的氨基和羧基继续借脱水作用缩合连成多肽。10个以内氨基酸连接而成多肽称为寡肽；39个氨基酸残基组成的促肾上腺皮质激素称为多肽；51个氨基酸残基组成的胰岛素归为蛋白质。 多肽连中的自由氨基末端称为Ｎ端，自由羧基末端称为Ｃ端，命名从Ｎ端指向Ｃ端。 人体内存在许多具有生物活性的肽，重要的有： 谷胱甘肽（GSH）：是由谷、半胱和甘氨酸组成的三肽。半胱氨酸的巯基是该化合物的主要功能基团。GSH的巯基具有还原性，可作为体内重要的还原剂保护体内蛋白质或酶分子中巯基免被氧化，使蛋白质或酶处于活性状态。 四、蛋白质的分子结构 １、蛋白质的一级结构：即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。 主要化学键：肽键，有些蛋白质还包含二硫键。 ２、蛋白质的高级结构：包括二级、三级、四级结构。
生物化学考试重点_总结
第一章蛋白质的结构与功能 第一节蛋白质的分子组成 一、蛋白质的主要组成元素：C、H、O、N、S 特征元素：N（16%）特异元素：S 凯氏定氮法：每克样品含氮克数×6.25×100＝100g样品中蛋白质含氮量（g%） 组成蛋白质的20种氨基酸 （名解）不对称碳原子或手性碳原子：与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳 为L-α-氨基酸，其中脯氨酸（Pro）属于L-α-亚氨基酸 不同L-α-氨基酸，其R基侧链不同 除甘氨酸（Gly）外，都为L-α-氨基酸，有立体异构体 组成蛋白质的20种氨基酸分类 非极性氨基酸：甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、缬氨酸（Val）、 亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、脯氨酸（Pro） 极性中性氨基酸：丝氨酸（Ser）、半胱氨酸（Cys）、蛋氨酸（Met） 天冬酰胺（Asn）、谷氨酰胺（Gln）、苏氨酸（Thr） 芳香族氨基酸：苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、酪氨酸（Tyr） 酸性氨基酸：天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu） 碱性氨基酸：赖氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）、组氨酸（His） 其中：含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸 四、氨基酸的理化性质 1、两性解离及等电点 ①氨基酸分子中有游离的氨基和游离的羧基，能与酸或碱类物质结合成盐，故它是一种两性电解质。 ②氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。 ③（名解）等电点（pI点）：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。 pH
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