1、1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6.25100100g 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-氨基酸，其中脯氨酸（Pro）属于 L-亚氨基酸不同 L-氨基酸，其 R 基侧链不同除甘氨酸（Gly）外，都为 L-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（Le
2、u） 、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 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。 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。（名
3、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。pHpI 阴离子 氨基酸带净正电荷，在电场中将向负极移动 在一定 pH 范围内，氨基酸溶液的 pH 离等电点越远，氨基酸所携带的净电荷越大2、含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液 280nm 的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法 3、氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物 在 pH57，80100条件下，氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成
4、蓝紫色化合物，其最大吸收峰在 570nm 处。此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法五、蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽1、 （名解）肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的 -羧基与另一个氨基酸的 -氨基脱水缩合而形成的化学键2、肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物3、10 个以内氨基酸连接而成多肽称为寡肽；由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基2多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构多肽链有两端：N 末端：多肽链中有游
5、离 - 氨基的一端C 末端：多肽链中有游离 -羧基的一端6、AA 顺序从氨基端（N-端）开始以羧基端（C-端）氨基酸残基为终点7、人体内存在多种重要的生物活性的肽：谷胱甘肽（GSH）：是由谷氨酸、半胱氨酸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。第二节 蛋白质的分子结构一、蛋白质的分子结构一级结构 二级结构 三级结构 高级结构（空间构象）四级结构 （一） 、蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构指在蛋白质分子中，从 N-端至 C-端的氨基酸排列顺序，即蛋白质分子中氨基酸
6、的排列顺序。1、主要化学键：肽键，有些蛋白质还包含二硫键。2、一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础（二） 、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相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。1、主要化学键：氢键2、 （名解）肽键平面肽单元：参与肽键的 6 个原子 C 、C、O、N、H 、C 位于同一平面，又叫酰胺平面或肽键平面，此同一平面上的 6 个原子构成了所谓的肽单元3、二级结构以一级结构为基础，多为短距离效应。可分为：-螺旋：多肽链主链围绕中心轴呈有规律地螺旋式上升，顺时钟走向，即右手螺旋，每隔 3.6个氨基酸残基上升一圈，螺距为 0
7、.54nm。-螺旋的每个肽键的-和第四个肽键的羧基氧形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平形。影响 -螺旋形成因素： R 基较大，空间位阻大。带相同电荷的 R 基集中，电荷相互排斥。多肽链中若有脯氨酸不能形成 -螺旋。-折叠：多肽链充分伸展，各肽键平面折叠成锯齿状结构，侧链基团交错位于锯齿状结构上下方；它们之间靠链间肽键羧基上的氧和亚氨基上的氢形成氢键维系构象稳定-转角：常发生于肽链进行 180 度回折时的转角上，含 4 个氨基酸残基，第二个残基常为脯氨酸。无规卷曲：无确定规律性的那段肽链。主要化学键：氢键。4、模体(motif)是具有特殊功能的超二级结构，是由二个或三个具有二级结构的肽段，在空
8、间上相互接近，形成一个特殊的空间构象（三） 、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。1、主要化学键（非共价键）：疏水键（最主要） 、盐键（离子键） 、氢键、范德华力、二硫键2、 （名解）结构域：分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为结构域3（四） 、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，称为蛋白质的四级结构。由一条肽链形成的蛋白质没有四级结构。1、 （名解）亚基：有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基，亚基之间的结合力主
9、要是氢键和离子键2、主要化学键：疏水键、氢键、离子键二、蛋白质的分类 根据组成成分：单纯蛋白质 结合蛋白质 = 蛋白质部分 + 非蛋白质部分（辅基）根据形状：纤维状蛋白质球状蛋白质第三节 蛋白质结构与功能关系一、 蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础 1、蛋白质一级结构是空间构象和特定生物学功能的基础。一级结构相似的多肽或蛋白质，其空间构象以及功能也相似。尿素或盐酸胍可破坏次级键-巯基乙醇可破坏二硫键2、由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病” ，如：镰刀形红细胞贫血症二、蛋白质空间结构是蛋白质特有性质和功能的结构基础。肌红蛋白：只有三级结构的单链蛋白质，易与氧气结合，氧解离曲线呈直角
10、双曲线。血红蛋白：具有个亚基组成的四级结构，可结合分子氧。成人由两条 -肽链（141 个氨基酸残基）和两条 -肽链（146 个氨基酸残基）组成。在氧分压较低时，与氧气结合较难，氧解离曲线呈状曲线。因为：第一个亚基与氧气结合以后，促进第二及第三个亚基与氧气的结合，当前三个亚基与氧气结合后，又大大促进第四个亚基与氧气结合，称正协同效应。结合氧后由紧张态变为松弛态。三、若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生，称为蛋白质构象疾病，如：人纹状体脊髓变性病(CJD) 、老年痴呆症、亨廷顿舞蹈病、疯牛病等。第四节 蛋白质的理化性质1、蛋白质的
11、两性电离：蛋白质两端的氨基和羧基及侧链中的某些基团，在一定的溶液 pH 条件下可解离成带负电荷或正电荷的基团。2、蛋白质的沉淀：在适当条件下，蛋白质从溶液中析出的现象。包括：a.丙酮沉淀，破坏水化层。也可用乙醇。b.盐析，将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，破坏在水溶液中的稳定因素电荷而沉淀。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性3、蛋白质变性：在某些物理和化学因素作用下，其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活性的丧失。主要为二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构的改变。变性后，其溶解度降低，粘度增加，结晶能力消失，生物活性丧失，易被蛋白酶水解。常见的导致
12、变性的因素有：加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂、超声波、紫外线、震荡等。4、蛋白质的紫外吸收：由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在 280nm 处有特征性吸收峰，可用蛋白质定量测定。5、蛋白质的呈色反应a.茚三酮反应：经水解后产生的氨基酸可发生反应，蛋白质分子中游离 -氨基能与茚三酮反应生成蓝紫色化合物b.双缩脲反应：蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸酮共热，呈现紫色或红色。氨基酸不4出现此反应。蛋白质水解加强，氨基酸浓度升高，双缩脲呈色深度下降，可检测蛋白质水解程度。第五节、蛋白质的分离和纯化1、沉淀，2、电泳：蛋白质在高于或低于其等电点的溶液中
13、是带电的，在电场中能向电场的正极或负极移动。根据支撑物不同，有薄膜电泳、凝胶电泳等。3、透析：利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。4、层析：a.离子交换层析，利用蛋白质的两性游离性质，在某一特定时，各蛋白质的电荷量及性质不同，故可以通过离子交换层析得以分离。如阴离子交换层析，含负电量小的蛋白质首先被洗脱下来。 b.分子筛，又称凝胶过滤。小分子蛋白质进入孔内，滞留时间长，大分子蛋白质不能时入孔内而径直流出。5、超速离心：既可以用来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。不同蛋白质其密度与形态各不相同而分开。第二章 核酸的结构与功能核酸：是以核苷酸为基本组成单位的生物信息大分子，
14、携带和传递遗传信息核算的分类及分布：脱氧核糖核酸（DNA）：存在与细胞核、线粒体携带遗传信息，通过复制传递给下一代基本组成单位是脱氧核苷酸核糖核苷酸（RNA）：存在于细胞核、细胞质、线粒体DNA 转录的产物，参与遗传信息的复制表达也可作为遗传物质基本组成单位是核糖核苷酸第一节 核酸的化学组成及一级结构核酸的元素组成：C、H、O、N 、P 标记元素 P：用于测量生物样品中核酸的含量核酸的分子组成： 核酸（DNA 和 RNA） 3,5-磷酸二酯键核苷酸 磷脂键磷酸 核苷和脱氧核苷 糖苷键戊糖 碱基 核糖 脱氧核糖 嘌呤 嘧啶核苷酸是构成核酸的基本组成单位碱基DNA：A、G、C、TRNA：U、G、C
15、、T戊糖（主要区别）DNA：脱氧核糖RNA：核糖核苷/脱氧核苷：由碱基和核糖或脱氧核糖生成5核苷酸：核苷或脱氧核苷 C-5上的羟基与磷酸通过脂键结合构成DNA：AMP、GMP 、CMP、TMPRNA：AMP、GMO、CMP、 UMP核苷酸衍生物：环化核苷酸：细胞信号转到中的第二信使DNA 是脱氧核苷酸通过 3,5-磷酸二酯键连接形成的大分子一个脱氧核糖核苷酸 3-羟基与另一脱氧核糖核苷酸的 5-磷酸基团缩合形成 3,5-磷酸二酯键DAN 链：多个脱氧核苷酸通过磷脂二脂键构成了具有方向性的线性分子，称为多聚脱氧核苷酸，即 DNA 链DAN 链的方向是 5-端向 3-端交替的磷脂基团和戊糖构成 D
16、AN 的骨架RAN 也是具有 3,5-磷酸二酯键的线性大分子 核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序核苷酸在多肽链上的排列顺序为核酸的一级结构，核苷酸之间通过 3,5-磷酸二酯键连接。2、核苷酸序列：方向是 5-端向 3-端3、碱基序列 第二节 DNA 的二级结构与功能DNA 的二级结构是双螺旋结构（一）Changaff 规则：A 与 T 的摩尔数相等，G 与 C 的摩尔数相等不同生物种属的 DNA 碱基组成不同同一个体的不同器官、不同组织的 DNA 具有相同的剪辑组成（二）DNA 双螺旋结构模型的要点1、DNA 的反向平行，右手螺旋的双链结构脱氧核糖和磷酸基团组成亲水性骨架，位于双链的外侧，而疏水
17、的碱基位于内侧螺旋直径为 2nm，螺距为 3.4nm（3.54nm）2、DNA 双链之间形成了互补碱基对碱基之间以氢键相结合，A=T，GC 每一个螺旋包含了 10 个碱基对，每两个碱基对的旋转角度为 36每个碱基平面之间的距离为 0.34nm3、疏水作用力和氢键共同维持着 DAN 双螺旋结构的稳定性，尤以前者为重要 氢键、疏水性的碱基堆积力、中和核酸链上的负电荷（三）DNA 双螺旋的多样性B-DAN：右手螺旋，92%相对湿度下A-DAN：右手螺旋，适湿降低Z-DAN：左手螺旋 （四）DAN 的多链螺旋结构二、DAN 的高级结构（三级结构）是超螺旋结构（一）原核生物 DAN 的环形超螺旋（二）真
18、核生物 DAN 高度有序和高度致密的结构细胞周期：松散的染色质细胞分裂期：致密的染色体核小体：染色质的基本组成单位，由 DAN 和五种组蛋白共同构成组成：DAN：约 200bp组蛋白：H1、H2A、H2B 、H3、H46八叠体：各两组 H2A、H2B、H3 、H4 构成（三）DAN 是遗传信息的物质基础1、基因：指 DAN 中的特定区段，核苷酸排列顺序决定了基因功能2、DNA 的基本功能：生物遗传信息复制的模板和基因转录的模板，它是生命遗传繁殖的物质基础，也是个体生命活动的基础。第三节 RNA 的空间结构与功能RNA 和蛋白质共同负责基因的表达和表达过程的调控RNA 分类：信使 RNA(mRN
19、A) 合成蛋白质的模板转运 RNA(tRNA) 转运氨基酸 核糖体 RNA(rRNA) 核糖体的组成成分不均一核 RNA(hnRNA) 成熟 mRNA 的前体小核 RNA(snRNA) 参与 HnRNA 的剪接、转运一、mRNA 是蛋白质合成的模板（半衰期最短）1、hnRNA 为 mRNA 的初级产物，经过剪接切除内含子，拼接外显子，成为成熟的 mRNA 并移位到细胞质2、成熟 mRNA 由编码区和非编码区构成3、真核生物 mRNA： 3-末端：多聚 A 尾结构5-末端：帽结构（7-甲基鸟嘌呤及三磷酸鸟苷）加速翻译起始速度，增强 mRNA的稳定性4、mRNA 的种类最多，代谢速度最快 5、mR
20、NA 功能：把核内 DNA 的碱基顺序，按照碱基互补的原则，抄录并转送至胞质，以决定蛋白质合成的氨基酸排列顺序6、mRNA 分子上每 3 个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸，为三联体密码。二、tRNA 是蛋白质合成的氨基酸载体（分子量最小）1、tRNA 分子中含有稀有碱基2、二级结构为三叶草形，具有茎环结构三环四臂：DHU 环、TC 环、反密码子环；DHU 臂、TC 臂、反密码子臂、氨基酸臂3、所有 tRNA：3-末端：CCA-OH 结构5-末端：游离磷酸4、tRNA 三级结构为倒 L 型。三、以 rRNA 为组分的核糖体是蛋白是合成的场所（含量最多）1、核糖体：rRNA 与核糖体蛋白共同
21、构成核糖体，是蛋白质生物合成的场所2、原核生物的 rRNA 真核生物的 rRNA小亚基为 16S 小亚基为 18S大亚基为 5S、23S 大亚基为 5S、5.8S、28S3、真核生物的 18SrRNA 的二级结构呈花状。四、核酶：某些小 RNA 分子具有催化特定 RNA 降解的活性，在 RNA 合成后的剪接修饰中具有重要作用，这种具有催化作用的小 RNA 称为核酶。第四节 核酸的理化性质一、核算分子具有强烈的紫外吸收 260nm嘌呤，嘧啶都含有共轭双键，因此对波长 260nm 左右的紫外光有较强吸收7纯 DNA 样品 260nm/280nm 比值为 1.8纯 RNA 样品 260nm/280n
22、m 比值为 2.0DNA 变性是双链解离为单链的过程1、DNA 变性：某些理化因素（温度、pH、离子强度等）会导致 DNA 双链互补碱基对之间的氢键的发生断裂，使双链 DNA 解离为单链，这种现象称为 DNA 变性，最常用的变性方法之一是加热2、DNA 变性只改变其二级结构，不改变它的核苷酸序列分子量不变、Tm 值不变、紫外吸收增强、粘度降低3、解链温度或熔解温度（Tm）：在解链过程中，紫外吸光度的变化 A260 达到最大变化值的一半时所对应的温度称为 DNA 的解链温度或称融解温度4、DNA 分子的 Tm 值大小与其 DNA 长短以及碱基中的 GC 含量相关GC 比例越高，Tm 值越高：离子
23、强度越高，Tm 值越高变性的核酸可以复性或形成杂交双链1、复性：变性 DNA 在适当条件下，两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性2、退火：热变性的 DNA 缓慢冷却（25） 发生复性 热变性的 DNA 迅速冷却（4） 不发生复性3、杂交双链核酸酶（注意与核酶区别）1、核酸酶：是所有可以水解核酸的酶，在细胞内催化核酸的降解。2、可分为 DNA 酶和 RNA 酶；外切酶和内切酶3、其中一部分具有严格的序列依赖性，称为限制性内切酶。第三章 酶一、酶的组成单纯酶：仅由氨基酸残基构成的酶。结合酶：酶蛋白：决定反应的特异性；辅助因子：决定反应的种类与性质；可以为金属离子或小分子有机化合物
24、。可分为辅酶：与酶蛋白结合疏松，可以用透析或超滤方法除去。辅基：与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤方法除去。酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶，只有全酶才有催化作用。二、酶的活性中心酶的活性中心由酶作用的必需基团组成，这些必需基团在空间位置上接近组成特定的空间结构，能与底物特异地结合并将底物转化为产物。对结合酶来说，辅助因子参与酶活性中心的组成。但有一些必需基团并不参加活性中心的组成。三、酶反应动力学酶促反应的速度取决于底物浓度、酶浓度、PH、温度、激动剂和抑制剂等。、底物浓度）在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度的增加而上升，加大底物浓度，反应速度趋缓，底物浓度进一步增高，反应速度不再
25、随底物浓度增大而加快，达最大反应速度，此时酶的活性中心被底物饱合。）米氏方程式8VVmaxS Km S a.米氏常数 Km 值等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。b.Km 值愈小，酶与底物的亲和力愈大。c.Km 值是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、酶所催化的底物和反应环境如温度、PH、离子强度有关，与酶的浓度无关。d.Vmax 是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度呈正比。、酶浓度在酶促反应系统中，当底物浓度大大超过酶浓度，使酶被底物饱和时，反应速度与酶的浓度成正比关系。、温度温度对酶促反应速度具有双重影响。升高温度一方面可加快酶促反应速度，同时也增加酶的变性。酶促反应最快时的环境
26、温度称为酶促反应的最适温度。酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温一般不使酶破坏。酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反应进行的时间有关。、PH酶活性受其反应环境的 PH 影响，且不同的酶对 PH 有不同要求，酶活性最大的某一 PH 值为酶的最适 PH 值，如胃蛋白酶的最适 PH 约为 1.8，肝精氨酸酶最适 PH 为 9.8，但多数酶的最适 PH接近中性。最适 PH 不是酶的特征性常数，它受底物浓度、缓冲液的种类与浓度、以及酶的纯度等因素影响。、激活剂使酶由无活性或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂，大多为金属离子，也有许多有机化合物激活剂。分为必需激活剂和非必需激活剂。、抑制剂凡能使酶的催化
27、活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂。大多与酶的活性中心内、外必需基团相结合，从而抑制酶的催化活性。可分为：）不可逆性抑制剂：以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合，使酶失活。此种抑制剂不能用透析、超滤等方法去除。又可分为：a.专一性抑制剂：如农药敌百虫、敌敌畏等有机磷化合物能特民地与胆碱酯酶活性中心丝氨酸残基的羟基结合，使酶失活，解磷定可解除有机磷化合物对羟基酶的抑制作用。b.非专一性抑制剂：如低浓度的重金属离子如汞离子、银离子可与酶分子的巯基结合，使酶失活，二巯基丙醇可解毒。化学毒气路易士气是一种含砷的化合物，能抑制体内的巯基酶而使人畜中毒。）可逆性抑制剂：通常以非共价键与酶和
28、（或）酶底物复合物可逆性结合，使酶活性降低或消失。采用透析或超滤的方法可将抑制剂除去，使酶恢复活性。可分为：a.竞争性抑制剂：与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合形成中间产物。如丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用；磺胺类药物由于化学结构与对氨基苯甲酸相似，是二氢叶酸合成酶的竞争抑制剂，抑制二氢叶酸的合成；许多抗代谢的抗癌药物，如氨甲蝶呤（MTX） 、5- 氟尿嘧啶（-FU ） 、6-巯基嘌呤（6-MP)等，几乎都是酶的竞争性抑制剂，分别抑制四氢叶酸、脱氧胸苷酸及嘌呤核苷酸的合成。Vmax 不变，Km 值增大b.非竞争性抑制剂：与酶活性中心外的必需基团结合，不影响酶与底物的结合，酶和底物的结
29、合也不影响与抑制剂的结合。Vmax 降低，Km 值不变9c.反竞争性抑制剂：仅与酶和底物形成的中间产物结合，使中间产物的量下降。Vmax、 Km 均降低四、酶活性的调节、酶原的激活 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，必须在一定条件下，这些酶的前体水解一个或几个特定的肽键，致使构象发生改变，表现出酶的活性。酶原的激活实际上是酶的活性中心形成或暴露的过程。生理意义是避免细胞产生的蛋白酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。、变构酶体内一些代谢物可以与某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地结合，使酶发生变构并改变其催化活性，有变构激活与变构抑制。、酶
30、的共价修饰调节酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，这一过程称为酶的共价修饰。在共价修饰过程中，酶发生无活性与有活性两种形式的互变。酶的共价修饰包括磷酸化与脱磷酸化、乙酰化与脱乙酰化、甲基化与脱甲基化、腺苷化与脱腺苷化等，其中以磷酸化修饰最为常见。五、同工酶同工酶是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。同工酶是由不同基因或等位基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同 mRNA 翻译的不同多肽链组成的蛋白质。翻译后经修饰生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结
31、构中。如乳酸脱氢酶是四聚体酶。亚基有两型：骨骼肌型（M 型）和心肌型（H 型） 。两型亚基以不同比例组成五种同工酶，如 LDH1（HHHH)、LDH2(HHHM）等。它们具有不同的电泳速度，对同一底物表现不同的 Km 值。单个亚基无酶的催化活性。心肌、肾以 LDH1 为主，肝、骨骼肌以LDH5 为主。肌酸激酶是二聚体，亚基有 M 型（肌型）和 B 型（脑型）两种。脑中含 CK1（BB 型） ；骨骼肌中含 CK3（MM 型） ；CK2 （MB 型）仅见于心肌。第四章 糖代谢一、糖酵解、糖酵解：在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程2、糖酵解过程中包含两个底物水平
32、磷酸化：一为 1,3-二磷酸甘油酸转变为 3-磷酸甘油酸；二为磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸。、糖酵解限速酶）磷酸果糖激酶-1变构抑制剂：ATP、柠檬酸变构激活剂：AMP、ADP、1，6-双磷酸果糖（产物反馈激，比较少见）和 2，6-双磷酸果糖（最强的激活剂） 。）丙酮酸激酶变构抑制剂：ATP 、肝内的丙氨酸变构激活剂：1，6-双磷酸果糖）葡萄糖激酶10变构抑制剂：长链脂酰辅酶 A注：此项无需死记硬背，理解基础上记忆是很容易的，如知道糖酵解是产生能量的，那么有ATP 等能量形式存在，则可抑制该反应，以利节能，上述的柠檬酸经三羧酸循环也是可以产生能量的，因此也起抑制作用；产物一般来说是反馈抑制的；
33、但也有特殊，如上述的 1，6-双磷酸果糖。特殊的需要记忆，只属少数。以下类同。关于共价修饰的调节，只需记住几个特殊的即可，下面章节提及。一、糖酵解过程葡萄糖己糖激酶6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-11，6-二磷酸果糖 磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸乳酸糖酵解小结反应部位：胞质糖酵解是一个不需氧的产能过程。反应全过程中有三步不可逆反应产能方式和数量：方式：底物水平磷酸化，净产生 2 个 ATP二、糖有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成 H2O 和 C
34、O2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式部位：胞液及线粒体、过程1)、糖酵解过程生成丙酮酸2)、丙酮酸乙酰辅酶 A限速酶：丙酮酸脱氢酶复合体11辅酶有：TPP、FAD、NAD+、CoA 及硫辛酸、三羧酸循环 反应部位：线粒体草酰乙酸乙酰辅酶 A柠檬酸合成酶柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸-酮戊二酸脱氢酶复合体琥珀酰 CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸三羧酸循环限速酶：异柠檬酸脱氢酶三羧酸循环关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶、三羧酸循环生理意义）基本生理功能是氧化供能。）三羧酸循环是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养物质代谢的最终共同途径。）三羧酸循环也是三大代谢联系的枢
35、纽。、葡萄糖有氧氧化生成的 32 个 ATP反 应 辅酶 ATP第一阶段 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 -1三、磷酸戊糖途径生理意义）为核酸的生物合成提供-磷酸核糖，肌组织内缺乏- 磷酸葡萄糖脱氢酶，磷酸核糖可经酵解途径的中间产物- 磷酸甘油醛和 -磷酸果糖经基团转移反应生成。）提供 NADPH四、糖原合成与分解、合成过程：葡萄糖6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖PPiUDPG糖原引物糖原E：糖原合成酶 生成 3 个 ATP注：）UDPG 可看作是活性葡萄糖，在体内充作葡萄糖供体。、分解:肝脏。肌肉的胞浆中 关健酶：磷酸化酶 五、糖异生途径 、 过程乳酸 丙氨酸等生糖氨基酸12NADH 丙酮酸 丙酮酸AT
36、P 丙酮酸 丙酮酸丙酮酸羧化酶 草酰乙酸 草酰乙酸 (线粒体内)天冬氨酸 苹果酸GTP 天冬氨酸 NADH草酰乙酸 苹果酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸 ( 胞液)ATP 3-磷酸甘油酸NADH 1，3-二磷酸甘油酸 甘油 ATP 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 3- 磷酸甘油NADH1,6-双磷酸果糖果糖双磷酸酶6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖 1- 磷酸葡萄糖 糖原葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖 注意：）糖异生过程中丙酮酸不能直接转变为磷酸烯醇式丙酮酸，需经过草酰乙酸的中间步骤，由于草酰乙酸羧化酶仅存在于线粒体内，故胞液中的丙酮酸必须进入线粒体，才能羧化生成草酰乙酸。但是，草酰乙酸
37、不能直接透过线粒体膜，需借助两种方式将其转运入胞液：一是经苹果酸途径，多数为以丙酮酸或生糖氨基酸为原料异生成糖时；另一种是经天冬氨酸途径，多数为乳酸为原料异生成糖时。）在糖异生过程中，1，3-二磷酸甘油酸还原成 3-磷酸甘油醛时，需 NADH，当以乳酸为原料异生成糖时，其脱氢生成丙酮酸时已在胞液中产生了 NADH 以供利用；而以生糖氨基酸为原料进行糖异生时，NADH 则必须由线粒体内提供，可来自脂酸 -氧化或三羧酸循环。）甘油异生成糖耗一个 ATP，同时也生成一个 NADH、 调节2,6-双磷酸果糖的水平是肝内调节糖的分解或糖异生反应方向的主要信号，糖酵解加强，则糖异生减弱；反之亦然。、 生理
38、意义）空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成糖，以维持血糖水平恒定。13）补充肝糖原，摄入的相当一部分葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再异生成糖原。合成糖原的这条途径称三碳途径。）调节酸碱平衡，长期饥饿进，肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡。第五章 脂类代谢一、脂肪动员(fat mobilization)是指储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为 FFA 及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。 脂肪动员关键酶在脂肪动员中，脂肪细胞内的甘油三酯脂肪酶是限速酶，它受多种激素的调控，因此称为激素敏感性甘油三酯脂肪酶 脂解激素能促进脂肪动员的激素，如肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮
39、质激素等。抗脂解激素抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素 E2甘油经糖代谢途径脂酸经 -氧化分解供养）脂肪酸活化（胞液中）脂酸脂酰 CoA 合成酶脂酰 CoA（含高能硫酯键）脂酰 CoA 进入线粒体 限速酶：肉毒碱脂酰转移酶3)脂酰 CoA 进入线粒体基质后，进行脱氢、加水、再脱氢及硫解等四步连续反应，生成 1 分子比原来少 2 个碳原子的脂酰 CoA、1 分子乙酰 CoA、1 分子 FADH2 和 1 分子 NADH。以上生成的比原来少 2 个碳原子的脂酰 CoA，可再进行脱氢、加水、再脱氢及硫解反应。如此反复进行，以至彻底。）能量生成以软脂酸为例，共进行 7 次 -氧化，生成 7 分子 FAD
40、H2、7 分子 NADH 及 8 分子乙酰CoA，106 个 ATP三、酮体的生成和利用组织特点：肝内生成肝外用。合成部位：肝细胞的线粒体中。酮体组成：乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮。肝分解氧化时特有的中间产物合成原料：乙酰 CoA脂酸氧化限速酶：HMG CoA 合酶、 肝外利用原因：肝内缺少乙酰乙酸硫激酶和琥珀酸 CoA 转硫酶四、脂酸的合成代谢、 软脂酸的合成合成部位：线粒体外胞液中，肝是体体合成脂酸的主要场所。合成原料：乙酰 CoA、ATP、NADPH、HCO3-、Mn+等。合成过程：限速酶：乙酰辅酶 A 羧化酶 辅基：生物素 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸 甘油三酯的合成代谢合成部位：肝、脂肪组织
41、、小肠，其中肝的合成能力最强。14合成原料：甘油、脂肪酸甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）甘油二酯途径（肝细胞及脂肪细胞）六、甘油磷脂的合成与代谢、合成：肝、肾、肠内质网 、降解生物体内存在能使甘油磷脂水解的多种磷脂酶类，根据其作用的键的特异性不同，分为磷脂酶 A1和 A2，磷脂酶 B，磷脂酶 C 和磷脂酶 D。磷脂酶 A2 特异地催化磷酸甘油酯中 2 位上的酯键水解，生成多不饱和脂肪酸和溶血磷脂。后者在磷脂酶 B 作用，生成脂肪酸及甘油磷酸胆碱或甘油磷酸乙醇胺，再经甘油酸胆碱水解酶分解为甘油及磷酸胆碱。磷脂酶 A1 催化磷酸甘油酯 1 位上的酯键水解，产物是脂肪酸和溶血磷脂。七、胆固醇代谢、 合成
42、合成部位：肝是主要场所，合成酶系存在于胞液及光面内质网中。合成原料：乙酰 CoA(经柠檬酸 -丙酮酸循环由线粒体转移至胞液中 )、ATP、NADPH 等。合成过程：） 甲羟戊酸的合成（胞液中）限速酶：HMGCoA 还原酶） 鲨烯的合成（胞液中）胆固醇的合成（滑面内质网膜上）2、去路：转化为胆汁液、转化为类固醇激素、转化为维生素 D2、胆固醇酯的合成 细胞内游离胆固醇在脂酰胆固醇脂酰转移酶（ACAT ）的催化下，生成胆固醇酯；血浆中游离胆固醇在卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（LCAT）的催化下，生成胆固醇酯和溶血卵磷酯。八、血浆脂蛋白血脂组成：甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯、游离脂酸、血浆脂蛋白分类）电泳
43、法：乳糜微粒、前 、 及 ）超速离心法：乳糜微粒(含脂最多) ，极低密度脂蛋白 (VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL) ，分别相当于电泳分离的 CM、前 - 脂蛋白、-脂蛋白及 - 脂蛋白等四类。、血浆脂蛋白主要由蛋白质、甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯组成。乳糜微粒含甘油三酯最多，蛋白质最少，故密度最小；VLDL 含甘油三酯亦多，但其蛋白质含量高于 CM；LDL 含胆固醇及胆固醇酯最多；含蛋白质最多，故密度最高。血浆脂蛋白中的蛋白质部分，基本功能是运载脂类，称载脂蛋白。HDL 的载脂蛋白主要为apoA，LDL 的载脂蛋白主要为 apoB100，VLDL 的载脂蛋白主要为 a
44、poB、apoC，CM 的载脂蛋白主要为 apoC。、生理功用及代谢）CM 运输外源性甘油三酯及胆固醇的主要形式。成熟的 CM 含有 apoC，可激活脂蛋白脂肪酶（LPL） ，LPL 可使 CM 中的甘油三酯及磷脂逐步水解，产生甘油、脂酸及溶血磷脂等，同时其表面的载脂蛋白连同表面的磷脂及胆固醇离开 CM，逐步变小，最后转变成为 CM 残粒。）VLDL 运输内源性甘油三酯的主要形式。VLDL 的甘油三酯在 LPL 作用下，逐步水解，同时其表面的 apoC、磷脂及胆固醇向 HDL 转移，而 HDL 的胆固醇酯又转移到 VLDL。最后只剩下胆15固醇酯，转变为 LDL。）LDL 转运肝合成的内源性胆
45、固醇的主要形式。肝是降解 LDL 的主要器官。apoB100 水解为氨基酸，其中的胆固醇酯被胆固醇酯酶水解为游离胆固醇及脂酸。游离胆固醇在调节细胞胆固醇代谢上具有重要作用：抑制内质网 HMGCoA 还原酶；在转录水平上阴抑细胞 LDL 受体蛋白质的合成，减少对 LDL 的摄取；激活 ACAT 的活性，使游离胆固醇酯化成胆固醇酯在胞液中储存。）HDL 逆向转运胆固醇。HDL 表面的 apo是 LCAT 的激活剂，LCAT 可催化 HDL 生成溶血卵磷脂及胆固醇酯。九、高脂血症高脂蛋白血症分型分型 脂蛋白变化 血脂变化 CM 甘油三酯a LDL 胆固醇b LDL、VLDL 胆固醇甘油三酯 IDL
46、胆固醇甘油三酯 VLDL 甘油三酯 VLDL、CM 甘油三酯注：IDL 是中间密度脂蛋白，为 VLDL 向 LDL 的过度状态。家族性高胆固醇血症的重要原因是 LDL 受体缺陷第七章 氨基酸代谢一、营养必需氨基酸简记为：缬、异、亮、苏、甲硫、赖、苯、色二、体内氨的来源和转运、 来源）氨基酸经脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源；）由肠道吸收的氨；即肠内氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨和肠道尿素经细菌尿素酶水解产生的氨。）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的催化下水解生成的氨。、转运） 丙氨酸-葡萄糖循环 肌肉到肝）谷氨酰胺的运氨作用 脑、肌肉等组织向肝或肾运氨三、氨基酸的脱氨基作
47、用、转氨基作用：转氨酶催化某一氨基酸的 -氨基转移到另一种 - 酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸；原来的氨基酸则转变成 -酮酸。既是氨基酸的分解代谢过程，也是体内某些氨基酸合成的重要途径。丙氨酸转氨酶 ALT 肝天冬氨酸转氨酶 AST 心、L-谷氨酸氧化脱氨基作用L-谷氨酸 L-谷氨酸脱氢酶 -酮戊二酸NH3NADH16、联合脱氨基作用氨基酸 -酮戊二酸 NH3NADH转氨酶 谷氨酸脱氢酶-酮酸 谷氨酸 NAD+ 、嘌呤核苷酸循环上述联合脱氨基作用主要在肝、肾等组织中进行。骨骼肌和心肌中主要通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基。氨基酸 -酮戊二酸 天冬氨酸 次黄嘌呤核苷酸 NH3GTP (IMP)腺苷酸代
48、琥珀酸 腺嘌呤核苷酸(AMP)延胡索酸-酮酸 L-谷氨酸 草酰乙酸苹果酸、氨基酸脱氨基后生成的 -酮酸可以转变成糖及脂类，在体内可以转变成糖的氨基酸称为生糖氨基酸；能转变成酮体者称为生酮氨基酸；二者兼有者称为生糖兼生酮氨基酸。只要记住生酮氨基酸包括：亮、赖；生糖兼生酮氨基酸包括异亮、苏、色、酪、苯丙；其余为生糖氨基酸。四、氨基酸的脱羧基作用、L-谷氨酸 L- 谷氨酸脱羧酶 -氨基丁酸(GABA)GABA 为抑制性神经递质。、L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 磺酸丙氨酸脱羧酶 牛磺酸牛磺酸是结合型胆汁酸的组成成分。、L-组氨酸 组氨酸脱羧酶 组胺组胺是一种强烈的血管舒张剂，并能增加毛细血管的通透性。、色氨酸 色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸 5- 羟色氨酸脱羧酶 5-羟色胺(5-HT)脑内的 5-羟色胺可作为神经递质，具有抑制作用；在外周组织，有收缩血管作用。、L-鸟氨酸 鸟氨酸脱羧酶 腐胺 精脒 精胺脱羧基 SAM 脱羧基 SAM精脒与精胺是调节细胞生长的重要物质。合称为多胺类物质。5、一碳单位：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团一碳单位来源于组
