1、植物生理生化（生化部分）绪论（一）目的要求： 掌握植物生化的定义、内容和任务，了解植物生化的发展和现状，了解植物生化与其它学科的关系。（二）重点 植物生化的定义、内容和任务（三）难点 植物生化与其它学科的关系（四）学时 1一、生物化学的定义生物：是指自然界里存在的植物、动物和微生物。这些生物千差万别，种类极其丰富，如以微米计的病毒、细菌，大到百米高的参天大树，把这些客观存在统称为生物的条件就是：他们的组成成分与新陈代谢的同一性，即所有生物在物质组成及物质转化过程中具有相同或相近的规律性。生物化学：研究物质组成的化学本质与物质转化的化学性质的学科，就是生物化学。简单说就是研究生命现象本质的科学。
2、生物化学研究的内容：1.静态生化：是研究生物体内物质的化学组成、结构、性质和功能。这些物质有：蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类化合物等-四大生物分子，这些物质的静态生化前四章我们要讲。2.动态生化：研究生物体内物质代谢、能量转化及其调节-新陈代谢研究生物体生命现象的信息传递与表达（第九章以后的内容）俗话说种瓜得瓜，种豆得豆生化就是探讨子代具有亲代相同或相似得这种化学特性，主要内容有：DNA 复制、转录、翻译过程。二、生物化学的历史简介三、生物化学的重要性工业上：工业生物化学研究生化在各领域如轻纺、酿造及食品加工中的应用。农业上：生化为栽培、育种、遗传、施肥及植保各方面提供了理论基础和实践技术，如
3、生物农药。医药业：无论是医疗还是医药都受生化知识的影响，了解一个病理的机理和治疗都依靠生化知识。另外，国防上，生化战争（武器）都是从生化学角度出发的-病毒、细菌。如美伊战争美国总认为伊拉克有生化核武器。四、要求1、弄懂基本的理论知识，这门课理论性较强，必须理解记忆。2、必须认真听课，做好笔记。3、及时复习和预习。五、主要参考书：聂剑初等主编生物化学简明教程 、阎龙飞等主编基础生物化学沈同等主编 生物化学 阎龙飞等主编分子生物化学第一章 蛋白质（一）目的要求：掌握蛋白质的基本组成单位氨基酸的结构特点、性质以及蛋白质的结构、性质和功能，理解蛋白质的结构与功能的关系。（二）重点 氨基酸的结构特点和性
4、质；蛋白质的结构和性质（三）难点 氨基酸的酸碱性和等电点 蛋白质的结构 蛋白质结构与功能的关系（四）学时 4一. 蛋白质的生物学意义1.是一切生物体的细胞和组织的主要组成成分；2.催化新陈代谢的各种反应的酶多数是蛋白质；3.在遗传信息的控制、细胞膜的透性、高等动物的记忆和识别等方面起重要作用；4. 生物体的防御体系抗体就是一类高度专一性的蛋白质如免疫球蛋白；5. 以干扰素的形式存在于细胞内，以消灭在抗体作用下漏网的病毒；6. 生命活动所需的许多小分子物质和离子都是靠蛋白质来运输的；7. 生物的运动离不开蛋白质。如肌肉收缩是由肌球蛋白和肌动蛋白作相对滑动来实现的。第一节 氨基酸-蛋白质的基本组成
5、单位氨基酸是指含氨基的羧酸，也就是说氨基酸是由氨基和羧基构成的。参与蛋白质组成的有 20 种氨基酸，他们也称标准氨基酸。除脯氨酸为亚氨基酸外，其它均为 氨基酸，即羧酸的 C 原子上的一个 H 被氨基取代；构型均为 L 型的。除甘氨酸 R 为H，C 不是手性碳外，其他的 C 原子都是不对称碳原子，因此具有旋光性（L型、D 型） 。氨基酸的结构通式为：RCHCOO-+3NH R 为侧链基团，方框内的基团为各种氨基酸所共有的。R 不同，就成为各种不同的氨基酸。不同的蛋白质所含氨基酸种类和数目不同。脯氨酸 （图） 甘氨酸 （图）一、氨基酸的分类及化学结构（一）常见的蛋白质氨基酸由于组成蛋白质的 20
6、种常见的氨基酸的差异主要表现在侧链 R 基团上，因此根据组成蛋白质的 20 种氨基酸 R 基团的极性不同，将氨基酸分成四大类：1、具有非极性或疏水的 R 基团的氨基酸这类氨基酸共 8 种，R 基团包括脂肪烃、芳香环、仲胺，不易溶于水。它们是Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Phe、Try(Trp)、Met。这里面有两个特殊的氨基酸是脯氨酸（-亚氨酸） ，另一个是蛋氨酸（含硫氨基酸）结构如下：2、不带电荷的 R 基团的极性氨基酸这些氨基酸的 R 基团虽然带有极性基团，如OH、SH、酰氨基等。但它们并不解离或解离极弱，所以不带电荷。比疏水氨基酸较易溶于水。共 7 种：Gly、Ser、Thr、
7、Cys、Tyr、Asn、Gln。其中极性最小的是甘氨酸，最大的是酪氨酸（Tyr）和半胱氨酸（Cys）结构如下：甘氨酸 3、带负电荷的 R 基团氨基酸（又称酸性氨基酸）这类氨基酸都含有一个完全解离的第二羧基，所以在 PH7 时带负电荷。共 2 种：Asp、Glu。结构如下：图4、带正点荷的 R 基团氨基酸这类氨基酸在 pH7 时带正电荷，共 3 种：Lys、Arg、His。结构如下：图在 20 种氨基酸中，Val、Leu、Ile、Met、Phe、Lys、Thr、Try、在人和动物体内不能合成，必须从食物中得到，称为必需氨基酸。（二）稀有的蛋白质氨基酸除了这 20 种氨基酸外，还有一些稀有氨基酸，
8、它们都是这些氨基酸的衍生物，只存在于个别蛋白质中。如：4羟脯氨酸 （ 图 ） 5羟赖氨酸 （ 图）它们没有相应的遗传密码，在多肽链合成中由其前体（Pro） （Lys）修饰而成。（三） 非蛋白质氨基酸除了蛋白质中的 20 种氨基酸和少数稀有氨基酸外，还有一些决不参与蛋白质组成的氨基酸呈游离或结合态存在于细胞或组织中，称为非蛋白氨基酸。如：丙氨酸 鸟氨酸（Orn） 瓜氨酸（Cit）二、氨基酸的重要理化性质（一）氨基酸的酸碱性与等氨电点由于氨基酸中同时存在 NH2 和 COOH，所以在水溶液中或在晶体状态下都以离子形式存在。与无机盐不同的是它以两性离子形式存在。这些两性离子既可作酸提供质子，又可以作
9、为碱接受 H+：作为酸：（图） 作为碱：（图） 所以这类化合物叫两性电解质，当其完全质子化时可以作为一个二元酸：（1）两性离子：同时带有正负两种电荷的离子。两性离子的概念不同与两性电解质。前者为离子，后者为分子。（2）两性电解质：既能解离出正离子又能解离出负离子的电解质。氨基酸分子上带有能释放出质子的氨基正离子和能接受质子的羧基负离子，因此氨基酸是两性电解质。作为二元酸的氨基酸的电离情况：图 从上式可以看出氨基酸的带电状态与溶液的 pH 值有关，改变 pH 可以使氨基酸带上正电荷或负电荷，也可以使它处于正负电荷数相等即静电荷为零的兼性离子状态，在电场中既不向阳极移也不向阴极移动，此时外界的 p
10、H 值称为等电点 pI,A+=A-适用于 R 基团不解离的中性氨基酸,对于有三个可解离基团的氨基酸如谷氨酸和赖氨酸,取等电兼性离子两边的 pKa 值的平均值即为 pI。任意氨基酸在 pI 以上的任一 pH 时，氨基酸带负电荷在电场中向正极移动，反之易然。溶液 pH 离 pI 越远，氨基酸所带净电荷越大。方程式：（图） 处于等电点状态的氨基酸，由于静电作用，溶解度最小，容易沉淀析出，利用这一性质可以分离制备某些氨基酸。由于氨基酸都有特定的等电点，所以在某一 pH 条件下，各种氨基酸所带的电荷各不相同，根据这一性质，可通过电泳法、离子交换法等对混合氨基酸进行分离或制备。（二）氨基酸的光学性质1、氨
11、基酸的光学活性 除甘氨酸所有天然 -氨基酸的 -碳原子上三个基团都不相同，这样的碳原子叫不对称碳原子，从而产生两种不同的对映体，而且具有旋光性，在偏振计上检查时，它们能使平面偏振光发生偏转，向右（+） ，向左（） 。属于右旋的氨基酸有：Ala、Ile 、Glu、Asp、Val、Lys、Arg 等以符号+属于左旋的氨基酸有：Ser、Leu、Pro、Trp、Ile、Phe、等。2、氨基酸的立体化学由于氨基酸的手性碳的存在，也可用异构体 D、L 型来区分，一般氨基酸只有 D、L两种异构体。另外 Thr、Ile 、共有四种异构体。一般的氨基酸只有 D、L 两种异构体，以甘油醛为标准。D-甘油醛 L-甘
12、油醛 D-丙氨酸 L-丙氨酸其中 -NH 2相当-OH，R 基团相当于-CH2OH2、氨基酸的吸收光谱蛋白质中的 20 种氨基酸都不吸收可见光（380-760nm） ，所以都是无色的，但酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸都具有芳香环，因此能显著地吸收紫外光（220-300nm） 。由于大多数蛋白质都含有酪氨酸，其吸收峰在280nm，故可测定样品在 280nm 的消光值来快速测定蛋白质的含量。（三）氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应主要是指 -NH 2和 -COOH 以及 R 基团所参与的反应。1、与茚三酮的反应是一个广泛使用的 -NH 2反应，能用于极微量的氨基酸的定性和定量的测定。其试剂是茚三酮，茚三酮
13、与氨基酸一起加热，产生一种蓝紫色的物质。脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应不释放氨，产生黄色物质。2、桑格反应（Sanger 反应）：与 2，4-二硝基氟苯的反应在弱碱性溶液中，氨基酸的 -氨基很容易与 2，4-二硝基氟苯（DNFB）作用，生成稳定的黄色 2，4 二硝基苯氨基酸（DNP-氨基酸） 。 （见图）3、Edman 反应：与异硫氰酸苯酯反应在弱碱性条件下，氨基酸中的 -氨基可与异硫氰酸苯酯（PITC）反应，产生相应的苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸） ，在无水氢氟酸中，PTC-氨基酸即环化为苯硫乙内酰脲（PTH） ，这种物质在酸中极稳定。（见图）Sanger 和 Edman 在分析蛋白质一
14、级结构中都做出了很大贡献，也为此获得了诺贝尔奖。氨基酸还有一些特殊的反应，可以参看沈同主编的教材。第二节 蛋白质的结构一、 蛋白质的一级结构定义：根据国际理论化学和应用化学协会的确定蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，包括二硫键的位置又叫化学结构。那么什么叫多肽链呢？（一）肽键与肽1. 肽键蛋白质是由许多氨基酸通过肽键连接形成的生物大分子。肽键是一个氨基酸的 -氨基和另一个氨基酸的 -羧基脱水而成，又叫酰胺键。2. 肽以肽键相连而成的化合物叫肽，如上面的这个叫二肽（由两个氨基酸残基组成的肽叫二肽） 。组成蛋白质的氨基酸单位已不是完整的分子，因此每一个氨基酸单位称为氨基酸残基。由
15、两个氨基酸残基形成的肽叫二肽，由三个氨基酸残基形成的肽叫三肽。一般含氨基酸残基少于 10 个的肽叫寡肽，超过 10 个的叫多肽。多肽为链状结构，所以也叫多肽链。蛋白质就是由几十到几百甚至几千个氨基酸形成的多肽链。通常每个肽分子都有一个游离的 -NH2和 -COOH 前者叫 N 末端（习惯写在左边） ，后者叫 C-末端（写在右边） 。（二）活性肽当蛋白质水解时会产生长短不一的各种肽段外，生物体内还存在着许多游离状态的天然肽，它们具有特殊的生物学功能，称之为活性肽。如谷胱甘肽是由 Glu,Cys,Gly 形成的三肽，谷胱甘肽在氧化还原过程中作为某些酶的辅酶。由于 GSH 中含有一个活泼的巯基，很容
16、易氧化，两分子的 GSH 脱氢以二硫键相连成氧化型谷胱甘肽（GSSG） 。二、蛋白质的二级结构（一）蛋白质的二级结构是指肽链沿一定的方向折叠盘绕，通过氢键作用形成的空间构象。由于二级结构是肽链主链沿一定的方向折叠盘绕而成，然而肽链是不能任意旋转的。多肽链折叠的空间限制肽键形式上是单键，但 X 射线衍射技术研究发现，它是刚性的，并且具有平面结构。肽键具有部分双键的性质，其键长（1.32A 。 ）介于 CN（1.49A 。 ）单键和C=N（1.27A 。 ）双键之间。因此组成肽键的部分形成一个平面（酰胺平面）见图：肽单位：图肽键具有部分双键的性质，其根本原因在于酰胺氮上的孤对电子和相邻羧基的共振作
17、用形成的共振杂化体，所以肽键不能自由旋转，结果每个肽单位中的 6 个原子必须处于同一平面，此刚性结构平面叫肽平面或酰胺平面，每个肽平面之间由 C 相连接。而平面两侧的 CN 和 CC 键可以自由旋转。因此可以把肽脸看成被 C 原子隔开的许多平面组成的。这样多肽链上所有的酰胺平面都可以相互旋转，而形成无数蛋白质的构象。事实并不这样，一个天然蛋白质在一定的条件下往往只有一种或很少几种构象。这是因为，主链上 1/3 是肽键，不能自由旋转，同时主链上的 R 基团的大小及电荷情况的影响，使得天然蛋白质分子中只存在一种或少数几种稳定构象。思路：肽键（单键）具有双键的性质杂化体不能自由旋转肽单位同一平面叫肽
18、平面（酰胺平面）蛋白质只存在：螺旋、-折叠、- 转角等几种构象。（二）二级结构的基本类型1螺旋是蛋白质中最常见最典型的二级结构主要存在于毛发皮革角甲等中。主要特征如下：（1）肽键中的酰胺平面绕 -C 旋转形成。天然蛋白质的 螺旋结构大多呈右手螺旋，也发现极少数呈左手螺旋。 （P18）（2） 在 螺旋结构中每隔 3.6 个氨基酸残基螺旋上升一圈，沿中心轴上升一圈，相当于向上平移 5.4A。 ，每个氨基酸残基向上平移 1.5A。 ，每个残基沿轴旋转 100 度。（3）在主碳链的螺旋上所有 R 基团都伸向外侧，保证 螺旋的稳定性。（4）相邻的螺圈之间形成氢键，氢键几乎与中心轴平行。氢键是由羰基上的氧
19、每隔三个残基与第四个氨基酸残基亚氨基上的氢形成的。 螺旋体的结构允许所有残基参与氢键的形成。因此 螺旋构象是相当稳定的。2. -折叠-折叠是几乎伸展的多肽链连接而成的锯齿状片层结构，这种结构中肽链按层排列，它依靠相邻两条肽链间或一条肽链内的两个肽段间的C=O 与N-H 所形成的氢键来稳定其结构。主要特征如下：（1）多肽链伸展 （2）氢键与肽键垂直（3）氨基酸残基侧链 R 交替的分布啊在片层平面的上下两侧（4）-折叠可分为平行式（两条肽链都从氮端到碳端）和反平行式（两条肽链方向相反）3-转角（也叫 -回折 -发卡结构）-了解特点：多肽链回折 180。 后，使得氨基酸残基的C=O 与N-H 所形成
20、的氢键。4无规则卷曲除上述三种结构外，还存在一些不确定的无规律性的盘曲，即无规则卷曲。蛋白质的超二级结构和结构域（新东西）超二级结构和结构域是介于二级结构与三级结构之间的两种结构水平。超二级结构在蛋白质分子中，若相邻的二级结构单元（螺旋、-折叠、- 转角）组合在一起形成空间上可以辨认的二级结构组合体，充当三级结构的构件。基本组合形式如下：1. 组合形式:是 -螺旋构象的聚集体。也可以说是由二股或三股右手 -螺旋缠绕而成的左手超螺旋。重复距离 14nm氨基酸残基的非极性链伸向螺旋的内部（稳定力） 。2. 组合形式：由两段平行式的-链（单股 -折叠）和一段连接（螺旋）组成。3. 组合形式：由三条或
21、多条反平行式 -折叠链通过 转角（或其它肽链）连接而成，也叫 -曲折。是 -折叠构象的聚合体。2结构域（又叫辖区）定义：在超二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲折叠成几个空间上可以区分的相对独立近似球体的三维实体，称为一个结构域。一个蛋白质分子中的结构域可以相似或不同，如弹性蛋白的两个结构域具有 -折叠桶结构，而木瓜蛋白酶的两个结构域一个是 螺旋，一个是 -折叠桶。两个结构域间常常只有一段肽链相连即铰链区，从而使结构易发生相对运动，有利于蛋白质发挥生理功能。三、蛋白质的三级结构定义：在二级结构、超二级结构和结构域的基础上，多肽链进一步盘曲折叠成更为复杂的球状分子结构，叫三级结构。小分子蛋白质结构
22、域就是它的三级结构，大分子蛋白质的三级结构中有两个或两个以上的结构域。三级结构举例说明肌红蛋白-幻灯片肌红蛋白是由一条多肽链和一个血红素辅基构成，它是典型的具有三级结构的蛋白质，存在动物肌肉里，起到运氧和贮氧的功能。其特点如下：肌红蛋白分子共有 153 个氨基酸组成，其主链由八段 螺旋折叠而成，最长的含有 23 个氨基酸残基，最短的含有 7 个氨基酸残基。在拐角处主要是脯氨酸，还有一些不易形成 螺旋的氨基酸如亮氨酸和丝氨酸。氨基酸残基的全部极性 R 基团都位于分子外部表面，使肌红蛋白具有可溶性。 全部非极性 R 基团都位于分子内部，形成一个疏水基。四、蛋白质的四级结构定义：由两个或两个以上具有
23、三级结构的亚基或亚单位通过非共价键彼此缔合在一起而形成的具有特定三维结构的聚集体叫蛋白质的四级结构。亚基：一条两条多条多肽链以二硫键相连而成。单独的亚基无完整的生物活性，亚基只有在四级结构才有意义。一个蛋白质的亚基可以相同也可以不同。具有四级结构的蛋白质又叫寡聚蛋白。四级结构举例说明-血红蛋白血红蛋白分子是第一个被弄清四级结构的蛋白质，它是一个四聚体，成人的血红蛋白由 2 条 链和 2 条 链组成，为不均一的四级结构（ 2 2） 。 链 141 个 AA，链 146 个 AA。 及 链的三级结构与肌红蛋白相似，呈球状，也都含有一个血红素分子。 四级结构对生物功能是非常重要的，血红蛋白和肌红蛋白
24、都是氧的载体，但血红蛋白是四聚体，其功能比肌红蛋白强。血红蛋白是红细胞中重要的蛋白质，其功能是运输氧至组织，运输 CO2至肺。蛋白质的空间结构（二三四级结构）也成为蛋白质的构象或高级结构。是指蛋白质分子中原子和基团在空间的排列、分布和肽链的走向。蛋白质的一个特征就是具有特定的空间结构。一个任意排列的多肽链没有生物活性。蛋白质的空间结构是以其一级结构为基础的，一级结构决定着高级结构，高级结构决定着生物功能。总结：四级结构：聚合体三级结构：球状分子结构域：结构域 高级结构超二级结构：不同折叠形式的组合二级结构：多肽链折叠一级结构：氨基酸的排列顺序 初级结构 维持蛋白质空间构象的作用力1. 氢键：多
25、发生于多肽链中负电性很强的 N 或 O 的孤对电子与 N-H 或 O-H 或 O-H的氢原子间的相互吸引力。血红蛋白，其功能是运输 O2至组织，运输 CO2至肺，分子中包含很多氢键。（）蛋白质主链间形成的氢键比例多。如，螺旋、折叠，氢键是主要作用力。（） 中的或也可与多肽链中的相关原子形成氢键，尤其蛋白质分子的侧链易形成这类氢键。范德华力：是分子间或原子间相互靠得太近时，由于电子的重叠而产生的相吸相斥的作用。疏水作用：又叫疏水键，它是疏水基因或疏水侧链为避开水分子而相互靠近聚集形成的力。疏水键常位于蛋白质内部，对蛋白质的三级结构具有重要作用。离子键：又叫盐键，是正负电荷间静电吸引而形成的作用力
26、。蛋白质分子结构与功能的关系一级分子结构与功能的关系：一级结构是高级结构的基础，具有保守性，同一物种一级结构不变，不同种的一级结构中起决定作用的氨基酸残基不变，而不起作用的氨基酸残基在变，变化越大亲缘越远。以细胞色素 C 为例：（P24）一级结构与分子疾病（遗传疾病）：人类的一切疾病都归结为基因疾病。人体基因组马上破译，这样就可以把遗传疾病消灭掉，即切掉错误基因，换上正确基因，后代不得病。例如：非洲的镰刀型贫血病是由于血红蛋白的谷氨酸变成了颉氨酸，使红血球由圆形变为镰刀型，即而发病。一级结构与蛋白质的前体激活：无功能的蛋白质叫前体蛋白质，如果是酶叫酶原，它们必须经过激活才有生物学活性。激活：切
27、掉某些肽段，剩下部分盘绕成高级结构。2.蛋白质空间结构（高级结构）与功能的关系（了解）第三节. 蛋白质的重要性质一、蛋白质的两性性质与等电点蛋白质分子是由各种氨基酸组成的高分子，有许多可解离的基团，除了肽链末端的氨基和羧基外，主要是肽链上氨基酸残基侧链基团，如氨基、羧基、咪唑基、胍基、羟基、硫基等。所以也能象酸一样解离，也能象碱一样解离，也是两性离子。其中解离式大致可以写成：图可以看出蛋白质在碱性介质中，蛋白质如酸一样释放 H+而带负电荷（再电场中向正极移动） 。在酸性介质中蛋白质如碱一样，接受 H+而带正电荷（在电场中向负极移动） 。此时溶液的 PH 值为该蛋白质的等电点，等电点是蛋白质的一
28、个特征性常数，每种蛋白质都各具一个其大小与其氨基酸组成有关，碱性氨基酸含量较多的蛋白质具有较高的等电点，酸性氨基酸较多的蛋白质具有较低的等电点时，蛋白质分子净电荷为 0，失去胶体稳定条件，易沉淀析出，因此处于等电点时，溶解度最小，同时粘度，导电能力最小，因此常利用蛋白质在等电点时，溶解度最小，来分离提纯蛋白质。二、蛋白质的胶体性质。蛋白质是大分子化合物，在水溶液中的颗粒直径在 1-100nm，恰在胶体颗粒的范围内，具有胶体溶液的性质：布朗运动，丁达尔现象、电泳现象，不能透过半透膜及吸附能力：蛋白质溶液是一种很稳定的胶体溶液，不容易发生凝聚而沉淀，这是由蛋白质的性质决定的。(1)蛋白质的核表面有
29、许多的构性基因如NH2、COOH、-SH 等，易与水分子发生水合作用，使蛋白质分子表面形成水膜(又叫水化层)，这样蛋白质被水层隔开，不易聚集。(2)静电斥力。蛋白质在非等电状态含带有电荷，由于同种电荷相斥，结果使颗粒总保持一定距离，而不发生聚集沉淀。三、蛋白质的沉淀。稳定的蛋白质溶胶如被脱水变性或消除电荷，均会使稳定因素消失，这称为蛋白质沉淀现象。沉淀蛋白质的常用方法。1、中性盐沉淀。向蛋白质中加入中性低浓度时，蛋白质溶解度增加，称为盐溶。这时因为少量的中必 (硫胺、NA 2SO4、NACL)被蛋白质分子吸附而使电荷反向增大，增加其溶解性。当加入过量的中性盐时， 中性盐酸性比蛋白质强，可以破坏
30、水膜且又可中各颗粒正电荷，结果，发生沉淀这称为盐析作用，这是常用蛋白质分离法。2、有机溶剂沉淀：乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂，能破坏蛋白质分子的水化膜。同时还参与水的电离，从而影响蛋白质的解离，使之易聚集而沉淀。3、重金属盐类沉淀。当蛋白质在碱性溶液中(PHPI)呈负离子状态，可与带正电荷的重金属离子如(Ag+.CA2+.Hg2+.Pb2+)等结合成不溶性的蛋白质盐而沉淀，当发生 Pb、Hg 中毒时，可服大量牛奶、豆浆、鲜蛋清，使蛋白质与Pb、Hg 结合，同进服用催吐剂。4、生物碱试剂沉淀。蛋白质在酸性溶液中(PHLDH5，肝癌三、诱导酶根据酶的合成与代谢的关系：酶分为结构酶和诱导酶结构酶：细胞
31、内天然存在的酶；也叫组成酶。诱导酶：是指细胞存在着酶基因，只有当细胞内产生或加入底物或底物类似物，才能诱导表达产生的酶。常见的诱导酶有 NR 和 -淀粉酶。小麦种子内 -淀粉酶 糊精是诱导酶种子萌发时产生， 淀粉酶 麦芽糖 结构酶。四、核糖酶核糖酶是一种生物催化剂，自 1982 年cech 提出 RNA 具有催化功能后，生物催化剂是蛋白质的传统概念被改变。例如：核糖核酸酶 P（RnaseP）在体内催化 tRNA 前体 5端切掉一个寡核苷酸片段转为成熟的 tRNA。第五节 辅酶与辅基许多酶蛋白要与辅酶或辅基结合后才表现出活性来，这一节我们介绍几种常见的辅酶和辅基，因为大多数辅酶和辅基是多种维生素
32、的衍生物。维生素(Vitamin)不同于糖、脂类、蛋白质，不是体内构成物质，也不是体内的能源物质，这类物质在体内不能合成或合成的量很少，故必须从食物中摄取，人体缺乏维生素时，就会导致各种各样的疾病。我们这里只结合辅酶和辅基的组成和功能介绍与辅酶和辅基有关的一些维生素，主要是 B 族维生素。以下根据维生素的和生化作用分类如下：脱氢酶类的辅酶和辅基（NAD+、NADP+、FMN、FAD）脱氢酶是通过作为递氢体的辅酶和辅基的递氢作用催化脱氢反应。1、烟酰胺核苷酸类：（幻灯片）烟酸又叫尼克酸，烟酰胺又叫尼克酰胺，尼克酸在生物体内是尼克酰胺前体，而尼克酰胺主要以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD 辅酶）和烟酰
33、胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP 辅酶） 。分子结构（P89）NAD 和 NADP 的递氢作用是通过它们的吡啶环进行可逆的氧化还原反应实现的书上列出了以 NAD 和 NADP 为辅酶的酶类 P88人体缺乏 Vb5易患癞皮病，表现为皮炎、腹泻、痴呆，Vb 5（发 Vpp）分布广泛是合成NAD 和 NADP 的原料，肉类谷物及花生中含量丰富，玉米中缺乏色氨基酸和烟酸。人体可由色 aa 合成，但量很少。2、黄素核苷酸类（幻灯片）核黄素叫维生素 B2，在生物体内主要以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤核苷酸（FAD）存在。两者是多种氧化还原酶类的辅基（与蛋白质结合紧密，不易分开） 。分子结构 P87FM
34、N、FAD 通过分子中异咯嗪环上的N1，N 10上的加氢与脱氢，把 H 从底物传递经受体而参与氧化还原反应。缺少 VB2烂嘴角，青菜蛋黄中含量较多。二、-酮酸脱羧酶类的辅酶磷酸硫胺素（TPP）硫胺素又叫 VB1，谷物种子的外皮中含量丰富，所以人们要吃点粗粮，缺乏易患脚气病，在碱性条件下易分解（做米粥时不能加碱） 。硫胺素在体内经硫胺与激酶催化和 ATP一起形成焦磷酸硫胺素（和 TPP） 。分子结构（幻灯片）嘧啶环、噻唑环上的 2 号碳上的 H 易游离出来、5 号碳上的 OH+ATP-TPP 作为脱羧酶的辅酶。TPP 是 -酮酸脱羧酶、转酮酶、磷酸酮糖酶的辅酶又叫其羧化辅酶。TPP 的作用机理：
35、噻唑环上的 2C 的 H易解离成 H+，形成负碳离子（C-） ，进攻酮基，脱羧电子重排，形成乙醛+TPP。三、酰基转移酶类的辅酶-COA（COASH）泛酸又叫 VB3，也叫遍多酸，广泛存在于动植物组织中，在生物体内泛酸以COA（COASH）的形式存在。辅酸 A（COA）是由 35-ADP 以磷酸酐键连接 4磷酸泛酰巯基乙胺而成。COA 的作用主要通过SH完成即 COA 中的SH 可与酰基形成硫酯。R-COOH（酰基）+COA-SH=RCOSCOA（硫酯）+H2O 而硫酯起着酰基载体的作用，所以 COA是许多酰基转移酶类的辅酶。四、转氨酶的辅酶VB6 包括三种吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺三者在体内可以
36、相互转变，且可以磷酸化，转移氨基时五、羧化酶的辅酶生物素又叫 VB7 或 VH，由噻吩和脲结合而成，时羧化酶的辅酶与 TPP 相反。催化机理：图六、转一碳单位酶类的辅酶叶酸又叫 VB11，绿叶中含量丰富，叶酸作为辅酶的形式是四氢叶酸（THFA、THF、FHA）结构（幻灯片）是转移一碳单位的辅酶。一碳单位有CH3-、CH2=、CH 三、-CH2OH 等，在氨基酸生物合成中起重要作用。第五章 糖类代谢第一节双糖和多糖的代谢一、糖核苷酸的作用和形成糖核苷酸：单糖在形成寡糖和多糖之前的一种活化形式，即单糖与核苷酸通过磷酸酯键相结合的化合物。UDPG 和 ADPG 是最常见的两种糖核苷酸。蔗糖合成时主要
37、以 UDPG 作为 G 的供体，淀粉主要以 ADPG 作为 G 的供体,纤维素两者均可。二、蔗糖的代谢1、蔗糖的合成：1）蔗糖合成酶途径：二、蔗糖的代谢1、蔗糖的合成：1）蔗糖合成酶途径：蔗糖合成酶UDPG+果糖=蔗糖+UDP2）磷酸蔗糖合成酶途径（是蔗糖合成的主要途径）UDPG+F-6-P UDPG+磷酸蔗糖磷酸蔗糖 蔗糖+ 磷酸2、蔗糖的分解：1）蔗糖+H2O+蔗糖酶 = G + F（主要分解途径）2）蔗糖+UDP 蔗糖合成酶 UDPG+F三.淀粉的代谢1、淀粉的合成：1）直链淀粉的合成：A 淀粉磷酸化酶途径最小引物是麦芽三糖（G3）Gn+G-1-P Gn+1+PB 淀粉合成酶途径（主要途
38、径）Gn+ADPG（UDPG） 淀粉合成酶 Gn+I+ADP（UDP）C、D 酶途径起加合作用。例： D 酶麦芽三糖+麦芽三糖 -麦芽五糖+G2）支链淀粉的合成：Q 酶来催化2、淀粉的酶促水解：萌发、消化食物 1）-淀粉酶( 诱导酶) 性质：-淀粉酶不耐酸耐热，在 pH4 以下易失活。功能：内切酶，水解任意的 -1，4 糖苷键。 2） 淀粉酶性质：植物 淀粉酶耐酸不耐热，在 70条件下失活。功能：外切酶，作用于 -1，4-糖苷键，从淀粉分子的非还原端依次切割。3）脱支酶：又叫 R 酶 4）麦芽糖酶单糖氧化分解的主要途径：糖酵解三羧酸循环 (TCA 循环)磷酸戊糖途径第三节 糖酵解EMP 途径一
39、.基本知识糖酵解：葡萄糖经 1，6-二磷酸果糖和3-磷酸甘油酸降解，生成丙酮酸并产生 ATP 的代谢过程，又叫 EMP 途径。有氧和无氧条件下都能进行。定位：细胞质中。起始物：葡萄糖。产物：丙酮酸二、糖酵解的反应历程 第一阶段葡萄糖磷酸化磷酸己糖异构化F-6-P 磷酸化裂解反应磷酸丙糖异构反应第二阶段3-磷酸甘油醛氧化并磷酸化高能磷酸基团转移反应3-磷酸甘油酸磷酸变位反应 烯醇化反应丙酮酸和 ATP 的生成反应第一阶段：1、葡萄糖的磷酸化己糖激酶是糖酵解途径的第一个限速酶2、磷酸己糖异构化3、1,6-二磷酸果糖的生成磷酸果糖激酶是糖酵解途径的最重要的限速酶4、1,6-二磷酸果糖的裂解5、磷酸丙
40、糖的同分异构化相当于 1,6-二磷酸果糖裂解为两分子的 3-磷酸甘油醛。第二阶段：6、3-磷酸甘油醛氧化为 1,3-二磷酸甘油酸这是糖酵解过程中唯一一步脱氢反应7、高能磷酸基团的转移糖酵解中第一次底物水平磷酸化，1 分子葡萄糖产生 2 分子 ATP8、3-磷酸甘油酸异构为 2-磷酸甘油酸9、磷酸烯醇式丙酮酸的生成10、丙酮酸的生成糖酵解中第二次底物水平磷酸化，丙酮酸激酶是第三个限速酶1 分子葡萄糖产生 2 分子 ATP总结1、总反应方程式：G+2NAD+2ADP+Pi-2 丙酮酸 +2（NADH+H+）+2ATP+2H2O2、对于原核生物，1 分子 G 经糖酵解生成 2 丙酮酸，共净剩8ATP
41、。3、只有一次脱氢4、具有 3 步不可逆反应，这 3 步的酶是限速酶，防止糖分解的逆转三、丙酮酸的去路：1、有氧条件下，细胞质中的丙酮酸进入线粒体，彻底氧化分解形成 CO2+H2O+ATP。2、无氧条件下，生成乳酸（动物、马齿苋和微生物）或者乙醇（多数植物、面包） 。1 分子 G 经糖酵解生成 2 丙酮酸，剩下 2ATP 和 2NADH+H+。而无氧发酵共产生 2ATP。3、丙酮酸通过转氨基作用形成丙氨酸。4、通过糖异生作用转化成糖类。四、糖酵解的调控1、糖酵解可被调控的酶是：己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶，是受变构剂调节的别构酶，也是 EMP 限速酶，其中磷酸果糖激酶是最重要的限速酶。2
42、、调节因素：1）受细胞内能量水平的调节，又叫能荷调节。能荷=ATP+0.5ADP / ATP+ADP+AMPATP、ADP、AMP 总量叫腺苷酸库。能荷高时促进合成代谢，低时促进分解代谢。底物别构酶：ATP 与活性中心的 Km 小而与别构中心的 Km 大。2）受底物和底物浓度的调节底物浓度高，酶被激活，使反应正向进行，叫前馈激活。产物浓度高，对上一个反应的酶钝化，叫反馈抑制。3、具体调节物ATP、ADP、AMP；底物、产物；特殊的调节剂如：F-2，6-BP是磷酸果糖激酶的激活剂。* 糖酵解的生理意义 是单糖分解代谢的一条最重要的基本途径。 使细胞在无氧条件下获得能量，维持生命活动。 是单糖彻底
43、氧化成 CO2 和 H2O 的必要阶段。 五.葡萄糖异生作用 糖异生作用（gluconegenesis）：指非糖前体物质在非光合组织合成葡萄糖的过程。 糖异生的非糖前体物质:主要有乳酸、丙酮酸、氨基酸、甘油、三羧酸循环的中间物、脂肪酸、乙酰 CoA（植物和微生物） 。1. 甘油异生为糖2 .其它非糖物质糖异生的途径 -丙酮酸和草酰乙酸糖酵解三个不可逆步骤，糖异生必经绕行三个不可逆反应，使糖酵解的中间产物异生成糖。 1）丙酮酸转化成磷酸烯醇式丙酮酸 2）1，6-二磷酸果糖水解生成 F-6-P 1，6-二磷酸果糖 + H2O F-6-P + Pi 3）G-6-P 水解生成葡萄糖 G-6-P + H
44、2O G + Pi糖异生作用的意义 1）在动物长期饥饿的情况下，将非糖物质转化为糖，维持血糖。2）在剧烈运动时提供葡萄糖，保证糖酵解的进行。3）是油料作物种子萌发时糖的主要来源。 糖 z 的无氧氧化与有氧氧化的关系第四节 三羧酸循环-有氧氧化的途径定义：在有氧条件下，EMP 途径生成的丙酮酸进入线粒体，生成乙酰 COA 后者被彻底氧化分解生成 CO2 和 H2O 的过程。由于形成的第一个产物为柠檬酸所以又叫三羧酸循环、柠檬酸循环、TCA，Krebs 循环。定位：线粒体基质一、丙酮酸形成乙酰 CoA（TCA 循环的准备阶段） G 2 丙酮酸（细胞质）多酶复合体：几种酶彼此镶嵌成一个功能完整的具有
45、特定结构的复合体丙酮酸脱氢酶系包括三种酶：丙酮酸脱氢酶（PDH） ；二氢硫辛酸转乙酰基酶（DLT） ； 二氢硫辛酸脱氢酶（DLDH）六种辅助因子：Mg2+、TPP 、二氢硫辛酸、 CoA 、NAD+ 、FAD 选择题:1.糖酵解时下列哪二种代谢产物提供 P 使 ADP 生成 ATP ？ A.3- 磷酸甘油酸及磷酸果糖 B.1 ， 3- 二磷酸甘油酸及磷酸烯醇式丙酮酸 C. - 磷酸甘油及 6- 磷酸葡萄糖 D.1- 磷酸葡萄糖及磷酸烯醇式丙酮酸 2. 糖酵解过程中，有几次底物水平磷酸化过程（以 1 分子葡萄糖为例）？ A.1 次； B.2 次； C.3 次； D.4 次 3. 下列哪一组酶是糖
46、酵解的关键酶？ A. 己糖激酶、 6- 磷酸果糖激酶 、丙酮酸激酶 B. 己糖激酶、磷酸甘油酸变位酶、丙酮酸激酶 C.6- 磷酸果糖激酶 -1 、醛缩酶、丙酮酸激酶 D. 己糖激酶、丙酮酸激酶、醛缩酶 二、 三羧酸循环（TCA，Krebs）的过程 乙酰 CoA 进入三羧酸循环 （线立体内）1、草酰乙酸与乙酰 CoA 缩合成柠檬酸 2、柠檬酸异构化生成异柠檬酸3、异柠檬酸氧化脱羧 4、-酮戊二酸的氧化脱羧 5、琥珀酸的生成 6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7、苹果酸的生成 8、草酰乙酸的再生1、缩 合 反 应柠檬酸合成酶是三羧酸循环的第一个限速酶2、柠檬酸异构化为异柠檬酸3、异柠檬酸生成 -酮戊二酸
47、这是三羧酸循环的第一次氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶是第二个限速酶。4、-酮戊二酸氧化脱羧反应这是三羧酸循环的第二次氧化脱羧 反应， - 酮戊二酸脱氢酶复合体是第三个限速酶。-酮戊二酸脱氢酶复合体包括：1、-酮戊二酸脱氢酶 E12、琥珀酰转移酶 E23、二氢硫辛酸脱氢酶 E34、六个辅助因子5、琥珀酸的生成这是三羧酸循环的唯一一次底物水平磷酸化。6、延胡索酸的生成7、苹果酸的生成8、草酰乙酸的再生四、三羧酸循环的能量生成与生物学意义 1，6-二磷酸果糖酶 G-6-P 酯酶 EMPTCA 的生物学意义 1为生命活动提供能量2是生物体内有机物质彻底氧化的共同途径 3中间产物为生物合成提供原料 4糖、
48、蛋白质、脂肪三大物质相互转化的枢纽三大物质氧化分解的三阶段*三羧酸循环的回补反应回补反应（anaplerotic reaction）：由于 TCA 循环中的许多中间产物可作为合成其他物质的原料而被消耗，为保证 TCA 循环的正常运转，必须不断补充草酰乙酸等中间产物，这种补充反应叫回补反应。1.丙酮酸羧化2.苹果酸脱氢3.磷酸烯醇式丙酮酸的羧化4.天冬氨酸转氨基途径第五节磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway 简称 PPP）-磷酸己糖支路 hexose monophosphate pathway，简称 HMP） 1、基本知识：定义：G 在细胞浆中逐步降解氧化的酶促过程。定位：细胞质特点：氧化、脱羧、非氧化重组。起始物：G-6-P2、磷酸戊糖途径的化学过程 （2）非氧化重组阶段66磷酸葡萄糖+12NAD+7H2O-5 6-磷酸果糖+6CO2+12（NADPH+H+）+Pi3、磷酸戊糖途径的意义 1）作为生物合成中 NADPH 的重要来源。2）中间产物作为某些生物合成的原料，如核糖-5 磷酸核苷酸，赤藓糖 -4 磷酸芳香族氨基酸、
