考研辅导(《生化》下册)

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1、生 物 氧 化 1 概述 概念：糖、脂、蛋白质和核酸等有机物在机体内 经过一系列的氧化分解，最终生成CO2和H2O等小分 子物质并释放出化学能的总过程称为生物氧化，又称 为组织呼吸或细胞呼吸。生物氧化在线粒体内和线粒 体外均可进行。 意义：线粒体内的氧化伴有ATP的生成，在生物 能量代谢中起重要作用；线粒体外的氧化不伴有ATP 的生成，主要与体内代谢物、药物、毒物的生物转化 有关。 线粒体内生物氧化的特点： 在细胞内由酶催化； 温和条件(37,pH中性)进行； 能量逐步释放，并有相当一部分能量储存在ATP 分子中。 2 线粒体氧化体系 概念 呼吸链：氢或电子的传递链就叫呼吸链，又称为 电子传递

2、系统。 氧化磷酸化：与生物氧化相伴而生的磷酸化作用 称为氧化磷酸化，即代谢物被氧化释放的电子通过一 系列电子传递体传到O2并伴随将 ADP磷酸化产生ATP 的过程。 P/O比值：每消耗1摩尔原子氧所消耗的磷的原子 数。 底物水平磷酸化：指ATP的形成直接与代谢中间 物上的磷酸基团的转移相偶联，即能量直接由高能化 合物释放出来，用于ADP磷酸化成ATP。 3 体内三个底物水平磷酸化的反应： 1,3-二磷酸甘油酸ADP 3-磷酸甘油酸ATP 磷酸烯醇式丙酮酸ADP 丙酮酸ATP 琥珀酸单酰CoA H3PO4 GDP 琥珀酸CoASH+ GTP 3磷酸甘油酸激酶 丙酮酸激酶 琥珀酸单酰CoA合成酶

3、4 呼吸链的组分及排列顺序 5 3. 影响氧化磷酸化的因素 鱼藤酮、粉蝶霉素A、异戊巴比妥可与复合物 中的铁硫蛋白结合，阻断电子传递； 抗霉素A、二巯基丙醇抑制复合物； H2S、CO及CN-抑制复合物； 寡霉素可抑制ATP合成酶，使ATP不能生成； 二硝基酚是解偶联剂，使氧化和磷酸化过程 脱偶联。 6 4. 氧化磷酸化的作用机理 化学渗透学说 该学说是1961年由Peter Mitchell提出的，认为电子 传递链是一个质子泵，以NADH呼吸链为例，每2个电 子经该呼吸链传递到氧，就有6个质子从基质被排到内 膜外溶液中，于是在内膜内外产生了内负外正的质子 梯度。膜外的质子为质子梯度所驱使，通过

4、镶嵌在内 膜上的F0F1ATP酶分子上的特殊通道又流回线粒体基质 。每2个质子通过F0F1ATP酶分子上的特殊通道流回线 粒体基质的过程释放出的自由能可用于1个ADP磷酸化 成ATP。 7 5. 两种穿梭机制 由于线粒体内膜对物质的通透性有严格的选择性 ，在线粒体外生成的NADH不能直接进入线粒体经呼 吸链氧化，需要借助穿梭机制才能使2H进入线粒体内 。体内有两种穿梭机制： 磷酸甘油穿梭：通过 磷酸甘油穿梭系统 将2H带入线粒体，氧化时能生成2分子ATP； 苹果酸-天冬氨酸穿梭：经该系统将2H带入线 粒体，氧化时可生成3分子ATP; 8 糖 代 谢 9 糖的无氧分解 概念：糖酵解是指在缺氧的情

5、况下，葡萄糖分解 生成乳酸的过程。 部位：细胞液 过程：可分为两个阶段： 第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸的过程，又称为 酵解途径，(见生物化学第二版 下册 p87 图13 5) 第二阶段： 丙酮酸在乳酸脱氫酶催化下加氢还原 成乳酸。 关键酶：己糖激酶(肝中为葡萄糖激酶)、6-磷酸果 糖激酶、丙酮酸激酶。它们催化的反应不可逆。 10 生理意义： 迅速提供能量。1mol葡萄糖经糖酵解可净生成 2molATP, 这对某些组织及一些特殊情况下组织供能 有重要的生理意义。 糖的有氧氧化 概念：是指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化生成水 和CO2的过程。 过程及部位：反应分为三个阶段： 第一阶段：葡萄糖循酵解途径

6、分解为丙酮酸，反 应部位在细胞液； 11 第二阶段：丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶 复合体(由丙酮酸脱氢酶、硫辛酸乙酰基转移酶、二氢 硫辛酸脱氢酶三种酶和TPP、硫辛酸、CoA、FAD、 NAD+5个辅酶组成)的催化下氧化脱羧生成乙酰 CoA、 NADHH+、CO2。反应部位在线粒体，反应不可逆。 第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化，部位在线 粒体。三羧酸循环也称柠檬酸循环，Krebs循环。(见 p95 图 139) 三羧酸循环的净结果是氧化了1分子乙酰CoA，生 成2分子CO2、3分子NADH+H+、1分子FADH2及一次 底物水平磷酸化生成1分子GTP，并释放出CoASH。 1mol葡萄糖

7、经有氧氧化可净生成36或38molATP。 12 三羧酸循环的关键酶： 异柠檬酸脱氫酶、-酮戊二酸脱氢酶复合物、 柠檬酸合成酶。它们催化的反应是不可逆的，其 余反应均可逆。 三羧酸循环的生理意义： 氧化供能； 是三大类营养物质分解的最终代谢通路； 也是三大营养物质相互转化的联系枢纽。 13 磷酸戊糖途径 部位：细胞液 意义：磷酸戊糖途径的重要性在于该途径可产生5- 磷酸核糖和NADPH+H+ 。5-磷酸核糖是合成核苷酸的 重要原料，NADPH是体内重要的供氢体，可参与体内 多种代谢反应。 糖原的合成和分解 糖原是体内糖的储存形式，肝脏和肌肉是储存糖 原的主要组织。 部位：肝细胞和肌细胞胞液；

8、14 合成途径： 葡萄糖ATP 6-磷酸葡萄糖ADP 葡萄糖激酶 葡萄糖变位酶 1-磷酸葡萄糖 UDPG焦磷酸化酶 UTPppi UDPG UDPG是糖原合成时葡萄糖的活性供体，经糖原 合成酶作用将UDPG中的葡萄糖基转给糖原引物合成 糖原。在糖原引物上每增加1分子葡萄糖要消耗2分子 ATP。 15 分解途径： 肝糖原在糖原磷酸化酶作用下生成1-磷酸葡萄糖， 1-磷酸葡萄糖经变位酶作用转变为6-磷酸葡萄糖，后者 由葡萄糖-6-磷酸酶水解成葡萄糖释放入血。 肌肉组织中缺乏葡萄糖-6-磷酸酶，所以不能分解 成葡萄糖，只能以6-磷酸葡萄糖的形式进行糖酵解或有 氧氧化。 关键酶：合成和分解的关键酶分别

9、是糖原合成酶和 糖原磷酸化酶。 意义：肝糖原是血糖的重要来源，其合成和分解可 调节血糖浓度；肌糖原主要是在肌肉收缩时经糖酵解 迅速供能。 16 糖异生作用 概念：由非糖化合物转变成葡萄糖或糖原的过程 。 原料：乳酸、甘油和生糖氨基酸等。 部位：主要在肝脏。 过程：和糖酵解的多数反应是共有的可逆反应， 但酵解途径中的三个关键酶所催化的反应是不可逆的 ，在糖异生中需由另外的反应和酶来代替： 由丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催 化丙酮酸经草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸； 由果糖二磷酸酶催化1,6-二磷酸果糖转变成6- 磷酸果糖； 由葡萄糖-6-磷酸酶催化6 磷酸葡萄糖水解为 葡萄糖。 生理意义：

10、维持血糖水平的恒定，也是肝脏恢复 和补充糖原储备的重要途径；长期饥饿时肾脏糖异生 增强有利于维持酸碱平衡。 17 生理意义： 维持血糖水平的恒定，也是肝脏恢复和补充糖原 储备的重要途径；长期饥饿时肾脏糖异生增强有利于 维持酸碱平衡。 血糖的调节 血糖浓度受到神经和激素的调控。胰岛素具有 降低血糖的作用，而胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质 激素有升高血糖的作用。 18 脂 类 代 谢 19 甘油三酯的代谢 甘油的代谢 磷酸二羟基丙酮 EMP途径 TCA循环 糖异生 1-磷酸葡萄糖 糖原 20 脂肪酸的氧化 脂肪酸-氧化 脂肪酸的活化方式：生成脂酰CoA。在细胞液 中的脂酰辅酶A合成酶(存在于内质网和

11、线粒体外膜上) 的作用下，由ATP提供能量，在CoASH存在条件下， 脂肪酸活化成脂酰CoA。 脂酰CoA进入线粒体：在线粒体外膜的肉碱脂 酰基转移酶和内膜的肉碱脂酰基转移酶的作用， 由肉碱将脂酰辅酶A携带至线粒体内。 这是脂肪酸-氧化的限速步骤，肉碱脂酰基转移 酶是-氧化的限速酶。 21 脂肪酸-氧化的反应过程： -氧化是在脂肪酸的碳原子上进行的，包括脱氢 、加水、再脱氢和硫解4步反应，使脂酰CoA生成1 分 子乙酰CoA和1分子比原来少了2个碳原子的脂酰CoA 。后者可再进行脱氢、加水、再脱氢和硫解，如此反 复进行，可将偶数碳脂酰CoA分解成若干乙酰CoA、 FADH2和NADH+H+。

12、乙酰辅酶A经三羧酸循环彻底氧化分解，FADH2 和NADH+H+通过呼吸链经氧化磷酸化后产生能量。 -氧化是体内主要的产能方式之一。 22 酮体的生成和利用 概念： 酮体是脂肪酸在肝脏不完全氧化分解 的中间产物，包括乙酰乙酸、-羟基丁酸和丙酮。 酮体的生成： 脂肪酸 -氧化 乙酰辅酶A 缩合 HMG-CoA 裂解 乙酰乙酸 还原 -羟基丁酸 脱羧 丙酮 23 在生理情况下，肝脏酮体的生成能力往往低于肝 外组织利用酮体的能力，血中酮体的含量很低。但在 长期饥饿或糖尿病等代谢异常的情况下，体内脂肪动 员加强，肝内酮体的生成超过肝外组织利用酮体的能 力，血中酮体含量会增加，形成酮血症或酮尿症。 24

13、 脂肪酸的合成 原料：乙酰CoA和NADPH+H+ 部位：细胞浆 过程：乙酰CoA首先在乙酰CoA羧化酶催化下生 成丙二酰CoA，作为脂肪酸碳链延长中碳的来源。 脂肪酸链每接受丙二酰CoA中2个碳原子，就在脂 肪酸合成酶复合体上依次进行缩合、加氢、脱水和再 加氢等连续反应，如此反复，合成16C的软脂酸，由 NADPH+H+提供还原反应中所需的氢。 脂肪酸合成酶复合体是一个多酶复合体，有7种酶 活性，其中的酰基载体蛋白(ACP)是合成过程中脂酰基 的载体，具有与CoASH相同的4磷酸泛酰氨基乙硫醇 辅基。 25 脂肪酸延长、缩短、去饱和，便可生成除必需脂 肪酸之外的多种脂肪酸。在线粒体中，碳链延

14、长时二 碳单位的供体是乙酰CoA；在内质网中延长时，二碳 单位的供体是丙二酰CoA。 关键酶：乙酰CoA羧化酶，其辅酶为生物素。 必需脂肪酸： 前列腺素、血栓素及白三烯是多不饱和脂肪酸(主 要是花生四烯酸)的重要衍生物。 26 磷酯的代谢 甘油磷酯的合成 部位：全身各组织细胞的内质网，以肝、肾、小 肠的合成最旺盛。 原料：甘油、脂肪酸、磷酸和含氮化合物(胆碱、 胆胺等)。CDP-胆碱、CDP-胆胺分别是卵磷脂和脑磷 酯合成时胆碱、胆胺的活性供体。 l 胆固醇的代谢 胆固醇的合成 部位：除成年动物的脑组织和成熟的红细胞之外的各组 织，其中肝是主要场所。 原料：乙酰CoA和NADPHH+。葡萄糖、

15、氨基酸和脂肪 酸在线粒体中生成的乙酰CoA经柠檬酸丙酮酸循环被运至胞 液，也需先合成HMG-CoA，然后在HMG-CoA还原酶及多种 酶作用下最终合成胆固醇。 关键酶： HMG-CoA还原酶 27 2. 胆固醇的转化 胆固醇主要转化成胆汁酸(占2/5)，此外还可转 化成各种类固醇激素和胆固醇酯。 28 血浆脂蛋白 脂蛋白的组成和作用： 乳糜微粒(CM)：含大量来自食物的甘油三酯，功 用是运输外源性的甘油三酯到肝和肝外组织被利用； 极低密度脂蛋白(VLDL) ：含较多的内源性的甘油 三酯，功用是向肝外组织运输肝细胞合成的甘油三酯 ； 低密度脂蛋白(LDL) ：含胆固醇比例较高，负责 将肝内合成的胆固醇向肝外组织运输； 高密度脂蛋白(HDL)：含有较多的磷酯和胆固醇 及大量载脂蛋白，功用是向肝外组织运输磷酯和将肝 外组织的胆固醇逆向转运回肝内。 29 蛋白质降解和氨基酸代谢 30 蛋白质的营养作用 蛋白质的生理功能 蛋白质的营养价值 必需氨基酸：苏、缬、亮、异亮、赖、色、苯、蛋 蛋白质的互补作用：营养价值较低的蛋白质混和 食用，使必需氨基酸互相补充从而提高营养价值，称 为食物蛋白质的互补作用。 31 氨基酸的一般代谢 32 氨基酸的脱氨基作用 途径：联合脱氨基作用 方式：转氨偶联氧化脱氨(肝、肾等组织