生命的物质基础

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1、生命的物质基础第一节 蛋白质和核酸一、蛋白质( (一一) )化学元素组成化学元素组成 主要：C、H、O、N 每克样品中含氮的克数6.25=蛋白质含量 （g）S（半胱氨酸、甲硫氨酸的R基团）(二)基本组成单位氨基酸（约20种）CH COOHNH2R羧基氨基(三) 氨基酸的分类CHCOOHNH2HCHCOOHNH2CH3甘氨酸丙氨酸CHCOOHNH2CH2 (CH2)3NH2赖氨酸CHCOOHNH2CH2COOH天冬氨酸CHCOOHNH2RD-氨基酸CHCOOHNH2RL-氨基酸（1）氨基酸分为D型和L型，天然蛋白氨基酸均为L型（2）根据R基团的极性性质分类 1、非极性R基氨基酸在水中的溶解度小

2、丙氨酸、结氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯 氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、甲硫氨酸 2、不带电荷的极性R基氨基酸 甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、络 氨酸、天冬氨酸、谷氨酸 3、带正电荷的R基氨基酸-碱性氨基酸 赖氨酸、精氨酸、组氨酸CHCOO-NH3+CH2 (CH2)3NH+34、带负电荷的R基氨基酸酸性氨基酸 天冬氨酸、谷氨酸CHCOO-NH+3CH2COO-天冬氨酸(四) 蛋白质的分子结构 1、蛋白质的一级结构肽链CHC N RHHO CHC OH N RHHOOHH2O肽键二肽脱水缩合2、蛋白质的空间构型（五）蛋白质的理化性质 1、蛋白质是两性电解质CHCOOHNH2RCOO-NH+32、蛋白

3、质的溶解于水 原因：水化膜和电荷 3、蛋白质的沉淀 除去水化膜和表面电荷（溶液pH=等电点 ） 4、蛋白质的变性 5、蛋白质的光吸收 最大光吸收波长：280nm（络氨酸、苯丙 氨酸、色氨酸）二、核酸( (一一) )化学元素组成化学元素组成 C C、H H、OO、N N、P P ( (二二) )基本组成单位：核苷酸基本组成单位：核苷酸一分子含N碱基戊糖一分子磷酸91糖苷键糖苷键核苷OHHHH5酯键1糖苷键353-5磷酸二酯键核酸的种类种类简 称组成 单位五碳 糖碱基脱氧 核 糖核 酸DNA脱氧 核苷 酸脱氧 核糖A、T 、G 、C核糖 核酸RNA核糖 核苷 酸核糖A、U 、G 、C存在位置细胞核

4、（与蛋白质 结合成染色体）、 线粒体（裸露）、 叶绿体（裸露）主要存在于细胞质 中(mRNA、rRNA、 tRNA)功能遗传物质参与蛋白 质合成， RNA病毒中 为遗传物 质（三）DNA的结构2.0 nm小 沟大 沟酶的功能:催化化学反应酶的本质:绝大多数是蛋白质,少数为RNA酶的来源:活细胞一、酶酶作用的基本原理：降低活化能（一）酶的概念第二节酶和维生素氧化还原酶类 A2HB A B2H 转移酶类 AXB A BX 水解酶类 A-B H20 A-OH BH 裂解酶类 A-B AB 异构酶类 A B 合成酶类 AB A-B 3、根据底物和反应类型命名习惯命名法： 1、根据酶作用的底物来命名 2

5、、根据所催化的反应类型命名（二）酶的命名和分类系统命名法：正确的底物名称、底物的构型、反应 性质及反应名称，最后加上一个酶字。若底物是 两个或两个以上，则底物之间用“：”隔开。如：L-丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶若底物之一是水可以把“水”省略，如：乙酰辅酶A:(水)水解酶（三）酶的化学组成单纯酶 酶结合酶水解酶酶蛋白辅助因子：决定专一性对电子、原子或某些化学基团 起传递作用（金属离子和 有机物）辅基辅酶全酶酶蛋白的结构： 活性中心 酶的必需基团酶蛋白分子结构中一定部位的某些氨基酸 残基含有的基团，是酶表现其催化活性所必需的。活性中心活性中心外必需基团与维持活性中心的构象 有关（四）酶的专一性及

6、活性中心专一性：酶对作用的底物有严格的选择性。酶的专一性决定于酶的活性中心活性中心：位于酶分子表面，酶与底物相结合部 位，由三维结构上靠近的少数氨基酸残基和这些残基上的 某些基团组成。结合酶的辅酶和辅基往往参与组成。活性中心的两个功能部位：结合部位和催化部位酶的活性中心与底物结合的机理钥匙-锁模型诱导-锲合模型第三节 生物氧化一、糖代谢 （一）糖原的生成和分解 （二）糖的氧化分解1、糖的有氧氧化第一阶段 C6H12O6 酶 2CH3COCOOH 4 能量（少量） 第二阶段 6H20 2 CH3COCOOH 酶 CO220 能量（少量 ） 第三阶段02 24 酶 12H20 能量（大量）糖酵解丙

7、酮酸氧化脱羧柠檬酸循环（三羧酸循环）电子传递链ATP ADP Mg2+ 己糖激酶 (hexokinase)葡萄糖 6-磷酸-葡萄糖葡萄糖分解为丙酮酸反应场所：细胞质基质 葡萄糖磷酸化 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 己糖异构酶 6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-果糖 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 磷酸果糖激酶6-磷酸-果糖1,6-二磷酸-果糖1,6-二磷酸-果糖磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 醛缩酶 (aldolase)磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 +（PGAL ） 糖酵解的第一阶段：1葡萄糖 2PGAL，消耗2ATP磷酸丙糖异构酶 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷

8、酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸 甘油酸 （DPGA）2 NADH+H+ 1,3-1,3-二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生 成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化 。 1,3-二磷酸 甘油酸3-磷酸甘油酸 2ATP 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸 变位酶3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶 (enolase)2-磷酸甘油酸 + H2O磷酸烯醇式丙酮酸

9、ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶 (pyruvate kinase) 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 2丙酮酸 和2ATP糖酵解第二阶段： 2PGAL 2丙酮酸 ，产生4ATP和2NADH+H+ 糖酵解： 1葡萄糖 2丙酮酸 ，净得2ATP和2NADH+H+ 丙酮酸氧化脱羧丙酮酸 乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体 反应场所：线粒体基质2丙酮酸 2乙酰CoA +2 CO2 ，产生2NADH+H+ CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2

10、GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合成酶 顺乌头酸梅 异柠檬酸脱氢酶 -酮酮戊二酸脱氢氢酶复合体 琥珀酰CoA合成酶 琥珀酸脱氢酶 延胡索酸酶 苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶电子传递链电子传递链的组成成分： 烟酰胺脱氢酶类： 辅酶-NAD+ 、NADP+ 黄素蛋白类：辅基-FMN、FAD 铁硫蛋白类 泛醌类（辅酶Q-C0Q） 细胞色素类三羧酸循环的生理意义： 普遍存在于动物、植物和微生物中 是三大营养物质糖、脂和蛋白质的最总代谢 途径，三大物质彻底氧化分解成CO2和水都必须经过三 羧酸

11、循环 是糖、脂和蛋白质代谢联系的通路，使糖、脂 和蛋白质之间实现相互转化无氧呼吸糖酵解乳酸发酵： 丙酮酸转变成乳酸 丙酮酸 乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ 乳酸 酒精发酵：丙酮酸转变成乙醇丙酮酸 乙醇乙醇脱氢 酶NADH + H+ NAD+ 脱羧酶CO2CHOCH3乙醛 CH2OHCH3乙醇脂肪甘油、脂肪酸血液中脂肪储存在皮下结缔组织、肠系膜等处CO2+H2O+能量糖元等氧化分解转变甘油、脂肪酸分解消 化吸收第五节第五节 脂类代谢脂类代谢脂肪的酶促水解CH2OHHCOH CH2OHCH2OH R2-C-O-CH CH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2CO

12、OH单酰甘油脂肪酶-CH2-O -C-R1 R2-C-O-CH CH2-O -C-R3O=O=O=H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2-O -C-R1R2-C-O-CH CH2OH三脂酰甘油二脂酰甘油单脂酰甘油甘油甘油的氧化分解与转化CO2+H20,ATP糖原的异生作用:非糖物质(如甘油、丙酮酸、乳酸以及 某些氨基酸等）在肝脏中转变为糖原的过程。 脂肪酸的氧化分解-氧化作用 概念饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位C原子发生 氧化，碳链在位C原子与位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰 COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧 化过程称为-氧化。R1CH2C

13、H2CH2CH2 CH2COOH过程脂肪酸的活化（细胞质）脂肪酸的活化（细胞质）脂酰CoA合成酶R-COOHAMP + PPiHSCoA+ ATPR-COSCoA载体：肉毒碱脂酰脂酰CoACoA转运入线粒体转运入线粒体携带脂酰基携带脂酰基HOOC-CHHOOC-CH2 2-CH-CH-CH-CH2 2-N-N+ +-CH-CH3 3OHOHCHCH3 3CHCH3 3-羟基-r-三甲基铵基丁酸A. 脱氢B. 水化C. 再脱氢D. 硫解 - -氧化循环（线粒体）氧化循环（线粒体）脱氢脂酰CoA脱氢酶R-CHR-CH2 2- -CHCH2 2-CH-CH2 2-COSCoA-COSCoAFADFA

14、D FADH2R-CHR-CH2 2- -CH=CHCH=CH- -COSCoACOSCoA硫解硫解酶-2C-2CCHCH3 3-COSCoA-COSCoAHSCoAHSCoA水化水化酶H H2 2OOR-CHR-CH2 2- -CH(OH)-CHCH(OH)-CH2 2-COSCoA-COSCoA-氧化循环的反应过程（2反式烯脂酰COA）L- 羟脂酰COA 再脱氢L-羟脂酰 CoA脱氢酶 R-CHR-CH2 2- -CO-CHCO-CH2 2-COSCoA-COSCoANADH + H+ NADNAD+ +- 酮脂酰COA脂肪的合成甘油的生成 3-磷酸甘油 脂肪酸的生成 乙酰COA 合成方式:磷酸二羟丙酮(糖酵解中间产物)线粒体或微粒系统(合成酶系存在于线粒体 或微粒中)非线粒体系统(合成酶系存在细胞质中)延长脂肪链从头合成(线粒体系统:乙酰COA作 为二碳供体微粒系统:丙二酰COA作 为二碳供体乙酰COA作为引物,丙二 酰COA作为二碳供体) (软脂肪酸)乙酰CoA羧化酶 （生物素） CHCH3 3COSCoA COSCoA ADP + PiADP + PiHCOHCO3 3- -+ H+ H+ + ATP + ATPHOOCHOOC-CH-CH2 2-COSCoA-COSCoA 丙二酰CoA的合成软脂酸的从头合成软脂酸的从头合成