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1、一、生物化学的概念一、生物化学的概念生物化学就是生命的化学，是研究微生物、植物、动物及人生物化学就是生命的化学，是研究微生物、植物、动物及人体等的化学组成和生命过程的化学变化的一门科学。体等的化学组成和生命过程的化学变化的一门科学。二、发展概况和近代成就二、发展概况和近代成就1、18世纪下半叶前：世纪下半叶前：“燃素说燃素说”；2、18世纪下半叶：世纪下半叶：（1）拉瓦锡：证明燃烧是氧的作用；）拉瓦锡：证明燃烧是氧的作用；（2）舍勒：发现柠檬酸、苹果酸等生物中间代谢产物；）舍勒：发现柠檬酸、苹果酸等生物中间代谢产物；3、19世纪以后：世纪以后：实验的教学，首次提出新陈代谢；实验的教学，首次提出
2、新陈代谢；（2）霍霍佩佩-赛赛勒勒（1825-1895，德德国国医医生生）：建建成成独独立立的的生生物物化化学学学学科科，并并提提出出“Biochemie”和和“蛋蛋白白质质”一词；一词；（3）寇南（）寇南（1837-1900，德国化学家）：提出胰酶的名词，德国化学家）：提出胰酶的名词，研究血红蛋白和胰液对蛋白质的消化；研究血红蛋白和胰液对蛋白质的消化；14、20世纪以后生物化学的发展世纪以后生物化学的发展（1）1902年德国艾贝尔首次获得结晶肾上腺素；年德国艾贝尔首次获得结晶肾上腺素；（2）1904年年英英国国哈哈顿顿分分离离出出“辅辅酶酶”，还还发发现现了了磷磷酸酸基在基在生化中的重要作用
3、；生化中的重要作用；（3）19021907年年德德国国埃埃费费歇歇证证明明蛋蛋白白质质由由氨氨基基酸酸组成组成，开始了蛋白质结构研究的时代；，开始了蛋白质结构研究的时代；（4）1909年年丹丹麦麦威威约约翰翰逊逊在在精精密密遗遗传传学学原原理理一一书书中中首次提出基因是遗传单位的概念；首次提出基因是遗传单位的概念；（5）1912年年波波兰兰的的丰丰克克分分离离出出维维生生素素B结结晶晶，首首次次提提出出维生素的概念；维生素的概念；（6）1925年年英英国国凯凯林林发发现现细细胞胞色色素素，并并指指出出生生物物氧氧化化过过程中的电子传递作用；程中的电子传递作用；（7）1926年年美美国国萨萨姆姆
4、纳纳首首次次制制成成尿尿素素酶酶，开开辟辟了了酶酶化化学学的的研研究究。同同年年美美国国的的摩摩尔尔根根发发表表基基因因论论，使使基基因遗传理论系统化；因遗传理论系统化；2（8）1929年美籍俄国人勒温发现核酸中的核糖和脱氧核糖，年美籍俄国人勒温发现核酸中的核糖和脱氧核糖，认识到核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸两类；同年认识到核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸两类；同年德国罗曼发现德国罗曼发现ATP。（9）1937年美国罗思发现组成蛋白质的氨基酸分为两类，年美国罗思发现组成蛋白质的氨基酸分为两类，其中一类对营养无效，另一类是其中一类对营养无效，另一类是20余种基本氨基酸；余种基本氨基酸；同年英籍德国
5、人克勒勃斯发现三羧酸循环；同年英籍德国人克勒勃斯发现三羧酸循环；（10）1941年年德德国国李李普普曼曼发发现现ATP高高能能键键在在代代谢谢过过程程中中的的重重要作用；并在要作用；并在1947-1951年发现乙酰年发现乙酰CoA在在TCA循环中循环中的重要地位；的重要地位；（12）1953年美国华特森和英国克里克根据维尔肯做年美国华特森和英国克里克根据维尔肯做DNA的的X光衍射资料，提出光衍射资料，提出DNA一级双螺旋的分子结构模一级双螺旋的分子结构模型；型；3（13）1954年年美美籍籍俄俄国国人人伽伽莫莫夫夫首首次次提提出出一一个个核核苷苷酸酸编编成成一一个个遗遗传传密密码码的的“三三联
6、联密密码码说说”。1961年年克克里里克克加以加以了证实；了证实；（14）19551956年年美美籍籍西西班班牙牙人人奥奥巧巧阿阿和和美美国国孔孔勃勃首首次次用酶促法人工合成核糖核酸用酶促法人工合成核糖核酸RNA和和DNA；（15）1961年年法法国国雅雅各各布布和和莫莫诺诺首首次次提提出出mRNA的的存存在，在，证证实实mRNA与与DNA的的碱碱基基互互补补以以及及蛋蛋白白质质的的合合成场成场所所-核糖体，同时发现了操纵子的基因集团；核糖体，同时发现了操纵子的基因集团；（16）80年代发展了生物工程和生物技术。年代发展了生物工程和生物技术。4第一章第一章蛋白质蛋白质第一节第一节蛋白质通论蛋白
7、质通论一、蛋白质的化学组成一、蛋白质的化学组成碳、氢、氧，还有氮和少量硫等，其中含碳、氢、氧，还有氮和少量硫等，其中含C量约为量约为50%，含，含N量为量为16%凯氏定氮法测定蛋白质含量：凯氏定氮法测定蛋白质含量：蛋白质含量蛋白质含量=蛋白氮蛋白氮6.25蛋白质是由蛋白质是由20种种L-型型氨基酸组成的长链分子，氨基酸组成的长链分子，包括：包括：1、简单（单纯）蛋白质：完全由氨基酸构成；、简单（单纯）蛋白质：完全由氨基酸构成；2、结合（缀合）蛋白质：还有非蛋白质成份的辅基或配、结合（缀合）蛋白质：还有非蛋白质成份的辅基或配基。基。5二、蛋白质构象二、蛋白质构象每每一一种种天天然然的的蛋蛋白白质
8、质都都有有自自己己特特有有的的空空间间结结构构，这这称称为为蛋蛋白白质质构构象。象。蛋白质结构的不同组织层次：蛋白质结构的不同组织层次：1、一级结构：多肽链共价主链的氨基酸顺序；、一级结构：多肽链共价主链的氨基酸顺序；2、二级结构：多肽链以氢键排列成沿一维方向的周期性结构的构、二级结构：多肽链以氢键排列成沿一维方向的周期性结构的构象，如纤维状蛋白质中的象，如纤维状蛋白质中的-螺旋和螺旋和-折叠片；折叠片；3、三级结构：多肽链以各次级键（非共价键）盘绕成具有特定走、三级结构：多肽链以各次级键（非共价键）盘绕成具有特定走向的紧密球状构象；向的紧密球状构象；4、四级结构：寡聚蛋白质中各亚基之间在空间
9、上的相互结合方、四级结构：寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互结合方式。式。6第二节第二节氨基酸氨基酸一、氨基酸的通式结构：一、氨基酸的通式结构：常见有常见有20种氨基酸参与蛋白质组成。它们的结构模式是：种氨基酸参与蛋白质组成。它们的结构模式是：与羧基相邻的与羧基相邻的-碳（碳（C）上都有一个氨基，因此称为）上都有一个氨基，因此称为-氨基酸。氨基酸。-碳上碳上还连着一个还连着一个H和一个可变的侧链和一个可变的侧链R基，各种氨基酸的区别在于基，各种氨基酸的区别在于R基的不基的不同。同。必需氨基酸：必需氨基酸：MetTrpLysValIleLeuPheThr“假设来借一两本书”7二、氨基酸的分类二
10、、氨基酸的分类（一）按（一）按R基的化学结构分：基的化学结构分：1、脂肪族氨基酸、脂肪族氨基酸1）含一氨基一羧基的中性氨基酸：）含一氨基一羧基的中性氨基酸：（1）甘氨酸（氨基乙酸）：）甘氨酸（氨基乙酸）：Gly（唯一含对称（唯一含对称C原子的氨基酸，不具旋光性）原子的氨基酸，不具旋光性）（2）丙氨酸（）丙氨酸（-氨基丙酸）：氨基丙酸）：Ala（3）缬氨酸（）缬氨酸（-氨基异戊酸）：氨基异戊酸）：Val（4）亮氨酸（）亮氨酸（-氨基异己酸）：氨基异己酸）：Leu（5）异亮氨酸（）异亮氨酸（-氨基氨基-甲基戊酸）：甲基戊酸）：Ile2）含羟基氨基酸：）含羟基氨基酸：（6）丝氨酸（）丝氨酸（-氨基氨
11、基-羟基丙酸）：羟基丙酸）：Ser（7）苏氨酸（）苏氨酸（-氨基氨基-羟基丁酸）：羟基丁酸）：ThrGlyAlaValLeuIleSerThr83）含硫氨基酸：）含硫氨基酸：（8）半胱氨酸（）半胱氨酸（-氨基氨基-巯基丙酸）：巯基丙酸）：Cys常见胱氨酸型式常见胱氨酸型式（9）甲硫氨酸（）甲硫氨酸（-氨基氨基-甲硫基丁酸）：甲硫基丁酸）：Met4）含酰氨基氨基酸：）含酰氨基氨基酸：（10）天冬酰氨：）天冬酰氨：Asn（11）谷氨酰氨：）谷氨酰氨：Gln5）含一氨基二羧基的酸性氨基酸：）含一氨基二羧基的酸性氨基酸：（12）天冬氨酸（）天冬氨酸（-氨基丁二酸）：氨基丁二酸）：Asp（13）谷氨酸（
12、）谷氨酸（-氨基戊二酸）：氨基戊二酸）：Glu6）含二氨基一羧基的碱性氨基酸：）含二氨基一羧基的碱性氨基酸：（14）赖氨酸（）赖氨酸（、-二氨基己酸）：二氨基己酸）：Lys（15）精氨酸（）精氨酸（-氨基氨基-胍基戊酸）：胍基戊酸）：ArgCysMetAsnGlnAspGluLysArg92、芳香族氨基酸：、芳香族氨基酸：（16）苯丙氨酸（）苯丙氨酸（-氨基氨基-苯基丙酸）：苯基丙酸）：Phe（17）酪氨酸（）酪氨酸（-氨基氨基-对羟基苯基丙酸）：对羟基苯基丙酸）：Tyr3、杂环族氨基酸：、杂环族氨基酸：（18）色氨酸（）色氨酸（-氨基氨基-吲哚丙酸）：吲哚丙酸）：Trp（19）组氨酸（）组氨
13、酸（-氨基氨基-咪唑基丙酸）：咪唑基丙酸）：His（20）脯氨酸（）脯氨酸（-吡咯烷基吡咯烷基-羧酸）：羧酸）：Pro无自由的无自由的-氨基，只有氨基，只有-亚氨。亚氨。（二）按（二）按R基的极性分：基的极性分：（1）非极性）非极性R基（脂肪烃侧链）的氨基酸：在水中的溶解度较小，如基（脂肪烃侧链）的氨基酸：在水中的溶解度较小，如（2）不带电荷的极性）不带电荷的极性R基（羟基、酰胺基、巯基）氨基酸：侧链含有不解基（羟基、酰胺基、巯基）氨基酸：侧链含有不解离的极性基，能与水形成氢键，如离的极性基，能与水形成氢键，如（3）带正电荷的）带正电荷的R基（基（-氨基、胍基、咪唑基）氨基酸：碱性氨基酸，氨基
14、、胍基、咪唑基）氨基酸：碱性氨基酸，如如（4）带负电荷的）带负电荷的R基（羧基）氨基酸：酸性氨基酸，如基（羧基）氨基酸：酸性氨基酸，如ProHisTrpTyrPhe10二、氨基酸的旋光性二、氨基酸的旋光性除除甘甘氨氨酸酸外外，其其余余的的-碳碳原原子子为为不不对对称称碳碳原原子子，其其结结合合的的四四个个不不同的取代基在空间的排列可有两种形式：同的取代基在空间的排列可有两种形式：L型和型和D型。型。L型：氨基在左边型：氨基在左边D型：氨基在右边型：氨基在右边D-氨基酸氨基酸L-氨基酸氨基酸它们互为光学异构体（它们互为光学异构体（p.143，图，图3-14）。）。此外，苏氨酸、异亮氨酸、羟脯氨酸
15、和羟赖氨酸等还有一个不对此外，苏氨酸、异亮氨酸、羟脯氨酸和羟赖氨酸等还有一个不对称碳原子，所以可存在称碳原子，所以可存在4种光学异构体（种光学异构体（p.143，图，图3-15）。）。11三、氨基酸的酸碱性质三、氨基酸的酸碱性质（一）氨基酸的兼性离子形式：（一）氨基酸的兼性离子形式：氨氨基基酸酸能能使使水水的的介介电电常常数数增增高高，这这是是因因为为氨氨基基酸酸在在晶晶体体和和水水中中主主要要以兼性离子（偶极离子）的形式存在：以兼性离子（偶极离子）的形式存在：偶极离子形式的氨基酸是强极性分子，这就增加了水的介电常数。偶极离子形式的氨基酸是强极性分子，这就增加了水的介电常数。12(二）氨基酸的
16、两性解离：二）氨基酸的两性解离：酸与碱的关系：酸与碱的关系：HA（酸）（酸）A-（碱）（碱）+H+（质子）（质子）酸是质子（酸是质子（H+）的供体，碱是质子的受体。）的供体，碱是质子的受体。氨基酸在水中的偶极离子既起酸（质子供体）的作用，也起碱（质子氨基酸在水中的偶极离子既起酸（质子供体）的作用，也起碱（质子受体）的作用：受体）的作用：因此是一类两性电解质。因此是一类两性电解质。（三）氨基酸的等电点：（三）氨基酸的等电点：氨基酸的带电状况与溶液的氨基酸的带电状况与溶液的pH有关，改变有关，改变pH可使氨基酸带上正电荷或可使氨基酸带上正电荷或负电荷，也可使其处于正负电荷数相等，即净电荷为零的兼性
17、离子状态。负电荷，也可使其处于正负电荷数相等，即净电荷为零的兼性离子状态。这时的溶液这时的溶液pH值即为该氨基酸的等电点（值即为该氨基酸的等电点（pI）（见）（见p.131，图，图3-9）。）。13四、氨基酸的化学反应四、氨基酸的化学反应（一）（一）-氨基参加的反应氨基参加的反应1、与亚硝酸反应：生成氮气、与亚硝酸反应：生成氮气可根据氮气体积，进行氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定可根据氮气体积，进行氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定（生成的氮气只有一半来自氨基酸）（生成的氮气只有一半来自氨基酸）2、与酰化试剂反应：氨基被酰基化、与酰化试剂反应：氨基被酰基化酰化试剂可被用作氨基的保护剂酰化试剂可被
18、用作氨基的保护剂143、烃基化反应：氨基中的、烃基化反应：氨基中的H原子被烃基取代原子被烃基取代可用来鉴定可用来鉴定N-末端氨基酸末端氨基酸4、形成西佛碱反应：氨基与醛类反应形成弱碱、形成西佛碱反应：氨基与醛类反应形成弱碱是某些酶促反应的中间产物（如转是某些酶促反应的中间产物（如转NH2反应）反应）15（二）（二）-羧基参加的反应羧基参加的反应1、成盐和成酯反应：与碱作用生成盐；与醇反应生成酯、成盐和成酯反应：与碱作用生成盐；与醇反应生成酯2、成酰氯反应：在氨基被保护下，羧基与五氯化磷等作用生、成酰氯反应：在氨基被保护下，羧基与五氯化磷等作用生成酰氯成酰氯可使羧基活化，易与另一氨基酸的氨基结合
19、，在人工多肽合成中使用。可使羧基活化，易与另一氨基酸的氨基结合，在人工多肽合成中使用。163、脱羧反应：在氨基酸脱羧酶作用下，放出、脱羧反应：在氨基酸脱羧酶作用下，放出CO2而生成相应的一级胺而生成相应的一级胺17（三）（三）-氨基和氨基和-羧基共同参加的反应羧基共同参加的反应1、与茚三酮反应：在弱酸中与茚三酮共热，引起脱氧、脱、与茚三酮反应：在弱酸中与茚三酮共热，引起脱氧、脱羧反应，最后茚三酮再与产生的羧反应，最后茚三酮再与产生的NH3和还原茚三酮作用和还原茚三酮作用生成紫色物质生成紫色物质可定性或定量测定各种氨基酸。脯氨酸和羟脯氨酸反应可定性或定量测定各种氨基酸。脯氨酸和羟脯氨酸反应生成黄
20、色物质生成黄色物质2、成肽反应：氨基酸与氨基酸之间的氨基与羧基可缩合成、成肽反应：氨基酸与氨基酸之间的氨基与羧基可缩合成肽，形成肽键肽，形成肽键18第三节第三节蛋白质的共价结构蛋白质的共价结构一、肽和肽键结构一、肽和肽键结构蛋白质中氨基酸以共价键连接的两种方式：蛋白质中氨基酸以共价键连接的两种方式：（1）肽键：）肽键：形成蛋白质的一级结构形成蛋白质的一级结构（2）二硫键：）二硫键：两个半胱氨酸残基的侧链之间形成，两个半胱氨酸残基的侧链之间形成，分链间二硫键和链内二硫键，形成分链间二硫键和链内二硫键，形成二、三级结构。二、三级结构。2H-OOCCHCH2SH+NH3HSCH2CH-OOC+NH3
21、-OOCCHCH2SSCH2CH-OOC+NH3+NH3二硫键胱氨酸191）肽链的结构特点是：）肽链的结构特点是：（1）肽链中的骨干是）肽链中的骨干是单位规则地重复排列，称单位规则地重复排列，称之为共价主链：之为共价主链：（2）每个肽键的形成都丢失一个水分子，故肽键中的氨基酸称氨基酸）每个肽键的形成都丢失一个水分子，故肽键中的氨基酸称氨基酸残基。残基。（3）各种肽链的主链结构一样，但侧链）各种肽链的主链结构一样，但侧链R基即氨基酸残基的顺序不同。基即氨基酸残基的顺序不同。（4）一条多肽链通常在一端含有一个游离的末端氨基，称）一条多肽链通常在一端含有一个游离的末端氨基，称N端；另一端端；另一端含
22、一个游离的末端羧基，称含一个游离的末端羧基，称C端。端。2）肽的命名：从）肽的命名：从N端氨基酸开始，称某氨基酰某氨基酰端氨基酸开始，称某氨基酰某氨基酰.某氨基酸，如简写：某氨基酸，如简写：Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu。203）肽键的平面结构：）肽键的平面结构：顺式构型中的两个顺式构型中的两个C彼此接近，引起彼此接近，引起各各R基之间的空间位基之间的空间位阻，造成结构不稳；阻，造成结构不稳；反式构型中两者相反式构型中两者相距较远，结构比较稳距较远，结构比较稳定。肽链中的肽键全定。肽链中的肽键全是反式构型。是反式构型。214）肽键共振（）肽键共振（p.164，图，图4-2）：）：肽键是
23、一种酰胺键，通常在羰基碳和酰胺氮之间是单键，这样肽链主链肽键是一种酰胺键，通常在羰基碳和酰胺氮之间是单键，这样肽链主链上的上的3种键（种键（N-C键，键，C-C键，键，C-N肽键）都是单键，所以原则上多肽主肽键）都是单键，所以原则上多肽主链上的任何共价键都可发生旋转。链上的任何共价键都可发生旋转。22但但在在酰酰胺胺氮氮和和羰羰基基氧氧之之间间会会发发生生共共振振相相互互作作用用，其其结结果果表表现现两两种种极极端端形形式：式：一是一是C和和O之间有一个之间有一个键和一个键和一个键连接，而酰胺键连接，而酰胺N上留有一个孤电子上留有一个孤电子对，这种结构允许对，这种结构允许C-N键自由旋转（键自
24、由旋转（A）；）；二是二是C和和N原子参与原子参与键的形成，在羰基键的形成，在羰基O上留下一个孤上留下一个孤e-对，带负电荷，对，带负电荷，酰酰胺胺N带带正正电电荷荷，这这样样C-N键键就就成成为为一一个个双双键键，阻阻绕绕C-N键键的的自自由由旋旋转（转（B）。）。肽键共振的结果：肽键共振的结果：（1）阻绕肽键）阻绕肽键C-N的自由旋转，只保留的自由旋转，只保留N-C键和键和C-C键的键的旋转；旋转；（2）组成肽基的）组成肽基的4个原子和个原子和2个相邻的个相邻的C原子倾向于共平原子倾向于共平面，形成多肽主链的酰胺平面。面，形成多肽主链的酰胺平面。23二、肽的物理和化学性质二、肽的物理和化学
25、性质1、物理性质、物理性质在水溶液中以偶极离子存在，这决定与游离末端在水溶液中以偶极离子存在，这决定与游离末端-NH2，-COOH以以及及酸酸性性和和碱碱性性氨氨基基酸酸侧侧链链R基基团团上上可可解解离离的的功功能能团团。肽肽键键中中的的亚亚氨氨基不解离。基不解离。2、化学反应、化学反应（1）游游离离的的-NH2和和-COOH及及R基基团团可可发发生生与与氨氨基基酸酸中中相相应应的的基基团团类类似的似的反应；反应；（2）N末端的氨基酸残基也能与茚三酮发生定量呈色反应；末端的氨基酸残基也能与茚三酮发生定量呈色反应；（3）双缩脲反应为肽和蛋白质所特有、而氨基酸所没有的一种颜色反）双缩脲反应为肽和蛋
26、白质所特有、而氨基酸所没有的一种颜色反应应（紫红色或紫蓝色，与（紫红色或紫蓝色，与CuSO4碱性液反应），借助分光光度计可碱性液反应），借助分光光度计可定定量分析。量分析。24一、蛋白质的一级结构与功能一、蛋白质的一级结构与功能一级结构的局部断裂与蛋白质激活一级结构的局部断裂与蛋白质激活有些蛋白质分子的部分肽链按特定方式断裂后才能呈有些蛋白质分子的部分肽链按特定方式断裂后才能呈现生物活性。现生物活性。1、血液凝固的机理、血液凝固的机理：凝血酶致活物凝血酶致活物交联的纤维蛋白（血凝块）交联的纤维蛋白（血凝块）纤维蛋白溶解致活物纤维蛋白溶解致活物凝血酶原凝血酶原不溶性纤维蛋白不溶性纤维蛋白纤维蛋白
27、溶酶原纤维蛋白溶酶原凝血酶（活性）凝血酶（活性）纤维蛋白原纤维蛋白原纤维蛋白溶酶（活性）纤维蛋白溶酶（活性）纤维蛋白溶解纤维蛋白溶解致活因子作用凝血酶原，使其分子中的二肽键断裂。释放出一个致活因子作用凝血酶原，使其分子中的二肽键断裂。释放出一个N端片段后端片段后成为有活性的凝血酶（成为有活性的凝血酶（p.187，图，图4-21）；纤维蛋白原由）；纤维蛋白原由2条链、条链、2条链和条链和2条链条链组成，在凝血酶作用下，从组成，在凝血酶作用下，从2条条链和链和2条链的条链的N端各断裂一个端各断裂一个-Arg-Gly-键，释放键，释放出出2个纤维肽个纤维肽A和和2个纤维肽个纤维肽B，而剩下的纤维蛋白
28、分子成为形成网状结构的不溶性，而剩下的纤维蛋白分子成为形成网状结构的不溶性纤维蛋白（纤维蛋白（p.188，图，图4-22，23）。）。252、胰岛素原的激活：、胰岛素原的激活：胰岛素原可分三部分：中间的连接肽（胰岛素原可分三部分：中间的连接肽（C肽），两侧的肽），两侧的A链和链和B链。链。C肽肽的的一一端端通通过过两两个个碱碱性性氨氨基基酸酸残残基基（62、63位位）与与A链链的的N末末端端相相连连，另一端通过另两个碱性氨基酸残基（另一端通过另两个碱性氨基酸残基（31、32位）与位）与B链的链的C末端相连：末端相连：B链链-C肽肽-A链链在在高高尔尔基基体体内内，特特异异的的肽肽酶酶断断裂裂二
29、二个个特特定定的的肽肽键键，释释放放包包括括C肽肽的的一一段段中中间肽链后成为有活性的胰岛素（间肽链后成为有活性的胰岛素（A链和链和B链以二个二硫键相连着）。链以二个二硫键相连着）。26第四节第四节蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构一、构型与构象一、构型与构象构型：立体异构体中取代原子或基团在空间的取向构型：立体异构体中取代原子或基团在空间的取向构象：取代基团当单键旋转时可能形成的不同的立体结构构象：取代基团当单键旋转时可能形成的不同的立体结构一个碳原子和四个不同的基团相连时，只可能有两种不同的空间排列，即一个碳原子和四个不同的基团相连时，只可能有两种不同的空间排列，即构型，两种构型的互变需要共
30、价键的断裂；而构象的改变不涉及共价键的断构型，两种构型的互变需要共价键的断裂；而构象的改变不涉及共价键的断裂，构象可以是无数种，其中交叉型的构象最稳定，重叠型的最不稳定。裂，构象可以是无数种，其中交叉型的构象最稳定，重叠型的最不稳定。27二、二级结构的基本类型二、二级结构的基本类型主主链链肽肽基基为为酰酰胺胺平平面面，C-N键键不不旋旋转转，平平面面内内C=O与与N-H呈呈反反式式排排列列，而而C-N和和C-C键键能能自自由由旋旋转转。因因此此C成成为为两两个个相相邻邻酰酰胺胺平平面面的的连连接接点点，两两个平面之间的位置可以任意取向（个平面之间的位置可以任意取向（p.164，图，图4-2）。
31、）。蛋白质的二级结构实际上就是肽键的一级结构的基础上，由于主链蛋白质的二级结构实际上就是肽键的一级结构的基础上，由于主链上上C-N和和C-C键一定程度的旋转而使得肽键上的羰基（键一定程度的旋转而使得肽键上的羰基（C=O）和酰氨基）和酰氨基（-NH）规则排列，由此在链内或链间形成周期性氢键产生的一系列折叠。）规则排列，由此在链内或链间形成周期性氢键产生的一系列折叠。28（一）（一）-螺旋（螺旋（p.208，图，图5-14）：）：多多肽肽主主链链按按右右手手或或左左手手方方向向盘盘绕绕成成右右手手或或左左手手螺螺旋旋。每每个个螺螺圈圈占占3.6个个氨氨基基酸酸残残基基，螺螺距距0.45nm，每每个
32、个残残基基绕绕轴轴旋旋转转100o，沿沿轴轴上上升升0.15nm。-螺螺旋旋中中氨氨基基酸酸残残基基的的侧侧链链外外伸伸。相相邻邻螺螺圈圈之之间间形形成成氢氢键键，并并与与中中心心轴轴平平行。行。氢氢键键由由肽肽键键上上的的N-H氢氢和和它它后后面面（N-端端）第第四四个个残残基基上上的的C=O氧氧之之间间形成：形成：蛋白质中的蛋白质中的-螺旋几乎都是右手螺旋（稳定），原因见螺旋几乎都是右手螺旋（稳定），原因见p.207-208。29（二）（二）-折叠（折叠（p.210，图，图5-17,18）：）：两两条条或或多多条条几几乎乎完完全全伸伸展展的的多多肽肽链链侧侧向向聚聚集集在在一一起起，相相邻
33、邻的的肽肽键键主主链链上上的的-NH和和C=O之之间间形形成成有有规规则则的的氢氢键键，这这样样的的多多肽肽构构象象就就是是-折折叠叠片片。在在此此构构象象中中，所所有有的的肽肽键键都都参参与与链链间间氢氢键键的的交交联联，氢氢键键与与肽肽键键的的长长轴轴接接近近垂直。垂直。两种类型：（两种类型：（1）平行式：肽链的排列极性（）平行式：肽链的排列极性（N-C）是一顺）是一顺的，即的，即N末端都朝同一方向；末端都朝同一方向；（2）反平行式：肽链的极性一顺一倒，）反平行式：肽链的极性一顺一倒，N末端末端间隔同向。间隔同向。纤维状蛋白质中纤维状蛋白质中-折叠主要是反平行式，且氢键主要是链间形成；球折
34、叠主要是反平行式，且氢键主要是链间形成；球状蛋白质中两种形式都有，且氢键可以是链间和链内形成，甚至可以是不状蛋白质中两种形式都有，且氢键可以是链间和链内形成，甚至可以是不同分子间形成同分子间形成。30（三）（三）-转角（回折、转角（回折、-弯曲或发夹结构）（弯曲或发夹结构）（p.211，图，图5-19）：）：在球状蛋白质中发现，有三种类型，每种类型都有在球状蛋白质中发现，有三种类型，每种类型都有4个氨基酸残基。个氨基酸残基。在在-转转角角中中，弯弯曲曲处处的的第第一一个个残残基基的的C=O和和第第四四个个残残基基的的NH之之间间形形成成41氢键，产生一种不很稳定的结构。氢键，产生一种不很稳定的
35、结构。脯氨酸和甘氨酸常在这种结构中存在。脯氨酸具有环状结构和固定的脯氨酸和甘氨酸常在这种结构中存在。脯氨酸具有环状结构和固定的角，能迫使角，能迫使转角的形成；甘氨酸缺少侧链，在转角的形成；甘氨酸缺少侧链，在转角中能很好地调整其转角中能很好地调整其他残基的空间阻碍。他残基的空间阻碍。31三、超二级结构三、超二级结构若若干干相相邻邻的的二二级级结结构构单单元元组组合合在在一一起起，彼彼此此相相互互作作用用，形形成成有有规规则则、在在空空间间上上能能辨辨认认的的二二级级结结构构组组合合体体，充充当当三三级级结结构构的的组组体体，这这称称为为超超二二级级结结构。构。有三种基本组合方式：有三种基本组合方
36、式：（1）：有有两两股股或或三三股股右右手手-螺螺旋旋彼彼此此缠缠绕绕而而成成的的左左手手超超螺螺旋旋，重重复复距距离离约约140。螺螺旋旋链链之之间间是是由由向向着着超超螺螺旋旋内内部部的的非非极极性性侧侧链链相相互互作作用用，而而极极性性侧侧链链处处于于蛋蛋白白质质分分子子表表面面，与与水水接接触触。超超螺螺旋旋的的稳稳定定性性主主要要是是非非极极性性侧侧链间的范德华相互作用的结果（链间的范德华相互作用的结果（p.221，图，图5-29A）。）。（2）：最简单的：最简单的组合是由二段平行式的组合是由二段平行式的-链和一段连接链组成。链和一段连接链组成。连接链是连接链是-螺旋或无规则卷曲，大
37、体上反平行于螺旋或无规则卷曲，大体上反平行于-链。最常见的链。最常见的组合组合是由三段平行式的是由三段平行式的-链和二段链和二段-螺旋链构成。连接链都是以右手交叉连接螺旋链构成。连接链都是以右手交叉连接方式处于方式处于-折叠片的一侧（折叠片的一侧（p.221，图，图5-29B,C）。）。32（3）：有：有-曲折和回形拓扑结构二种组合形式。曲折和回形拓扑结构二种组合形式。-曲曲折折是是由由一一级级结结构构上上连连续续、在在-折折叠叠中中相相邻邻的的三三条条反反平平行行式式-链链通通过紧凑的过紧凑的-转角连接而成（转角连接而成（p.221，图，图5-29D,E）。）。回形拓扑结构也是反平行式回形拓
38、扑结构也是反平行式-折叠片通过紧凑的折叠片通过紧凑的-转角连接形成，但转角连接形成，但构成的是回形结构（构成的是回形结构（p.221，图，图29F）。）。33第五节第五节蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构决定于氨基酸的顺序。蛋白质的三级结构决定于氨基酸的顺序。一、维持蛋白质三级结构的作用力一、维持蛋白质三级结构的作用力主要是弱相互作用（非共价键或次级键）。主要是弱相互作用（非共价键或次级键）。1、氢键：、氢键：多多肽肽主主链链上上的的羰羰基基氧氧和和酰酰氨氨氢氢之之间间形形成成的的氢氢键键是是维维持持蛋蛋白白质质二二级级结结构构的的主主要要作作用用力力。此此外外，在在侧侧链链与与
39、侧侧链链、侧侧链链与与介介质质水水、主主链链肽肽基基与与侧侧链链或或主链肽基与水之间形成氢键。主链肽基与水之间形成氢键。电电负负性性原原子子（N、O、S）与与氢氢形形成成的的基基团团（N-H、O-H）具具有有很很大大的的偶偶极极距距，成成键键电电子子云云分分布布偏偏向向负负电电性性大大的的重重原原子子核核，而而氢氢原原子子核核周周围围的的电电子子分分布布就就少少，正正电电荷荷的的氢氢核核就就在在外外侧侧裸裸露露，所所以以遇遇到到另另一一个个电电负负性性强强的的原原子时，就产生静电吸引，即所谓氢键：子时，就产生静电吸引，即所谓氢键：XH-YX、Y是是负负电电性性强强的的原原子子，XH是是共共价价
40、键键，H-Y是是氢氢键键，X是是氢氢（质子）供体，（质子）供体，Y是氢（质子）受体。是氢（质子）受体。342、范德华力：、范德华力：包括三种较弱的作用力：包括三种较弱的作用力：（1）定向效应：发生在极性分子或基团之间，是永久偶极间的）定向效应：发生在极性分子或基团之间，是永久偶极间的静电相互作用，氢键属于这种范德华力。静电相互作用，氢键属于这种范德华力。(-OH-HO-)（2）诱导效应：发生在极性物质与非极性物质之间，是永久偶）诱导效应：发生在极性物质与非极性物质之间，是永久偶极与由它诱导而来的诱导偶极之间的相互作用。极与由它诱导而来的诱导偶极之间的相互作用。(-OH-CH3-)（3）分散效应
41、：为主要的范德华力，是非极性分子或基团间的）分散效应：为主要的范德华力，是非极性分子或基团间的相互作用。这是瞬时偶极，即偶极方向瞬时变化，是由其相互作用。这是瞬时偶极，即偶极方向瞬时变化，是由其所在的分子或基团中电子电荷密度的波动所造成的。所在的分子或基团中电子电荷密度的波动所造成的。(-CH3-CH3-)范德华力包括吸引力和斥力两种相互作用。因此，范德华力（吸引力）只范德华力包括吸引力和斥力两种相互作用。因此，范德华力（吸引力）只有当两个非键原子处于一定距离时才达到最大，这称范德华距离（有当两个非键原子处于一定距离时才达到最大，这称范德华距离（=两个原子两个原子的范德华半径之和）。的范德华半
42、径之和）。353、疏水相互作用：、疏水相互作用：水介质中球状蛋白质总是倾向把疏水残基埋藏在分子的水介质中球状蛋白质总是倾向把疏水残基埋藏在分子的内部，这称疏水相互作用（疏水效应）。内部，这称疏水相互作用（疏水效应）。疏水相互作用是疏水基团或疏水侧链出自避开水的需要疏水相互作用是疏水基团或疏水侧链出自避开水的需要而被迫接近。而被迫接近。4、盐键（离子键）：、盐键（离子键）：是正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用。是正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用。在生理在生理pH下，酸性氨基酸（下，酸性氨基酸（Asp、Glu）的侧链可解离成负离子，碱）的侧链可解离成负离子，碱性氨基酸（性氨基酸（Lys、Ar
43、g、His）的侧链可解离成正离子。大多数情况下，这）的侧链可解离成正离子。大多数情况下，这些基团分布在球状蛋白分子表面，与介质水分子发生电荷些基团分布在球状蛋白分子表面，与介质水分子发生电荷-偶极之间的相互偶极之间的相互作用形成排列有序的水化层，对稳定蛋白质构象有一定作用。作用形成排列有序的水化层，对稳定蛋白质构象有一定作用。(负电荷负电荷-H+-OH，正电荷，正电荷-HO-H+)365、二硫键：、二硫键：是肽链内部或肽链间的半胱氨酸的巯基之间形成的共价是肽链内部或肽链间的半胱氨酸的巯基之间形成的共价键，它对稳定构象起作用。键，它对稳定构象起作用。大多数二硫键在大多数二硫键在-转角附近形成。转
44、角附近形成。37二、蛋白质的三级结构和结构域二、蛋白质的三级结构和结构域多肽链在超二级结构的基础上进一步折叠成近乎球状的结多肽链在超二级结构的基础上进一步折叠成近乎球状的结构，就是三级结构。构，就是三级结构。结构域：对于较小的蛋白质分子或亚基结构域：对于较小的蛋白质分子或亚基-其三级结构其三级结构=结构域；结构域；对于由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合对于由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成的三级结构而成的三级结构-三维实体三维实体=结构域。结构域。所以，结构域是球状蛋白质的折叠单位。所以，结构域是球状蛋白质的折叠单位。结构域的意义：结构域的意义：（1）从从结结构构形形成成来来看看，
45、一一条条长长的的多多肽肽链链先先分分别别折折叠叠成成几几个个相相对对独独立立的的区区域域，再缔合成三级结构要比直接折叠成三级结构在动力学上更为合理；再缔合成三级结构要比直接折叠成三级结构在动力学上更为合理；（2）从功能来看，多结构域的蛋白质活性中心往往位于结构域之间，这样）从功能来看，多结构域的蛋白质活性中心往往位于结构域之间，这样容易构建具有特定三维排布的活性中心。结构域之间常有一段肽链相连，形容易构建具有特定三维排布的活性中心。结构域之间常有一段肽链相连，形成成“铰链区铰链区”使结构域容易发生相对运动，有利于别构中心结合调节物和发使结构域容易发生相对运动，有利于别构中心结合调节物和发生别构
46、效应。生别构效应。38第六节第六节蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构一、四级结构的概念一、四级结构的概念三三级级结结构构的的球球状状蛋蛋白白之之间间通通过过非非共共价价键键彼彼此此缔缔合合在在一一起起，形形成成聚聚集集体体，这种聚集体称为蛋白质的四级结构。这种聚集体称为蛋白质的四级结构。亚基（亚单位、单体）：亚基（亚单位、单体）：即每个三级结构的球状蛋白质。一般只是一条多肽即每个三级结构的球状蛋白质。一般只是一条多肽链，但有的由二条或多条多肽链组成，多肽链间以二硫键链，但有的由二条或多条多肽链组成，多肽链间以二硫键相连。相连。单体蛋白质：单体蛋白质：无四级结构的蛋白质；无四级结构的蛋白质；多体蛋
47、白质（寡聚蛋白质）：多体蛋白质（寡聚蛋白质）：由二个多个亚基组成的蛋白质（如二体蛋白质由二个多个亚基组成的蛋白质（如二体蛋白质、四体蛋白质）。、四体蛋白质）。对称的寡聚蛋白质：对称的寡聚蛋白质：由二个或多个不对称的等同结构（原体）组成。由二个或多个不对称的等同结构（原体）组成。原体一般是一个亚基，也可以是二个或多个原体的聚集原体一般是一个亚基，也可以是二个或多个原体的聚集体（体（p.244，图，图5-53）。）。如：血红蛋白分子由二个原体对称组成，每个原体由一如：血红蛋白分子由二个原体对称组成，每个原体由一个个亚基和一个亚基和一个亚基构成（亚基构成（）。这里，如果把原）。这里，如果把原体看作单
48、体，则是二体；如果把亚基看作单体，则是四体看作单体，则是二体；如果把亚基看作单体，则是四体。体。四级结构包括：亚基的种类和数目，亚基或原体在整个分子中的空间四级结构包括：亚基的种类和数目，亚基或原体在整个分子中的空间排列（亚基间的接触点和相互作用）。排列（亚基间的接触点和相互作用）。39二、寡聚蛋白质与别构效应二、寡聚蛋白质与别构效应1、别构蛋白的结构和效应：、别构蛋白的结构和效应：别别构构蛋蛋白白质质就就是是调调节节蛋蛋白白质质，具具有有别别构构效效应应，即即蛋蛋白白质质与与配配基基结结合合可改变蛋白质构象，进而改变其生物活性。可改变蛋白质构象，进而改变其生物活性。别别构构蛋蛋白白质质都都是
49、是寡寡聚聚蛋蛋白白质质。分分子子中中每每个个亚亚基基都都有有活活性性部部位位或或者者还还有有别别构构部部位位（调调节节部部位位）。这这样样别别构构蛋蛋白白质质分分子子中中至至少少含含有有二二个个活活性性部部位位或或者者还还有有别别构构部部位位，各各部部位位之之间间可可通通过过构构象象变变化化传传递递发发生生的的过过程程，构构象变化可以从一个原体传递给另一个原体，引起协同的相互作用。象变化可以从一个原体传递给另一个原体，引起协同的相互作用。同同位位效效应应：相相互互作作用用的的都都是是活活性性部部位位，即即一一个个亚亚基基与与配配基基的的结结合合会会影影响响另另一一个个亚亚基基与与配配基基的的结
50、结合合。如如果果这这种种影影响响是是促促进进作作用用，则则是是正正协协同同效应；如果这种影响是降低作用，则是负协同效应。效应；如果这种影响是降低作用，则是负协同效应。异位效应：异位效应：别构部位与活性部位之间的相互影响。别构部位与活性部位之间的相互影响。402、血红蛋白的结构和功能：、血红蛋白的结构和功能：血血红红蛋蛋白白由由4个个亚亚基基组组成成（22），每每个个亚亚基基都都有有一一个个血血红红素素基基和和一一个个氧结合部位（氧结合部位（p.260，图，图6-10）。）。O2在在这这里里是是正正协协同同效效应应物物，血血红红蛋蛋白白的的氧氧合合具具有有正正协协同同效效应应：一一个个O2的结合
51、会增加同一血红蛋白分子中其余的氧结合部位对的结合会增加同一血红蛋白分子中其余的氧结合部位对O2的亲和力。的亲和力。（具体参阅（具体参阅p.261-263）。）。41第七节第七节蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质一、胶体性质一、胶体性质由由于于蛋蛋白白质质分分子子量量大大，分分散散在在溶溶液液中中所所形形成成的的颗颗粒粒直直径径约约为为1100nm，在水中形成胶体溶液。，在水中形成胶体溶液。蛋蛋白白质质颗颗粒粒大大，在在溶溶液液中中具具有有大大的的表表面面，且且表表面面分分布布着着各各种种极极性性和和非非极极性性基基团团，因因此此对对许许多多物物质质都都有有吸吸附附能能力力，一一般般极极性性基基团
52、团易易与与水水溶溶性性物质结合，非极性基团易与脂溶性物质结合。物质结合，非极性基团易与脂溶性物质结合。42蛋白质的水溶液是一种比较稳定的亲水胶体，这是因为：蛋白质的水溶液是一种比较稳定的亲水胶体，这是因为：（1）蛋蛋白白质质颗颗粒粒表表面面带带有有很很多多极极性性基基团团（-NH3+、-CONH2、-OH、-SH等等），和和水水有有高高度度亲亲和和性性，当当蛋蛋白白质质与与水水相相遇遇时时，易易在在蛋蛋白白质质颗颗粒粒外外面面形形成成一一层层密密度度较较厚厚的的水水膜膜（水水化化层层），这这样样使使蛋蛋白白质质颗颗粒粒相相互互隔隔开开，颗粒之间不会碰撞而聚成大颗粒沉淀下来；颗粒之间不会碰撞而聚
53、成大颗粒沉淀下来；（2）在非等电状态时蛋白质颗粒上带有同性的电荷，使蛋白质颗粒之）在非等电状态时蛋白质颗粒上带有同性的电荷，使蛋白质颗粒之间相互排斥，保持一定距离，不致相互凝聚沉淀。间相互排斥，保持一定距离，不致相互凝聚沉淀。43二、蛋白质的等电点二、蛋白质的等电点由由于于蛋蛋白白质质分分子子上上除除了了肽肽链链两两端端有有自自由由的的-NH2和和-COOH外外，在在侧侧链链上上还还有有很很多多解解离离基基团团（-NH2、-COOH、-COOH、咪咪唑唑基基、胍胍基基（精精氨氨酸酸），在在一一定定的的pH条条件件下下都都能能解解离离成成带带电电基基团团，而而使使蛋蛋白白质质带带电。电。蛋蛋白白
54、质质在在水水溶溶液液中中解解离离的的程程度度是是由由各各种种蛋蛋白白质质分分子子中中可可解解离离的的基基团团数数和和溶溶液液的的pH值值所所决决定定。一一般般在在酸酸性性溶溶液液中中带带正正电电荷荷，在在碱碱性性溶溶液液中中带带负负电电荷荷。当当某某一一pH值值时时蛋蛋白白质质颗颗粒粒上上所所带带的的正正负负电电荷荷正正好好相相等等，在在电电场场中既不向阴极也不向阳极移动，这时溶液的中既不向阴极也不向阳极移动，这时溶液的pH值即为该蛋白质的等电点。值即为该蛋白质的等电点。在等电点时，蛋白质颗粒上所点总的正负电荷数目相等，即总净电在等电点时，蛋白质颗粒上所点总的正负电荷数目相等，即总净电荷为零，
55、蛋白质失去胶体的稳定条件，颗粒之间相互碰撞而成大颗粒，荷为零，蛋白质失去胶体的稳定条件，颗粒之间相互碰撞而成大颗粒，会出现沉淀现象。所以等电点时蛋白质的溶解度最小。会出现沉淀现象。所以等电点时蛋白质的溶解度最小。44三、蛋白质的沉淀作用三、蛋白质的沉淀作用如果使蛋白质成为胶体的稳定条件发生变化，就很容如果使蛋白质成为胶体的稳定条件发生变化，就很容易使蛋白质变得不稳定而发生沉淀现象。易使蛋白质变得不稳定而发生沉淀现象。这种稳定条件变化方法有：这种稳定条件变化方法有：（1）在蛋白质溶液中加入适当的试剂，破坏它的水膜或中）在蛋白质溶液中加入适当的试剂，破坏它的水膜或中和它的电荷。如无机盐（硫酸铵、硫
56、酸钠、氯化钠等和它的电荷。如无机盐（硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等，中和电荷作用）、有机溶剂（乙醇、丙酮等，破坏，中和电荷作用）、有机溶剂（乙醇、丙酮等，破坏水膜作用）；水膜作用）；（2）调节溶液的）调节溶液的pH值，使达到蛋白质的等电点而失去电荷；值，使达到蛋白质的等电点而失去电荷；（3）加热法（失去活性）；）加热法（失去活性）；（4）重金属盐（汞、银、铜盐等）、磷钨酸、三氯醋酸和生）重金属盐（汞、银、铜盐等）、磷钨酸、三氯醋酸和生物碱等沉淀剂可使蛋白质沉淀（失去活性）。物碱等沉淀剂可使蛋白质沉淀（失去活性）。45四、蛋白质的变性四、蛋白质的变性当当天天然然蛋蛋白白质质受受到到物物理理或或化化学学
57、因因素素影影响响后后，改改变变其其分分子子内内部部结结构构，失失去去原原有有的的生生物物活活性性，并并伴伴随随着着物物理理和和化化学学性性质质的的改改变变，但但并并不不导导致致蛋蛋白白质质一一级级结结构构的的破破坏坏，这这种种现现象象称称为为变变性性作作用用。变变性性后后的的蛋蛋白白质质称称为为变形蛋白质。变形蛋白质。各种变性现象：各种变性现象：（1）失去生物活性；（）失去生物活性；（2）结晶能力丧失；（）结晶能力丧失；（3）溶解度降低而沉淀，）溶解度降低而沉淀，有时发生结絮凝固现象；（有时发生结絮凝固现象；（4）分子形状改变；（）分子形状改变；（5）黏度增加；（）黏度增加；（6）分子大小发生
58、改变和分子内部构型改变。分子大小发生改变和分子内部构型改变。46第二章第二章酶酶第一节第一节概论概论一、催化反应的原理一、催化反应的原理一一个个化化学学反反应应体体系系中中的的各各个个分分子子所所含含的的能能量量高高低低不不同同，只只有有那那些些具具有有较较高高能能量量、处处于于活活化化态态的的活活化化分分子子才才能能在在分分子子碰碰撞撞中中发发生生化化学学反反应应。反反应应物中活化分子越多，反应速度越快。物中活化分子越多，反应速度越快。活活化化分分子子比比一一般般分分子子高高出出一一定定的的能能量量称称为为活活化化能能：在在一一定定温温度度下下1摩摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能（尔底物
59、全部进入活化态所需要的自由能（kJ/mol）。）。催化剂能瞬时地与反应物结合成过渡态，因而降低了反应所需的活化催化剂能瞬时地与反应物结合成过渡态，因而降低了反应所需的活化能。能。47二、酶的化学本质二、酶的化学本质所有的酶都是蛋白质。所有的酶都是蛋白质。简单蛋白质：简单蛋白质：活性仅决定于蛋白质结构的酶活性仅决定于蛋白质结构的酶-脲酶、蛋脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等；白酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等；结合蛋白质：结合蛋白质：活性决定于蛋白质结构和辅助因子的酶活性决定于蛋白质结构和辅助因子的酶（p.324，表，表8-4,5）。）。酶的辅助因子包括金属离子及有机化合物。其本身无催化
60、作用，而酶的辅助因子包括金属离子及有机化合物。其本身无催化作用，而是在酶促反应中起传递电子、原子或某些功能团的作用。是在酶促反应中起传递电子、原子或某些功能团的作用。48三、酶的催化特性三、酶的催化特性1、催化效率高：催化效率高：酶促反应的反应速度比非催化反应高酶促反应的反应速度比非催化反应高108-1020倍，比其他催化反应高倍，比其他催化反应高107-1013倍。倍。2、具有高度的专一性：具有高度的专一性：一种酶只能作用于某一类或某一种特定一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。的物质。3、易失活：易失活：凡使蛋白质变形的因素都能使酶完全失去活性。凡使蛋白质变形的因素都能使酶完全失去活性
61、。4、活性调控：活性调控：有抑制调控、共价修饰调控、反馈调控、酶原有抑制调控、共价修饰调控、反馈调控、酶原调控、激素调控等。调控、激素调控等。5、催化活力催化活力与辅酶、辅基、及金属离子有关。与辅酶、辅基、及金属离子有关。四、酶的分类四、酶的分类1、单体酶：只有一条多肽链，一般是催化水解反应的酶，如溶、单体酶：只有一条多肽链，一般是催化水解反应的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶等；菌酶、胰蛋白酶等；2、寡聚酶：由几个甚至几十个亚基组成，每个亚基可以是相同、寡聚酶：由几个甚至几十个亚基组成，每个亚基可以是相同或不同的多肽链。亚基之间非共价键结合，易分开。如磷酸或不同的多肽链。亚基之间非共价键结合，易分开。
62、如磷酸化酶化酶a和和3-磷酸甘油醛脱氢酶等。磷酸甘油醛脱氢酶等。3、多酶体系：由几个酶彼此嵌合形成的复合体，它有利于一系、多酶体系：由几个酶彼此嵌合形成的复合体，它有利于一系列反应的连续进行。如脱氢酶体系。列反应的连续进行。如脱氢酶体系。49第二节第二节酶的命名与分类酶的命名与分类一、酶的命名一、酶的命名每一种酶都有一个习惯名称和一个系统名称。每一种酶都有一个习惯名称和一个系统名称。（一）习惯命名法：（一）习惯命名法：1、大多数酶依据其底物命名，如淀粉酶、蛋白酶；、大多数酶依据其底物命名，如淀粉酶、蛋白酶；2、依据所催化的反应性质命名，如水解酶、转氨酶；、依据所催化的反应性质命名，如水解酶、转
63、氨酶；3、结合上述两个原则命名，如琥珀酸脱氢酶；、结合上述两个原则命名，如琥珀酸脱氢酶；4、依据酶来源或其他特点命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、碱、依据酶来源或其他特点命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、碱性或酸性磷酸酯酶。性或酸性磷酸酯酶。（二）国际系统命名法：（二）国际系统命名法：明确标明酶的底物及催化反应的性质，两种底物都列明确标明酶的底物及催化反应的性质，两种底物都列出（若底物之一是水时，则可略去）出（若底物之一是水时，则可略去）习惯名称习惯名称系统名称系统名称催化的反应催化的反应谷丙转氨酶谷丙转氨酶丙氨酸丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶丙氨酸丙氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸+
64、丙酮酸丙酮酸己糖激酶己糖激酶ATP:己糖磷酸基转移酶己糖磷酸基转移酶ATP+葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+丙酮酸丙酮酸50二、国际系统分类法及编号二、国际系统分类法及编号按反应性质分为六大类，分别用按反应性质分为六大类，分别用1，2，3，4，5，6的编的编号表示；号表示；按底物被作用的基团或键的特点再分为若干亚类，又按按底物被作用的基团或键的特点再分为若干亚类，又按顺序编成顺序编成1，2，3，.；按更精确的底物或反应物性质再分若干亚按更精确的底物或反应物性质再分若干亚-亚类，仍用数亚类，仍用数字编号；字编号；最后再用数字编号表示在亚最后再用数字编号表示在亚-亚类中的排号。亚类中的排号。
65、1、氧化还原酶类：催化氧化还原反应、氧化还原酶类：催化氧化还原反应A2H+BA+B2H例：例：NAD+氧化还原酶（氧化还原酶（EC11127，乳酸脱氢酶），乳酸脱氢酶）2、转换酶类：催化功能基团的转移反应、转换酶类：催化功能基团的转移反应AB+CA+BC例：丙酮酸例：丙酮酸:酮戊二酸氨基转换酶（酮戊二酸氨基转换酶（EC2612，谷丙转氨酶），谷丙转氨酶）513、水解酶类：催化水解反应、水解酶类：催化水解反应AB+HOHAOH+BH例：亮氨酸氨基肽水解酶（例：亮氨酸氨基肽水解酶（EC3411，亮氨酸氨肽酶），亮氨酸氨肽酶）4、裂合酶类：催化从底物上移去一个基团而形成双键的反应、裂合酶类：催化从底
66、物上移去一个基团而形成双键的反应或逆反应或逆反应例：二磷酸酮糖裂合酶（例：二磷酸酮糖裂合酶（EC4127，醛缩酶），醛缩酶）柠檬酸裂合酶（柠檬酸裂合酶（EC4137，柠檬酸合成酶），柠檬酸合成酶）5、异构酶类：催化各种同分异构体的相互转变、异构酶类：催化各种同分异构体的相互转变AB例：葡萄糖例：葡萄糖-6-磷酸己酮醇异构酶（磷酸己酮醇异构酶（EC5319，6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖异构酶）糖异构酶）6、合成酶：催化一切必须与、合成酶：催化一切必须与ATP分解相偶联，并由两种物质分解相偶联，并由两种物质（双分子）合成一种物质的反应（双分子）合成一种物质的反应例：例：UTP氨连接酶（氨连接酶（EC63
67、42，CTP合成酶）合成酶）52第三节第三节酶的活力酶的活力酶的活力是指其在一定条件下催化某一特定反应的能力。酶的活力是指其在一定条件下催化某一特定反应的能力。一、酶活力与酶反应速度一、酶活力与酶反应速度酶酶活活力力大大小小可可用用其其在在一一定定条条件件下下催催化化某某一一化化学学反反应应的的反反应应速速度度来来表表示示，即酶催化的反应速度越快，活力就越高。即酶催化的反应速度越快，活力就越高。反反应应速速度度（v）的的单单位位：浓浓度度/单单位位时时间间，即即单单位位时时间间内内单单位位体体积积中中底底物的减少量或产物的增加量。物的减少量或产物的增加量。产物浓度对反应时间作图，其曲线的斜率就
68、是反应速度。反应速度只产物浓度对反应时间作图，其曲线的斜率就是反应速度。反应速度只在最初一段时间内保持恒定，随反应时间延长，反应速度逐渐下降。因此研在最初一段时间内保持恒定，随反应时间延长，反应速度逐渐下降。因此研究酶反应速度应该以初速度为准（究酶反应速度应该以初速度为准（p.335，图，图8-7）。）。53二、酶的活力单位二、酶的活力单位1个个酶酶活活力力单单位位：指指在在特特定定条条件件下下，在在1分分钟钟内内能能转转化化1mol底底物物的的酶酶量量，或或是是转转化化底底物物中中1mol的的有有关关基基团团的的酶酶量量（温温度度25，pH和和底底物物浓浓度度等均最适）。等均最适）。习习惯惯
69、用用法法：如如淀淀粉粉酶酶，以以每每小小时时催催化化1g可可溶溶性性淀淀粉粉液液化化所所需需的的酶酶量量为为1个个酶酶活活力力单单位位；也也可可以以每每小小时时催催化化1ml2%可可溶溶性性淀淀粉粉液液化化所所需需的的酶酶量量表表示。示。三、酶的比活力三、酶的比活力每每mg酶蛋白所具有的酶活力。酶蛋白所具有的酶活力。单位：单位单位：单位/毫克蛋白（毫克蛋白（U/mg蛋白质）蛋白质）也可：单位也可：单位/克克或或单位单位/毫升毫升比活力可用来比较每单位重量酶蛋白的催化活力。比活力可用来比较每单位重量酶蛋白的催化活力。四、酶的转换数四、酶的转换数kcat为每秒钟每个酶分子转换底物的微摩尔数（为每秒
70、钟每个酶分子转换底物的微摩尔数（mol）。相当于一旦底物）。相当于一旦底物-酶中间物酶中间物ES形成后，酶将底物转换为产物的效率（相当于米氏方程中形成后，酶将底物转换为产物的效率（相当于米氏方程中的的k3）。）。54第四节第四节酶促反应的动力学酶促反应的动力学一、化学动力学的基础一、化学动力学的基础1、反应速率：、反应速率：反应速率是以单位时间内反应物或生成物浓度的改变来表示。反应速率是以单位时间内反应物或生成物浓度的改变来表示。瞬时瞬时dt内反应物浓度的改变为内反应物浓度的改变为dc：v=dc/dt瞬时瞬时dt内生成物浓度的改变为内生成物浓度的改变为dc：v=dc/dt552、反应分子数和反
71、应级数：、反应分子数和反应级数：反应分子数是在反应中真正相互作用的分子的数目。反应分子数是在反应中真正相互作用的分子的数目。（1）反应分子数：）反应分子数：仅有仅有1个反应物分子参加的反应称为单分子反应：个反应物分子参加的反应称为单分子反应：v=dc/dt=kc有两个反应物分子参加的反应称为双分子反应有两个反应物分子参加的反应称为双分子反应:v=dc/dt=kc1c2（2）反应级数）反应级数“一级反应：其总反应速率与浓度的关系以单分子反应一级反应：其总反应速率与浓度的关系以单分子反应的速率方程式表示的速率方程式表示dc/dt=kc二级反应：其总反应速率与两种反应物浓度的乘积成二级反应：其总反应
72、速率与两种反应物浓度的乘积成正比正比dc/dt=kc1c2零级反应：反应速率与反应物浓度无关而受其它因素零级反应：反应速率与反应物浓度无关而受其它因素影响的反应影响的反应dc/dt=k56二、底物浓度对酶促反应速度的影响二、底物浓度对酶促反应速度的影响1、“中间产物中间产物”假说与米氏方程假说与米氏方程在一定的酶浓度下将初速度（在一定的酶浓度下将初速度（v）对底物浓度）对底物浓度S作图时（作图时（p.355，图图9-6）：）：一级反应：当底物浓度较低时，反应速度与底物浓度呈正比关系；一级反应：当底物浓度较低时，反应速度与底物浓度呈正比关系；混合级反应：随着底物浓度的增加，反应速度不再按正比升高
73、；混合级反应：随着底物浓度的增加，反应速度不再按正比升高；零级反应：继续增大底物浓度，反应速度递增为零，这时反应速度已零级反应：继续增大底物浓度，反应速度递增为零，这时反应速度已趋向一个极限，说明酶已被底物饱和。趋向一个极限，说明酶已被底物饱和。57解解释释这这种种现现象象的的是是“中中间间产产物物”假假说说：酶酶与与底底物物先先络络合合成成一一个个络络合合物物，它是作为过渡态物质，然后络合物进一步分解，成为产物和游离态酶。它是作为过渡态物质，然后络合物进一步分解，成为产物和游离态酶。这这个个假假说说的的前前提提是是酶酶与与底底物物反反应应的的“快快速速平平衡衡”，即即在在反反应应的的开开始始
74、阶阶段段，两者反应速度很快，迅速建立平衡关系。两者反应速度很快，迅速建立平衡关系。按照按照“稳态平衡稳态平衡”假说，推论酶促反应分两步进行：假说，推论酶促反应分两步进行：第一步：酶（第一步：酶（E）与底物（）与底物（S）作用，形成酶）作用，形成酶-底物中间产物底物中间产物（ES）：）：E+SES(k1和和k2是正、逆反应的速度常数是正、逆反应的速度常数)第二步：中间产物分解，形成产物（第二步：中间产物分解，形成产物（P），释放出游离酶），释放出游离酶(E)：ESP+E经公式推导，得出米氏方程：经公式推导，得出米氏方程：v=VmaxS/(Km+S)（v=酶酶促促反反应应的的速速度度，Vmax=在
75、在E与与ES相相等等时时的的酶酶促促反反应应达达到到的的最最大大速速度，度，Km=(k2+k3)/k1）。）。58该该方方程程表表明明在在已已知知Km及及Vmax时时，酶酶反反应应速速度度与与底底物物浓浓度度之之间间的的定定量量关关系。系。从米氏方程可看出，当反应速度相当于最大速度一半时，从米氏方程可看出，当反应速度相当于最大速度一半时，v=Vmax/2，可得：可得：1/2=S/(Km+S)，Km=S，即，即Km表示为反应达到最大速度一半表示为反应达到最大速度一半时的底物浓度。这表明：时的底物浓度。这表明：Km较小，则只要较低的底物浓度就能使酶促反较小，则只要较低的底物浓度就能使酶促反应达到最
76、大速度；应达到最大速度；Km较大，则需要较高的底物浓度才能达到最大速度。较大，则需要较高的底物浓度才能达到最大速度。591）米氏常数）米氏常数Km的意义：的意义：（1）Km是酶的一个特性常数：是酶的一个特性常数：Km的大小只与酶的性质有关，而与酶浓度无关。的大小只与酶的性质有关，而与酶浓度无关。Km值随测定的底物值随测定的底物种类、反应温度、种类、反应温度、pH及离子强度而改变。及离子强度而改变。（2）Km值可判断酶的专一性和天然底物：值可判断酶的专一性和天然底物：有的酶可作用于几种底物，因此就有几个有的酶可作用于几种底物，因此就有几个Km值，其中值，其中Km值最小的底值最小的底物称为该酶的最
77、适底物（天然底物）。物称为该酶的最适底物（天然底物）。Km值越小，与底物的亲和力越大。值越小，与底物的亲和力越大。（3）当）当k3Km，而且，而且Km随随I的增加而变大。的增加而变大。682、非竞争性抑制：、非竞争性抑制：在非竞争性抑制中存在如下平衡：在非竞争性抑制中存在如下平衡：E+S=ESE+P+IIEI+S=EIS得公式：得公式：v=(VmaxS)/(Km+S)(1+(I/Ki)作图如作图如9-21A。非竞争性抑制后，非竞争性抑制后，Km不变，不变，Vmax变小，而且变小，而且Km=Km，Vmax随随I的增加而减小。的增加而减小。693、反竞争性抑制：、反竞争性抑制：存在如下平衡：存在如
78、下平衡：E+SESE+P+IESI得公式：得公式：v=(VmaxS)/(Km+S(1+(I/Ki)作图如作图如9-22A。反竞争性抑制后，反竞争性抑制后，Km和和Vmax都变小，而且都变小，而且KmKm，Vmax双螺旋多核苷酸的双螺旋多核苷酸的(P)。所以：。所以：增色效应：当核酸变性时，增色效应：当核酸变性时，(P)值升高的现象；值升高的现象；减色效应：当核酸复性后，减色效应：当核酸复性后，(P)值又降低的现象。值又降低的现象。131四、变性和复性四、变性和复性1、变性：、变性：核酸双螺旋的氢键断裂，变成单链，并不涉及共价键的核酸双螺旋的氢键断裂，变成单链，并不涉及共价键的断裂。断裂。变性后
79、的物化性质变化：紫外吸收值升高，黏度降低，变性后的物化性质变化：紫外吸收值升高，黏度降低，浮力密度升高，失去部分或全部生物活性。浮力密度升高，失去部分或全部生物活性。Tm：DNA双螺旋结构失去一半时的温度，称为溶解温双螺旋结构失去一半时的温度，称为溶解温度。度。2、复性：、复性：变性变性DNA在适当条件下，又可使两条彼此分开的链重新在适当条件下，又可使两条彼此分开的链重新缔合成为双螺旋结构，这过程称为复性。缔合成为双螺旋结构，这过程称为复性。五、沉降特性五、沉降特性在超离心机强大引力场中，不同构象的核酸沉降速度在超离心机强大引力场中，不同构象的核酸沉降速度差异很大：差异很大：RNA闭环形质粒闭
80、环形质粒DNA开环形及线形开环形及线形DNA蛋白质蛋白质132第五章第五章激素激素激素是生物体内特殊组织或腺体产生的、直接分泌到体液中，通过体液激素是生物体内特殊组织或腺体产生的、直接分泌到体液中，通过体液运输到特定作用部位，引起特殊激动效应的一群微量有机化合物。运输到特定作用部位，引起特殊激动效应的一群微量有机化合物。一、化学本质（一、化学本质（p.551，表，表17-1,2）1、含氮激素：蛋白质激素，多肽激素，氨基酸衍生物激素；、含氮激素：蛋白质激素，多肽激素，氨基酸衍生物激素；2、甾醇类激素；、甾醇类激素；3、脂肪酸衍生物激素：二十碳四烯酸。、脂肪酸衍生物激素：二十碳四烯酸。二、作用机理
81、二、作用机理第一种（第一种（p.572，图，图17-18,19）：通过生成）：通过生成cAMP而立刻作用于而立刻作用于机体组织，反应快。多数含氮激素如此作用。机体组织，反应快。多数含氮激素如此作用。激素激素与靶细胞膜特异受体结合与靶细胞膜特异受体结合活化结合在受体上的活化结合在受体上的Gs蛋白蛋白（GTP）Gs-GTP活化腺苷酸环化酶活化腺苷酸环化酶环化酶促进环化酶促进ATP形成形成cAMP（环腺苷酸）（环腺苷酸）激活蛋白激酶激活蛋白激酶活化磷酸化酶激酶活化磷酸化酶激酶活化磷酸化酶活化磷酸化酶糖原降解。糖原降解。激素是第一信使，激素是第一信使，cAMP是第二信使。是第二信使。如：肾上腺素。如：
82、肾上腺素。133第二种（第二种（p.574，图，图17-20,21）：激素同样激活）：激素同样激活G蛋白。蛋白。G蛋白开启磷酸肌醇蛋白开启磷酸肌醇酶的催化活性，导致磷酸肌醇的级联放大作用。酶的催化活性，导致磷酸肌醇的级联放大作用。激素激素激活激活G蛋白蛋白活化磷酸肌醇酶活化磷酸肌醇酶催化磷脂酰肌醇催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸分二磷酸分解产生二酰基甘油和肌醇三磷酸解产生二酰基甘油和肌醇三磷酸*前者活化蛋白激酶前者活化蛋白激酶C使靶蛋白中苏氨酸和丝氨酸磷酸化使靶蛋白中苏氨酸和丝氨酸磷酸化改变酶改变酶活性。活性。*后者打开后者打开Ca+通道而升高胞质内通道而升高胞质内Ca+浓度浓度改变钙调蛋白构象改
83、变钙调蛋白构象易易与靶蛋白结合而改变其活性。与靶蛋白结合而改变其活性。激素是第一信使，二酰基甘油和肌醇三磷酸是第二信使。激素是第一信使，二酰基甘油和肌醇三磷酸是第二信使。第三种（第三种（p.579，图，图17-24,26）：激素结合到酪氨酸激酶上，并通过多倍效应）：激素结合到酪氨酸激酶上，并通过多倍效应激活此酶，进行联级放大作用。激活此酶，进行联级放大作用。激素激素激活酪氨酸激酶激活酪氨酸激酶使其自身的酪氨酸残基磷酸化使其自身的酪氨酸残基磷酸化磷酸化又磷酸化又进一步促进其活性。进一步促进其活性。如：胰岛素。如：胰岛素。第四种：反应慢（第四种：反应慢（p.581，图，图17-27）。激素）。激素
84、激活细胞激活细胞DNA的某些蛋白质形成的某些蛋白质形成激素激素-受体复合物受体复合物增强特定基因的扩增表达。如：固醇类激素。增强特定基因的扩增表达。如：固醇类激素。134第六章第六章代谢总论代谢总论第一节第一节新陈代谢的概念新陈代谢的概念一、什么是新陈代谢一、什么是新陈代谢新陈代谢是指生物体内所发生的一切分解和合成作用，是生物最基本新陈代谢是指生物体内所发生的一切分解和合成作用，是生物最基本的特征之一。的特征之一。一方面：从环境中摄取养料，通过体内系列化学变化，一方面：从环境中摄取养料，通过体内系列化学变化，同化为组成生物的种种物质（合成代谢或同化同化为组成生物的种种物质（合成代谢或同化作用）
85、；作用）；另一方面：生物组成物质不断分解（分解代谢或异化作另一方面：生物组成物质不断分解（分解代谢或异化作用）。用）。135二、新陈代谢内容二、新陈代谢内容（一）物质代谢：（一）物质代谢：指生物将无机化合物、指生物将无机化合物、CO2和水转变为有机化合物（同化作用）或将有和水转变为有机化合物（同化作用）或将有机化合物又分解成无机化合物、机化合物又分解成无机化合物、CO2和水的相反过程（异化作用）。强调的和水的相反过程（异化作用）。强调的是物质之间的转换过程。是物质之间的转换过程。（二）能量代谢：（二）能量代谢：指生物将光能转变为化学能或在物质代谢过程中进行能量转移及释放的指生物将光能转变为化学
86、能或在物质代谢过程中进行能量转移及释放的反应。强调的是能量转换过程。反应。强调的是能量转换过程。136物质代谢和能量代谢是密切联系在一起的，如：物质代谢和能量代谢是密切联系在一起的，如：1、叶绿素的光合作用：、叶绿素的光合作用：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2（光）（光）光能在叶绿素作用下合成光能在叶绿素作用下合成NADPH和和ATP（光能（光能化学化学能），能），CO2转化为己糖，转化为己糖，H2OO2和和H+（为（为NADP+接接受）受）2、酒精发酵：、酒精发酵：葡萄糖葡萄糖乙醇乙醇+CO2+H+释放的释放的H+转交给转交给NAD+，最终形成，最终形成ATP（化学能转变）（化学能转
87、变）葡萄糖分解产生乙醇和葡萄糖分解产生乙醇和CO2（物质转换）（物质转换）137三、新陈代谢过程三、新陈代谢过程（1）消化吸收：从食物摄入到进入胃后，通过一系）消化吸收：从食物摄入到进入胃后，通过一系列酶作用，分解成简单的分子而进入细胞的过列酶作用，分解成简单的分子而进入细胞的过程。程。（2）中间代谢：在细胞内所进行的代谢中一系列酶）中间代谢：在细胞内所进行的代谢中一系列酶促反应。生物通过这些反应，营养物质发生转促反应。生物通过这些反应，营养物质发生转变，释放出细胞或机体生长和维持所需的能量。变，释放出细胞或机体生长和维持所需的能量。糖（淀粉、多糖、糖原）糖（淀粉、多糖、糖原）单糖（单糖（G）
88、GCH3CO-COOHCH3CO-ScoACO2+H2O+能（排泄）能（排泄）（3）排泄阶段：）排泄阶段：CO2通过呼吸系统、通过呼吸系统、H2O通过尿、汗通过尿、汗等、能量通过发热方式排出体外。等、能量通过发热方式排出体外。138第二节第二节新陈代谢的研究方法新陈代谢的研究方法研究对象：从低等到高等生物，不同对象的研究方法不同，但都包括分解研究对象：从低等到高等生物，不同对象的研究方法不同，但都包括分解和合成两个方面。和合成两个方面。一、同位素示踪法：一、同位素示踪法：C14标记的标记的Gly喂老鼠来研究糖原的合成。喂老鼠来研究糖原的合成。二、体内（二、体内（invivo）和体外（）和体外（
89、invitro）试验：）试验：如：脂肪酸如：脂肪酸-氧化学说的氧化学说的Kroop试验试验1、体内：、体内：偶碳脂肪酸偶碳脂肪酸奇碳脂肪酸奇碳脂肪酸CH3-CH2CH2COOHCH3-CH2CH2CH2COOH苯环苯环-CH2-CH2CH2COOH苯环苯环-CH2CH2CH2CH2-COOH（喂犬）（喂犬）C2物物C2物物苯环苯环-CH2COOH苯环苯环-CH2CH2COOHH2N-CH2COOH（甘氨酸）（甘氨酸）C2物物苯环苯环-CH2-CO-N-CH2COOH苯环苯环-COOH甘氨酸甘氨酸苯环苯环-CO-N-CH2COOH每次从每次从位上分解出位上分解出C2的乙酸（乙酸的乙酸（乙酸乙酰辅
90、酶乙酰辅酶A）2、体外：、体外：精氨酸精氨酸（肝匀浆体外保温）鸟氨酸（肝匀浆体外保温）鸟氨酸+尿素（证实鸟氨酸循环）尿素（证实鸟氨酸循环）139三、抗代谢物、酶抑制剂的应用：三、抗代谢物、酶抑制剂的应用：（一）抗代谢物：（一）抗代谢物：5-溴尿嘧啶干扰尿嘧啶参与的生物合成溴尿嘧啶干扰尿嘧啶参与的生物合成（二）酶抑制剂：（二）酶抑制剂：1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖（醛缩酶）（醛缩酶）磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛（3-磷酸甘油醛脱氢酶）磷酸甘油醛脱氢酶）1,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸碘乙酸是碘乙酸是3-磷酸甘油醛脱氢酶的抑制剂，从而造成果糖磷酸甘油醛脱氢酶的抑制剂，从而造成果
91、糖-1,6-二磷酸二磷酸的累积。的累积。140第七章第七章糖代谢糖代谢糖是的主要作用是能源和碳源。糖在体内的代谢途径有：糖是的主要作用是能源和碳源。糖在体内的代谢途径有：（1）分解代谢：酵解、氧化、戊糖途径、糖醛酸途径；）分解代谢：酵解、氧化、戊糖途径、糖醛酸途径；（2）合成代谢：糖原合成、糖的异生。）合成代谢：糖原合成、糖的异生。第一节第一节糖的分解代谢糖的分解代谢胞内的糖原和胞外的淀粉通过各种糖酶（糖原磷酸化酶、转移酶、胞内的糖原和胞外的淀粉通过各种糖酶（糖原磷酸化酶、转移酶、去分枝酶、淀粉酶等）分解成单糖。去分枝酶、淀粉酶等）分解成单糖。141一、糖的无氧分解（酵解，一、糖的无氧分解（酵
92、解，EMP途径）途径）简式表述：简式表述：C6H12O62CH3CHOHCOOH（p.67，图，图22-1）142第一阶段：己糖磷酸酯的形成第一阶段：己糖磷酸酯的形成反应反应1：G的磷酸化生成的磷酸化生成G-6-PE1=己糖激酶（己糖激酶（HK）或葡萄糖激酶（或葡萄糖激酶（GK）耗能、不可逆反应；控制糖代谢的第一步。耗能、不可逆反应；控制糖代谢的第一步。逆反应要在逆反应要在6-磷酸葡萄糖（酯）酶催化下进行，此酶只存在于肝脏中。磷酸葡萄糖（酯）酶催化下进行，此酶只存在于肝脏中。143HK与与GK催化反应的特点：催化反应的特点：特点特点HKGKATP需要需要需要需要反应方向反应方向不可逆（耗能）不
93、可逆（耗能）不可逆（耗能）不可逆（耗能）Mg2+需要需要需要需要组织分布组织分布肌肉肌肉肝脏肝脏特异性特异性差差强（只能是葡萄糖）强（只能是葡萄糖）Km值值小，小，0.01mM大，大，10mM底物亲和力底物亲和力大大小小G-6-P抑制抑制抑制抑制不受抑制不受抑制反应反应1：糖原的磷酸解：糖原的磷酸解(Gn)n+磷酸磷酸(Gn)n-1+G-1-PG-6-P（变位）（变位）未耗能。未耗能。144反应反应2：G-6-P的异构化成的异构化成F-6-PE2=磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶或磷酸己糖异构酶或磷酸己糖异构酶可逆。可逆。反应反应3：F-6-P的磷酸化成的磷酸化成F-1,6-PE3=6-磷酸果
94、糖激酶磷酸果糖激酶耗能、不可逆反应，也是限速步骤。耗能、不可逆反应，也是限速步骤。1,6-二磷酸果糖（酯）酶催化逆反应。二磷酸果糖（酯）酶催化逆反应。145第二阶段：磷酸丙糖的生成（第二阶段：磷酸丙糖的生成（6碳变成碳变成3碳）碳）反应反应4：F-1,6-P的裂解成磷酸二羟丙酮和的裂解成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛E4=醛缩酶醛缩酶为可逆反应。为可逆反应。反应反应5：磷酸丙糖的异构化：磷酸丙糖的异构化E5=磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶细胞中细胞中G-3-P不断参与代谢，所以反应主要是向右进行。不断参与代谢，所以反应主要是向右进行。146第三阶段：丙酮酸的生成第三阶段：丙酮酸的生成反应
95、反应6：G-3-P氧化成氧化成1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸E6=3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶第一次脱氢氧化（第一次脱氢氧化（NADH可用于后面丙酮酸还原成乳可用于后面丙酮酸还原成乳酸时用，也可进入呼吸链，一对氢产生酸时用，也可进入呼吸链，一对氢产生3个个ATP），），第一次产生高能键。第一次产生高能键。反应反应7：生成：生成3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸E7=磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶第一次产生第一次产生ATP（底物水平磷酸化），（底物水平磷酸化），6碳糖变成碳糖变成2个个3碳糖，共有碳糖，共有21个个ATP。147反应反应8：生成：生成2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸E8=磷酸甘油酸变位酶磷
96、酸甘油酸变位酶反应反应9：生成磷酸烯醇式丙酮酸：生成磷酸烯醇式丙酮酸E9=烯醇化酶烯醇化酶脱下一分子水，产生一个高能键。脱下一分子水，产生一个高能键。148反应反应10：生成烯醇式丙酮酸：生成烯醇式丙酮酸E10=丙酮酸激酶丙酮酸激酶第二次产生第二次产生ATP，同样，同样2个个ATP。至此抵消前面耗。至此抵消前面耗去的去的2个个ATP，净创，净创2个个ATP。反应反应11：生成丙酮酸：生成丙酮酸为分子重排，唯一不需要酶的反应。为分子重排，唯一不需要酶的反应。149第四阶段：丙酮酸的代谢去向第四阶段：丙酮酸的代谢去向反应反应12：（1）生成乳酸）生成乳酸E11=乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶人和动物的酵解终
97、产物。人和动物的酵解终产物。（2）乙醇发酵）乙醇发酵E12=丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶植物、酵母、微生物如此进行。植物、酵母、微生物如此进行。小结：反应小结：反应7和和10各产生各产生2个个ATP，反应，反应6产生产生2个个NADH，但反应，但反应1和和3各消各消耗耗1个个ATP，反应，反应12消耗消耗2个个NADH，所以净得，所以净得2个个ATP。150二、糖的有氧分解二、糖的有氧分解前面途径与无氧分解一样，从丙酮酸开始进行有氧分解。前面途径与无氧分解一样，从丙酮酸开始进行有氧分解。（一）有氧分解过程（一）有氧分解过程第一阶段：糖被氧化成丙酮酸（在胞质中进行）第一阶段：糖被氧化成丙酮酸（在胞质
98、中进行）反应过程与无氧分解一样，但产生的反应过程与无氧分解一样，但产生的2对氢可产对氢可产生生6个个ATP，故净得，故净得8个个ATP。第二阶段：丙酮酸氧化成乙酰第二阶段：丙酮酸氧化成乙酰CoA（进入线粒体进行）（进入线粒体进行）此酶系由三种酶组成：丙酮酸脱氢酶（需此酶系由三种酶组成：丙酮酸脱氢酶（需TPP，Mg2+）、二氢硫辛酸乙酰基转移酶（需硫辛）、二氢硫辛酸乙酰基转移酶（需硫辛酸，酸，HSCoA）、二氢硫辛酸脱氢酶（需）、二氢硫辛酸脱氢酶（需FAD，NAD+，Mg2+）。）。此阶段为不可逆反应。此阶段为不可逆反应。151第三阶段：三羧酸循环（柠檬酸循环，第三阶段：三羧酸循环（柠檬酸循环，
99、TCA循环）（循环）（p.97-98，图，图2,3）反应反应1：生成柠檬酸：生成柠檬酸+E1=柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶因为是需能反应，所以是不可逆反应。因为是需能反应，所以是不可逆反应。逆反应由柠檬酸裂解酶催化，并需逆反应由柠檬酸裂解酶催化，并需ATP供能和供能和HSCoA。反应反应2和和3：异构化生成异柠檬酸：异构化生成异柠檬酸E2=顺乌头酸酶顺乌头酸酶152反应反应4和和5：脱氢生成：脱氢生成-酮戊二酸酮戊二酸E3=异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶TCA中第一次脱羧和脱氢，中第一次脱羧和脱氢，6碳三羧酸变成碳三羧酸变成5碳二碳二羧酸。羧酸。反应反应6：氧化脱羧生成琥珀酰：氧化脱羧生成琥珀酰Co
100、AE4=-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系该脱氢酶系与丙酮酸脱氢酶系类同；为不可逆反应。该脱氢酶系与丙酮酸脱氢酶系类同；为不可逆反应。NAD+NADH+H+CO2NAD+NADH+H+HSCoACO2153反应反应7：生成琥珀酸：生成琥珀酸E5=琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶E5=核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶TCA中第一次生成中第一次生成ATP，GTP可用于糖异生、蛋白质可用于糖异生、蛋白质生物合成等，生物合成等，5碳变碳变4碳。碳。反应反应8：脱氢生成延胡索酸：脱氢生成延胡索酸E6=琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶TCA中第一次使用中第一次使用FAD作递氢体（作递氢体（1对氢仅产生对氢仅产生2个个A
101、TP）；）；产物是反式（顺式产物对人体有毒）；产物是反式（顺式产物对人体有毒）；丙二酸和草酰乙酸由于结构类似，对脱氢酶有竞争性抑制；丙二酸和草酰乙酸由于结构类似，对脱氢酶有竞争性抑制；TCA中第三次氧化脱氢反应。中第三次氧化脱氢反应。GDPGTPPiHSCoAFADFADH2154反应反应9：水合生成苹果酸：水合生成苹果酸E7=延胡索酸酶延胡索酸酶反应反应10：脱氢生成草酰乙酸：脱氢生成草酰乙酸E8=苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶TCA中最后一次反应；中最后一次反应；TCA中第四次氧化脱氢。中第四次氧化脱氢。H2ONAD+NADH+H+155156小结：小结：1、6个不可逆反应：个不可逆反应：（1）
102、GG-6-P（2）F-6-PF-1,6-P（3）磷酸烯醇式丙酮酸）磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸（4）丙酮酸）丙酮酸乙酰乙酰CoA（5）TCA中反应中反应1（6）TCA中反应中反应62、产生、产生6个个CO2：（1）丙酮酸）丙酮酸乙酰乙酰CoA（2）异柠檬酸）异柠檬酸酮戊二酸酮戊二酸（3）-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA每个反应产生每个反应产生1个个CO2，共产生，共产生6个个CO21573、产生、产生6个个H2O：H2O的产生：第一阶段的反应的产生：第一阶段的反应6，第二阶段，第三阶段的反应，第二阶段，第三阶段的反应4、6、8和和10产生产生6个个NADH，每个将产生，每个将产
103、生1分子分子H2O；第一阶段的反应；第一阶段的反应9生成生成1分子分子H2O。共计产生共计产生14分子分子H2O（72）。）。H2O的消耗：第一阶段反应的消耗：第一阶段反应6消耗消耗1分子无机磷，相当于消耗分子无机磷，相当于消耗1分子分子H2O；第三阶段反应第三阶段反应1、7和和9各消耗各消耗1分子分子H2O。共计消耗。共计消耗8分子分子H2O。所以，净得所以，净得6分子分子H2O。4、产生、产生38个个ATP：底物磷酸化：第一阶段的反应底物磷酸化：第一阶段的反应7和和10，第三阶段的反应，第三阶段的反应7，共产生，共产生6个个ATP。氧化磷酸化：第一阶段的反应氧化磷酸化：第一阶段的反应6，第
104、二阶段，第三阶段的反应，第二阶段，第三阶段的反应4、6和和10，共，共产生产生5个个NADH；第三阶段的反应；第三阶段的反应8产生产生1个个FADH。共产生。共产生34个个ATP（每个（每个NADH产生产生3个个ATP，每个，每个FADH产生产生2个个ATP，532+122=34）。）。ATP消耗：第一阶段反应消耗：第一阶段反应1和和3各消耗各消耗1个个ATP，共消耗，共消耗2个个ATP。净得净得ATP=34+6-2=38。158（二）生理意义（二）生理意义1、产生能量的重要途、产生能量的重要途径：无氧分解仅产径：无氧分解仅产生生2个个ATP，有氧分，有氧分解产生解产生38个个ATP；2、TC
105、A是三大营养物是三大营养物质在体内相互转变质在体内相互转变及彻底氧化供能的及彻底氧化供能的共同代谢途径；共同代谢途径；3、TCA提供某些合成提供某些合成代谢所需要的代谢所需要的CO2（碳架），如核（碳架），如核酸的酸的合成；合成；4、TCA的一系列中间的一系列中间产物也是机体合成产物也是机体合成其它物质必不可少其它物质必不可少的原料，如乙酰的原料，如乙酰CoA，-酮戊二酸，草酰酮戊二酸，草酰乙酸等。乙酸等。159三、磷酸戊糖途径（三、磷酸戊糖途径（HMP途径）途径）HMP代谢反应的特点：代谢反应的特点：（1）G在在HMP中直接脱羧脱氢，不需经过中直接脱羧脱氢，不需经过C3糖过程；糖过程；（2）
106、产生）产生NADPH，为生物合成提供还原力；，为生物合成提供还原力；（3）在整个反应过程中，反应不需）在整个反应过程中，反应不需ATP；（4）生物机体利用葡萄糖生成）生物机体利用葡萄糖生成5-P-核糖的唯一途径，参加核糖的唯一途径，参加核酸代谢。核酸代谢。160（一）反应过程（一）反应过程（p.151，图，图25-2）第一阶段：第一阶段：G-6-P转变成磷酸戊糖（氧化阶段）转变成磷酸戊糖（氧化阶段）反应反应1：生成：生成6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯反应反应2：生成：生成6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸E1=6-磷酸葡磷酸葡萄糖脱氢酶萄糖脱氢酶E2=内酯酶内酯酶反应反应3：生成：生成5-磷酸核酮
107、糖（磷酸核酮糖（Ru-5-P）E3=6-磷酸葡磷酸葡萄糖脱氢酶萄糖脱氢酶Ru-5-P可用于合成核酸。可用于合成核酸。161第二阶段：磷酸戊糖分子间的基团转移（分子重排，非氧化第二阶段：磷酸戊糖分子间的基团转移（分子重排，非氧化阶段）阶段）反应反应4和和5：磷酸戊糖的相互转化：磷酸戊糖的相互转化E4=磷酸核糖异构酶磷酸核糖异构酶E5=磷酸戊糖差向酶磷酸戊糖差向酶反应反应6：生成：生成7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖E6=辅酮醇酶辅酮醇酶162反应反应7：生成四碳糖和六碳糖：生成四碳糖和六碳糖E7=转醛醇酶转醛醇酶E8=转酮醇酶转酮醇酶总反应：一个总反应：一个G全部分解为全部分解为CO2需需6个循
108、环过程个循环过程6G-6-P+6O2+12NADP+6CO2+5G-6-P+12NADPH+12H+5H2O+H3PO4163（二）生物学意义（二）生物学意义1、产生的、产生的NADPH为机体内许多还原性生物合成反应提供为机体内许多还原性生物合成反应提供H原子；原子；2、产生的核糖参与核酸的生物合成；、产生的核糖参与核酸的生物合成；3、在分解早期产生的、在分解早期产生的ATP及及NADPH经转化为经转化为NADH后产生的后产生的ATP提供了能量。提供了能量。164四、乙醛酸循环（四、乙醛酸循环（GA途径）途径）只有植物和微生物所具有，走了只有植物和微生物所具有，走了TCA循环的一个短路。循环的
109、一个短路。165反应过程：反应过程：反应反应1：乙酰：乙酰CoA的来源的来源E1=乙酰乙酰CoA合成酶合成酶乙酸是脂肪酸乙酸是脂肪酸-氧化分解后的最后产物。氧化分解后的最后产物。反应反应2：异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸：异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸E2=异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶反应反应3：乙醛酸与乙酰：乙醛酸与乙酰CoA缩合成苹果酸缩合成苹果酸E3=苹果酸合成酶苹果酸合成酶166第二节第二节糖的合成代谢糖的合成代谢一、糖原的生物合成一、糖原的生物合成G在机体内合成糖原的过程，叫糖原的生物合成。在机体内合成糖原的过程，叫糖原的生物合成。合成的能量由合成的能量由UTP提供，提供，UTP再合成由
110、再合成由ATP转化。转化。反应过程：反应过程：反应反应1：G磷酸化生成磷酸化生成G-6-P（葡萄糖激酶）（葡萄糖激酶）反应反应2：G-6-P变位转化成变位转化成G-1-P（磷酸葡萄糖变位酶）（磷酸葡萄糖变位酶）反应反应3：生成：生成UDPG（p.184，图，图26-9）G-1-P+UTPUDPG+H2PO3在在UDP-葡萄糖焦磷酸化酶的催化下，葡萄糖焦磷酸化酶的催化下，G-1-P中的中的磷酸基团带负电荷的氧原子向磷酸基团带负电荷的氧原子向UTP的的-磷原子进磷原子进攻，形成攻，形成UDPG。167反应反应4：生成：生成-1,4-糖苷键葡萄糖聚合物（直链）糖苷键葡萄糖聚合物（直链）糖原合酶催化糖
111、原合酶催化UDPG上的葡萄糖分子转移到已存在上的葡萄糖分子转移到已存在的、糖原分子的某个分支的非还原性末端上（的、糖原分子的某个分支的非还原性末端上（p.185，图图26-10）。）。反应反应5：生成：生成-1,6-糖苷键葡萄糖聚合物（分枝）糖苷键葡萄糖聚合物（分枝）糖原分支酶的作用包括断开糖原分支酶的作用包括断开（14）糖苷键并形）糖苷键并形成成（16）糖苷键（）糖苷键（p.186，图，图26-12）168分支的形成：分支的形成：分支酶分支酶169二、二、糖的异生糖的异生基本上是基本上是糖酵解的糖酵解的逆行，但逆行，但不是直接不是直接的逆反应。的逆反应。涉及四个涉及四个关键的酶：关键的酶：丙
112、酮酸羧丙酮酸羧化酶、磷化酶、磷酸烯醇式酸烯醇式丙酮酸激丙酮酸激酶、酶、1,6二磷酸果二磷酸果糖酯糖酯酶、酶、6-磷酸葡磷酸葡萄糖酯酶萄糖酯酶（p.157，图图25-3）。）。170图图4-10草酸乙酸逸出线粒体方式草酸乙酸逸出线粒体方式苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶柠檬合成酶柠檬合成酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶ATP-柠檬裂酸酶合柠檬裂酸酶合171不同来源的糖异生：不同来源的糖异生：1、来自乳酸的异生、来自乳酸的异生2、来自甘油的异生、来自甘油的异生3、来自生糖氨基酸的异生、来自生糖氨基酸的异生总反应：总反应：2CH3COCOOH+4ATP+2GTP+2(NADH+H+)+4H2O
113、G+2NAD+4ADP+2GDP+6Pi172第三节第三节生物氧化（氧化磷酸化）生物氧化（氧化磷酸化）指有机物在生物体内的氧化分解并释放出能量的过程。指有机物在生物体内的氧化分解并释放出能量的过程。一、生物氧化体系一、生物氧化体系-呼吸链呼吸链（一）生物氧化中水的生成：（一）生物氧化中水的生成：MH2为还原型代谢物，为还原型代谢物，M为氧化型代谢物。为氧化型代谢物。HH+（质子）（质子）+e（电子）（电子）生物氧化中所生成的水，是代谢物脱下的生物氧化中所生成的水，是代谢物脱下的H经过中间传递体和吸入的经过中间传递体和吸入的O2结合生成的。不管是结合生成的。不管是H还是还是O，都要变成离子型才能
114、结合。，都要变成离子型才能结合。1731、电子传递体系：、电子传递体系：供供H体在脱氢酶作用下，将体在脱氢酶作用下，将H传递给递氢体传递给递氢体B生成生成B2H，后者脱下，后者脱下H，并，并将电子传递给将电子传递给Fe3+生成生成Fe2+，Fe2+将将2个电子传递给个电子传递给1/2O2生成生成O=；质子；质子2H+再与再与O=结合成结合成H2O。2、线粒体中呼吸链的组成：、线粒体中呼吸链的组成：（1）烟酰胺脱氢酶类：）烟酰胺脱氢酶类：NAD+或或NADP+都是不需要都是不需要O2脱氢酶的辅酶（底物脱下氢不与脱氢酶的辅酶（底物脱下氢不与O2直接直接结合，而是通过呼吸链将氢传递给结合，而是通过呼
115、吸链将氢传递给O2）：）：需要需要NAD+递氢的脱氢酶递氢的脱氢酶需要需要NADP+递氢的脱氢酶递氢的脱氢酶G-3-P脱氢酶（胞质中）脱氢酶（胞质中）G-6-P脱氢酶（胞质中）脱氢酶（胞质中）LDH（胞质中）（胞质中）6-P葡萄糖酸脱氢酶（胞质中）葡萄糖酸脱氢酶（胞质中）异柠檬酸脱氢酶（线粒体中）异柠檬酸脱氢酶（线粒体中）苹果酸酶（苹果酸苹果酸酶（苹果酸丙酮酸）丙酮酸）苹果酸脱氢酶（线粒体中）苹果酸脱氢酶（线粒体中）-P甘油脱氢酶（线粒体中）甘油脱氢酶（线粒体中）-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶等丙酮酸脱氢酶等主要用于产能（主要用于产能（ATP）主要用于生物合成，否则只有转主要用于生
116、物合成，否则只有转变为变为NADH后才能产能后才能产能174（2）黄素脱氢酶类（黄素蛋白类）：）黄素脱氢酶类（黄素蛋白类）：主要主要FAD或或FMN为辅基的脱氢酶：为辅基的脱氢酶：FAD为辅基的酶为辅基的酶FMN为辅基的酶为辅基的酶琥珀酸脱氢酶（琥珀酸脱氢酶（TCA中唯一）中唯一）NADH脱氢酶（脱下氢交给脱氢酶（脱下氢交给FMN）二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶酰基辅酶酰基辅酶A脱氢酶脱氢酶（3）铁硫蛋白类（）铁硫蛋白类（Fe-S）：）：呼吸链的几乎每个过程都有呼吸链的几乎每个过程都有Fe-S参与，有参与，有9种。含非血红素铁和对酸种。含非血红素铁和对酸不稳定的硫。不稳定的硫。主要分布在线粒
117、体内膜上，它与主要分布在线粒体内膜上，它与NAD+或或NADP+共同组成复合体，参共同组成复合体，参与电子传递：与电子传递：Fe3+Fe2+，而且两个，而且两个Fe离子中只有一个参与，所以离子中只有一个参与，所以是单电子传递。是单电子传递。175（4）辅酶）辅酶Q（CoQ）：）：是脂溶性醌类化合物，由于在生物中广泛存在，所以也称泛醌。是脂溶性醌类化合物，由于在生物中广泛存在，所以也称泛醌。它处于呼吸链的中心枢纽，也是中间传递体。它处于呼吸链的中心枢纽，也是中间传递体。（5）细胞色素类（）细胞色素类（Cyt）：）：为有色蛋白，有效成分是辅基铁噗啉。主要存在有氧呼吸的细胞中。为有色蛋白，有效成分是
118、辅基铁噗啉。主要存在有氧呼吸的细胞中。根据光吸收带不同分为：根据光吸收带不同分为：Cytb，c1，c，aa3等。等。辅基中的辅基中的Fe或或Cu起传递电子作用：起传递电子作用：Fe3+Fe2+由于由于Cytaa3靠近靠近O2，故称为，故称为Cyt氧化酶，也称氧化酶，也称Cyt末端氧化酶。末端氧化酶。1763、呼吸链中电子传递的排列顺序：、呼吸链中电子传递的排列顺序：（1）测定各种电子传递体标准氧化还原电位（）测定各种电子传递体标准氧化还原电位（E0，pH7.0，25）的数值，）的数值，由此来确定排列顺序。由此来确定排列顺序。根据生物中各种反应物对电子的亲和力可判断它们易被氧化或易还原：根据生物
119、中各种反应物对电子的亲和力可判断它们易被氧化或易还原：NAD+FMNCoQbc1caa3O2-0.32-0.06+0.045+0.07+0.22+0.24+0.29+0.82电位势越低，于易失去电子：电位势越低，于易失去电子：NAD+/NADH=-0.32（最小），（最小），O2/H2O=+0.82（最大）（最大）（2）利用专一性电子传递抑制剂选择性地阻断呼吸链中某个传递步骤，再测）利用专一性电子传递抑制剂选择性地阻断呼吸链中某个传递步骤，再测定链中各组分的氧化还原态情况。定链中各组分的氧化还原态情况。电子传递抑制剂：能阻断呼吸链中某个部位电子传递的物质。电子传递抑制剂：能阻断呼吸链中某个部位
120、电子传递的物质。鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素（杀虫剂）：阻断链中鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素（杀虫剂）：阻断链中NAD+CoQ的电的电子传递；子传递；抗霉素抗霉素A：阻断链中：阻断链中cytbc1的电子传递；的电子传递；氰化物（氰化物（CN，CO）中毒：阻断链中）中毒：阻断链中cytaa3O2的电子传递。的电子传递。（3）体外重组实验。）体外重组实验。拆链后各组分进行重组，看结果产物。拆链后各组分进行重组，看结果产物。（4）用分光光度法，通过吸收光谱的变化来测定完整线粒体中呼吸链的各个）用分光光度法，通过吸收光谱的变化来测定完整线粒体中呼吸链的各个电子传递体的氧化还原状态。电子传递体的氧化还原状态
121、。Fe2+Fe3+颜色消退颜色消退红色或绿色红色或绿色1774、呼吸链的类型：、呼吸链的类型：根据呼吸链接受底物给的根据呼吸链接受底物给的H后的初始受体来分。后的初始受体来分。（1）NADH呼吸链：是所有具有线粒体的细胞中的主要呼吸链，即大多呼吸链：是所有具有线粒体的细胞中的主要呼吸链，即大多数有氧呼吸的细胞都具有数有氧呼吸的细胞都具有NADH呼吸链，产生大量能量。呼吸链，产生大量能量。（2）FAD2H呼吸链呼吸链FAD2H也可通过转变成也可通过转变成NADH而进入而进入NADH呼吸链。呼吸链。氧化磷酸化的全过程：氧化磷酸化的全过程：NADH+H+3ADP+3Pi+1/2O2NAD+H2O+3
122、ATP178（二）胞液中（二）胞液中NADH的氧化的氧化糖酵解中产生糖酵解中产生NADH在无氧下传给乳酸产生乙醇，而在有氧下则可产在无氧下传给乳酸产生乙醇，而在有氧下则可产能。那么能。那么NADH是如何进入线粒体的呢？是如何进入线粒体的呢？-P甘油穿梭作用（单向）甘油穿梭作用（单向）-P甘油穿梭中甘油穿梭中-P甘油起了一个运转甘油起了一个运转H的载体作用。该过程进入呼吸的载体作用。该过程进入呼吸链中的链中的CoQ，故少了，故少了FMN的步骤，所以说是走了一个短路；的步骤，所以说是走了一个短路；179苹果酸苹果酸-天冬氨酸穿梭作用（双向）天冬氨酸穿梭作用（双向）苹果酸天冬氨酸穿梭中，胞质中的苹果
123、酸天冬氨酸穿梭中，胞质中的NADH的的H以草酰乙酸为载体，经过以草酰乙酸为载体，经过苹果酸中间体而转给线粒体中的苹果酸中间体而转给线粒体中的NAD+。180二、生物氧化与能量的释放、转移、储存和利用二、生物氧化与能量的释放、转移、储存和利用（一）高能化合物的概念：（一）高能化合物的概念：高能化合物：物质本身含有较高的转移势基团。高能化合物：物质本身含有较高的转移势基团。如：如：ATP的磷酯键，乙酰的磷酯键，乙酰CoA中的硫酯键。中的硫酯键。高于高于5000卡的为高能化合物，低于卡的为高能化合物，低于5000卡的为低能化合物。卡的为低能化合物。（二）高能磷酸键的形成和转移（二）高能磷酸键的形成和
124、转移1、底物水平磷酸化：、底物水平磷酸化：糖代谢反应糖代谢反应7：反应反应10：TCA反应反应7：它们都通过底物脱它们都通过底物脱H2O、H、CO2形成高能键，并直接转移给形成高能键，并直接转移给ADP或或GDP形成形成ATP或或GTP（没有经过呼吸链）。（没有经过呼吸链）。1812、氧化磷酸化：、氧化磷酸化：1）概念：）概念：氧化磷酸化：代谢物沿着呼吸链氧化释放的自由能与氧化磷酸化：代谢物沿着呼吸链氧化释放的自由能与ADP磷酸化接受能量相偶联的作用。磷酸化接受能量相偶联的作用。NADH+H+或或FAD2H参加呼吸链进行氧化磷酸化。参加呼吸链进行氧化磷酸化。这是生物细胞产能的主要方式。这是生物
125、细胞产能的主要方式。1822）氧化磷酸化的偶联部位：）氧化磷酸化的偶联部位：（1）根据）根据P/O比值确定偶联部位比值确定偶联部位P/O比值：一对电子通过呼吸链传递到比值：一对电子通过呼吸链传递到O所产生的所产生的ATP分子数。分子数。要消耗要消耗O和和Pi。NADH氧化途径：氧化途径：P/O=3FAD氧化途径：氧化途径：P/O=2P/O的实际意义：的实际意义：P/O值越高，底物氧化所释放出的自由能越多，产值越高，底物氧化所释放出的自由能越多，产生生ATP就越多。就越多。（2）根据电化学计算能量释放结果，确定偶联部位）根据电化学计算能量释放结果，确定偶联部位pH7.0，25下测出标准电位差下测
126、出标准电位差E0。能级不同，。能级不同，E0就不同。就不同。电位差与能量关系：电位差与能量关系：能量能量=电位差电位差电量电量G=nFEG=nFE0G：反应的自由能：反应的自由能n：电子转移数：电子转移数F：法拉第常数（：法拉第常数（96500库仑，或库仑，或23.062千卡千卡/mol）E：电位差值：电位差值183氧化磷酸化的全过程：氧化磷酸化的全过程：NADH+H+3ADP+3Pi+1/2O2NAD+4H2O+3ATP（1）放能反应：）放能反应：NADH+H+1/2O2NAD+H2OE0=0.82-(-0.32)=1.14V1/2O2/H2O=0.82（见前面讲的）（见前面讲的）G0=nF
127、E0=-223.0621.14=-52.7千卡千卡/mol（能量释放）（能量释放）（2）吸能反应：）吸能反应：3ADP+3Pi=3ATP+3H2OG0=37.3=+21.9千卡千卡/mol（每个（每个ATP水解释放水解释放7.3千卡千卡/mol能量）能量）这说明放出多，吸收少：这说明放出多，吸收少：21.9/52.7100%=42%绝大多数能量未被吸收。绝大多数能量未被吸收。由此分析各阶段的自由能变化：由此分析各阶段的自由能变化：NADHCoQ：G0=-12.4千卡千卡/molCoQcytc：G0=-9.2千卡千卡/molCytaa3O2：G0=-23.9千卡千卡/mol产生一个产生一个ATP
128、为吸收为吸收7.3千卡千卡/mol，所以第一、二步可以产生各一个，所以第一、二步可以产生各一个ATP，而第三步的大部分能量以放热方式释放掉。，而第三步的大部分能量以放热方式释放掉。1843）氧化磷酸化的解偶联和抑制）氧化磷酸化的解偶联和抑制（1）解偶联：使电子传递与）解偶联：使电子传递与ATP形成分开。不影响电子传递，但传递中形成分开。不影响电子传递，但传递中产生的能量不能形成产生的能量不能形成ATP。解偶联剂如解偶联剂如2,4-二硝基苯酚。二硝基苯酚。（2）氧化磷酸化的抑制：抑制）氧化磷酸化的抑制：抑制O的利用，又抑制的利用，又抑制ATP的形成，同时也干扰的形成，同时也干扰了电子传递。了电子
129、传递。氧化磷酸化抑制剂如寡霉素。氧化磷酸化抑制剂如寡霉素。（3）离子载体抑制：一些脂溶性物质能与）离子载体抑制：一些脂溶性物质能与H+、K+、Na+等阳离子结合，使等阳离子结合，使其易通过细胞膜，而抑制氧化磷酸化。其易通过细胞膜，而抑制氧化磷酸化。4）氧化磷酸化作用机理）氧化磷酸化作用机理（1）化学偶联假说：）化学偶联假说：最早的假说，也称活性中间产物学说。最早的假说，也称活性中间产物学说。一是电子传递产生的能量是通过一个共同的化学中间产物转移到一是电子传递产生的能量是通过一个共同的化学中间产物转移到ATP分子中；二是由这个高能化合物提供能量使分子中；二是由这个高能化合物提供能量使ADP和和P
130、i形成形成ATP。AH2+B+CAC+BH2AC+Pi+ADPA+C+ATPG-3-P1,3-二磷酸甘油酸（一个高能键）二磷酸甘油酸（一个高能键）磷酸烯醇式丙酮酸（一个高能键）磷酸烯醇式丙酮酸（一个高能键）琥珀酰琥珀酰CoA（一个高能键）（一个高能键）到目前为止，高能中间产物尚未分离到；这不要求膜的完整性，而氧到目前为止，高能中间产物尚未分离到；这不要求膜的完整性，而氧化磷酸化需要膜的完整性。化磷酸化需要膜的完整性。185（2）构象偶联假说：）构象偶联假说：电子传递产生的能量的储存是通过一种电子传递蛋白或叫偶联因子电子传递产生的能量的储存是通过一种电子传递蛋白或叫偶联因子（F1ATP酶）分子的
131、构象变化实现的；酶）分子的构象变化实现的；这种高能构象状态的产生是维持蛋白质三维构象的弱键位置和数目发生这种高能构象状态的产生是维持蛋白质三维构象的弱键位置和数目发生变化的结果；变化的结果；这些弱键的数目和位置的变化是由能量变化引起的这种高能结构中的能这些弱键的数目和位置的变化是由能量变化引起的这种高能结构中的能量即提供给量即提供给ADP和和Pi形成形成ATP同时能量携带蛋白又可逆地回到原来低能同时能量携带蛋白又可逆地回到原来低能状态。状态。（3）化学渗透偶联假说：）化学渗透偶联假说：在电子传递和在电子传递和ATP形成之间起偶联作用的是形成之间起偶联作用的是H+电化学梯度；电化学梯度；在偶联过
132、程中，线粒体内膜必须是完整的、封闭的，才能发挥作用；在偶联过程中，线粒体内膜必须是完整的、封闭的，才能发挥作用；H+不能自由通过线粒体内膜，需要不能自由通过线粒体内膜，需要“氧泵氧泵”的作用，促使基质中的的作用，促使基质中的H+穿穿过线粒体内膜；泵出内膜外侧的过线粒体内膜；泵出内膜外侧的H+不能自由返回膜内侧，因而内膜外不能自由返回膜内侧，因而内膜外侧的侧的H+浓度高于内侧，造成浓度高于内侧，造成H+浓度的跨膜梯度，使原有的外正内负的浓度的跨膜梯度，使原有的外正内负的跨膜电位增高，这个电位差就包含着使跨膜电位增高，这个电位差就包含着使ADPATP的能量（渗透能）；的能量（渗透能）；186由电子
133、传递由电子传递“泵泵”出的出的H+通过通过F0F1ATP酶分子上的特殊通道又流回酶分子上的特殊通道又流回线线粒体基质时，释放出的自由能的反应和粒体基质时，释放出的自由能的反应和ATP的合成反应相偶联的合成反应相偶联（p.132，图，图24-18）。）。187第八章第八章脂类代谢脂类代谢第一节第一节概述概述一、脂类的组成和类别一、脂类的组成和类别脂类又两部分组成脂类又两部分组成脂肪：甘油和脂肪酸脂肪：甘油和脂肪酸类脂：磷脂，糖脂，固醇，固醇脂类脂：磷脂，糖脂，固醇，固醇脂是动、植物细胞原生质的主要成分。是动、植物细胞原生质的主要成分。分子中除分子中除C、H、O外，还有外，还有P和和N。二、脂肪的
134、酶促水解（主要讲甘油和脂肪酸）二、脂肪的酶促水解（主要讲甘油和脂肪酸）主要消化在小肠（主要消化在小肠（pH微碱性，适合于胰脂肪酶的作用，并且胆汁中的微碱性，适合于胰脂肪酶的作用，并且胆汁中的胆盐是脂肪的乳化剂，也能激活胰脂肪酶的活性）胆盐是脂肪的乳化剂，也能激活胰脂肪酶的活性）水解顺序是空间阻位原理造成的。水解顺序是空间阻位原理造成的。188三、脂类的生理功能三、脂类的生理功能（一）脂肪的生理功能：（一）脂肪的生理功能：1、是生物机体内重要的贮能和供能物质、是生物机体内重要的贮能和供能物质脂肪完全氧化产能：脂肪完全氧化产能：9.3千卡千卡/g蛋白质完全氧化产能：蛋白质完全氧化产能：4千卡千卡/
135、g糖完全氧化产能：大约糖完全氧化产能：大约4千卡千卡/g对冬眠动物和候鸟是重要的贮能形式。对冬眠动物和候鸟是重要的贮能形式。但不是主要贮能和供能物质：脂肪少而糖类多，则对机体无大碍，但不是主要贮能和供能物质：脂肪少而糖类多，则对机体无大碍，但脂肪多而糖类少，则对机体有碍。这是因为但脂肪多而糖类少，则对机体有碍。这是因为TCA中乙酰中乙酰CoA和草和草酰乙酸是起始物质，而草酰乙酸则主要由糖生成，故脂肪的生物氧酰乙酸是起始物质，而草酰乙酸则主要由糖生成，故脂肪的生物氧化需要有糖类生物氧化配合。化需要有糖类生物氧化配合。2、是良好的脂溶剂、是良好的脂溶剂3、供给人和动物营养必需的不饱和脂肪酸、供给人
136、和动物营养必需的不饱和脂肪酸亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸是机体必须的，缺少时会产生一些疾亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸是机体必须的，缺少时会产生一些疾病，如上皮功能丧失（皮炎）等。病，如上皮功能丧失（皮炎）等。亚油酸：治心血管病。亚油酸：治心血管病。1894、物理性保护作用、物理性保护作用一是绝缘、二是隔热、三是保护内脏、四是保温（胖人如果怕冷是因一是绝缘、二是隔热、三是保护内脏、四是保温（胖人如果怕冷是因为却铁）为却铁）5、脂肪氧化时可产生大量水、脂肪氧化时可产生大量水100g脂肪氧化后可产生：脂肪氧化后可产生：107.1g100g淀粉氧化后可产生：淀粉氧化后可产生：55.5g100g蛋白质氧化后
137、可产生：蛋白质氧化后可产生：41.3g驼峰中主要为脂肪，可供缺水情况下水的平衡。驼峰中主要为脂肪，可供缺水情况下水的平衡。（二）类脂的生理功能（二）类脂的生理功能1、作为细胞膜结构的基本原料、作为细胞膜结构的基本原料膜中类脂主要以卵磷脂为主。膜中类脂主要以卵磷脂为主。2、胆固醇的作用、胆固醇的作用是合成类固醇激素、维生素、胆汁酸的原料；神经纤维中也有，作为绝是合成类固醇激素、维生素、胆汁酸的原料；神经纤维中也有，作为绝缘材料。缘材料。190第二节第二节脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢脂肪在胰脂肪酶的催化下，分解成甘油和脂肪酸。脂肪在胰脂肪酶的催化下，分解成甘油和脂肪酸。一、甘油的分解代谢一、甘油的
138、分解代谢甘油的分解代谢基本上沿糖分解代谢进行。甘油的分解代谢基本上沿糖分解代谢进行。总反应：总反应：(1)GlycerolKinase(2)GlycerolPhosphateDehydrogenase191二、脂肪酸的分解代谢二、脂肪酸的分解代谢（一）饱和偶碳脂肪酸的（一）饱和偶碳脂肪酸的-氧化作用氧化作用每次在每次在位氧化，脱下一个位氧化，脱下一个C2化合物，故称化合物，故称-氧化。氧化。1、-氧化历程氧化历程（1）脂肪酸的活化）脂肪酸的活化-生成脂酰生成脂酰CoA反应反应1：生成混合酸酐：生成混合酸酐-脂酰腺苷酸脂酰腺苷酸脂肪酸的羧基与脂肪酸的羧基与AMP的磷酸基以酸酐键连接。的磷酸基以酸
139、酐键连接。反应反应2：生成脂酰：生成脂酰CoAE1=脂酰脂酰CoA合成酶合成酶192（1）肉毒碱携带脂酰）肉毒碱携带脂酰CoA进入线粒体进入线粒体反应反应3：生成脂酰肉毒碱：生成脂酰肉毒碱E2=肉碱脂酰肉碱脂酰CoA转移酶转移酶I反应反应4：还原成脂酰：还原成脂酰CoAE3=肉碱脂酰肉碱脂酰CoA转移酶转移酶II193图图脂肪酸由胞液转运到线粒体脂肪酸由胞液转运到线粒体-氧化的机理氧化的机理酶：位于线粒体内膜外侧的肉毒碱脂酰转移酶酶：位于线粒体内膜内侧的肉毒碱脂酰转移酶194（3）脂酰）脂酰CoA在线粒体内的在线粒体内的-氧化循环氧化循环每个循环经过四个步骤：脱氢每个循环经过四个步骤：脱氢加水
140、（水化）加水（水化）脱氢脱氢硫解硫解步骤步骤1：脱氢：脱氢E4=脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶步骤步骤2：加水（水化）：加水（水化）E5=烯脂酰烯脂酰CoA水化酶水化酶195步骤步骤3：再脱氢：再脱氢E6=-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶步骤步骤4：硫解：硫解E7=-酮脂酰酮脂酰CoA硫解酶硫解酶由此产生由此产生2碳的乙酰碳的乙酰CoA，剩下少掉，剩下少掉2个碳的脂酰个碳的脂酰CoA，再进入，再进入-氧化循氧化循环。一个环。一个16碳的软脂酸经过完全分解总共可产生碳的软脂酸经过完全分解总共可产生130个个ATP（同学自己分析）。（同学自己分析）。196脂肪酸脂肪酸氧化过程氧化过程1972、饱和偶碳
141、脂肪酸、饱和偶碳脂肪酸-氧化过程的能量贮存（以三硬脂酸甘油酸氧化过程的能量贮存（以三硬脂酸甘油酸为例）为例）（1）甘油部分：）甘油部分：共产生共产生23ATP-1ATP=22ATP198（2）硬脂酸部分：）硬脂酸部分：在在-氧化中，氧化中，2次脱氢：次脱氢：FAD2H（+2ATP），），NADH（+3ATP），），共共5ATP硬脂酸为硬脂酸为18C：85=40ATP活化时：活化时：-1ATP实际产生：实际产生：40ATP-1ATP=39ATP三分子硬脂酸：三分子硬脂酸：393=117ATP三分子硬脂酸：三分子硬脂酸：93=27个个CH3-COScoA（每个产生（每个产生12ATP）1227=3
142、24ATP所以一分子三硬脂酸甘油酸共产生：所以一分子三硬脂酸甘油酸共产生：22+117+324=462ATP199（二）饱和奇碳脂酸的（二）饱和奇碳脂酸的-氧化作用氧化作用奇碳脂酸最后奇碳脂酸最后-氧化的一个产物不是乙酰氧化的一个产物不是乙酰CoA，而是，而是丙酰丙酰CoA。E1=丙酰丙酰CoA羧化酶，羧化酶，E2=甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA差向酶，差向酶，E3=甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA变位酶变位酶200（三）不饱和脂肪酸的（三）不饱和脂肪酸的-氧化作用氧化作用所有饱和脂肪酸所有饱和脂肪酸-氧化作用的酶也都参与，但因为有烯键，所以需要氧化作用的酶也都参与，但因为有烯键，所以需
143、要顺顺-反反-烯脂酰烯脂酰CoA异构酶。异构酶。201（四）脂肪酸的其他氧化方式（四）脂肪酸的其他氧化方式1、-氧化作用：植物线粒体内除了氧化作用：植物线粒体内除了-氧化外，还有氧化外，还有-氧化作用。氧化作用。结果产生一个结果产生一个CO2202另一途径：另一途径：生理作用：蔬菜中叶绿醇被转化为植烷醇，它只有通过生理作用：蔬菜中叶绿醇被转化为植烷醇，它只有通过-氧化，否则在大氧化，否则在大脑中积累而引起色素网膜炎。脑中积累而引起色素网膜炎。2032、-氧化作用：脂肪酸（氧化作用：脂肪酸（C10C12）位的碳（远离羧基端）首先被氧化位的碳（远离羧基端）首先被氧化成二羧酸，然后再通过成二羧酸，然
144、后再通过-氧化作用脱下氧化作用脱下C2物。物。如浮游细菌中如此。如浮游细菌中如此。204（四）脂肪酸在肝脏组织中的不完全氧化（四）脂肪酸在肝脏组织中的不完全氧化1、酮体的生成、酮体的生成脂肪酸在肝脏中会发生不完全氧化，产生乙酰乙酸、脂肪酸在肝脏中会发生不完全氧化，产生乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮，羟丁酸和丙酮，这些统称为酮体：这些统称为酮体：限速酶限速酶205（1）肌肉中的）肌肉中的-羟丁酸首先被氧化成乙酰乙酸（羟丁酸首先被氧化成乙酰乙酸（-羟丁酸脱氢酶）羟丁酸脱氢酶）（2）乙酰乙酸通过两条途径转变为乙酰乙酰）乙酰乙酸通过两条途径转变为乙酰乙酰CoA琥珀酰琥珀酰CoA转硫酶（心肌、骨骼肌）转硫酶（
145、心肌、骨骼肌）乙酰乙酸硫激酶（肾脏）乙酰乙酸硫激酶（肾脏）（3）乙酰乙酸）乙酰乙酸CoA的硫解的硫解3、酮体的利用、酮体的利用（1）为肝外组织提供能源利用（在肌肉中氧化）为肝外组织提供能源利用（在肌肉中氧化）（2）形成乙酰）形成乙酰CoA，可作为大脑发育中脂类合成的原料。，可作为大脑发育中脂类合成的原料。206第三节第三节脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢1、合成不是分解的逆行：甘油、合成不是分解的逆行：甘油-P甘油，脂肪酸甘油，脂肪酸脂酰脂酰CoA2、合成的主要部位：肝脏、脂肪组织和乳腺；在胞质中合成。、合成的主要部位：肝脏、脂肪组织和乳腺；在胞质中合成。一、一、-P甘油的合成甘油的合成1、磷酸二
146、羟丙酮的还原、磷酸二羟丙酮的还原2、甘油的磷酸化、甘油的磷酸化207二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成（一）胞液中的合成（一）胞液中的合成以乙酰以乙酰CoA为引物，以丙二酸单酰为引物，以丙二酸单酰CoA为原料，由脂肪为原料，由脂肪酸合成酶体系催化合成。酸合成酶体系催化合成。反应反应1：生成丙二酸单酰：生成丙二酸单酰CoAE1=乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶208反应反应2：酰基的转移：酰基的转移（1）乙酰基的转移）乙酰基的转移E1=-酮脂酰酮脂酰ACP合成酶（合成酶（HS-合成酶）合成酶）E2=ACP酰基转移酶，酰基转移酶，ACP：脂酰基载体蛋白：脂酰基载体蛋白（2）丙二酰基的转移）丙二酰基
147、的转移反应反应3：脱羧缩合：脱羧缩合反应反应4：还原反应：还原反应反应反应5：脱水反应：脱水反应反应反应6：还原反应：还原反应由此，再以丁酰由此，再以丁酰ACP为引物进行酰基转移，并与丙二酰为引物进行酰基转移，并与丙二酰ACP进行缩合脱羧反进行缩合脱羧反应。要达到应。要达到C16，需要，需要7次循环。次循环。酰基转移酰基转移加氢加氢(reduction)脱水脱水(dehadration)加氢加氢(reduction)缩合缩合(condensation)209（二）在线粒体和内质网中碳链延长（二）在线粒体和内质网中碳链延长二碳共体（乙酰二碳共体（乙酰CoA）NADPH+H+线粒体线粒体酰基载体（
148、酰基载体（HSCoA）短链脂肪酸的合成（短链脂肪酸的合成（C12C16）C12C16脂酰脂酰CoA二碳共体（丙二酸单酰二碳共体（丙二酸单酰CoA）内质网内质网NADPH+H+酰基载体（酰基载体（HSCoA）饱和或不饱和长链脂肪酸合成（饱和或不饱和长链脂肪酸合成（C24）210三、脂肪的生物合成三、脂肪的生物合成第一步：磷酸甘油脂的合成第一步：磷酸甘油脂的合成第二步：甘油二脂的合成第二步：甘油二脂的合成第三步：甘油三脂的合成第三步：甘油三脂的合成211第九章第九章蛋白质的降解和氨基酸代谢蛋白质的降解和氨基酸代谢第一节第一节蛋白质的消化及氨基酸的吸收蛋白质的消化及氨基酸的吸收一、蛋白质在肠中的消化
149、一、蛋白质在肠中的消化（一）胰酶及其作用：（一）胰酶及其作用：1、内肽酶：（、内肽酶：（1）胰蛋白酶：水解碱性氨基酸组成的肽键（）胰蛋白酶：水解碱性氨基酸组成的肽键（Lys赖，赖，Arg精），产物为精），产物为C-末端碱性氨基酸；末端碱性氨基酸；（2）糜蛋白酶：水解芳香族氨基酸组成的肽键（）糜蛋白酶：水解芳香族氨基酸组成的肽键（Phe苯丙，苯丙，Tyr酪，酪，Trp色），产物为色），产物为C-末端芳香族氨基末端芳香族氨基酸；酸；（3）弹性蛋白酶：水解脂族氨基酸组成的肽键（）弹性蛋白酶：水解脂族氨基酸组成的肽键（Val缬，缬，Leu亮，亮，Ser丝，丝，Ala丙）。丙）。2、外肽酶：羧基肽酶、外
150、肽酶：羧基肽酶A和羧基肽酶和羧基肽酶B，作用肽键外部。，作用肽键外部。212（二）寡肽酶和二肽酶：（二）寡肽酶和二肽酶：1、寡肽酶：（、寡肽酶：（1）氨基肽酶：从）氨基肽酶：从N端逐步水解肽链；端逐步水解肽链；（2）羧基肽酶：从）羧基肽酶：从C端逐步水解肽链。端逐步水解肽链。2、二肽酶：水解最后的二肽。、二肽酶：水解最后的二肽。二、氨基酸的吸收二、氨基酸的吸收氨基酸通过载体转运到细胞内：氨基酸通过载体转运到细胞内：1、中性氨基酸载体：转运芳香族、脂肪族的含硫氨基酸、中性氨基酸载体：转运芳香族、脂肪族的含硫氨基酸（His，Glu，Asu）2、碱性氨基酸载体：转运、碱性氨基酸载体：转运Lys，Ar
151、g，鸟氨酸，鸟氨酸3、酸性氨基酸载体：转运、酸性氨基酸载体：转运Glu，Asp4、亚氨基酸及甘氨酸载体：转运脯氨酸、羟脯氨酸和甘氨酸、亚氨基酸及甘氨酸载体：转运脯氨酸、羟脯氨酸和甘氨酸213第二节第二节氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢氨基酸分解，首先必须脱羧和脱氨。氨基酸分解，首先必须脱羧和脱氨。一、脱氨作用（主要途径）一、脱氨作用（主要途径）1、氧化脱氨基作用、氧化脱氨基作用2142、转氨基作用、转氨基作用3、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用转氨酶转氨酶-KG谷氨酸谷氨酸谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶2154、其他脱氨基作用、其他脱氨基作用（1）还原脱氨基：）还原脱氨基：（2）水解脱氨基：）水解脱氨
152、基：（3）脱水脱氨基：）脱水脱氨基：216（4）脱硫氢基脱氨基：）脱硫氢基脱氨基：（5）直接脱氨基：）直接脱氨基：（6）氧化）氧化-还原脱氨基还原脱氨基：217二、脱羧作用二、脱羧作用氨基酸脱去羧基，生成相应的一级胺和氨基酸脱去羧基，生成相应的一级胺和CO2：氨基酸脱羧酶特异性高，并需要磷酸吡哆醛（氨基酸脱羧酶特异性高，并需要磷酸吡哆醛（His除外）。除外）。三、氨基酸脱氨产物的代谢三、氨基酸脱氨产物的代谢1、-酮酸的代谢酮酸的代谢（1）再被氨基化合成新的氨基酸：）再被氨基化合成新的氨基酸：-酮戊二酸酮戊二酸+NH3Glu（2）转变成糖和酮：生糖氨基酸（）转变成糖和酮：生糖氨基酸（Ala-丙酮
153、酸，丙酮酸，Asp-草酰草酰乙酸乙酸-糖代谢，糖代谢，Glu-酮戊二酸），酮戊二酸），按糖代谢途径进行。按糖代谢途径进行。生酮氨基酸（生酮氨基酸（Leu，Phe，Tyr，Trp-乙乙酰酰CoA），按脂肪代谢去路进行。），按脂肪代谢去路进行。（3）氧化生成）氧化生成CO2+H2O+ATP2182、氨的代谢、氨的代谢（1）与）与-酮酸反应生成相应的氨基酸酮酸反应生成相应的氨基酸NH3+GluGln（2）尿素的生成）尿素的生成-鸟氨酸循环鸟氨酸循环大多数水生生物直接排泄大多数水生生物直接排泄NH3；鸟类、灵长类和昆虫等排；鸟类、灵长类和昆虫等排泄尿酸；多数陆生生物排泄尿素。泄尿酸；多数陆生生物排泄尿
154、素。E1=氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I；E2=鸟氨酸转氨甲酰酶；鸟氨酸转氨甲酰酶；E3=精氨琥珀酸合成酶；精氨琥珀酸合成酶；E4=精氨琥珀酸裂解酶；精氨琥珀酸裂解酶；E5=精氨酸酶精氨酸酶E1E2E3E4E5219图图糖、脂肪、蛋白质代谢的关系示意图糖、脂肪、蛋白质代谢的关系示意图220第十章第十章核酸代谢核酸代谢第一节第一节核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢一、核酸的解聚作用一、核酸的解聚作用水解连接核苷酸之间的水解连接核苷酸之间的3,5-磷酸二酯键，产生低级多核苷酸或单核苷磷酸二酯键，产生低级多核苷酸或单核苷酸，即核酸的解聚作用。酸，即核酸的解聚作用。作用磷酸二酯键的酶
155、称磷酸二酯酶，而作用与核酸的磷酸二酯酶称核作用磷酸二酯键的酶称磷酸二酯酶，而作用与核酸的磷酸二酯酶称核酸酶：酸酶：1、按作用对象分：（、按作用对象分：（1）核糖核酸酶：水解核糖核酸（）核糖核酸酶：水解核糖核酸（RNA）（2）脱氧核糖核酸酶：水解脱氧核糖核酸（）脱氧核糖核酸酶：水解脱氧核糖核酸（DNA）2、按作用部位分：（、按作用部位分：（1）核酸内切酶：水解）核酸内切酶：水解RNA或或DNA核酸分子内的磷酸核酸分子内的磷酸二酯键二酯键（2）核酸外切酶：从核酸连的一端逐个切下核苷酸，）核酸外切酶：从核酸连的一端逐个切下核苷酸，分分5”端外切酶和端外切酶和3端外切酶。端外切酶。牛脾磷酸二酯酶为牛脾
156、磷酸二酯酶为5端外切酶，切下端外切酶，切下3-核苷酸；蛇毒磷酸二酯酶为核苷酸；蛇毒磷酸二酯酶为3端端外切酶，切下外切酶，切下5-核苷酸（核苷酸（p.387，图，图33-1）。）。221二、核苷酸的降解二、核苷酸的降解1、降解为核苷和磷酸、降解为核苷和磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷+磷酸磷酸E1=磷酸单酯酶（核苷酸酶）磷酸单酯酶（核苷酸酶）1）非特异性核苷酸酶：可水解下核苷）非特异性核苷酸酶：可水解下核苷2，3或或5位上的磷酸；位上的磷酸；2）特异性核苷酸酶：只能水解）特异性核苷酸酶：只能水解3或或5位上的磷酸，分别称为位上的磷酸，分别称为3-核苷酸酶和核苷酸酶和5-核苷酸酶。核苷酸酶。2、降解为戊糖
157、和嘌呤碱或嘧啶碱、降解为戊糖和嘌呤碱或嘧啶碱1）广泛形式：）广泛形式：核苷核苷+磷酸磷酸嘌呤碱或嘧啶碱嘌呤碱或嘧啶碱+戊糖戊糖-1-磷酸磷酸（E2=核苷磷酸化酶）核苷磷酸化酶）为可逆反应。为可逆反应。2）植物和微生物内形式：）植物和微生物内形式：核苷核苷+H2O嘌呤碱或嘧啶碱嘌呤碱或嘧啶碱+戊糖戊糖（E3=核苷水解酶）核苷水解酶）为不可逆反应。只能对核糖核苷有作用，对脱氧核糖核苷为不可逆反应。只能对核糖核苷有作用，对脱氧核糖核苷无作用。无作用。222三、嘌呤碱的分解（三、嘌呤碱的分解（p.390，图，图33-2）不同生物分解能力不一样，则最终分解产物也不同。不同生物分解能力不一样，则最终分解产
158、物也不同。1、脱氨基：、脱氨基：腺嘌呤腺嘌呤次黄嘌呤（脱次黄嘌呤（脱6位上的位上的NH2）（E4=腺嘌呤脱氨酶）腺嘌呤脱氨酶）（动物组织中该酶含量少，而腺嘌呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶活（动物组织中该酶含量少，而腺嘌呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶活性高，因此是在核苷或核苷酸水平上进行脱氨，性高，因此是在核苷或核苷酸水平上进行脱氨，p.388）鸟嘌呤鸟嘌呤黄嘌呤（脱黄嘌呤（脱2位上的位上的NH2）（E5=鸟嘌呤脱氨酶）鸟嘌呤脱氨酶）2、氧化成尿酸：、氧化成尿酸：次黄嘌呤次黄嘌呤+O2+H2O黄嘌呤黄嘌呤+H2O2黄嘌呤黄嘌呤+O2尿酸尿酸+H2O2（E6=黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶*）人或排
159、尿动物的最终产物人或排尿动物的最终产物2233、氧化成尿囊素：、氧化成尿囊素：尿酸尿酸+2H2O+O2尿囊素尿囊素+CO2+H2O2（E7=尿酸氧化酶）尿酸氧化酶）其他哺乳动物的最终产物其他哺乳动物的最终产物4、水解成尿囊酸：、水解成尿囊酸：尿囊素尿囊素+H2O尿囊酸尿囊酸（E8=尿囊素酶）尿囊素酶）硬骨鱼的最终产物硬骨鱼的最终产物5、水解成尿素和乙醛酸：、水解成尿素和乙醛酸：尿囊酸尿囊酸+H2O尿素尿素+乙醛酸乙醛酸（E9=尿囊酸酶）尿囊酸酶）多数鱼类及两栖类的最终产物多数鱼类及两栖类的最终产物6、进一步分解成、进一步分解成NH3和和CO2：尿素尿素+H2O4NH3+2CO2（E10=脲酶）
160、脲酶）224225四、嘧啶碱的分解（四、嘧啶碱的分解（p.391，图，图33-3）1、脱氨：、脱氨：胞嘧啶胞嘧啶+H2O尿嘧啶尿嘧啶+NH3（脱（脱4位上的位上的NH2）E1=胞嘧啶脱氨酶胞嘧啶脱氨酶也可在核苷或核苷酸水平上脱氨（人或某些动物）也可在核苷或核苷酸水平上脱氨（人或某些动物）2、还原成二氢尿嘧啶：、还原成二氢尿嘧啶：尿嘧啶尿嘧啶+NAD(P)H+H+二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶+NAD(P)+E2=二氢尿嘧啶脱氢酶二氢尿嘧啶脱氢酶3、水解：、水解：二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶-脲基丙酸脲基丙酸-丙氨酸丙氨酸+CO2+NH3E3=二氢尿嘧啶酶，二氢尿嘧啶酶，E4=脲基丙酸酶脲基丙酸酶胸腺嘧啶的分解相
161、似，最后产生胸腺嘧啶的分解相似，最后产生-氨基异丁酸。氨基异丁酸。226227第二节第二节核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成一、嘌呤核糖核苷酸的合成一、嘌呤核糖核苷酸的合成同位素标记的化合物实验证明，生物体内能利用同位素标记的化合物实验证明，生物体内能利用CO2、甲酸盐、谷氨酰、甲酸盐、谷氨酰胺、天冬氨酸和甘氨酸作为合成嘌呤环的前体（胺、天冬氨酸和甘氨酸作为合成嘌呤环的前体（p.391，图，图33-4）。）。228（一）次黄嘌呤核苷酸的合成（一）次黄嘌呤核苷酸的合成（p.394，图，图33-5）2291、前期反应：、前期反应：5-磷酸核糖磷酸核糖+ATP5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸+AMPE
162、=焦磷酸激酶焦磷酸激酶ATP中的焦磷酸作为一个单位转移到第一位碳的羟基上。中的焦磷酸作为一个单位转移到第一位碳的羟基上。2、第一阶段反应：、第一阶段反应：5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺（磷酸核糖胺（9N）甘氨酰胺核苷酸（甘氨酰胺核苷酸（4、5C和和7N）甲酰甘氨酰胺核苷酸（甲酰甘氨酰胺核苷酸（8C）甲酰甘氨脒核苷酸（甲酰甘氨脒核苷酸（3N）5-氨基咪氨基咪唑核苷酸（咪唑环）唑核苷酸（咪唑环）第一步反应的转酰胺酶是关键酶。第一步反应的转酰胺酶是关键酶。（1）5-磷酸核糖焦磷酸与谷氨酰胺反应：磷酸核糖焦磷酸与谷氨酰胺反应：5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸+谷氨酰胺谷氨酰胺+H2O5
163、-磷酸核糖胺磷酸核糖胺+谷氨酸谷氨酸+PPi（1）由转酰胺酶催化；）由转酰胺酶催化；（2）NH3加在第一位碳上取代焦磷酸，成为加在第一位碳上取代焦磷酸，成为9位上的位上的N；（3）这一步使）这一步使-构型变为构型变为-构型（第一位碳上羟基朝下构型（第一位碳上羟基朝下变成氨基朝上）。变成氨基朝上）。230（2）5-磷酸核糖胺与甘氨酸反应：磷酸核糖胺与甘氨酸反应：5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺+甘氨酸甘氨酸+ATP甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸+ADP+Pi（1）由甘氨酰胺核苷酸合成酶催化；）由甘氨酰胺核苷酸合成酶催化；（2）甘氨酰基加在第一位碳上的）甘氨酰基加在第一位碳上的NH3上，构成上，构成4,5位
164、上的位上的C和和7位上的位上的N。（3）甘氨酰胺核苷酸甲酰化：）甘氨酰胺核苷酸甲酰化：甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸+N5,N10-甲川四氢叶酸甲川四氢叶酸+H2O甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸+四氢叶酸四氢叶酸（1）由甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶催化；）由甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶催化；（2）甲酰基加在甘氨酰基的）甲酰基加在甘氨酰基的NH3上，构成上，构成8位上的位上的C。（4）甲酰甘氨酰胺核苷酸与谷氨酰胺反应：）甲酰甘氨酰胺核苷酸与谷氨酰胺反应：甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸+谷氨酰胺谷氨酰胺+ATP+H2O甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸+谷氨酸谷氨酸+ADP+Pi（1）由甲酰甘氨脒
165、核苷酸合成酶催化；）由甲酰甘氨脒核苷酸合成酶催化；（2）酰胺基加在甘氨酰基的）酰胺基加在甘氨酰基的-碳上，构成碳上，构成3位上的位上的N。（5）甲酰甘氨脒核苷酸的环合成：）甲酰甘氨脒核苷酸的环合成：甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸+ATP5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸+ADP+Pi（1）由氨基咪唑核苷酸合成酶催化；）由氨基咪唑核苷酸合成酶催化；（2）至此，咪唑环合成。）至此，咪唑环合成。2313、第二阶段反应：、第二阶段反应：5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酸核苷酸（羧酸核苷酸（6C）5-氨基咪唑氨基咪唑-4-(N-琥珀基琥珀基)氨甲酰核苷酸（氨甲酰核苷酸（1N）
166、5-氨基咪唑氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-甲酰氨甲酰氨基咪唑基咪唑-4-氨甲酰核苷酸（氨甲酰核苷酸（2C）次黄嘌呤核苷酸（环化）次黄嘌呤核苷酸（环化）（6）5-氨基咪唑核苷酸与氨基咪唑核苷酸与CO2反应：反应：5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸+CO25-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸（1）由羧化酶催化；）由羧化酶催化；（2）CO2加在咪唑环的加在咪唑环的4位碳上，构成位碳上，构成6位上的位上的C。（7）5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酸核苷酸与天冬氨酸缩合：羧酸核苷酸与天冬氨酸缩合：5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸+天冬氨酸天冬氨酸+ATP5-氨基咪唑氨基咪唑
167、-4-(N-琥珀基琥珀基)氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸+ADP+Pi（1）由）由5-氨基咪唑氨基咪唑-4-(N-琥珀基琥珀基)氨甲酰核苷酸合成酶催氨甲酰核苷酸合成酶催化；化；（2）(N-琥珀酸琥珀酸)氨甲酰基加在羧基的碳上，构成氨甲酰基加在羧基的碳上，构成1位上的位上的N。232（8）5-氨基咪唑氨基咪唑-4-(N-琥珀基琥珀基)氨甲酰核苷酸裂解：氨甲酰核苷酸裂解：5-氨基咪唑氨基咪唑-4-(N-琥珀基琥珀基)氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-氨基咪唑氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸+延胡索酸延胡索酸（1）由裂解酶催化；）由裂解酶催化；（2）从）从(N-琥珀酸琥珀酸)氨甲酰基上脱下延胡索酸。氨甲酰
168、基上脱下延胡索酸。（9）5-氨基咪唑氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸甲酰化：氨甲酰核苷酸甲酰化：5-氨基咪唑氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸+N10-甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸+四氢叶酸四氢叶酸（1）由转甲酰基酶催化；）由转甲酰基酶催化；（2）甲酰基加在）甲酰基加在5位碳上的位碳上的NH3上，构成上，构成2位上的位上的C。（10）5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸脱水环化：氨甲酰核苷酸脱水环化：5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸+H2O（1）由环水解酶催化；）由环水解酶催化；
169、（2）产生闭环。）产生闭环。233嘌呤核苷酸的合成过程234235236ADPATPGDPGTP(Xanthosinemonophosphate)（二）腺嘌呤核苷酸的合成（二）腺嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸第一步反应的腺苷酸琥珀酸合成酶是关键酶第一步反应的腺苷酸琥珀酸合成酶是关键酶（三）鸟嘌呤核苷酸的合成（三）鸟嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸第一步反应的次黄嘌呤脱氢酶是关键酶第一步反应的次黄嘌呤脱氢酶是关键酶237（四）补救途径（四）补救途径1、预先合成碱基，然后合成核
170、苷，再合成核苷酸：、预先合成碱基，然后合成核苷，再合成核苷酸：（1）核苷的合成：）核苷的合成：碱基碱基+1-磷酸核糖磷酸核糖核苷核苷+PiE=特异的核苷磷酸化酶特异的核苷磷酸化酶（2）核苷）核苷+ATP核苷酸核苷酸+ADPE=核苷磷酸激酶核苷磷酸激酶2、嘌呤碱与、嘌呤碱与5-磷酸核糖焦磷酸合成嘌呤核苷酸（为重要补救途径）：磷酸核糖焦磷酸合成嘌呤核苷酸（为重要补救途径）：腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸+Pi鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸由相应的磷酸核糖转移酶催化。由相应的磷酸核糖转移酶催化。补救途径的生理意
171、义：如果缺乏次黄嘌呤补救途径的生理意义：如果缺乏次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，就鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，就会使次黄嘌呤累积，转而过量产生尿酸，同时补救途径不通会引起嘌呤核苷会使次黄嘌呤累积，转而过量产生尿酸，同时补救途径不通会引起嘌呤核苷酸合成速度增加，更加大量累积尿酸，从而导致肾结石和痛风。酸合成速度增加，更加大量累积尿酸，从而导致肾结石和痛风。238（五）嘌呤核苷酸生物合成的调节（五）嘌呤核苷酸生物合成的调节（p.396，图，图33-6）调节物为两个终产物：腺苷酸（调节物为两个终产物：腺苷酸（AMP）和鸟苷酸（）和鸟苷酸（GMP）三个控制点：三个控制点：1、（、（1）步的）步的5-磷酸核糖
172、焦磷酸转化为磷酸核糖焦磷酸转化为5-磷酸核糖胺的反应。磷酸核糖胺的反应。该转酰胺酶为变构酶，被终产物该转酰胺酶为变构酶，被终产物AMP和和GMP抑制。抑制。2、次黄嘌呤核苷酸的氨基化反应，、次黄嘌呤核苷酸的氨基化反应，AMP抑制自身的合成。抑制自身的合成。3、次黄嘌呤核苷酸的氧化反应，、次黄嘌呤核苷酸的氧化反应，GMP抑制自身的合成。抑制自身的合成。239二、嘧啶核糖核苷酸的合成二、嘧啶核糖核苷酸的合成（一）尿苷酸的合成（一）尿苷酸的合成1、前期反应：、前期反应：氨甲酰磷酸合成酶是关键酶氨甲酰磷酸合成酶是关键酶2402、合成反应（、合成反应（p.397，图，图33-8）：）：氨甲酰磷酸氨甲酰磷
173、酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸二氢乳清酸二氢乳清酸乳清酸乳清酸乳清苷酸乳清苷酸尿苷酸（尿苷酸（UMP）（第一步）（第一步反应的转氨甲酰酶是关键酶）反应的转氨甲酰酶是关键酶）241（1）转氨甲酰反应：）转氨甲酰反应：氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸+天冬氨酸天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸+PiE=转氨甲酰酶转氨甲酰酶氨甲酰基转移到天冬氨酸的氨甲酰基转移到天冬氨酸的-氨基上氨基上.（2）环化脱水反应：）环化脱水反应：氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸二氢乳清酸二氢乳清酸+H2OE=二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶3位位N与与4位位C环化。环化。（3）氧化反应：）氧化反应：二氢乳清酸二氢乳清酸+NAD+乳清酸乳清酸+N
174、ADH+H+E=二氢乳清酸脱氢酶二氢乳清酸脱氢酶（4）与）与5-磷酸核糖相连接：磷酸核糖相连接：乳清酸乳清酸+5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸乳清苷酸乳清苷酸+PPiE=乳清苷酸焦磷酸化酶乳清苷酸焦磷酸化酶（5）脱羧反应：）脱羧反应：乳清苷酸乳清苷酸尿苷酸尿苷酸+CO2脱下脱下4位碳上的羧基。位碳上的羧基。242（二）胞苷酸的合成（二）胞苷酸的合成UMPUDPUTP胞嘧啶核苷三磷酸（胞嘧啶核苷三磷酸（CTP）其中其中CTP合成酶是关键酶合成酶是关键酶1、转磷酸基反应：、转磷酸基反应：UMP+ATP尿嘧啶核苷二磷酸（尿嘧啶核苷二磷酸（UDP）+ADPE=尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP+ATP尿嘧啶核
175、苷三磷酸（尿嘧啶核苷三磷酸（UTP）+ADPE=核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶2、转氨基作用：、转氨基作用：UTP+谷氨酰胺谷氨酰胺+ATP+H2OCTP+谷氨酸谷氨酸+ADP+PiE=CTP合成酶合成酶氨基加在氨基加在6位碳上取代位碳上取代O。谷氨酰胺为氨基供体。谷氨酰胺为氨基供体。243CTP和TTP的合成244（三）补救途径（三）补救途径1、尿苷酸：有两种方式、尿苷酸：有两种方式（1）与）与5-磷酸核糖焦磷酸反应：磷酸核糖焦磷酸反应：尿嘧啶尿嘧啶+5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸尿苷酸尿苷酸+PPiE=UMP磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶（2）与）与1-磷酸核糖反应（重要补救途径）：磷酸核糖
176、反应（重要补救途径）：尿嘧啶尿嘧啶+1-磷酸核糖磷酸核糖尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+PiE=尿苷磷酸化酶尿苷磷酸化酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATP尿苷酸尿苷酸+ADPE=尿苷激酶尿苷激酶2、胞苷酸：仅一种方式、胞苷酸：仅一种方式胞嘧啶核苷胞嘧啶核苷+ATP胞苷酸胞苷酸+ADPE=尿苷激酶尿苷激酶245（四）嘧啶核苷酸生物合成的调节（四）嘧啶核苷酸生物合成的调节（p.398，图，图33-9）有三个控制点，调节物为终产物：有三个控制点，调节物为终产物：1、氨甲酰磷酸合成酶：受、氨甲酰磷酸合成酶：受UMP反馈抑制。反馈抑制。2、天冬氨酸转氨甲酰酶：受、天冬氨酸转氨甲酰酶：受CTP反馈抑制。反馈抑制。3、CT
177、P合成酶：受合成酶：受CTP反馈抑制。反馈抑制。246三、脱氧核糖核苷酸的合成三、脱氧核糖核苷酸的合成（一）核糖核苷酸的还原（一）核糖核苷酸的还原由核糖第二位碳原子上的氧脱去形成。腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧由核糖第二位碳原子上的氧脱去形成。腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶脱氧核糖核苷酸的形成都如此。啶脱氧核糖核苷酸的形成都如此。核糖核苷酸通常是在核苷二磷酸水平上被还原：核糖核苷酸通常是在核苷二磷酸水平上被还原：1、ATP+AMPADP+ADPE=AMP激酶激酶2、ADPdADPE=还原酶体系还原酶体系还原酶体系包括三种蛋白：核糖核苷酸还原酶、硫氧还蛋白、硫氧还蛋还原酶体系包括三种蛋白：核糖核苷
178、酸还原酶、硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶（或谷氧还蛋白和谷氧还蛋白还原酶）白还原酶（或谷氧还蛋白和谷氧还蛋白还原酶）（p.399，图，图33-11）。）。还原型硫氧还蛋白在还原型硫氧还蛋白在核糖核苷酸还原酶的作用核糖核苷酸还原酶的作用下向核糖核苷二磷酸提供下向核糖核苷二磷酸提供两个氢原子，使之成为脱两个氢原子，使之成为脱氧核糖核苷酸，自身成为氧核糖核苷酸，自身成为氧化型硫氧还蛋白，后者氧化型硫氧还蛋白，后者经硫氧还蛋白还原酶作用，经硫氧还蛋白还原酶作用，最终从还原型辅酶最终从还原型辅酶II上获上获得两个氢原子而从新成为得两个氢原子而从新成为还原型。还原型。247（二）胸腺嘧啶核苷的合成（二）胸腺
179、嘧啶核苷的合成由由dUMP甲基化而形成：甲基化而形成：dUMP+N5,N10-亚甲基四氢叶酸亚甲基四氢叶酸dTMP+二氢叶酸二氢叶酸（E=合成酶）合成酶）在在5位碳上加上甲基，甲基来源于位碳上加上甲基，甲基来源于N5,N10-亚甲基四氢叶酸。亚甲基四氢叶酸。两个原料的来源：两个原料的来源：1、二氢叶酸还原和甲基化：、二氢叶酸还原和甲基化：7,8-二氢叶酸二氢叶酸+NADPH+H+5,6,7,8-四氢叶酸四氢叶酸+NADP+E=还原酶还原酶丝氨酸丝氨酸+四氢叶酸四氢叶酸N5,N10-亚甲基四氢叶酸亚甲基四氢叶酸+甘氨酸甘氨酸+H2OE=羟甲基转移酶羟甲基转移酶2、dUMP的来源：的来源：尿嘧啶核
180、苷二磷酸（尿嘧啶核苷二磷酸（UDP）脱氧尿嘧啶核苷二磷酸（脱氧尿嘧啶核苷二磷酸（dUDP）dUMP+Pi或或dCMPdUMP+NH3248第三节第三节DNA的复制和修复的复制和修复以以原原来来DNA分分子子为为模模板板，合合成成相相同同核核苷苷酸酸顺顺序序的的分分子子过过程程称称为为DNA复复制制一、一、DNA的复制的复制（一）半保留复制（一）半保留复制1、Watson和和Crick的半保留复制模型：的半保留复制模型：DNA双双螺螺旋旋的的两两条条链链碱碱基基通通过过A-T、G-C之之间间的的氢氢键键联联结结，并并且且两两条条链链互互补补。因因此此，Watson和和Crick提提出出DNA的的
181、半半保保留留复复制制模模型型（p.407，图图34-1）：）：双螺旋揭开，每条链作为模板，以四种脱氧核苷三磷酸（双螺旋揭开，每条链作为模板，以四种脱氧核苷三磷酸（dNTP）为底）为底物，在依赖于物，在依赖于DNA的的DNA聚合酶催化下，按照聚合酶催化下，按照A-T、G-C配对方式，合成配对方式，合成与两条模板链脱氧核苷酸对应的两条新链，然后以一新一旧脱氧多核苷酸与两条模板链脱氧核苷酸对应的两条新链，然后以一新一旧脱氧多核苷酸组成的双链分别进入子细胞，这就称为半保留复制。组成的双链分别进入子细胞，这就称为半保留复制。2492、模型的试验证明（、模型的试验证明（p.407，图，图34-2）：）：1
182、958年年Meselson和和Stahl用用密密度度梯梯度度离离心心法法结结合合同同位位素素标标记记法法进进行行证证明明试试验：验：（1）将大肠杆菌在含标记的）将大肠杆菌在含标记的15NH4Cl的培养基内，繁殖的培养基内，繁殖12代，保证代，保证DNA上的上的N都是都是15N；（2）将上述培养好的细菌转入到含）将上述培养好的细菌转入到含14NH4Cl的培养基中继续培养，并在细菌的培养基中继续培养，并在细菌刚转入刚转入14NH4Cl中（中（0代）以及在此培养基中分裂代）以及在此培养基中分裂1、2、3、4代时分别代时分别取样分析；取样分析；（3）DNA用密度梯度平衡离心法进行高速长时间离心，由于用
183、密度梯度平衡离心法进行高速长时间离心，由于15N-DNA的比的比重大于重大于14N-DNA，在氯化铯溶液中离心时分别处在不同密度的层次中，在氯化铯溶液中离心时分别处在不同密度的层次中（重在下，轻在上），结果：（重在下，轻在上），结果：0代：两条单链全为重的（处于下层）；代：两条单链全为重的（处于下层）；1代：全部为一轻一重的杂合分子（处于上层和下层之间）；代：全部为一轻一重的杂合分子（处于上层和下层之间）；2代：一种是代：一种是15N-14N，与第，与第1代的一样；另一种是全部轻的代的一样；另一种是全部轻的14N-14N。为为1 1；3代：仍有两种分子，但代：仍有两种分子，但14N-14N增多
184、，为增多，为1 3；4代：两者比为代：两者比为1 7。3、意义：、意义：DNA在代谢上的稳定保证了遗传信息的稳定性。在代谢上的稳定保证了遗传信息的稳定性。250DNA半保留复制的证据251（二）聚合反应（二）聚合反应在在DNA聚聚合合酶酶催催化化下下，四四种种脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷三三磷磷酸酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）被加到）被加到DNA链的链的3末端，同时释放出无机焦磷酸。末端，同时释放出无机焦磷酸。1、DNA链的游离链的游离3-羟基对进入的羟基对进入的dNTP磷原子发生亲核攻击，形成磷原子发生亲核攻击，形成3,5-磷磷酸二酯键，并脱下焦磷酸（酸二酯键，并脱下焦磷酸（p.4
185、12，图，图34-10）；）；2、形成磷酸二酯键的能量来自、形成磷酸二酯键的能量来自-与与-磷酸基之间高能键的裂解；磷酸基之间高能键的裂解；3、聚合反应可逆，但随焦磷酸的水解可推动反应的完成；、聚合反应可逆，但随焦磷酸的水解可推动反应的完成；4、DNA链由链由5向向3方向延长；方向延长；5、需要有游离的、需要有游离的3-羟基，即需要引物链（羟基，即需要引物链（p.413，图，图34-11,12）252（三）参与复制的主要酶类（三）参与复制的主要酶类1、DNA聚合酶聚合酶1）原核生物（大肠杆菌）原核生物（大肠杆菌）（1）DNA聚合酶聚合酶I（p.414，图，图34-13）：）：A、DNA聚合酶活
186、力：通过核苷酸聚合反应使聚合酶活力：通过核苷酸聚合反应使DNA链沿链沿53方向延方向延长；长；B、35核酸外切酶活力：由核酸外切酶活力：由3端水解端水解DNA链。在正常情况下该活链。在正常情况下该活力受抑制，一旦出现错配碱基时，聚合反应停止，该活力会切去力受抑制，一旦出现错配碱基时，聚合反应停止，该活力会切去错配碱基，起校对作用；错配碱基，起校对作用；C、53核酸外切酶活力：由核酸外切酶活力：由5端水解端水解DNA链。切除嘧啶二聚体链。切除嘧啶二聚体和和RNA引物。引物。该酶可水解为大小两个片段：大片段具有该酶可水解为大小两个片段：大片段具有A和和B的活力，的活力，小片段具有小片段具有C的活力
187、。的活力。（2）DNA聚合酶聚合酶II：以带有缺口的双链以带有缺口的双链DNA为模板和引物，从为模板和引物，从53方向方向合成合成DNA，同时具有，同时具有35外切酶活力。外切酶活力。可能在可能在DNA的修复中起作用。的修复中起作用。253（3）DNA聚合酶聚合酶III（p.416，图，图34-16）：）：大肠杆菌中复制的主要聚合酶，由大肠杆菌中复制的主要聚合酶，由、和和7种亚基组成：种亚基组成：+pol（核心酶）（核心酶）+pol+pol*（全酶）（全酶）亚基：具有聚合酶活力亚基：具有聚合酶活力亚基：具有校对功能亚基：具有校对功能和和：延长因子：延长因子pol:只作用于带有缺口的双链只作用于
188、带有缺口的双链DNApol：可作用于带有引物的长单链：可作用于带有引物的长单链DNApol*：天然的聚合酶：天然的聚合酶亚基：识别引物并引导聚合酶结合之，复制起始时即被释放。亚基：识别引物并引导聚合酶结合之，复制起始时即被释放。2542）真核生物）真核生物以以四四种种dNTP为为底底物物，需需DNA模模板板链链和和3-OH末末端端的的引引物物，53方方向向延长。不具有核酸外切酶活力，校正工作由其他酶承担。延长。不具有核酸外切酶活力，校正工作由其他酶承担。（1）DNA聚合酶聚合酶：主要复制酶。需要以缺口双链或带引物的单链：主要复制酶。需要以缺口双链或带引物的单链DNA为模板，引物是为模板，引物是
189、DNA或或RNA短链，短链，RNA引物由引物引物由引物合成酶合成；合成酶合成；（2）DNA聚合酶聚合酶：主要在损伤修复中起作用；：主要在损伤修复中起作用；（3）DNA聚合酶聚合酶：线粒体：线粒体DNA复制。以复制。以RNA为模板，以为模板，以DNA短链为引短链为引物；物；（4）DNA聚合酶聚合酶：具有：具有35外切酶活力。外切酶活力。2552、DNA连接酶连接酶催化双链催化双链DNA切口处的切口处的5-磷酸基和磷酸基和3-羟基生成磷酸二酯键。羟基生成磷酸二酯键。（1）形成酶）形成酶-AMP复合物：复合物：NAD（细菌）（细菌）连接酶连接酶-AMP+NMN+连接酶连接酶ATP（动物）（动物）连接
190、酶连接酶-AMP+Ppi（2）形成）形成A-P-P-DNA：连接酶连接酶-AMP+5P-DNAA-P-P-DNA+连接酶连接酶形成了焦磷酸键形成了焦磷酸键（3）生成）生成3,5-磷酸二酯键：磷酸二酯键：DNA-OH3+A-P-P-DNADNA-O-P-DNA+AMP相邻链相邻链3-OH对活化的磷原子发生亲核攻击。对活化的磷原子发生亲核攻击。2563、引物合成酶、引物合成酶在在RNA引物合成过程中，引物合成酶与引物合成过程中，引物合成酶与6种蛋白组装成引发体，在复制开种蛋白组装成引发体，在复制开始前或每个冈崎片段合成前，以始前或每个冈崎片段合成前，以DNA为模板，以四种核糖核苷酸（为模板，以四种
191、核糖核苷酸（NTP）为）为原料，合成原料，合成RNA短链。短链。257（四）复制过程（四）复制过程1、复制的起点和方向、复制的起点和方向1）复制起点：）复制起点：（1）单个固定的起点：原核生物的染色体和质粒、真核生物的细胞）单个固定的起点：原核生物的染色体和质粒、真核生物的细胞器器DNA都是环状双链分子，具有单个固定的起点；都是环状双链分子，具有单个固定的起点；（2）多个起点：真核生物染色体是线性双链分子，含有许多起点）多个起点：真核生物染色体是线性双链分子，含有许多起点（多复制子）。（多复制子）。2）复制方向（）复制方向（p.411，图，图34-8）：）：（1）直线双向式：单起点，双方向。有
192、对称的和不对称；）直线双向式：单起点，双方向。有对称的和不对称；（2）多起点双向式：真核生物染色体）多起点双向式：真核生物染色体DNA的复制；的复制；（3）型双、单向式：环状型双、单向式：环状DNA的复制。有双向和单向（单向的形的复制。有双向和单向（单向的形成一个复制叉，双向的形成两个复制叉），有对称和不对称成一个复制叉，双向的形成两个复制叉），有对称和不对称（一个叉完成（一个叉完成1/5，其余，其余4/5由另一个叉完成）；由另一个叉完成）；（4）滚动环式：单向复制。共价闭环双链分子的正链由核酸内切酶）滚动环式：单向复制。共价闭环双链分子的正链由核酸内切酶在一特定位点切开，游离出的在一特定位点
193、切开，游离出的5-磷酸基末端固定在细胞膜上，磷酸基末端固定在细胞膜上，然后以环状负链为模板，从正链的然后以环状负链为模板，从正链的3-OH末端延长形成正链；末端延长形成正链；（5）D-环式：单向复制。在固定点解开后一条链先复制，待复制到环式：单向复制。在固定点解开后一条链先复制，待复制到一定距离时，露出另一链的复制起点，才开始另一链的复制。一定距离时，露出另一链的复制起点，才开始另一链的复制。2582、半不连续复制（、半不连续复制（p.418，图，图34-18）当当DNA复复制制时时，以以复复制制叉叉前前移移的的方方向向为为准准，一一条条模模板板链链是是35走走向向，其其上上合合成成的的新新链
194、链是是53方方向向连连续续延延长长，该该新新链链称称为为前前导导链链；另另一一条条模模板板链链则则是是53走走向向，而而其其上上合合成成的的新新链链也也是是53方方向向合合成成，但但与与复复制制叉叉移移动动的的方方向向相相反反，所所以以随随复复制制叉叉的的移移动动，形形成成许许多多不不连连续续的的冈冈崎崎片片段段，最最后后连连成成一条完整的新链，称为滞后链。每个冈崎片段合成前都需要形成一条完整的新链，称为滞后链。每个冈崎片段合成前都需要形成RNA引物。引物。2593、复制活动（讲解、复制活动（讲解p.423，图，图34-22）（1）双链解开；（）双链解开；（2）RNA引物合成；（引物合成；（3
195、）DNA链延长；（链延长；（4）切除）切除RNA引物、填补缺口、连接相邻的引物、填补缺口、连接相邻的DNA片段。片段。4、真核生物、真核生物DNA复制的特点复制的特点（1）DNA与组蛋白构成核小体，解链较复杂；与组蛋白构成核小体，解链较复杂；（2）复制速度较慢，基因组较大，但有多起点，可分段复制；）复制速度较慢，基因组较大，但有多起点，可分段复制；（3）全部复制完成之前起点不再从新开始复制；）全部复制完成之前起点不再从新开始复制；（4）亲代核小体解开时组蛋白八聚体不散开，直接转移到子代前导链上，）亲代核小体解开时组蛋白八聚体不散开，直接转移到子代前导链上，滞后链的组蛋白新合成组装，所以组蛋白是
196、全保留。滞后链的组蛋白新合成组装，所以组蛋白是全保留。260二、二、DNA的损伤和修复的损伤和修复紫紫外外线线、电电离离辐辐射射和和化化学学诱诱变变剂剂等等物物理理化化学学因因子子均均会会造造成成DNA结结构构和和功功能的破坏，但细胞内有四种修复系统可对其进行修复：能的破坏，但细胞内有四种修复系统可对其进行修复：（一）光复活（一）光复活（p.428-429，图，图34-27,28）紫外线使紫外线使DNA分子中同一条链两个相邻的胸腺分子中同一条链两个相邻的胸腺嘧啶之间形成二聚体（嘧啶之间形成二聚体（TT）。可见光激活光）。可见光激活光复活酶，由其分解此嘧啶二聚体。复活酶，由其分解此嘧啶二聚体。又
197、称光修复。以下称暗修复。又称光修复。以下称暗修复。261（二）切除修复（复制前修复，（二）切除修复（复制前修复，p.430，图，图34-29）核酸内切酶识别损伤部位核酸内切酶识别损伤部位切开核酸单链切开核酸单链外切酶切除损伤部位外切酶切除损伤部位聚合酶修复聚合酶修复连接酶连接连接酶连接262（三）重组修复（复制后修复，（三）重组修复（复制后修复，p.430，图，图34-30）聚合酶在损伤部位跳过去，在下一个冈崎片段的起始位置或前导链的聚合酶在损伤部位跳过去，在下一个冈崎片段的起始位置或前导链的相应位置上重新合成引物和相应位置上重新合成引物和DNA链。这样，新链在损伤相对应处留下链。这样，新链在
198、损伤相对应处留下缺口。缺口。然后，完整的母链上相对应于损伤部然后，完整的母链上相对应于损伤部位的正确核苷酸序列片段移到有缺口位的正确核苷酸序列片段移到有缺口的新链上，而母链上的空缺则通过聚的新链上，而母链上的空缺则通过聚合来补上。合来补上。损伤链的损伤并未除去，但在后代中损伤链的损伤并未除去，但在后代中已被稀释。已被稀释。263（四）诱导修复（四）诱导修复DNA损伤往往引起应急反应（损伤往往引起应急反应（SOS）。）。1、SOS反应诱导的修复系统：反应诱导的修复系统：（1）避免差错修复：应急反应诱导产生修复所需的酶和蛋白，增强切除）避免差错修复：应急反应诱导产生修复所需的酶和蛋白，增强切除修复
199、和重组修复能力；修复和重组修复能力；（2）倾向差错修复：应急反应诱导产生缺乏校对功能的聚合酶，可在损）倾向差错修复：应急反应诱导产生缺乏校对功能的聚合酶，可在损伤部位进行复制，但带来高变异率。伤部位进行复制，但带来高变异率。2、诱导修复的机制：、诱导修复的机制：SOS反应是由反应是由RecA蛋白（在同源重组中也起重要作用）和蛋白（在同源重组中也起重要作用）和LexA阻遏阻遏物相互作用引起的（物相互作用引起的（p.432，图，图34-31）。）。在未诱导细胞中，在未诱导细胞中，RecA蛋白不具有蛋白水解酶活力，而由蛋白不具有蛋白水解酶活力，而由lexA基因编基因编码的码的LexA蛋白成为许多基因
200、（包括修复基因、蛋白成为许多基因（包括修复基因、recA基因及基因及lexA基因本基因本身等）的阻遏物。身等）的阻遏物。SOS反应激活反应激活RecA蛋白的蛋白水解酶活力，对蛋白的蛋白水解酶活力，对LexA蛋白产生水解作用，由此解除了许多基因的抑制，产生包括修蛋白产生水解作用，由此解除了许多基因的抑制，产生包括修复中关键酶和蛋白质的产物。复中关键酶和蛋白质的产物。SOS反应反应（激活）（激活）RecA蛋白蛋白（水解）（水解）LexA蛋白蛋白（消除阻遏物（消除阻遏物LexA蛋白）产生关键酶或蛋白质。蛋白）产生关键酶或蛋白质。264265第四节第四节RNA的生物合成的生物合成以以DNA分分子子为为
201、模模板板，合合成成与与其其核核苷苷酸酸顺顺序序相相对对应应的的RNA分分子子过过程程称称为为转录。转录。（1）RNA链的转录起始于链的转录起始于DNA模板的一个特定部位，由模板的一个特定部位，由DNA的启动子区的启动子区控制，并在另一位点终止，由终止子部位控制；控制，并在另一位点终止，由终止子部位控制；（2）从开始到终止的转录区为一个转录单位，一个转录单位可以是一个基）从开始到终止的转录区为一个转录单位，一个转录单位可以是一个基因，也可是多个基因；因，也可是多个基因；（3）基因转录是一种有选择性的过程，不同阶段和条件下转录不同的基）基因转录是一种有选择性的过程，不同阶段和条件下转录不同的基因；
202、因；（4）转录是一个酶促反应，由）转录是一个酶促反应，由DNA指导的指导的RNA聚合酶催化。聚合酶催化。266一、一、RNA聚合酶聚合酶1、反应特点：、反应特点：（1）以四种核苷三磷酸（）以四种核苷三磷酸（NTP）为底物，以）为底物，以DNA为模板；为模板；（2）以）以53方向合成；方向合成；（3）无需引物，直接在模板上合成）无需引物，直接在模板上合成RNA链；链；（4）碱基配对是：）碱基配对是：A-U和和G-C；（5）DNA的两条链中仅一条链可作模板，该链称模板链（一般为负链），的两条链中仅一条链可作模板，该链称模板链（一般为负链），另一条链称编码链。另一条链称编码链。2、结构和功能、结构和
203、功能1）原核生物（大肠杆菌）原核生物（大肠杆菌）RNA聚合酶全酶由聚合酶全酶由5个亚基组成：个亚基组成：2，外加，外加2个与个与亚基联结亚基联结的的Zn原子（原子（p.458，图，图36-3）。）。（1）核心酶（）核心酶（2）：只能使已经开始合成的链延长，不具有起始）：只能使已经开始合成的链延长，不具有起始合成的功能；合成的功能；（2）亚基：起始因子。能使亚基：起始因子。能使RNA聚合酶结合到聚合酶结合到DNA的启动子上。的启动子上。因子具有特异性（因子具有特异性（p.460，表，表36-3）。）。2）真核生物）真核生物RNA聚合酶聚合酶A：位于核仁中，催化：位于核仁中，催化rRNA前体的转录
204、；前体的转录；RNA聚合酶聚合酶B：位于核质中，催化：位于核质中，催化mRNA前体的转录；前体的转录；RNA聚合酶聚合酶C：位于核质中，催化小分子：位于核质中，催化小分子RNA（tRNA，4S，5S）的转）的转录；录；还有线粒体和叶绿体还有线粒体和叶绿体RNA聚合酶，分别转录其基因组聚合酶，分别转录其基因组DNA。267二、转录起点和启动子二、转录起点和启动子DNA序序列列按按编编码码链链（与与RNA链链一一样样）书书写写，由由左左至至右右为为53方方向向。与与mRNA序列相同的为正链（编码链），互补的链为负链（模板链）。序列相同的为正链（编码链），互补的链为负链（模板链）。1、转录起点：即每
205、个转录单位的起点。、转录起点：即每个转录单位的起点。该点的核苷酸标号为该点的核苷酸标号为+1。右侧为下游，用正的数码表示；左侧为上游，用。右侧为下游，用正的数码表示；左侧为上游，用负的数码表示。负的数码表示。2、启动子：即转录起始的信号序列。、启动子：即转录起始的信号序列。1）大肠杆菌基因组的启动子）大肠杆菌基因组的启动子（1）Pribnow框（框（-10序列）：起点上游约序列）：起点上游约-10处，保守序列处，保守序列TATAAT（p.460，图，图36-6）；）；（2）识别区（）识别区（-35序列）：中心位置约在序列）：中心位置约在-35处，保守序列处，保守序列TTGACA；-35序列提供
206、了序列提供了RNA聚合酶识别的信号，聚合酶识别的信号，-10序列有助于序列有助于DNA局部双链解局部双链解开（开（A-T配对易解开）。配对易解开）。2）真核生物基因组的启动子）真核生物基因组的启动子（1）Hogness框（框（TATA框）：中心在框）：中心在-25-30处，保守序列处，保守序列TAAA(T)AA(T)，有助于有助于DNA局部解开；局部解开；（2）CAAT框：框：-75处，保守序列处，保守序列GGT(C)CAATCT，与，与RNA聚合酶结合有聚合酶结合有关；关；（3）GC框：在更上游处，保守序列框：在更上游处，保守序列GGGCGG，与某些转录因子结合有关。，与某些转录因子结合有关
207、。*RNA聚合酶聚合酶III（转录（转录5SRNA等）的启动子在转录区内部。等）的启动子在转录区内部。268三、终止子和终止因子三、终止子和终止因子1、终止子：提供转录停止信号的、终止子：提供转录停止信号的DNA序列。序列。终止子可被终止子可被RNA聚合酶或其辅助因子识别，但终止信号应位于已转录的聚合酶或其辅助因子识别，但终止信号应位于已转录的序列中。序列中。原核生物的终止子在终止点之前，有一个回文结构，其转录产生的原核生物的终止子在终止点之前，有一个回文结构，其转录产生的RNA可形成一个发夹结构，使聚合酶停止移动（可形成一个发夹结构，使聚合酶停止移动（p.465，图，图36-11）。）。2、
208、rho因子：具有核酸酶活力（水解三磷酸核苷），在因子：具有核酸酶活力（水解三磷酸核苷），在RNA聚合酶遇到终止聚合酶遇到终止子暂停作用时，解子暂停作用时，解RNA-DNA螺旋。螺旋。3、终止因子（、终止因子（NusA）：协助）：协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子，与聚合酶识别终止信号的辅助因子，与RNA聚合酶的核心酶结合（聚合酶的核心酶结合（2NusA复合物），识别终止序列。复合物），识别终止序列。4、大肠杆菌的两类终止子（、大肠杆菌的两类终止子（p.465，图，图36-11）：）：（1）不依赖于）不依赖于rho（）的终止子（简单终止子）：）的终止子（简单终止子）：除能形成发夹结构外，在终
209、点前还有一系列除能形成发夹结构外，在终点前还有一系列U（约（约6个），这个寡聚个），这个寡聚U序列可能提供信号使序列可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板。因为由聚合酶脱离模板。因为由rU-dA组成的组成的RNA-DNA杂交分子具有特别弱的碱基配对作用。杂交分子具有特别弱的碱基配对作用。（2）依赖于）依赖于rho（）的终止子：）的终止子：无寡聚无寡聚U序列。必须在序列。必须在rho因子存在时才发生终止作用。因子存在时才发生终止作用。269270四、转录过程（四、转录过程（p.457，图，图36-2）1、起始：、起始：RNA聚合酶在聚合酶在因子的识别作用下，与启动子结合，并局部解开因子的识别作用下，
210、与启动子结合，并局部解开双螺旋；双螺旋；然后在转录起点结合上一个带有三磷酸基团的鸟苷或腺苷（然后在转录起点结合上一个带有三磷酸基团的鸟苷或腺苷（pppG或或pppA），并再前移，结合上第二个核苷酸，并在两个核苷酸之），并再前移，结合上第二个核苷酸，并在两个核苷酸之间形成磷酸二酯键。间形成磷酸二酯键。2、延伸：起始转录后，、延伸：起始转录后，因子被释放而离开核心酶，并且因子被释放而离开核心酶，并且NusA结合到核心结合到核心酶上；酶上；合成的合成的RNA可暂时形成可暂时形成RNA-DNA杂交链，但随后杂交链，但随后DNA的互补链的互补链会取代杂交双链中的会取代杂交双链中的RNA链而恢复原来的链而
211、恢复原来的DNA双螺旋，由此推动双螺旋，由此推动RNA聚合酶沿模板链的聚合酶沿模板链的35方向移动，方向移动，RNA链则沿链则沿53方向延方向延长。长。3、终止：转录至终止序列时，、终止：转录至终止序列时，NusA识别此序列，使识别此序列，使RNA聚合酶停止，转录聚合酶停止，转录终止，终止，rho因子作用而使因子作用而使RNA链解下，链解下，NusA又被又被因子取代，因子取代，RNA聚合酶参加下一次合成反应。聚合酶参加下一次合成反应。271转录的过程272273五、转录后加工五、转录后加工由由RNA聚聚合合酶酶合合成成的的RNA称称为为RNA前前体体，一一般般要要经经过过一一系系列列加加工工后
212、后才才具有生物活性。具有生物活性。（一）原核生物（一）原核生物1、rRNA前体的加工（前体的加工（p.473，图，图36-13）（1）结构：每个转录单位由）结构：每个转录单位由16S、23S、5SrRNA以及一个或几个以及一个或几个tRNA基因所组成。基因所组成。（2）加工：）加工：RNAase：裂解产生：裂解产生16S和和23SrRNA的前体（的前体（P16和和P23）；）；RNAaseE：裂解产生：裂解产生5SrRNA前体（前体（P5）；）；RNAaseM16和和RNAaseM23：分别切除：分别切除P16和和P23两端的互补序两端的互补序列；列；RNAaseM5：切除：切除P5的的5端附
213、加序列。端附加序列。2742、tRNA前体的加工（前体的加工（p.474，图，图36-14）（1）结构：）结构：tRNA基因大多成簇存在，或与基因大多成簇存在，或与rRNA、mRNA基因组成混合转基因组成混合转录单位。录单位。（2）加工：）加工：（1）由核酸内切酶在）由核酸内切酶在tRNA两端切断：两端切断：5-核酸内切酶（核酸内切酶（RNAaseP）：在）：在tRNA5端切开，是端切开，是tRNA的的5成成熟酶；熟酶；3-核酸内切酶（核酸内切酶（RNAaseF）：在）：在tRNA近近3端处切开；端处切开；（2）核酸外切酶（）核酸外切酶（RNAaseD）：从前体）：从前体3端逐个切去附加的序列
214、，直端逐个切去附加的序列，直至至tRNA的的3端，是端，是tRNA的的3成熟酶。成熟酶。（3）在）在3端加上端加上-CCAOH：-CCAOH结构对接受氨酰基的活性是必要的。结构对接受氨酰基的活性是必要的。一类是本身具有一类是本身具有CCA；另一类没有，需要另一类没有，需要tRNA核苷酰转移酶催化逐个加上核苷酰转移酶催化逐个加上CCA。（4）核苷的修饰：由特定的）核苷的修饰：由特定的tRNA修饰酶催化，如假尿嘧啶核苷的糖修饰酶催化，如假尿嘧啶核苷的糖苷键发生移位反应（由尿嘧啶的苷键发生移位反应（由尿嘧啶的N1变为变为C5）。）。3、RNA前体的加工前体的加工一般不加工；少数多顺反子一般不加工；少
215、数多顺反子mRNA通过核酸内切酶切成较小的单位，再通过核酸内切酶切成较小的单位，再行翻译。行翻译。275（二）真核生物（二）真核生物1、rRNA前体的加工前体的加工（1）结构：由）结构：由1618S、5.8S和和2628SrRNA基因组成一个转录单位。基因组成一个转录单位。（2）加工：由）加工：由RNAase以及其他核酸内切酶进行加工。以及其他核酸内切酶进行加工。2、tRNA前体的加工前体的加工（1）结构：）结构：tRNA基因成簇排列。基因成簇排列。（2）加工：核酸内切酶和外切酶：切去）加工：核酸内切酶和外切酶：切去tRNA前体前体5端和端和3端的附加序端的附加序列；列；核苷酰转移酶：在核苷酰
216、转移酶：在tRNA3端逐个加上端逐个加上CCA序列；序列；修饰酶：修饰酶：tRNA特异成份的修饰。特异成份的修饰。3、mRNA前体的加工前体的加工（1）结构：以单基因为转录单位，转录产物为单顺反子；存在居间序）结构：以单基因为转录单位，转录产物为单顺反子；存在居间序列。列。（2）加工：）加工：mRNA的原始转录物在核内加工过程中形成分子大小不一的中间的原始转录物在核内加工过程中形成分子大小不一的中间物，称为核内不均一物，称为核内不均一RNA（hnRNA）。）。276由由hnRNA转变成转变成mRNA的过程包括：的过程包括：（1）5端形成特殊的帽子结构：端形成特殊的帽子结构：CapO型（型（m7
217、G5ppp-）CapI型（型（m7G5ppp5N1mpN2p-）CapII型（型（m7G5ppp5N1mpN2mp-）这在转录的早期或转录终止前就已完成。这在转录的早期或转录终止前就已完成。加工过程：加工过程：pppN1pN2p-RNAppN1pN2p-RNA+PiE=RNA三磷酸酶三磷酸酶ppN1pN2p-RNA+GTPG5ppp5N1pN2p-RNA+PpiE=mRNA鸟苷酰转移酶鸟苷酰转移酶G5ppp5N1pN2p-RNA+SAMm7G5ppp5N1pN2p-RNA+S-酰苷高半胱氨酸酰苷高半胱氨酸E=mRNA（鸟嘌呤（鸟嘌呤-7）甲基转移酶；）甲基转移酶；SAM=S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨
218、酸m7G5ppp5N1pN2p-RNA+SAMm7G5ppp5N1mpN2p-RNA+S-酰苷高半胱氨酸酰苷高半胱氨酸E=mRNA（鸟嘌呤（鸟嘌呤-2）甲基转移酶（核糖）甲基转移酶（核糖2-OH基上被甲基化）基上被甲基化）功能：翻译过程中起识别和稳定作用。功能：翻译过程中起识别和稳定作用。277（2）多聚腺苷酸（）多聚腺苷酸（polyA）尾巴：由多聚腺苷酸聚合酶催化，以带）尾巴：由多聚腺苷酸聚合酶催化，以带3-OH基的基的RNA为受体，为受体，ATP为供体，在为供体，在3端逐个加上端逐个加上A。功能：保护功能：保护mRNA。（3）切除内含子（后讲）切除内含子（后讲）（4）链内部核苷被甲基化：如
219、）链内部核苷被甲基化：如m6A。可能对。可能对mRNA前体加工识别起作用。前体加工识别起作用。278（三）真核生物中（三）真核生物中RNA的拼接的拼接RNA的的拼拼接接共共有有4种种方方式式：类类型型I自自我我拼拼接接，类类型型II自自我我拼拼接接，核核mRNA的拼接体的拼接，核的拼接体的拼接，核tRNA的酶促拼接（的酶促拼接（p.479，图，图36-17）。）。1、tRNA前体的拼接（酵母）前体的拼接（酵母）（1）结构（）结构（p.483，图，图36-23）：内含子插在靠近反密码子处，部分与反密）：内含子插在靠近反密码子处，部分与反密码子碱基配对，这样反密码子环不存在，只有内含子构成的环。码
220、子碱基配对，这样反密码子环不存在，只有内含子构成的环。（2）拼接（）拼接（p.483，图，图36-24）：）：第一步：特异的内切酶切下内含子第一步：特异的内切酶切下内含子左侧左侧tRNA半分子成半分子成2,3-环环状磷酸基和右侧状磷酸基和右侧tRNA半分子成半分子成5-羟基；内含子羟基；内含子5端为羟端为羟基，基，3端为端为2,3-环状磷酸基；环状磷酸基；第二步：在激酶和第二步：在激酶和ATP作用下右侧作用下右侧tRNA半分子的半分子的5-羟基转变成羟基转变成5-磷酸基磷酸基在环磷酸二酯酶作用下左侧在环磷酸二酯酶作用下左侧tRNA半分子的半分子的2,3-环状磷酸基被打开而形成环状磷酸基被打开而
221、形成2-磷酸基和磷酸基和3-羟基羟基连连接酶被接酶被ATP活化成腺苷酸化酶活化成腺苷酸化酶连接酶将连接酶将AMP转移到右转移到右侧侧tRNA半分子的半分子的5-磷酸基上磷酸基上左侧左侧tRNA半分子的半分子的3-羟基攻击右侧羟基攻击右侧tRNA半分子的半分子的-磷酸基磷酸基AMP被取代被取代而产生而产生5,3-磷酸二酯键磷酸二酯键切除切除2-磷酸基。磷酸基。这是核这是核tRNA的酶促拼接。的酶促拼接。2792、rRNA前体的拼接（四膜虫）前体的拼接（四膜虫）（1）结构：）结构：rRNA前体为前体为35S，其中，其中26SrRNA基因中有一内含子。基因中有一内含子。（2）拼接（）拼接（p.479
222、，图，图36-18）：）：第一步：鸟苷酸（第一步：鸟苷酸（G）的）的3-OH攻击内含子的攻击内含子的5末端磷酸基，使内含末端磷酸基，使内含子的子的5末端磷酸基转移到末端磷酸基转移到G的的3-OH上，也就使内含子上，也就使内含子5末末端断开；端断开；第二步：第一个外显子产生的第二步：第一个外显子产生的3-羟基攻击第二个外显子羟基攻击第二个外显子5末端的磷酸末端的磷酸基，使第二外显子的基，使第二外显子的5末端磷酸基转移到第一外显子末端磷酸基转移到第一外显子3-OH上。这样使内含子切下，外显子连接；上。这样使内含子切下，外显子连接；第三步：切下的内含子第三步：切下的内含子3-OH攻击自身攻击自身5末
223、端附近（第末端附近（第15个核苷酸个核苷酸处）的磷酸基，形成一个环状分子。处）的磷酸基，形成一个环状分子。这是类型这是类型I自我拼接：无需酶的参与，需要游离鸟苷酸发动转酯反应，自我拼接：无需酶的参与，需要游离鸟苷酸发动转酯反应，自我催化拼接。自我催化拼接。2803、mRNA前体的拼接前体的拼接（1）结构：内含子左端（供体）均为）结构：内含子左端（供体）均为GU，右端（受体）均为，右端（受体）均为AG，这称，这称GT-AG规律。规律。（2）拼接（）拼接（p.482，图，图36-22）：）：第一步：在内含子左端切开，产生的内含子第一步：在内含子左端切开，产生的内含子5末端磷酸基与其末端磷酸基与其3
224、端端上游上游30核苷酸附近的核苷酸附近的CUGAC序列中的序列中的A（2-OH）形成）形成5,2-磷酸二酯键，即套索结构；磷酸二酯键，即套索结构；第二步：内含子的右端切开，产生右侧外显子第二步：内含子的右端切开，产生右侧外显子5-磷酸基；然后左侧磷酸基；然后左侧外显子外显子3-OH攻击右侧外显子的攻击右侧外显子的5-磷酸基，两个外显子形磷酸基，两个外显子形成磷酸二酯键而连接成磷酸二酯键而连接在一起；在一起；第三步：套索状内含子去分支第三步：套索状内含子去分支而成线状分子。而成线状分子。这是核这是核mRNA的拼接的拼接体的拼接：需要多种体的拼接：需要多种蛋白（蛋白（snRNP）参与）参与拼接。拼
225、接。2814、某些真菌线粒体和植物叶绿体、某些真菌线粒体和植物叶绿体mRNA的拼接的拼接（1）结构：内含子有）结构：内含子有6个螺旋区，其中螺旋区个螺旋区，其中螺旋区I有两个外显子结合位点有两个外显子结合位点（EBS），可与左侧外显子的内含子结合位点（），可与左侧外显子的内含子结合位点（IBS）配对。）配对。内含子靠近内含子靠近3端有一保守序列端有一保守序列CUGAC，其上的，其上的A的的2-OH可可与末端与末端5-P形成磷酸酯键（形成磷酸酯键（p.481，图，图36-21）。）。（2）拼接（）拼接（p.480，图，图36-20）：）：第一次转酯反应：内含子靠近第一次转酯反应：内含子靠近3端的
226、腺苷酸端的腺苷酸2-羟基攻击内含子羟基攻击内含子5端端的磷酸基，使得内含子的磷酸基，使得内含子5端断开；端断开；第二次转酯反应：左侧外显子第二次转酯反应：左侧外显子3端的游离端的游离-OH攻击内含子攻击内含子3端的磷端的磷酸基，形成磷酸二酯键，由此左右两侧的外显子酸基，形成磷酸二酯键，由此左右两侧的外显子拼接起来，内含子形成套索结构掉下。拼接起来，内含子形成套索结构掉下。这是类型这是类型II自我拼接：无需游离鸟苷酸的自我拼接。自我拼接：无需游离鸟苷酸的自我拼接。282第十一章第十一章蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成以以mRNA为模板的蛋白质合成过程称为翻译或转译。为模板的蛋白质合成过程称为翻译
227、或转译。第一节第一节遗传密码遗传密码多多肽肽上上氨氨基基酸酸的的排排列列次次序序由由mRNA直直接接决决定定，也也即即由由DNA上上核核苷苷酸酸排排列列次序决定。次序决定。MRNA上的每上的每3个紧邻的核苷酸决定个紧邻的核苷酸决定1个氨基酸（个氨基酸（43=64），这就是三联），这就是三联体密码，或称密码子（体密码，或称密码子（p.511，表，表37-5）。）。283遗传密码的基本特点：遗传密码的基本特点：（1）密码无标点符号：密码子间紧密相连，密码子阅读从起点开始一直）密码无标点符号：密码子间紧密相连，密码子阅读从起点开始一直读到终点信号为止；读到终点信号为止；插入或删去一个碱基，会产生移码
228、作用，引起移码插入或删去一个碱基，会产生移码作用，引起移码突变。突变。（2）一般遗传密码不重叠：）一般遗传密码不重叠：ABCDEFG.，应读为，应读为ABC，DEF，.，很少有很少有BCD，CDE的阅读；的阅读；（3）密码的简并性：许多氨基酸可由几组不同的密码子编码。这种由几组）密码的简并性：许多氨基酸可由几组不同的密码子编码。这种由几组密码子编码同一种氨基酸的现象称密码的简并；密码子编码同一种氨基酸的现象称密码的简并；可以编码相同氨基酸的密码子称同义密码子；可以编码相同氨基酸的密码子称同义密码子；色氨酸和甲硫氨酸只有一个密码子（色氨酸和甲硫氨酸只有一个密码子（UGG和和AUG）；）；（4）密
229、码子中第三位碱基的摆动性：专一性由头两位碱基决定，第三位碱）密码子中第三位碱基的摆动性：专一性由头两位碱基决定，第三位碱基的专一性不强，这种特性称基的专一性不强，这种特性称“摆动性摆动性”；（5）有）有3组密码子不编码任何氨基酸：组密码子不编码任何氨基酸：UAA、UAG和和UGA为终止密码子。为终止密码子。AUG既编码甲硫氨酸，又是起始密码既编码甲硫氨酸，又是起始密码子；子；（6）密码的通用性：几乎所有生物都共用同一套密码。）密码的通用性：几乎所有生物都共用同一套密码。但线粒体但线粒体DNA则有所不同（如人线粒体）：则有所不同（如人线粒体）：UGA不是终止密码子，而不是终止密码子，而编码色氨酸
230、；编码色氨酸；AGA和和AGG不编码精氨酸，而是终止密码子。不编码精氨酸，而是终止密码子。284第二节第二节参与蛋白质生物合成的分子参与蛋白质生物合成的分子一、一、mRNA由由不不同同基基因因转转录录的的mRNA，其其长长度度各各不不相相同同，所所编编码码的的多多肽肽链链长长度度也也不不一一样样；mRNA寿寿命命较较短短，在在多多肽肽合合成成时时与与核核糖糖体体作作短短暂暂的的结结合合，成成为为蛋蛋白质合成的模板。白质合成的模板。二、核糖体二、核糖体是是蛋蛋白白质质合合成成的的场场所所。在在细细胞胞中中以以游游离离形形式式存存在在，或或与与mRNA结结合合成成串串联联的的多多核核糖糖体体（原原
231、核核生生物物），或或与与内内质质网网结结合合而而形形成成粗粗糙糙内内质质网网（真真核核生物）。生物）。1、结构：由大、小两个在一定条件下可解聚的亚基构成。、结构：由大、小两个在一定条件下可解聚的亚基构成。（1）原核生物：）原核生物：30S小亚基小亚基-21种蛋白质和种蛋白质和16SrRNA；50S大亚基大亚基-34种蛋白质和种蛋白质和5S、23SrRNA。（2）真核生物：）真核生物：40S小亚基小亚基-30多种蛋白质和多种蛋白质和18SrRNA；60S大亚基大亚基-50多种蛋白质和多种蛋白质和5S、23SrRNA。2、结构模型：小亚基哑铃状，大亚基椅子状，相互结合形成结合面上的、结构模型：小亚
232、基哑铃状，大亚基椅子状，相互结合形成结合面上的一大空隙；小亚基中的一大空隙；小亚基中的rRNA识别识别mRNA上多肽合成的起始位点，所以上多肽合成的起始位点，所以能与能与mRNA结合；大亚基上有两个结合；大亚基上有两个tRNA位点：氨酰基位点（位点：氨酰基位点（A位点）位点）和肽酰基位点（和肽酰基位点（P位点），所以能与位点），所以能与tRNA非专一地结合（非专一地结合（p.524，图，图38-9）。另外还有）。另外还有E位点（即空载位点（即空载tRNA的结合位点）。的结合位点）。285三、多核糖体三、多核糖体原原核核生生物物中中，一一个个mRNA分分子子上上可可串串联联地地结结合合上上一一定
233、定数数目目的的核核糖糖体体，称称多核糖体。每个核糖体可独立完成一条肽链的合成，这样提高了合成效率。多核糖体。每个核糖体可独立完成一条肽链的合成，这样提高了合成效率。四、四、tRNAtRNA与与相相应应的的氨氨基基酸酸结结合合形形成成氨氨基基酰酰tRNA，并并以以自自身身的的反反密密码码子子与与mRNA的密码子配对，将氨基酸转移到合成的肽链上去。的密码子配对，将氨基酸转移到合成的肽链上去。密码子与反密码子的配对关系：密码子与反密码子的配对关系：反密码子中的碱基反密码子中的碱基密码子中的碱基密码子中的碱基GU或或CCGAUUA或或GIA，U或或CI：次黄嘌呤核苷：次黄嘌呤核苷286第三节第三节蛋白
234、质生物合成的机理蛋白质生物合成的机理mRNA上上信信息息的的翻翻译译是是从从mRNA的的53方方向向进进行行的的，多多肽肽链链的的合合成成是是从从NC端方向进行的。端方向进行的。一、氨基酰一、氨基酰-tRNA的合成（氨基酸活化）的合成（氨基酸活化）1、氨基酸、氨基酸-AMP-酶复合物的形成：酶复合物的形成：氨基酸的羧基通过酸酐键与氨基酸的羧基通过酸酐键与AMP上的上的5-磷酸基相接，形成高能酸酐键。磷酸基相接，形成高能酸酐键。2、氨基酸从复合物上转移到相应的、氨基酸从复合物上转移到相应的tRNA上：上：氨基酸的羧基通过酯键连接在氨基酸的羧基通过酯键连接在tRNA3-末端的末端的AMP（-CCA
235、3）上。）上。（1）反应中形成的）反应中形成的PPi水解成正磷酸，所以对每个氨基酸活化来说，净消水解成正磷酸，所以对每个氨基酸活化来说，净消耗耗2个高能磷酸键；个高能磷酸键；（2）合成酶对氨基酸有较高的专一性，包括：专一的氨基酸，只作用于）合成酶对氨基酸有较高的专一性，包括：专一的氨基酸，只作用于L-氨基酸；氨基酸；（3）mRNA只对只对tRNA识别，与氨基酸无关。识别，与氨基酸无关。287二、肽链的合成二、肽链的合成（一）大肠杆菌（一）大肠杆菌1、合成起始：、合成起始：（1）结构特点：起始密码子常为）结构特点：起始密码子常为AUG，少数为，少数为GUG；起始密码子上游约；起始密码子上游约10
236、个核苷酸处有个核苷酸处有一段富含嘌呤的序列，称为一段富含嘌呤的序列，称为Shine-Dalgarno序列，它与序列，它与16SrRNA3端的核苷酸序列互端的核苷酸序列互补（补（p.527，表，表38-2）；）；起始氨基酸是甲硫氨酸，起始的氨基酰起始氨基酸是甲硫氨酸，起始的氨基酰-tRNA复合物是复合物是N-甲酰甲硫甲酰甲硫氨酰氨酰-tRNA（fMet-tRNAf，由甲酰化酶催化，由甲酰化酶催化Met-tRNAf上甲硫氨酸上甲硫氨酸的的-NH2甲基化而成）。甲基化而成）。（2）起始过程（起始复合物形成）（）起始过程（起始复合物形成）（p.528，图，图38-12）：）：mRNA在在IF3（起始因
237、子）参与下与核糖体小亚基结合形成（起始因子）参与下与核糖体小亚基结合形成mRNA-30S-IF3复合物复合物在在IF1和和IF2参与下与参与下与fMet-tRNAf和和GTP结合形成结合形成30S-mRNA-fMet-tRNAf复合物（复合物（30S起始复合物），并释放出起始复合物），并释放出IF3再与大亚基结合形成再与大亚基结合形成70S起始复合物，同时起始复合物，同时GTP水解并释放出水解并释放出IF1和和IF2。此时，此时，fMet-tRNAf占据核糖体上的肽酰位点（占据核糖体上的肽酰位点（P位点），空着的氨位点），空着的氨酰酰-tRNA位点（位点（A位点）准备接受另一个氨酰位点）准备接
238、受另一个氨酰tRNA。288(一)起始复合物的生成2892902、肽链的延伸：、肽链的延伸：（1）氨酰）氨酰-tRNA进入进入A位（位（p.529，图，图38-14）：）：延伸因子延伸因子Tu与与GTP结合结合再与氨酰再与氨酰-tRNA结合成结合成Tu-GTP-氨酰氨酰tRNA复合物复合物复合物与复合物与70S起始复合物结合并释放出起始复合物结合并释放出Tu-GDP，氨酰，氨酰tRNA结合到结合到A位上位上Tu-GDP再与延伸因子再与延伸因子Ts及及GTP反应而重新形成反应而重新形成Tu-GTP。（2）肽链的形成（）肽链的形成（p.530，图，图38-15）：）：在肽酰转移酶作用下肽酰基从在肽
239、酰转移酶作用下肽酰基从P位点转移到位点转移到A位点，并通过其羧基与位点，并通过其羧基与A位点上的氨酰位点上的氨酰tRNA上的氨基形成新的肽键上的氨基形成新的肽键P位点上的位点上的tRNA成为空成为空载，载，A位点上位点上tRNA携带一个二肽。携带一个二肽。291（3）移位（）移位（p.531，图，图38-16）：）：核糖体沿核糖体沿mRNA53方向作相对移动（每次移动一个密码子）方向作相对移动（每次移动一个密码子）原来原来P位点上的空载位点上的空载tRNA离开核糖体离开核糖体A位点上的肽酰位点上的肽酰-tRNA又回到又回到P位点位点A位点又空出以接受新的氨酰位点又空出以接受新的氨酰tRNA。3
240、、肽链合成的终止（、肽链合成的终止（p.532，图，图38-17）：）：终止因子终止因子RF1和和RF2识别终止信号，使识别终止信号，使P位点上的肽酰转移酶的活力转变位点上的肽酰转移酶的活力转变为水解活力，使肽酰为水解活力，使肽酰-tRNA水解下来水解下来肽酰肽酰-tRNA从从70S核糖体上脱落核糖体上脱落核糖体离开核糖体离开mRNA并大、小亚基解离开并大、小亚基解离开终止因子终止因子RF3与分离开的小与分离开的小亚基结合，防止大、小亚基结合，协助肽链释放。亚基结合，防止大、小亚基结合，协助肽链释放。292（二）真核生物合成特点：（二）真核生物合成特点：1、核糖体大：、核糖体大：80S；2、起
241、起始始tRNA：起起始始氨氨基基酸酸是是甲甲硫硫氨氨酸酸，起起始始氨氨酰酰-tRNA是是Met-tRNAmet；3、起始密码子：只有、起始密码子：只有AUG，其上游不富含嘌呤序列。通常每种，其上游不富含嘌呤序列。通常每种mRNA只只有一个有一个AUG；4、起始因子：、起始因子：eIF2-GTP使使Met-tRNAmet与小亚基结合；与小亚基结合；CBP与与mRNA5-帽子结合；帽子结合；eIF3与与AUG识别；识别；eIF4促使促使ATP水解而提供反应能量；水解而提供反应能量；eIF5诱导诱导eIF2和和eIF3的释放，并使的释放，并使eIF2-GTP中的中的GTP水解；水解；5、延伸因子与终
242、止因子：、延伸因子与终止因子：延伸因子：延伸因子：EF1、EF1；终止因子：终止因子：eRF6、蛋白激酶参与蛋白质合成的调节：、蛋白激酶参与蛋白质合成的调节：蛋蛋白白激激酶酶可可催催化化起起始始因因子子eIF2的的磷磷酸酸化化。磷磷酸酸化化后后的的eIF2不不能能再再将将Met-tRNAMet送到送到40S亚基上。亚基上。如如果果没没有有血血红红素素，则则蛋蛋白白激激酶酶被被激激活活，使使eIF2的的-亚亚基基磷磷酸酸化化。磷磷酸酸化化的的eIF2-GDP与与鸟鸟酰酰核核苷苷酸酸交交换换因因子子（GEF）亲亲和和力力大大，与与GEF结结合合的的eIF2-GDP不不能能转转变变成成eIF2-GT
243、P，从从而而阻阻断断其其投投入入新新的的起起始始作作用用，停停止止血血红红蛋蛋白白的合成。因为没有血红素的血红蛋白易变性，从而造成不必要的浪费。的合成。因为没有血红素的血红蛋白易变性，从而造成不必要的浪费。293三、肽链合成后的运转和加工三、肽链合成后的运转和加工不不管管是是原原核核细细胞胞还还是是真真核核细细胞胞，其其在在胞胞质质中中合合成成的的多多肽肽都都要要输输送送到到其其他他部位（原核：送至质膜、外膜及胞外；真核：送至各细胞器）。部位（原核：送至质膜、外膜及胞外；真核：送至各细胞器）。（一）信号肽和跨膜输送（真核细胞）（一）信号肽和跨膜输送（真核细胞）新新合合成成的的多多肽肽N-端端上
244、上有有一一段段信信号号肽肽，长长度度为为1326个个氨氨基基酸酸残残基基，其其氨氨基基端端具具有有带带正正电电荷荷的的氨氨基基酸酸和和一一个个疏疏水水区区，其其羧羧基基端端上上有有一一个个可可被被信信号号肽肽酶酶识别的位点（识别的位点（p.534，图，图38-19）。）。输送过程：肽链生物合成中首先翻译出信号肽，此时多肽链的其余部分输送过程：肽链生物合成中首先翻译出信号肽，此时多肽链的其余部分还在翻译中。信号肽（还在翻译中。信号肽（N-端的新生肽链）与信号识别体（端的新生肽链）与信号识别体（SRP）结合（即）结合（即SRP与核糖体结合），肽链的延伸就暂时停止或延缓；与核糖体结合），肽链的延伸就
245、暂时停止或延缓；SRP-核糖体复合体移核糖体复合体移动至内质网上与那里的动至内质网上与那里的SRP受体停泊蛋白结合，然后肽链延伸又继续；由此受体停泊蛋白结合，然后肽链延伸又继续；由此核糖体被送入多肽移位装置，核糖体被送入多肽移位装置，SRP释放到胞质中，多肽边进入内质网边延伸释放到胞质中，多肽边进入内质网边延伸（p.534，图，图38-20）。）。294（二）加工（二）加工1、切割信号肽：多肽移位进入内质网小腔后，其信号肽被信号肽酶在、切割信号肽：多肽移位进入内质网小腔后，其信号肽被信号肽酶在其其C-端上识别而切除；端上识别而切除；2、二硫键的形成：线性多肽中如有半胱氨酸存在，则两个半胱氨酸通
246、、二硫键的形成：线性多肽中如有半胱氨酸存在，则两个半胱氨酸通过脱氢，形成二硫键而连接，使线性多肽呈一定的空过脱氢，形成二硫键而连接，使线性多肽呈一定的空间结构；间结构；3、糖基化：使多肽链转变成糖蛋白。、糖基化：使多肽链转变成糖蛋白。（1）一类是肽链上的天冬酰胺侧链上的）一类是肽链上的天冬酰胺侧链上的N原子与寡聚糖核之间构成的原子与寡聚糖核之间构成的N-糖苷键；糖苷键；（2）另一类是肽链上丝氨酸、苏氨酸侧链上的）另一类是肽链上丝氨酸、苏氨酸侧链上的O原子与寡聚糖核之间原子与寡聚糖核之间构成构成O-糖苷键。糖苷键。295第十二章第十二章物质代谢的相互联系和调节控制物质代谢的相互联系和调节控制第一
247、节第一节物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系296第二节第二节酶的活力调控酶的活力调控一、酶促反应的前馈和反馈一、酶促反应的前馈和反馈1、前馈：代谢底物对代谢过程的作用。、前馈：代谢底物对代谢过程的作用。（1）正前馈作用：代谢底物对其后某一催化反应的调节酶起激活作用。）正前馈作用：代谢底物对其后某一催化反应的调节酶起激活作用。葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPG糖原糖原E=糖原合成酶糖原合成酶（2）负前馈作用：代谢底物对其后某一催化反应的调节酶起抑制作用。）负前馈作用：代谢底物对其后某一催化反应的调节酶起抑制作用。乙酰乙酰CoA丙二酸单酰丙二酸单酰CoAE=乙酰
248、乙酰CoA羧化酶羧化酶高浓度乙酰高浓度乙酰CoA抑制酶的活性，以免产物过多合成。抑制酶的活性，以免产物过多合成。2972、反馈：代谢产物对代谢过程的作用。、反馈：代谢产物对代谢过程的作用。（1）正反馈作用：代谢产物对其某一催化反应的调节酶起激活作用。）正反馈作用：代谢产物对其某一催化反应的调节酶起激活作用。（2）负反馈作用：代谢产物对其某一催化反应的调节酶起抑制作用。）负反馈作用：代谢产物对其某一催化反应的调节酶起抑制作用。葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖E=己糖激酶己糖激酶298二、单价与多价反馈二、单价与多价反馈1、单价反馈抑制：一个单一代谢途径的某段产物对催化关键步骤的酶活性、单价反
249、馈抑制：一个单一代谢途径的某段产物对催化关键步骤的酶活性（通常第一步反应酶活性）的抑制作用。（通常第一步反应酶活性）的抑制作用。天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸-苏氨酸苏氨酸E=天冬氨酸同工酶天冬氨酸同工酶2、多价反馈抑制：分支生物合成中，催化共同途径第一步反应的酶活性被、多价反馈抑制：分支生物合成中，催化共同途径第一步反应的酶活性被二个或二个以上的末端产物所抑制。二个或二个以上的末端产物所抑制。腺苷酸腺苷酸5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺-次黄苷酸次黄苷酸鸟苷酸鸟苷酸E=转酰氨酶转酰氨酶299三、酶的连续激活三、酶的连续激活连连锁锁代代谢谢反反应应中中一一个个
250、酶酶被被激激活活后后，相相应应连连续续地地激激活活其其他他酶酶，并并使使原原始始信信号放大的过程。号放大的过程。肾肾上上腺腺素素（第第一一信信使使）激激活活腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶使使ATP转转变变为为cAMP（第第二二信信使使）激激活活蛋蛋白白激激酶酶激激活活磷磷酸酸化化酶酶激激酶酶激激活活磷磷酸酸化化酶酶（ba）使使糖糖原原分解产生分解产生1-磷酸葡萄糖（磷酸葡萄糖（GnG-1-P）。原始信号放大）。原始信号放大8个数量级。个数量级。磷酸化酶磷酸化酶b(无活性无活性)(+)(+)(+)磷酸化酶磷酸化酶a(活性活性)P磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶(活性活性)PA激酶激酶(活性活性)ATP(+)cAMP腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶胰岛素胰岛素(+)(-)糖原合成酶糖原合成酶a(活性活性)糖原合成酶糖原合成酶b(无活性无活性)P(-)A激酶激酶(无活性无活性)磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶(无活性无活性)升升血血糖糖降降血血糖糖肾上腺素肾上腺素胰高血糖素胰高血糖素磷酸二酯酶磷酸二酯酶5-AMP(+)300
