医学生物化学重点总结归纳

第二章 蛋白质的结构和功能

第一节 蛋白质分子组成

一、组成元素：

N为特征性元素，蛋白质的含氮量平均为16%.-----测生物样品蛋白质含量：样品含氮量×

二、氨基酸

1.是蛋白质的基本组成单位，除脯氨酸外属L-α-氨基酸，除了甘氨酸其他氨基酸的α-碳原子都是手性碳原子。

2.分类：（1）非极性疏水性氨基酸：甘、丙、缬、亮、异亮、苯、脯，甲硫。（2）极性中性氨基酸：色、丝、酪、半胱、苏、天冬酰胺、谷氨酰胺。（3）酸性氨基酸：天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu。（4）（重）碱性氨基酸：赖氨酸Lys、精氨酸Arg、组氨酸His。

三、理化性质

1.两性解离：两性电解质，兼性离子静电荷 +1 0 -1

PH〈PI PH=PI PH〉PI

阳离子 兼性离子 阴离子 等电点：PI=1/2（pK1+pK2）

2.紫外吸收性质：多数蛋白质含色氨酸、酪氨酸（芳香族），最大吸收峰都在280nm。

3.茚三酮反应：茚三酮水合物与氨基酸发生氧化缩合反应，成紫蓝色的化合物，此化合物最大吸收峰为570nm波长。此反应可作为氨基酸定量分析方法。

四、蛋白质分类：单纯蛋白、缀合蛋白（脂、糖、核、金属pr）

五、蛋白质分子结构

1.肽：氨基酸通过肽键连接构成的分子肽 肽键：两个氨基酸α氨基羧基之间缩合的化学键（—CO—NH—）

2.二肽：两分子氨基酸借一分子的氨基与另一分子的羧基脱去一分子的水缩合成

3.残基：肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而残缺，故被称为氨基酸残基。

4.天然存在的活性肽：

（1）谷胱甘肽GSH：谷，半胱，甘氨酸组成的三肽

①具有还原性，保护机体内蛋白质或酶分子免遭氧化，使蛋白质或酶处于活性状态。②在谷胱甘肽过氧化物酶催化下，GSH可还原细胞内产生的过氧化氢成为水，同时，GSH被氧化成氧化性GSSG，在谷胱甘肽还原酶作用下，被还原为GSH③GSH的硫基具有噬核特性，能与外源性的噬电子毒物（如致癌物，药物等）结合，从而阻断，这些化合物与DNA,RNA或蛋白质结合，以保护机体（解毒）

（2）多肽类激素及神经肽

①促甲状腺激素释放激素TRH②神经肽：P物质（10肽） 脑啡肽（5肽） 强啡肽（17肽）

第二节 蛋白质的分子结构

超二级结构：即模体（motif），指在多肽链内顺序上相互临近的二级结构常常在空间折叠中靠近，彼此相互作用，形成规则的二级结构聚合体。

蛋白质的分类：1.根据组分：（1）单纯蛋白质 （2）缀合蛋白：脂、糖、核、金属pr（非蛋白部分为结合蛋白的辅基）

2.形状和空间构象：

（1）纤维状：长轴和短轴之比大于10，不溶于水，韧性——支架和外保护

（2）球状：水溶性较好，结构更复杂——酶和调控蛋白

第三节 蛋白质结构与功能的关系

一、一级结构是空间构象的基础

1.空间构象遭破坏的核糖核酸酶只要一级结构未被破坏，就可能恢复到原来的三级结构，功能依然存在。

2.一级结构是功能的基础。不同种属来源pr相似的一级结构（序列同源现象）具有相似的功能→同源蛋白质。

3.一级结构改变与分子病

分子病：蛋白质分子发生变异所导致的疾病，为基因突变导致。镰刀形贫血：谷氨酸 → 缬氨酸

二、蛋白质空间结构与功能的关系

1.蛋白质的功能依赖于特定的空间结构

2.蛋白质在不改变一级结构的前提下，通过变构（配体物质与蛋白质非共价键结合改变构象）可以改变活性

三、蛋白质空间的结构改变与疾病

1.因蛋白质折叠错误或折叠不能导致构象变化引起的疾病，成为蛋白质构象病

2.朊病毒：查不到任何核酸，对各种理化作用有很强抵抗力，传染性极强的蛋白质颗粒。

（1）细胞型（正常型）：表达于脊椎动物细胞表面，存在于a-螺旋。

（2）瘙痒性（致病型）：是PrPc异构体，可胁迫PrPc转化为PrPSc，实现自我复制，并产生病理效应。

四、蛋白质的理化性质：

五．蛋白质的分离与纯化：

1.提取：破碎组织和细胞，将蛋白质溶解于溶液中的过程称为蛋白质的提取。

2.纯化：将溶液中的蛋白质相互分离而取得单一蛋白质组分的过程。

3.改变蛋白质溶解度使其沉淀的方法：

（1）盐析：用高浓度的中性盐将蛋白质从溶液中析出。Eg：硫酸铵 硫酸钠 氯化钠。原理：夺取蛋白质周围的水化膜，破坏其稳定性。（2）加入有机溶剂 Eg：丙酮 正丁醇 乙醇 甲醇。原理：降低溶液的介电常数，使蛋白质相互吸引。

四 补充

一、氨基酸分类

1.带脂肪烃侧链的氨基酸：丙，缬，亮，异亮

2.含芳香环：苯丙芳香族：酪，色

3.含硫：甲硫氨酸 ④含疏基：半胱氨酸

4.亚氨基酸：脯氨酸 ⑥含羟基：丝 苏

5.含酰胺基：谷氨酰胺，天冬酰胺 ⑧含羧基（酸性带负电）：天冬氨酸，谷氨酸

二、肽

1.多肽链两端：自由氨基（氨基末端，N端），羧基（羧基末端，C端）。2.多肽命名：N端→C端3.多肽中肽链4个原子（C,O,N,H）和相邻两个a碳原子等6个原子位于同一酰胺平面，构成肽单元（Peptide Unit）。4.抗生素肽：抑制，杀死细菌的多肽

第三章 核酸的结构和功能

核酸是一类含磷的生物大分子化合物，携带和传递遗传信息，为生命的最基本物质之一。根据组成不同，可分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。

第一节 核酸的化学组成及一级结构

核酸分子的元素组成为C，H，O，N和P，基本单位为核苷酸。（也称单核苷酸）

一、核苷酸

核苷酸完全水解可释放出等摩尔量的含氮碱基，戊糖（脱氧戊糖）和磷酸。

1.碱基

（1）存在于DNA分子中：A，T，C，G；存在于RNA中：A，U，C，G。

（2）此外，核酸还含有一些含量很少的碱基，种类很多，大多数为甲基化碱基。

2.戊糖（1）核糖构成RNA，脱氧核糖构成DNA；（2）RNA分子较DNA分子更易发生水解，因此不如DNA稳定。

3.核苷（1）碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键连接成核苷（脱氧核苷）。（2）核 苷：AR，GR，UR，CR

（3）脱氧核苷：Dar，dGR, dTR, dCR.

4.单核苷酸

（1）核苷（脱氧核苷）和磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）

①核苷酸：AMP，GMP，UMP，CMP②脱氧核苷酸。dAMP,dGMP,dTMP,dCMP.。③重要的核苷酸衍生物

④多磷酸核苷酸：NTP（三核酸核苷），NDPC（二磷酸核苷⑤环化核苷酸：cAMP（3’,5’-环腺甘酸）cGMP（3’,5’-环鸟苷酸）

二、核酸的一级结构

1.定义：核酸中核苷酸的排列顺序。由于核苷酸间的差异主要是碱基的不同，所以也称为碱基序列。

2.核苷酸之间以3′，5′磷酸二酯键连接形成多核苷酸链，且多核苷酸链是有方向性的。

书写方法：左端标出5’末端，右侧为3’末端例如：5’ACTGCT3’

第二节 DNA的空间结构和功能

一、DNA的二级结构——双螺旋结构模型

DNA双螺旋结构的特点分子由两条反向平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成，两链以一脱氧核苷酸-磷酸，为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘螺旋，直径为2nm，形成大沟和小沟相间，碱基垂直螺旋轴居双螺旋内侧，与对侧碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T，C=G），相邻碱基平面距离，螺旋一圈螺距，一圈10对碱基。双螺旋结构的稳定主要由互补碱基对之间的氢键和碱基堆积力来维持。氢键主持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。双螺旋结构的多样性DNA双螺旋结构是DNA分子在水性环境和生理环境下最稳定的结构，但当改变溶液的离子浓度或相对温度时，DNA结构会发生改变。

二、DNA的超螺旋结构及其在染色质中的组装

超双螺旋结构（1）超螺旋结构：DNA双螺旋链再盘绕成超螺旋结构；（2）正超螺旋：盘绕方向与DNA双螺旋方向相同（2）负超螺旋：盘绕方向与DNA双螺旋方向相反 2.原核生物DNA是环状超螺旋结构3.真核生物DNA在核内的组装

真核生物染色体由DNA和蛋白质构成，其基本单位是核小体，

（1）核心颗粒：由长146bp的双螺旋DNA以超螺旋方式缠绕组蛋白八聚休圈组成。（2）连接区：由连接区DNA和组蛋白H1组成。（3）连接区DNA：连接相邻两个核心颗粒。（4）组蛋白①组蛋白种类：H1，H2A，H2B，H3，H4②组蛋白八聚体（核心组蛋白）由各2分子H2A，H2B，H3，H4组成八聚体（5）真核生物染色体DNA组装不同层次的结。（6）染色体是由DNA和蛋白质构成的不同层次缠绕线和螺线管结构

三、DNA的功能

的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息，并作为基因复制和转录的模板。它是生命遗传的物质基础，也是个体生命活的信息基础。2.基因就是指在染色体上占有一定位置的遗传的基本单位或单元。3.基因组是指来自一个遗传体系的一整套遗传信息。

4.此外，真核细胞还有线粒体和叶绿体，分别含有线粒体DNA和叶绿体DNA，属于核外遗传物质。

第三节 RNA的功能和结构

RNA的种类、分布和功能

一、信使RNA的结构与功能

mRNA的结构特点

1.大多数真核mRNA的5’末端均在转录后加上一个甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C2’也是甲基化，形成帽子结构。

2.大多数真核mRNA的3’末端有一个多聚腺苷酸（polyA）结构，称为多聚A尾

5’m7Gppp———AUG————————UAG——————AAUAAA———poly(A)3’

3.帽子结构和多聚A尾的功能

（1）mRNA核内向胞质的移位（2）mRNA的稳定性维系（3）翻译超始的调控

的功能：转录核内DNA遗传信息的碱基排列顺序，并携带至细胞质，指导蛋白质合成的氨基酸排列顺序

二、转运RNA的结构和功能

分子中含有较多的稀有碱基，含10-20%稀有碱基，如DHU，3’末端为-CCA-OH，5’末端大多数为G

二级结构——三叶草氨基酸臂，DHU环，反密码环，额外环，TψC环的三级结构——倒L形

的功能：搬运氨基酸到核糖体和识别密码子，参与蛋白质的翻译

三、核蛋白休RNA的结构和功能

与核糖体蛋白共同构成核蛋白体或称为核糖体，核糖体均由易于解聚的大小两个亚基组成。

的功能：参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。的种类：（根据沉降系数）

真核生物 原核生物

5srRNA 5srRNA

28srRNA 23srRNA

16srRNA

18srRNA

第四节 核酸的理化性质

一、核酸的一般理化性质

1.核酸分子中有末端磷酸和许多连接核苷的磷酸残基，为多元酸，具有较强的酸性。

2.核酸分子中还有含氮碱基上的碱性基团，故为两性电解质，各种核酸分子大小及所带电荷不同，电泳和离子法来分离不同的核酸。

二、DNA的变性

1.定义：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。变性并不涉及核苷酸共键（磷酸二脂键）的断裂。

2.方法：过量酸、碱、加热、变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。3.变性后其它理化性质变化：

DNA变性的本质是双链间氢键的断裂。变性引起紫外吸收值的改变4.增色效应：DNA变性时其溶液A260增高的现象

：变性是在一个相当窄的温度范围内完成，在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度温度称为DNA的解链温度，又称熔解温度，或熔点。

值与下列因素有关：

（1）DNA的均一性：DNA的均一性较高，那么DNA链各部分的氢键断裂所需的能值较接近，Tm值范围较窄，所之亦然，由于可见Tm值可作为衡量DNA样品均一性的指标。

（2）C-G碱基对含量：G-C碱基对为3对氢键，而A-T碱基对只有2对氢键，所以破坏G-C间氢键较A-T间氢键需要更多的能量。因此Tm值大小与G+C含量成正比，也可通过Tm值推算出DNA碱基的百分组成。

X%（G+C）=（）*

（3）介质中离子强度：离子强度低，DNA的Tm值较低。

三、DNA的复性与分子杂交

复性定义：在适当条件下，变性DNA的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性。（1、足够的盐浓度——消除磷酸基的静电斥力，2、足够高的温度——破坏无规则的链内氢键）2.热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火。3.减色效应：DNA复性时，其溶液A260降低。4.核酸分子杂交：在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂化双链。5.这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成，这种现象称为核酸分子杂交。6.核酸分子杂交的应用

第四章 酶

一、酶的概念：酶是指由活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。

1、命名：①习惯命名：分解脂肪的酶→脂肪酶→据其催化的底物 催化脱氢反应酶→脱氢酶→据其催化的反应类型命名

②系统命名

2、分类：①氧化还原酶类 ②转移酶类 ③水解酶类 ④裂解酶类 ⑤异构酶类 ⑥合成酶类（或连接酶类）

3、化学本质：据化学本质将酶分两类，即：①蛋白脂类的酶 ②核酸类的酶

二、酶的分子结构与功能

1、分子组成：单纯酶和结合酶。酶蛋白：结合酶中的蛋白质部分。辅助因子：结合酶中的非蛋白质部分。

全酶：酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称全酶，只有全酶才有催化作用。

金属酶：金属离子如果与酶结合紧密，在提取的过程中不会丢失，这类酶称为金属酶。如：羧肽酶（含Zn2+）黄嘌呤氧化酶（含Mo2+）金属离子作用：①维持酶分子的构象；②传递电子；③在酶与底物间起桥梁作用；④中和阴离子降低反应的静电斥力。

根据辅助因子与酶蛋白结合的牢固程度不同将其分为辅基或辅酶。

注：①辅基大多为金属离子②一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合，但是一种辅助因子可与不同酶蛋白结合。

单纯酶：仅含单纯酶：仅含α-氨基酸的蛋白质

分类

结合酶：蛋白质+非蛋白质部分（即辅酶分子）（即酶蛋白 ）

酶蛋白——决定反应的特异性

小分子有机化学物 结合成复合物全酶（只有全美才具有催化作用）

辅酶因子——

金属离子

在酶促反应中

1、维持酶分子的构象

2、传递电子

3、在酶与底物间起桥梁作用

4、中和阴离子，降低反应的静斥力

辅酶：与蛋白质结合疏松

辅酶因子 参与酶活性中心的组成

辅基：与酶蛋白结合牢固

酶活性中心（active center）：指酶分子中能与底物结合并催化底物转变为产物的特定的空间结构区域。

酶活性中心内 结合集团：结合底物和辅酶，使之成为复合物的必需基团

催化基团：影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物转变成为产物

2、酶的活性中心

①概念：酶分子中与酶活性密切相关的化学基因称为必需基因，这些必需基因在一级结构上可能相距很远，必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物，这区域称为酶的活性中心或活性部位。

②分类：①酶活性中心内的必需基团：结合基因和催化基因 ②酶活性中心外的必需基团：组氨酸的咪唑基，丝氨酸的羟基等。

三、酶促反应的特点与机制

1、酶与催化剂相比较：

①共同点：A催化作用；B反应前后酶质与量不变；C不改变反应平衡常数

②不同点：A极高的催化效率B高度的特异性：1、绝对特异性 2、相对特异性 3、立体异构特异性 C可调节性

2、酶促反应的机制

①诱导契合假说酶：与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说 。②邻近效应与定向排列：提高反应速率③多元催化：同一种酶常兼有酸、碱双重催化作用。④表面效应：

四、酶促反应动力学

影响酶促反应因素:酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。

1、 底物浓度对反应速度的影响

①在酶量恒定的情况下，酶促反应的速度主要取决于底物的浓度

②在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度的增加而上升，加大底物浓度，反应速度趋缓，底物浓度进一步增高，反应速度不再随底物浓度的增加而加快，达最大反应速度，此时酶的活性中心被底物饱和。

☆2、米-曼氏方程式

2间产物学说：酶（E）与底物（S）形成酶—底物复合物（中间产物ES）,此复合物再分解为产物(P)和游离的酶。

②米氏方程式：V= Vmax[S]。A米氏方程式Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。B、Km值↓酶对底物的亲和力↑。C、Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构，酶所催化的底物和反应环境如温度、PH、离子强度有关，与酶的浓度无关（同一底物，不同的酶有不同的Km值）。D、Vmax是酶完全被底物所饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。

③km值和Vmax值的测定：

双倒数作图法

第一步： V=Vmax*[S]/(Km+[S])

两边同取倒数得

1/V=Km/（Vmax*[S]）+1/Vmax

以1/V对1/[S]作图，纵轴截距=1/Vmax, 横轴截距=-1/km

Hanes作图法: [S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax

以[S]/V对[S]作图，纵轴截距=-km, 直线k=1/Vmax

3、 酶浓度对反应速度的影响

（当[S]＞＞km，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。当[S]＞＞E时，km忽略不计）

4、温度对反应速度的影响①温度升高，酶促反应速度升高②温度升高，可引起酶的变性失活。

最适温度：酶促反应速度最快时的环境温度称为酶促反应的最适温度。（酶的最适温度不是酶的特征性常数，与反应时间有关）注：临床应用：低温麻醉、低温保存菌种。

5、pH对反应速度的影响

①酶活性受其反应环境的PH影响，且不同的酶对不同的PH有不同要求。②最适pH ：酶催化活性最大时的环境pH

③胃蛋白酶最适PH值是；肝精氨酸酶是；多数酶是中性（最适pH不是酶的特征性常数，受底物浓度，缓冲液种类与浓度，以及酶的纯度等因素影响）

6、抑制剂对酶促反应速度的影响

1抑制剂：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂。

2抑制剂多与酶的活性中心内、外必需基因相结合，从而抑制酶的催化活性。

分类：

1不可逆性抑制剂：以共价键与酶活性中心上的必需基因相结合，使酶失活，此种抑制剂不可用透析、超滤等方法去除。

2可逆性抑制剂：抑制剂与酶以非共价键方式结合，使酶活性降低或消失，可采用透析、超滤的方法解除，是一种可逆性结合。

A．竞争性抑制作用：与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合成中间复合物。（可逆的）比如：丙二酸与琥珀酸争琥珀酸脱氢酶，磺胺药物与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶）

B．Vmax不变，Km值↑

C．非竞争性抑制作用：与酶活性中心外的必需基因结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。

Vmax↓，Km值不变C.反竞争性抑制作用：抑制剂不与酶结合，反与酶和底物形成的中间产物（ES）结合，使中间产物ES的量下降。Vmax↓，Km值↓

7、激活剂对酶促反应速度的影响

1激活剂：使酶从无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。

2酶的激活剂大多为金属离子，如：Mg+、K+、Mn2+等。

3必需激活剂：大多数金属离子激活剂对酶促反应是不可缺少的。非必需激活剂：激活剂不存在时，酶仍有一定的催化活性。

8、酶活性测定与酶活性单位

1酶的活性指酶的催化化学反应能力，其衡量标准是酶促反应速度。

2酶的比活力：比活力是表示酶纯度的较好指标。（每分钟催化1umol底物转化为产物所需的酶浓度）

五．酶的调节

1、酶活性调节

⑴酶原与酶原的激活

1酶原：无活性的酶的前体。酶原的激活：由无活性的酶原变成有活性的酶的过程称酶原的激活

2酶原的激活一般通过某些蛋白质酶的作用，水解一个或几个特定的肽键，致使蛋白质构象发生改变而使酶原具有活性，其实质是酶的活性中心形成或暴露的过程（其过程不可逆）

3生理意义：{

⑵变构酶（别构酶）

1变构调节：酶分子活性中心外的某一部分可以与体内一些代谢物可逆地结合，使酶发生变构并改变其催化活性，这种调节酶活性的方式称为变构调节。

2变构效应剂：引起变构效应的代谢物称为变构效应剂。

3变构效应剂引起酶活性的增强或减弱，分别称变构激活作用或变构抑制作用。

⑶酶的共价修饰调节

1共价修饰（化学修饰）：酶蛋白肽链上的一些基因可与某些化学基因发生可逆的共价结合，从而改变酶活性，这一过程称酶的共价修饰。

2酶共价修饰包括：磷酸化与去磷酸化、乙酰化与去乙酰化、—SH—与—S—S—、甲基化与去甲基化、腺苷化与去腺苷化。

2.酶的调节

⑴酶蛋白合成的诱导与阻遏

1酶蛋白的合成量主要 调节

2诱导剂：能促进酶蛋白的基因转录，增加酶蛋白生物合成的物质为诱导剂（辅阻遏剂则相反）

⑵酶降解的调控

酶蛋白质降解途径{

3．同工酶

①同工酶：指催化相同的化学反应，而酶蛋白分子结构、理化性质、免疫学性质不同的一组酶。

②同工酶是由不同基团或等位基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA翻译的不同多肽链组成的蛋白质。翻译后经修饰生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中

③乳酸脱氢酶是四聚体蛋白分为

H型（心肌型）M型（骨骼肌型）LD1(H4)、LD2(H3M)、LD3(H2M2)、LD4(HM3)、LD5(M4)

备注： 参与组成辅酶的维生素

第五章 维生素与微量元素

第一节 维生素

一、概论

1.维生素：是维护人体健康，促进生长发育，和维持细胞正常生理功能所必需的一类低相对分子质量有机化合物。

2.特点：

（1）日需量少，但大部分由食物供给。

（2）是重要的营养素，但不能供能，也不是细胞组织的结构成分。

（3）多数是构成某些酶的辅酶或辅基成分。

（4）长期缺乏会引起供能障碍或出现生理功能紊乱即维生素缺乏病。

二、脂溶性维生素

1.维生素E又称生育酚，以a-生育酚在自然界分布最为广泛，且生物活性最强。

2.维生素C保护疏基作用：维生素C作为供氢体能使许多疏基分子上的疏基保持在还原状态，发挥其催化作用。正常成人每日维生素C的需要量是60mg。

第六章 生物氧化

第一节 构成ATP的氧化体系

一、呼吸链

1.概论

（1）定义：代谢物脱下的成对氢离子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应，逐步传递最终与氧结合成水。由于此过程与细胞呼吸有关，所以将此传递链称为呼吸链。（2）在呼吸链中，酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内膜上。（3）传递氢的酶或辅酶称之为递氢体。（4）传递电子的酶或辅酶称之为电子传递体。（5）无论递氢体还是电子传递体都起传递电子的作用，所以呼吸链又称电子传递链。

2.呼吸链的组成：

（1）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）或称辅酶I（CoI）。

生理PH条件下，烟酰胺中的吡啶氮为五价氮，它能可逆地接受电子而成为三价氮，与氮对胃的氢键也较活泼，能可逆地加氢还原，故可视为递氢体。

NAD++2H NADP++H+

（2）黄素蛋白（FP）

有两种辅基：①黄素单核苷酸（FMN）②黄素腺嘌呤二核苷酸

FMN +2H FAD

氧化型 （ ） （ ） 还原型

FAD H2- FAD

（3）铁硫蛋白（Fe-S）

分子中含铁原子和硫原子，铁和无机硫原子和蛋白质多肽链上半胱氨酸残基的硫相结合。

Fe2+ Fe3+ + Fe 单电子传递

（4）泛醌（UQ）又称辅酶Q（CoQ）

脂溶性的苯醌类化合物，分子中带有一很长的侧链，由多个异戊二烯组成。

H++e H++e

泛醌 泛醌H 二氢泛醌

(醌型或氧化型) （半醌型） （氢醌型或还原型）

（5）细胞色素类（Cyt）

位于线粒体内膜的电子传递体，辅基为铁卟啉。

作用：将电子从呼吸链传递到氧的专一酶。

（6）人体线粒体呼吸链复合酶：-

3.主要的呼吸链

（1）NADH氧化呼吸链：

①生物氧化中大多数脱氢酶如乳酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶都是以NAD+为辅酶

②NADH氧化呼吸链的组成和作用

2H+

SH2 NAD+ UQ 2Cyt-Fe2+ 1/2O2

S NADH+H+ UQH2 2Cyt-Fe3+ O2 H2O

（2）琥珀酸氧化呼吸链（FADH2氧化呼吸链）呼吸酸脱氢酶催化脱下的2H经复合体II使CoQ形成CoQH2，再往下的传递与NADH氧化呼吸链相同。(琥珀酸脱氢酶,α鏻酸甘油脱氢酶,脂闲CoA脱氢酶)

琥珀酸 FAD(Fe-S) UQH2 2Cyt-Fe3+ O2

延胡索酸 FADH2(Fe-S) UQ 2Cyt-Fe2+ 1/2O2

2H+

二、氧化磷酸化

（1）定义：代谢氧化物脱氢经呼吸链传递给氧生成水的同时，释放能量使ADP磷酸化生成ATP，由于代谢物的氧化反应与ADP磷酸化反应耦联反应故称氧化磷酸化。

（2）氧化磷酸化是体内生成ATP的主要方式，另一种生成ATP的方式是底物水平磷酸化。

1.氧化磷酸化的耦联部位：

（1）P/0比值的测定：消耗1mol氧原子所需消耗的无机磷的摩尔数。

（2）自由能变化：

△Go’=-nF△Eo’

n=传递电子数；F为法拉第常数[(mol·V)]

2. 氧化磷酸化的耦联机制

（1）化学渗透假说:电子经过呼吸链传递释放的能量可以将H+从线粒体内膜的基质侧弄到膜间隙，因此产生了电化学梯度，当质子顺浓度梯度经过ATP何梅F0回流，能生成ATP )

实验证明：递氢体和电子传递体在线粒体内膜上交替排列，复合体I、II、III如同线粒体内膜上的3个质子泵，均能将H+从线粒体基质泵到膜间隙。

（2）ATP合酶

①由亲水性F1和疏水性F0两部分组成

F1 ：a3，β3 ，γ，δ，ε 功能：催化合成ATP

F0 ：a,b2,C9~12亚基

②当H+浓度顺梯度经F0中a亚基和c亚基之间回流，γ亚基发生旋转。3个β亚基构象发生改变，以三种独立状态存在。

1）紧张状态T：与ATP紧密连接

2）松弛状态L：与ADP和无机磷结合

3）开放状态O：生成ATP释出

三、影响氧化磷酸化的因素

1.抑制剂

（1）呼吸链抑制剂：阻断呼吸链中某些部位电子传递。

CO、CN-、N3-及H2S抑制细胞色素C氧化酶，使电子不能结合氧。

此类抑制可使细胞内呼吸停止，导致人迅速死亡。

（2）解耦联剂：

①可使氧化磷酸化耦联过程脱离

②通道回流，而通过线粒体内膜中其他途径返回线粒体基质，从而破坏内膜两侧的侄子电化学梯度，使ATP的生成受到抑制，以电化学梯度储存的能量以热量形式释放。

（3）氧化磷酸化：

①寡酶素可以阻止质子从F0 通道回流，抑制ATP生成。

②由于此时线粒体内膜两侧质子电化学梯度增高，影响呼吸链质子泵的功能，继而抑制电子传递。

的调节作用：正常计提的氧化磷酸化速率主要受ADP的调节成正比RCR，加入ADP后的耗氧量速率与仅有底物时的耗氧速率之比称为呼吸控制率（RCR）。

3.甲状腺激素

（1）甲状腺激素诱导细胞膜上Na+.K+-ATP酶的合成使ATP加速分解为ADP和Pi，ADP增多促进氧化磷酸化。

（2）甲状腺素（T3）还可使解偶联蛋白基因表达增加，引起耗氧量和产热量增加。

四、 ATP

1.在体内所有高能磷酸化合物中，以ATP末端的磷酸链最为重要。

2.为糖原，磷脂蛋白质合成时提供能量的UTP，CTP，GTP，一般不能从物质氧化的过程中直接生成，只能在核苷二磷酸激酶的催化下，从AT中获取~P。3.当体内ATP消耗过多时，ADP累积，在腺苷肠激酶催化下，由ADP转变成ATP被利用。

还可将~P转移给肌的生成磷酸肌酸（CP），作为脑和肌中能量的一种储存形式。当机体消耗ATP过多而导致ADP增多时磷酸肌将~P转移给ADP生成ATP，供生理活动之用。

五、通过线粒体内膜的物质转运

1.胞质中NAPH的氧化：（1）a-磷酸甘油穿梭（2）苹果酸-天冬氨酸穿梭

第一节 呼吸链的概述

1.氢原子中含有电子，故递氢的同时必然递电子（递氢体也是递电子体）。但递电子体不一定是递氢体。

2.从呼吸链中可以分离得到4个有递电子功能的复合体：NADH-泛醌还原酶（复合体I），琥珀酸-泛醌还原酶（复合II），泛醌-细胞色素C还原酶（复合体III）和细胞色素C氧化酶（复合体IV）。CoQ和Cyt c 不包含在这些复合体中。

3.在呼吸链中含有类和Fe-S等，他们按一定顺序排列组成长短不同的两条呼吸链：NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链，排列顺序是：

琥珀酸

FAD

（Fe-S）

NADH → FMN → CoQ → Cyt b → Cyt c1 → Cyt c → Cyt aa3 → 1/2O2

(Fe-S)

在NADH氧化呼吸链（由复合体I，III,IV组成）中，存在3个偶联部位（FMN→CoQ,Cyt b→Cyt c1,Cyt aa3→1/2 O2）；而在琥珀酸氧化呼吸链（由复合体II,III,IV组成）中，含有2个偶联部位（Cyt b→Cyt c1,Cyt aa3→1/2 O2）。

第三节

ADP或ADP/ATP比率是调节氧化磷酸化的重要因素。机体利用ATP增多，ADP浓度增高，转运人线粒体后使氧化磷酸化速度加快。反之ADP不足，使氧化磷酸化速率减慢。

第四节

ATP是多种生理活动能量的直接提供者，体内能量的生成，转化，储存和利用，都以ATP为中心。

第五节

线粒体外生成的NADH不能直接进入线粒体经呼吸链氧化，需要借助穿梭系统才能使2H进入线粒体内。有a-磷酸甘油穿梭（脑与骨骼）和苹果酸-天冬氨酸（心与肝脏）穿梭两种转运制。其中通过a-磷酸甘油穿梭，2H氧化时能生成2分子ATP；经苹果酸-天冬氨酸穿梭系统将2H带入线粒体，氧化时能生成3分子ATP。

六 其他氧化体系

微粒体细胞色素P450（Cyt P450）加单氧酶使底物分子羟化。Cyt P450属于Cyt b类。加单氧酶有水生成，加双氧酶产物无水生成。其他氧化体系其特点是在氧化过程中不伴有偶联磷酸化，不能生成ATP。主要与体内代谢物、药物和毒物的生物转化有关。

第六章 糖代谢

糖是自然界一大类有机化合物，其化学式本质是多羟基醛或多羟基酮以及它们的衍生物。糖的基本结构式是（CH2O）n，故也称之为碳水化合物。糖类的生理功能有：1.作为体内主要的功能物质，1mol葡萄糖在体内完全氧化可释放2840KJ的能量。2.是人体组织结构的重要成分。3.核糖与脱氧核糖是体内合成核苷酸的原料。4.糖类可提供体内合成脂类和某些氨基酸的碳骨架。5.糖类是糖复合物的重要组成。糖在体内分解代谢的主要途径有4条：1.糖的无氧分解（糖酵解）。2.糖的有氧氧化。3.磷酸戊糖途径。4.糖醛酸途径。

第1节、血糖及其调节

一、血液中的单糖（主要是葡萄糖）称为血糖，是糖在体内的运输形式。

血糖的来源和去路。来源：1、食物中的糖类被消化吸收。 2、肝糖原分解 3、糖异生去路：1、无氧酵解，有氧氧化 2、戊糖旁路 3、转化伟脂肪、氨基酸 4、合成糖原

二、血糖水平的调节

1、肝脏的调节作用2、激素对血糖浓度的调节作用

A、胰岛素:胰岛素是体内唯一的降糖激素。 1、促进肌、脂肪组织将葡萄糖转运入细胞2、加速糖原合成、抑制糖原分解3、加速糖的有氧氧化4、抑制肝内糖异生 5、抑制脂肪组织中对激素敏感性酯酶，加速脂肪动员

B、胰高血糖素：是体内主要的升糖激素 1、抑制糖原合成，促进肝糖原分解2、抑制糖酵解，促进糖异生 3、激活脂肪组织中对激素敏感性酯酶，加速脂肪动员

C、糖皮质激素：1、促进肌蛋白分解，加强糖异生 2、抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖 3、对促进脂肪动员的激素有允许作用

D、肾上腺素：加速糖原分解（肝糖原 葡萄糖；肌糖原乳酸葡萄糖）应激状态下发挥作用。

第2节、糖酵解

糖的无氧分解是指体内组织在无氧情况下，细胞液中的葡萄糖分解生成乳酸和少量ATP的过程，也称为糖酵解。

一、糖酵解的反映过程：

1、磷酸己糖的生成

（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖。（催化此反应的酶是己糖激酶（HK））

意义：糖磷酸化后容易参与代谢反应；磷酸化后的糖含有带负电荷的磷酸集团而不能通过细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制。

（2）6-磷酸葡萄糖异构化转变为6-磷酸果糖

（3）6-磷酸丙糖的生成

由醛缩酶催化，1，6-二磷酸果糖分裂为磷酸二羟基丙酮和3-磷酸甘油醛两个磷酸丙糖分子。

此反应可逆，其逆反应是一个醛缩反应，故称催化反应的酶为醛缩酶或醇醛缩合酶。

2、磷酸丙糖的生成

由醛缩酶催化，1,6-二磷酸果糖分裂成为磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛两个磷酸丙糖分子。

此反应可逆，其逆反应是一个醛缩反应，故称催化此反应的酶称为醛缩酶或醇醛缩合酶。

3、3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并释放能量

（1）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸（在NAD+和H3PO4存在下）；

（2）1,3-二磷酸甘油酸将磷酸基转给ADP形成了3-磷酸甘油酸和ATP；

（3）3-磷酸甘油酸在磷酸甘油变位酶的催化下转变为2-磷酸甘油酸。

食物淀粉的消化主要在小肠进行。

葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖是糖酵解过程中第一个限速步骤，催化反应的酶为己糖激酶。

6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-磷酸果糖，是糖酵解的第二个限速步骤，催化反应的酶是6-磷酸果糖激酶-1。

糖酵解途径中第一次生成ATP的反应是1,3-二磷酸甘油酸将磷酸基转给ADP形成3-磷酸甘油酸和ATP。

糖酵解过程中三个关键酶：己糖激酶（HK），6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1），丙酮酸激酶（PK）。由这三种酶催化的反应不可逆。

（4）2—磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸（5）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸（由丙酮酸激酶（PK）催化）（6）烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸

（四）丙酮酸还原为乳酸

乳酸脱氢酶催化丙酮酸还原为乳酸。乳酸脱氢酶的辅酶是NAD+或NADH+H+。

糖酵解的全部反应过程见书P89页

二、 糖酵解的调节

1、6—磷酸果糖激酶—1

6—磷酸果糖激酶—1是糖酵解途径流量最重要的调节点。2,6—二磷酸果糖是6—磷酸果糖激酶—1最强的变构激活剂，与AMP一起消除ATP、柠檬酸的抑制作用。（ATP、柠檬酸是该酶的变构抑制剂）

2、丙酮酸激酶

是糖酵解第二重要的调节点，1,6—二磷酸果糖是其变构激活剂（ATP抑制）

3、葡萄糖激酶或己糖激酶（长链脂先CoA对其有变构抑制作用）

第3节 糖的有氧氧化

葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成CO2和H2O，并释放大量能量的反应过程，称为糖的有氧氧化。

一、有氧氧化的反应过程

1、丙酮酸生成2、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA（反应式见课本91页）3、乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化

三羧酸循环（见课本93页图）三羧酸循环（TAC）：又称柠檬酸循环，是由乙酰CoA与草酰乙酸缩合成含3个羧基的柠檬酸开始，经过一连串的代谢反应，使1分子乙酰基彻底氧化，再生成草酰乙酸而形成的一个循环。

（1）柠檬酸的形成（由柠檬酸合酶催化）

柠檬酸异构化生成异柠檬酸

（2）异柠檬酸氧化脱羧生成α－酮戊二酸（由异柠檬酸脱氢酶催化）

（3）α－酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA(由α－酮戊二酸脱氢酶复合体催化)

（4）琥珀酰CoA转变为琥珀酸

（5）琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸（由琥珀酸脱氢酶催化，该酶是TAC中唯一存在线粒体内膜上的酶）

（6）延胡索酸被水化生成苹果酸

（7）苹果酸脱氢生成草酰乙酸

TAC的关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α－酮戊二酸脱氢酶复合体，由这三种酶催化的反应不可逆，所以TAC不可逆。 异柠檬酸脱氢酶是主要的限速酶。

1分子乙酰CoA进入TAC氧化分解，总共可生成12分子ATP。

琥珀酰CoA转变为琥珀酸是TAC中唯一以底物水平磷酸化方式生成ATP的步骤。

TAC生理意义：

1、是三大营养物质氧化分解的共同途径。

2、三大营养物质代谢联系的枢纽。

3、为其他物质代谢提供小分子前体。

4、为呼吸链提供H+和e.

添补反应：TAC的中间代谢物，理论上可重复使用，但实际上某些成分经常由于参与体内各种相应的合成途径而被移去，所以必须通过各种途径加以补充。TAC中草酰乙酸的补充最重要。

三.有养氧化的调节

(一)丙酮酸脱氢酶复合物的调节。可以通过变构效应和共价修饰两种方式进行快速调节

(二)三羧酸循环的速率和流量的调控

第四节 磷酸戊糖途径

磷酸戊糖途径的反应过程

（一）脱氧氧化（二）异构化反应（三）基因转移

磷酸戊糖途径的调节

高糖饮食的影响

NADPH+H+的影响

组织细胞对NADPH+H+和一磷酸核糖相对需要量的调节

该图径的中间代谢物的影响

磷酸戊糖途径的主要特点是能生成磷酸核糖，CO2和NADPH+H+但不能直接生成ATP

磷酸戊糖途径主要的调节点是6-磷酸葡萄糖脱氢酶，该酶的快速调节主要受NADPH/NADP+比值的影响

一、磷酸戊糖途径的反应过程

1、反应部位：胞液2、反应步骤

二、磷酸戊糖途径的生理意义

1、磷酸核糖使体内合成核苷酸和核酸的必要原料2、NADPH+H离子具有多方面重要生理功用

（1）使体内多种重要生理活性物质合成代谢过程中的供氧体（2）是谷胱甘肽还原酶的辅酶（3）参与肝脏的生物转化作用

（4）可参与体内中性粒细胞和巨噬细胞在吞噬细菌后产生超氧阴离子自由基，所以与这些细胞的杀菌作用有关

三、磷酸戊糖途径的特点：

1、大量的NADPH生成。总反应式为：3×6-磷酸葡萄糖+6NADP+ →2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+

6氢离子+3 CO2。2、与糖酵解关系密切：其起始物为6-磷酸葡萄糖，产物6-磷酸果糖，3-磷酸甘油酸又可回到糖酵解里去。

3、磷酸戊糖途径主要是产生磷酸核糖、NADPH和CO2,而不是产生ATP.

四、磷酸戊糖途径的调节

限速酶为6-磷酸葡萄糖脱氢酶，主要受NADPH∕NADP+ 的调节。

高糖饮食时肝中6-磷酸葡萄糖含量增多，以提供脂酸合成所需的NADPH+(H+)。NADPH+（H+）对6-磷酸葡萄糖脱氢酶有明显的抑制作用。磷酸戊糖途径与糖有氧氧化和糖酵解途径之间存在着相互制约的关系。

五、磷酸戊糖途径的生理意义

1、磷酸戊糖途径的主要意义是产生5-磷酸核糖和NADPH+(H+)为核酸的生物合成提供核糖2、 提供NADPH+(H+)作为供氢体参与各种代谢反应。NADPH+(H+)维持谷胱甘酸的还原状态NADPH+(H+)参与肝脏的生物转化作用NADPH+(H+)与体内中性粒细胞和巨噬细胞的杀菌作用有关。

第五节 糖异生

由非糖化合物（如乳酸、甘油、丙酮酸、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。

一、糖异生途径

1、基本上与糖酵解的反应过程相反。糖酵解过程中由3个关键酶所催化的反应是不可逆反应，成为糖异生的“障碍”。参与克服“障碍”的4个酶是糖异生途径的限速酶。葡萄糖-6-磷酸酶可催化多种磷酸酯加水分解，主要存在于肝肾中。1，6-二磷酸酶（果糖二磷酸酶）丙酮酸羧化酶，存在于细胞的线粒体。磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，在GTP参与下，可催化草酰乙酸变为磷酸烯醇式丙酮酸。2、糖异生途径中的关键物质——草酰乙酸不能自由通过线粒体内膜。

二、糖异生的调节

糖异生的调节总体上和糖酵解的调节相反。

1、糖异生原料的影响 血浆中乳酸、甘油和生糖氨基酸的浓度增加时，糖异生增强。①饥饿时——蛋白分解加速，氨基酸增多，糖异生增强。②大量运动——乳酸堆积，糖异生增强。2、ATP/AMP比值 ATP/AMP比值升高，抑制糖酵解，促进糖异生。

3、2，6-二磷酸果糖 是肝内调节糖的分解或糖异生反应方向的主要信号。4、丙酮酸羧化酶5、激素调节 肾上腺素、糖皮质激素。胰高血糖素等使糖异生增强，胰岛素使糖异生减弱。

三、糖异生的生理意义

1、保持血糖浓度稳定2、有利于体内乳酸的利用3、补充肝糖原：糖异生是肝补充或恢复糖原的重要途径4、调节酸碱平衡：长期饥饿时，肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡。

四、乳酸循环

1在缺氧情况下，肌肉中糖酵解增强生成大量乳酸，通过细胞膜弥散入血并运送至肝，通过糖异生作用合成肝糖原或葡萄糖，葡萄糖再释入血液被肌肉摄取，如此构成一个循环，称为乳酸循环。2肌肉中生成的乳酸，即不能异生成糖，更不能释出葡萄糖。

3乳酸循环的生理意义：①避免乳酸损失，防止因乳酸堆积引起酸中毒;②乳酸再利用。乳酸循环式耗能过程，2分子乳酸异生成葡萄糖，消耗6ATP.

第六节、糖原的合成与分解

人体摄入的糖类大部分转变为脂肪（三酰甘油），只有一小部分以糖原形式贮存。

糖原主要存在于肝和肌肉中，肌糖元主要供肌收缩的急需，肝糖原则是血糖的重要来源。

1、糖原的合成代谢

葡萄糖（还有少量果糖和半乳糖）在肝脏、肌肉等组织中可以合成糖原。

合成过程 分4步

①葡萄糖+ATP（葡萄糖激酶）G6P+ADP

②G6P（磷酸葡萄糖变位酶）G1P

③G1P+UTP （UDPG焦磷酸化酶） UDPG+焦磷酶

④UDPG+糖原n（糖原合酶）糖原n+1+UDP

糖原含酶的作用只能使糖链不断延长，而不能形成新分支。

糖原合成时，每增加1个葡萄糖基需消耗2分子ATP。

2、糖原的分解代谢

糖原分解是指糖原分解为葡萄糖的过程

磷酸化酶催化糖原非还原端的葡萄糖基磷酸化。生成1─磷酸葡萄糖。反应不消耗ATP。1─磷酸葡萄糖转变为6─磷酸葡萄糖：催化酶是葡萄糖变位酶。6─磷酸葡萄糖+H2O（葡萄糖-6-磷酸酶）葡萄糖+Pi

3、糖原合成与分解的调节

糖原合成和糖原分解途径的限速酶分别是糖原合酶和磷酸化酶，这两种酶的快速调节有变构调节和化学修饰两种方式。

共价修饰调节。变构调节糖原累积症：是一类遗传性代谢病，特点是体内某些组织器官中有大量糖原堆积。

第八章 脂类代谢

脂类 脂肪（fat）：三酯甘油或称甘油三酯，主要功能是储能和供能。

类酯（adupoid）：包括磷脂、糖脂、胆固醇及胆固醇酯，可参与生物膜的结构组成，细胞识别及信息传递，转变成活性类固醇化合物，调节机体代谢。

第一节脂类的生理功能

1.储能和供能 2.维持生物膜结构完整与功能正常3.保护内脏与维持体温 4.参与细胞信息传递5.转变成多种重要的生理活性物质参与机体代谢调节

第二节 脂类的消化和吸收

一、脂类的消化

1.部位：小肠上段2.所需条件及酶： 胆汁酸、胰脂酶，辅脂酶，磷脂酶A2，胆固醇酯酶

二、脂类的吸收 部位：十二指肠下段及空肠上段

脂类消化吸收的特点

1.小肠上段是脂类物质的主要消化场所，十二指肠下段及空肠上段是脂类物质消化产物的主要吸收场所2.脂类物质的消化吸收需要胆汁酸盐帮助乳化与分散3.脂类物质的消化需要多种消化酶协同作用4.消化产物经被动扩散方式吸收进入肠粘膜细胞5.被吸收的消化产物经单酰甘油途径在小肠粘膜细胞中重新合成三酰甘油6.被吸收的肠类物质在血液中的运输需要载脂蛋白帮助

第三节、血脂

血浆中的脂类统称为血脂

血浆脂蛋白中的蛋白质部分称为载脂蛋白。血浆脂蛋白种类很多，通常用超离心法或电泳法可分成4种：

1、乳糜微粒（CM）转运外源脂肪，被脂肪酶水解后成为乳糜残留物。2、极低密度脂蛋白（前β脂蛋白，VLDL）转运内源脂肪，水解生成中间密度脂蛋白（IDL或LDL1），失去载脂蛋白后转变为低密度脂蛋白。3、低密度脂蛋白（β-α脂蛋白，LDL）转运胆固醇到肝脏。β脂蛋白高易患动脉粥样硬化。4、高密度脂蛋白（α-脂蛋白，HDL）转运磷脂和胆固醇，由肝脏和小肠合成，可激活脂肪酶，有清除血中胆固醇的作用。LDL/HDL称冠心病指数，正常值为±。自由脂肪酸与清蛋白结合，构成极高密度脂蛋白而转运。

第四节、甘油三酯的中间代谢

一、甘油三酯的分解代谢

1.脂肪动员（fat mobilization）：贮存在脂肪组织中的甘油三酯在脂肪酶作用下逐步分解成脂酸和甘油，释放入血供其他组织氧化利用的过程。脑、神经组织及红细胞等不能直接利用脂酸；脂肪组织和骨骼肌缺乏甘油，激酶不能利用甘油。

2.脂酸的β—氧化过程

（1）β--氧化是脂酸最主要的氧化分解形式，除脑组织和成熟的红细胞外，大多数组织都能氧化分解脂酸。肝和肌肉最活跃。

（2）氧化部位：内质网及线粒体外膜（3）β--氧化大致可分为：活化——转移——氧化（4）脂酸的活化——CoA（消耗了2分子ATP）（5）脂酰CoA进入线粒体：脂酸β--氧化酶系分布在线粒体基质中，长链脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜，需载体肉碱。（6）肉碱脂酰转移酶I和酶II是同工酶，酶I是限速酶，酶I受丙二酰CoA抑制，酶II受胰岛素抑制，胰岛素对脂酸的氧化具有直接和间接双重抑制作用。（7）脂酰CoA的β--氧化：脱氢——加水——再脱氢——硫解（图8-9）（8）脂酰氧化的能量生成及生理意义①1分子硬脂酸完全氧化可净生成146个高能磷酸键，为机体提供大量能量②脂酸β--氧化也是脂酸的改造过程

（9）脂酸β--氧化的特点

①β--氧化过程在线粒体基质内进行②β--氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆③需要FAV，NAD，CoA为辅助因子④每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA（7次）

软脂酸+ATP+7H2O+7FAD+7NAD+8CoA==8乙酰CoA+7FADH2+7NADH+7H+AMP+PPi。乙酰辅酶A彻底氧化生成ATP :[(n/2-1)(2+3)+n/2*12]-2=129(软脂酸) 146（硬脂酸）

3.酮体的生成与利用（天然的不饱和的脂肪酸 为顺式的脂肪酸，但是β氧化是方式的脂肪酸）

酮体（kcetone bodies）指脂酸在肝脏中进行正常分解代谢所生成的乙酰乙酸、β--羟丁酸和丙酮的总称。

（1）酮体的生成：以乙酰CoA为原料，在肝线粒体内，经三步反应：

①乙酰乙酸CoA的生成 ②HMG—CoA的生成③酮体的生成

限速酶：HMG—CoA合成酶（β-羟β-甲基戊二酰CoA）

（2）酮体的利用：在脑、心、肾和骨骼肌等肝外组织细胞线粒体中，酮体利用酶类的活性很强，肝多组织是利用酮体最主要的场所。需要的酶：琥珀酸CoA转硫酶、乙酰乙酸硫解酶、乙酰乙酸硫激酶

（3）酮体生成的意义：①在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式。②在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源。

（4）酮体生成的调节：①饱食和饥饿的影响 a.饱食状况下酮体生成减少 b.饥饿状况下生成增多②丙二酰CoA对生酮作用的调节：丙二酰CoA合成增加，酮体生成减少

第五节、甘油三酯的合成代谢（糖是合成脂肪的原料）

一．脂酸的合成代谢

部位：肝、乳腺及脂肪组织。脂酸的合成体系：胞液体系、内质网体系和线粒体体系

1.软脂酸的生成

（1）原料：乙酰CoA、ATP、NADPH、HCO3— 部位：肝（主要）、脂肪组织等

（2）脂酸合成关键酶：乙酰CoA羧化酶，催化脂酸生物合成的限速反应，分布于细胞液中。

（3）脂酸合成酶系 大肠杆菌：多酶复合体（七种酶蛋白聚合在一起）高等动物：多功能酶（一个基因编码的一条多肽链）

（4）脂酸合成过程：从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。启动——装载——缩合——加氢——脱水——再加氢——硫解

（经过7次循环，消耗1乙酰CoA，7丙二酰CoA、7ATP和14NADPH+H+，即生成1分子软脂酰ACP酰基载体蛋白）

2.软脂酸的加工改造

（1）碳链长度的加工改造：①内质网碳链延长系统 ②线粒体碳链延长系统 ③脂酸碳链的缩短

（2）饱和度的加工改造

二、3-磷酸甘油合成(糖代谢)

三、甘油三酯、

3脂肪酸+甘油+7ATP+4H2==甘油三酯+7ADP+7Pi

第九章 蛋白质分解代谢

第一节 蛋白质的营养作用

营养必需氨基酸（名词解释）：是指体内需要而又不能自身合成，必需由食物供应的氨基酸。人体内的8种营养必需氨基酸：缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸（选择题）辅助记忆法：“一 笨 蛋 来 宿 舍 歇 凉”（异亮）（苯丙）（甲硫）（赖）（苏）（色）（缬）（亮）

一、蛋白质的营养作用：

1．蛋白质的生理功能：主要有：①是构成组织细胞的重要成分；②参与组织细胞的更新和修补；③参与物质代谢及生理功能的调控；④氧化供能；⑤其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等。 2．氮平衡：体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡。氮平衡有以下几种情况： ⑴氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。 ⑵氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡。此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复期。 ⑶氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡。此种情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。 3．蛋白质的营养价值及互补作用：蛋白质营养价值高低的决定因素有：① 必需氨基酸的含量；② 必需氨基酸的种类；③ 必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符的氨基酸组成。将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用称为食物蛋白质的互补作用。

第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败

一、蛋白质的消化

人体氨基酸主要来源于食入蛋白的消化、吸收。食物蛋白质在胃、小肠及肠粘膜细胞中经一系列酶促反应水解生成氨基酸及小分子肽的过程称为蛋白质的消化。

1.胃的消化胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽2.小肠的消化小肠是蛋白质消化的主要场所，小肠中蛋白质的消化主要靠胰酶来完成，胰液中的蛋白酶基本分为内肽酶（endopeptidase）——胰、糜、弹性蛋白与外肽酶（exopeptidase）——羧肽酶A、B两大类。

二、蛋白质在肠中的腐败：主要在大肠中进行，是细菌对未消化蛋白质及其消化产物的分解作用，可产生有毒物质。

胺类生成产生假神经递质（苯乙醇胺、羟酪胺），竞争性抑制儿茶酚胺传递兴奋——肝性脑昏迷（肝昏迷）

肠道细菌的蛋白酶将蛋白质水解成氨基酸，再经氨基酸脱羧基作用，产生胺类。

1、氨的生成（了解）人体肠道中氨的来源主要有两个：一个是未吸收的氨基酸在肠道细菌作用下脱氨基而生成；另一个是血液中的尿素渗入肠道黏膜，受肠道细菌尿素酶的水解而生成氨。

2、其他有害物质生成（了解）

3、氨基酸的脱氨基作用： 氨基酸主要通过三种方式脱氨基，即氧化脱氨基，联合脱氨基和非氧化脱氨基。

4、1．氧化脱氨基：反应过程包括脱氢和水解两步，反应主要由L-氨基酸氧化酶和谷氨酸脱氢酶所催化。L-氨基酸氧化酶是一种需氧脱氢酶，该酶在人体内作用不大。谷氨酸脱氢酶是一种不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+为辅酶。该酶作用较大，属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。 2．转氨基作用：由转氨酶催化，将α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸酮基的位置上，生成相应的α-氨基酸，而原来的α-氨基酸则转变为相应的α-酮酸。转氨酶以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。转氨基作用可以在各种氨基酸与α-酮酸之间普遍进行。除Gly，Lys，Thr，Pro外，均可参加转氨基作用。较为重要的转氨酶有： ⑴ 丙氨酸氨基转移酶（ALT），又称为谷丙转氨酶（GPT）。催化丙氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。 ⑵ 天冬氨酸氨基转移酶（AST），又称为谷草转氨酶（GOT）。催化天冬氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。

5、3．联合脱氨基作用：转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，从而使氨基酸脱去氨基并氧化为α-酮酸的过程，称为联合脱氨基作用。可在大多数组织细胞中进行，是体内主要的脱氨基的方式。 4．嘌呤核苷酸循环（PNC）：这是存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，腺苷酸脱氨酶的活性较高，该酶可催化AMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。

四、氨的代谢

1.氨有毒，进入血液形成血氨，过高会引起脑功能紊乱，与肝性脑病的发病有关2.来源：①AA脱氨（主要）②肠道 ③肾脏来源

3.转运

（1）丙氨酸—葡萄糖循环

运送至肝 氨（合成尿素）

①AA转氨给丙酮酸 丙氨酸 糖异生

联合脱氨 丙酮酸 葡萄糖

运送至肌肉

形式 ②在肌肉 肝内进行

（2）谷氨酰胺（脑.肌肉等 肝.肾） （脑解氨毒主要途径）

（需要ATP参加）

①氨 谷氨酰胺 肝、肾中经谷氨酰胺酶水解成氨和谷氨酸

转变 经血液

②即是氨的解毒产物也是储存和运输形式

③谷氨酰胺酶可抑制肿瘤成分、降血氨、治白血病

五、尿素生成 （重点）

1.氨通过肝细胞合成尿素而解毒，尿素氮占排氮80%~90%2.肝（合成尿素主要器官），肾、脑（合成甚微），肾（排尿主要器官）

3.鸟氨酸循环（2分子氨与1分CO2结合成1分子尿素及1分子H2O

①原料：两个N（一个来自NH3，一个来自天冬AA），一个C（来自CO2）②消耗3个ATP③合成部位：肝细胞线粒体内和胞液

④关键酶：CPS-I，精氨酸代琥珀酸合成酶（限速酶）4.尿素合成调节

食物蛋白质 尿素合成速度 (反之亦同)

CPS-I调节：AGA影响CPS—I 激活

精氨酸浓度 AGA CPS—I 尿素

尿素合成酶系调节：精氨酸代琥珀酸合成酶活性最低（限速酶）

6、α-酮酸的代谢：

7、1．再氨基化为非必需氨基酸。 2．转变为糖或脂：某些氨基酸脱氨基后生成糖异生途径的中间代谢物，故可经糖异生途径生成葡萄糖，这些氨基酸称为生糖氨基酸。个别氨基酸如Leu，Lys，经代谢后只能生成乙酰CoA或乙酰乙酰CoA，再转变为脂或酮体，故称为生酮氨基酸。而Phe，Tyr，Ile，Thr，Trp经分解后的产物一部分可生成葡萄糖，另一部分则生成乙酰CoA，故称为生糖兼生酮氨基酸。 3．氧化供能：进入三羧酸循环彻底氧化分解供能。

8、 氨基酸脱羧基

一脱羧基作用

脱羧

AA 胺

氨基酸 脱羧酶

辅酶：磷酸吡哆酶

1.γ--氨基丁酸

谷氨酸脱羧酶（在脑、肾中活性很高）

L—谷氨酸 γ—氨基丁酸（GABA）（是中枢抑制性神经递质）

2.牛磺酸 氧化 脱羧

L—半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸

主要来自食物、有肾脏排出

作用：（1）广泛生物学功能，一种中枢抑制性神经递质（2）维持血液、免疫、生殖系统功能正常（3）促进婴儿发育

3.组胺作用：增加毛细血管通透性，降血压；刺激蛋白激酶、胃酸分泌

4. 5-羟色胺作用：神经递质抑制作用；收缩血管作用；扩张骨骼肌血管

5.多胺作用：精脒与精胺调节细胞生成重要物质

二、一碳单位：一些AA分解过程中产生含有一个碳原子集团（名词解释）（重点）

1.不能游离存在，常与四氢叶酸（FH4）结合既是运载体，又是辅酶。一碳单位结合在N5、N10位上3.能产生一碳单位的AA：丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸。4.一碳单位之间通过氧化还原反应彼此转变，但N5—甲基四氢叶酸是不可逆的。5.生理作用：合成嘌呤及嘧啶的原料，在核酸生物合成中占重要地位。

三、含硫氨基酸的代谢

1.含硫氨基酸：甲硫氨酸、半胱氨酸、胱氨酸（后两者不能转变为前者外，皆可转变）

2.甲硫氨酸循环 腺甘转移酶 甲基转移酶

甲硫氨酸+ATP S-腺苷甲硫氨酸（SAM） S-腺苷同型半胱氨酸

同型半胱氨酸 脱腺苷

接受N5-甲基四氢叶酸提供的甲基

利用N5-CH3-FH4唯一反应

甲硫氨酸合成酶，辅酶VB12

3.缺乏VB12 巨幼红细胞贫血4.肝是合成肌酸的主要器官5.半胱氨酸（—SH）与胱氨酸(—S—S—)对维持蛋白质结构有重要作用、解毒、抗氧化等重要生理功能

四、芳香族氨基酸代谢

1.含苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸

羟化酶

2.苯丙氨酸 酪氨酸（参与甲状腺激素、儿茶酚胺、黑色素代谢，自身氧化分解）3.白化病（缺乏酪氨酸酶引起） 4.苯丙酮酸尿症（缺乏苯丙氨酸羟化酶）5.呆小症、地方性甲状腺肿（缺乏甲状腺激素）6.尿黑酸症（缺乏尿黑酸氧化酶）

核苷酸代谢

一、嘌呤核苷酸的合成代谢

体内嘌呤核苷酸的合成可分为从头合成和补救合成两条途径。1.从头合成途径（1）合成部位：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺。而脑脊髓则无法进行此合成途径。（2）嘌呤环合成的原料来源

CO2 甘氨酸

C N

天冬氨酸 N C

C 甲酰基（一碳单位）

甲酰基 C C

（一碳单位）

N N

记忆口诀：左—C，右—C，甘氨当中站，两边坐谷氨，左上天冬氨，头顶CO2

（3）可分为三个阶段：首先是5-磷酸核糖的活化，再分十步反应合成次黄嘌呤核（肌）苷酸（IMP），再通过不同途径分别生成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鸟嘌呤核苷酸（GMP）①5-磷酸核糖的活化;关键酶（磷酸戊糖焦磷酸激酶）产物（PRPP：5-磷酸核糖-@-焦磷酸）②次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成:③AMP和GMP的合成

（4）从头合成示意

PRPP合成酶 PRPP酰胺转移酶

5—磷酸核糖 磷酸核糖焦磷酸 5—磷酸核糖胺

（PRPP）

ATP AMP

ATP AMP 次黄嘌呤核苷酸

GTP GMP 黄嘌呤核苷酸

（5）嘌呤核苷酸从头合成特点：A、5-磷酸核糖分子上合成PRPP；B、IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键；

C、AMP或GMP的合成又需1个ATP;D、脱氧核糖核苷酸的生成；E、在核苷二磷酸水平上进行。

一、嘌呤核苷酸的分解代谢

嘌呤核苷酸及嘌呤既可以进入补救合成途径又可经水解，脱氨及氧化作用生成尿酸，随尿排出体外。

二、嘌呤核苷酸的代谢异常及抗代谢物

1.嘌呤核苷酸的代谢异常：痛风（gout）。HGPRT基因缺陷导致嘌呤合成过多，明显的高尿酸血症。是尿酸过量生产或尿酸排泄成不充分引起的尿酸堆积造成的，尿酸结晶堆积在软骨，软组织，肾脏以及关节处。在关节处的沉积会造成剧烈的疼痛。

2.临床用别嘌呤醇治痛风，因为别嘌呤醇与次黄嘌呤结构类似，可抑制黄嘌呤氧化酶，从而抑制尿酸的合成。

第三节 嘧啶核苷酸代谢

一、嘧啶核苷酸的合成代谢也有从头合成和补救合成两条途径

1.从头合成途径

指利用磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。

（1）合成部位：主要在肝细胞胞液中进行；先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生成核苷酸。

（2）合成的原料：氨基甲酰磷酸和天冬氨酸；（3）尿嘧啶核苷酸的从头合成：

谷氨酰胺和CO2合成氨基甲酰磷酸通过多步反应生成乳清酸与PRPP缩合并脱羧生成尿苷酸（UMP）

一、嘧啶核苷酸的分解代谢

H3PO4 H3PO4 1-磷酸核糖

嘧啶核苷酸 嘧 啶 核 苷 嘧啶

核苷酸酶 核苷磷酸化酶

二、嘧啶核苷酸的代谢异常及抗代谢物

1.异常：乳清酸尿症：此病有两种类型，一种是缺乏乳清酸磷酸核糖转移酶和乳清酸核苷酸脱羧酶；另一类型只缺乏乳清酸核苷酸脱羧酶。2.临床用尿嘧啶或尿苷治疗。尿苷经磷酸化可生成UMP、UTP，进而反馈抑制乳清酸的合成以达到治疗的目的。

3.抗代谢物：嘧啶类似物；嘧啶核苷酸类似物；氨基酸类似物；叶酸类似物

＊从头合成

指利用磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。

核苷酸的补救合成

（1）利用体内游离的碱基，经过简单的反应过程，合成核苷酸；（2）生理意义：一方面在于可以节省从头合成时能量和一些氨基酸的消耗；另一方面，体内某些组织器官，如脑，脊髓等由于缺乏从头合成的酶体系，只能进行补救合成。

第十一章 物质代谢的联系与调节

第一节 物质代谢的相互联系

一、 在能量上的相互联系

三大营养素的氧化功能，可分为三个阶段：

糖原 脂肪 蛋白质

第一阶段：无能量释放

葡萄糖 甘油脂肪酸 氨基酸

第二阶段：释放贮存能量的1/3

乙酰辅酶A

1/2O2 ATP ADP+Pi

2H 第三阶段：释放贮存能量的2/3

H2O 三羧酸循环 CoASH

CO2

三大营养物质互相代替，互相制约，当任一营养素的分解氧化占优势时，就会抑制和节省其他供能物质的降解

二、糖、脂、蛋白质及核苷酸代谢之间的相互联系

1.糖可以转变为脂肪（超机能量消耗）转化为脂肪2.脂肪中的甘油可以转化为糖，而脂肪不能转变成糖3.糖可以转变为胆固醇，也能为磷脂合成提供原料4.胆固醇不能转变为糖，磷酸甘油磷脂中的甘油部分可以转变为糖5.糖代谢正常进行是脂肪分解代谢顺利进行的前提6.糖代谢与氨基酸代谢的相互关系7.脂类代谢与氨基酸代谢的相互关系8.核苷酸与氨基酸代谢的相互联系

第四节 代谢调节

1.代谢调节普通存在于生物界，是生物进化过程中逐步形成的一种适应能力。物质代谢的三级水平调节：

2.细胞水平代谢调节是基础，激素水平和整体水平的调节最终是通过细胞水平的代谢调节实现的

一、细胞水平的调节

1.细胞内酶的隔离分布

（1）意义：使相关联而又不同的代谢途径有联系又不互相干扰，保证各条代谢途径按各自不同方向顺利进行

（2）代谢反应的速度与方向是由关键酶或调节酶决定 （3）特点：关键酶催化第一步反应，催化速度最慢，其活性大小决定整个代谢的总速度；催化不可逆反应，属于调节酶（结构、数量调节）；受底物，代谢物或效应剂调节

2.变构调节

（1）变构调节的概念:小分子化合物与酶蛋白分子活性中心外的某一部位，特异的非共价键结合，引起酶分子构象变化，从而改变构象变化 （2）变构调节的生理意义 ①代谢途径的终产物作为变构抑制剂反馈抑制该途径的起始反应的酶，从而即可使代谢产物的生成不致过多，也避免原材料的不必要浪费 ②通过变构调节，使能量得以贮存 ③通过变构调节维持代谢物的动态平衡 ④通过变构调节使不同代谢途径相互协调

3.化学修饰调节

化学修饰的方式有：磷酸和去磷酸化、乙酰化与脱乙酰、甲基化与脱甲基，腺苷化与脱腺苷及SH与-S-S-互变

4.酶量的调节

（1）酶蛋白合成的诱导与阻遏：诱导剂与阻遏剂（2）一旦酶被诱导合成之后，由于酶量增加，此时即使除去诱导剂，仍可保持酶活性和调节效应，直到酶降解（3）通常酶作用的底物、激素或药物可作为酶的诱导剂（4）药物可诱导肝细胞微粒体中加单氧酶或其他一些药物代谢酶的合成，加速肝的生物转化作用，从而使药物失活而产生耐药性

二、 激素水平的代谢调节

1.激素作用的一个重要特点：高度的组织特异性、效应特异性2.膜受体是存在于细胞表面质膜上的跨膜糖蛋白

膜受体激素作用的共同规律：激素与相应的受体特异识别结合成激素—受体复合物，通过G蛋白介导影响某种酶活性变化而产生第二信使，再由第二信号将激素信号逐级传递放大，最终产生系列代谢及生理效应（蛋白质激素、肽类激素和儿茶酚胺等）

3.胞内受体激素 （类固醇激素、甲状腺激素等）

（1）胞内受体存在于胞液或核内（2）疏水性激素可透过细胞膜进入细胞内或直接进入细胞核与核内特异受体识别结合成激素--受体复合物，或是与胞液中的特异受体结合进入核内，再与核内特异受体结合（3）在核内，两个激素受体复合物形成二聚体，并与DNA分子上的激素反应元件结合，促进（或抑制）相应基因的表达以调节细胞内蛋白质或酶的含量，从而实现激素对物质代谢的调节

三、 整体调节

1.饥饿 （1）短期饥饿： 头1~2天，依靠肌糖原分解来维持血糖恒定。血糖下降到一定程度，胰高血糖素分泌↑，胰岛素分泌↓，这两种激素增减会引起“三增强一减弱”为主要特征：①蛋白质分解增强，氨基酸释放增多 ②糖异生作用增强：原料来自蛋白质分解释放的氨基酸，其次是乳酸，少量来自脂肪动员的甘油 ③脂肪动员增强，酮体生成增多：酮体在饥饿初期被心、肝、肾利用 ④组织氧化葡萄糖减弱:大脑仍以氧化葡萄糖为主

所以，在饥饿初期，及时补充葡萄糖，不仅可以减少酮体生成，降低酸中毒发生，同时也可以减少体内蛋白质的消耗，避免负氮平衡

（2）长期饥饿 主要的代谢变化:（1）组织蛋白质分解减少，负氮平衡有所改善

（2）肾皮质的糖异生作用明显增强，其能力几乎和肝相当，糖异生原料主要是乳酸和丙酮酸

（3）脂肪动员进一步增强，肝的生酮量进一步增多，肾皮质也可产生一定量的酮体

（4）心、肌、肾皮质以直接氧化脂酸为主，节省酮体以供脑组织利用，脂主要靠氧化酮体供能

2.应激

（1）血糖升高： ①肾上腺素、去甲肾上腺素及胰高血糖素分泌↑，促进糖原分解，而抑制糖原合成 ②肾皮质激素、胰高血糖素又可加快糖异生作用，使血糖来源增加 ③胰岛素水平降低，组织细胞摄取和利用葡萄糖↓，也可进一步升高血糖

（2）脂肪动员加速

①脂解激素（肾上腺素、胰高血糖素及糖皮质激素）分泌↑，而胰岛素分泌↓，促进脂肪大量动员，血液中脂酸↑，可作为心、肌、肾组织能量的来源 ②肝生酮作用↑，肝外组织利用酮体也增加，节省葡萄糖的利用

（3）蛋白质的分解加强： 肾皮质激素分泌↑，胰岛素分泌↓，引起蛋白质加强，氨基酸释出↑血中氨基酸↑:①为糖异生提供原料；②氨基酸分解加强，尿素合成及尿氮排出↑，出现负氮平衡

第十二章 DNA的生物合成

中心法则：

第一节 复制的基本规律

1.复制是指遗传物质的传代，以亲代DNA为模板、dNTP为原料，按碱基配对原则合成子代DNA的过程。其化学本质是酶促生物细胞内单核苷酸的聚合。复制时，亲代DNA解开为两股单链，各自作为模板合成与模板互补的子链。DNA复制的方式和特点是半保留复制：即母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。

3.复制大多是双向的，即形成两个生长点或复制叉。4.两个相邻起始点之间的距离称为一个复制子（replicon），它是独立完成复制的功能单位。5. 所有已知DNA聚合酶的合成方向都是5′→ 3′，所以在复制时，一条链的合成方向和复制叉前进方向相同，可以连续复制，这条新合成的链成为领头链（leading strand）;而另一条链的合成方向与复制叉前进方向相反，不能顺着解链方向连续复制，延长过程中，又要等待下一段有足够程度的模板， 再次生成引物而延长，然后连接起来，这条链称之为随从链（lagging strand）。将领头链连续复制，而随从链从不连续复制的复制方式成为半不连续复制（semidiscontinuous replication）。随从链中不连续复制的小片段称为冈崎片段。6.不连续复制片段只出现于同意复制叉上的一股链，随后，不连续片段静过去除引物，填补引物留下的空隙，连成完整的DNA链。

第二节 DNA复制的酶学和拓扑学变化

1.双螺旋DNA的复制所需条件：（1）模板:指解开成单链的DNA母链;（2）底物：脱氧核苷三磷酸即dATP、dGTP、dCTP、dTTP，总称dNTP；（3）酶：DNA聚合酶、拓扑异构酶、解螺旋酶、引物酶、DNA连接酶等；（4）引物：长度约为数个至数十个核苷酸不等的RNA或DNA分子，提供3′—OH末端使dNTP可以依次聚合；（5）多种蛋白质因子等。

聚合酶是指以dNTP作为底物催化DNA合成的一类酶，合成过程中需要DNA作为模板，故称为依赖DNA的DNA聚合酶（DNA-dependent DNA polymerase，DDDP，DNA-pol），它们主要行使两个基本功能：基因组复制时DNA的合成和DNA损伤或重组后（或随从链引物切除后）缺少的DNA片段的重新合成。所有的DNA聚合酶都有5′→3′聚合酶活性，这就决定了DNA的合成方向是从5′末端到3′末端。

聚合酶的一个共同特征是不能从头合成DNA的一条链，即不能从游离的核苷酸开始合成DNA链，这个聚合反应需要引物，所谓引物（primer）是互补于模板链的一个寡聚核苷酸片段。

聚合酶只能把一个核苷酸加接到现存的一条链的3′—OH末端，而没有重新开始合成一条链的能力。所有细胞和多数病毒的DNA复制，首先利用模板合成一段RNA引物。

包括：DNA-pol I、DNA-pol II、DNA-pol III

（1）DNA-pol I不是细胞中主要的DNA复制酶。DNA-pol I合成DNA的速度较慢，DNA-pol I的复制连续性相当低，DNA-pol I在活细胞内的功能，主要是对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。另外，利用它独特的5′→ 3′外切酶活性，专门用于除去DNA合成所需的引物。（2）DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活，它对DNA损伤有修复功能。（3）DNA-pol III是大肠杆菌主要的复制酶，在DNA复制延长中真正起催化作用。

6.原核生物DNA聚合酶

7.错配DNA增加了DNA聚合酶3′→5′核酸外切酶的活性，将错配的核苷酸从引物链的3′端除去，正确配对的引物模板接头滑回DNA聚合酶的活性位点，同时利用5′→3′聚合酶活性补回正确配对，DNA合成继续进行，这种功能称为即时校读（proofread）。DNA聚合酶的即时校读功能只能把最近发生的错误去除掉。它的参与显着增加了DNA合成的精确度

8.解螺旋酶（helicase）又可称为解链酶，它通常利用ATP水解来提供必需的能量打断氢键，使DNA的两条链分开。

典型的解螺旋酶为环形的六聚体蛋白，它可能具有两种构象，一种形式与双链体DNA结合，另一种形式与单链DNA结合。两种形式的转化引发双链体熔化，而且这需要ATP的水解，即酶揭开一个碱基对需要水解一个ATP。解螺旋酶在一个与双链体区相连的单链区开始解链，而且这些环形的蛋白质复合体是环绕着单链-双链接头附近复制叉上的两条单链中的一条上，都沿着一定的方向运动。这是所有DNA解螺旋酶都具有的特性，称作极性。DNA解螺旋酶可以有5′→3′或3′→5′的极性，此方向始终是根据结合的（或被环形解螺旋酶环绕的）DNA链决定的。

拓扑异构酶（DNA topoisomerase），简称拓扑酶，主要作用是通过水解DNA分子中的某一部位的磷酸二酯键使超螺旋释放，然后再催化形成磷酸二酯键，从而改变超螺旋状态。拓扑酶是一种可逆的核酸酶，它们可共价结合DNA分子上的磷酸基团，切断磷酸二酯键，这一断裂反应是可逆的，切口可迅速闭合。◎拓扑酶Ⅰ可在双螺旋DNA中一条链上形成切口，使切口两侧的DNA以切口对面的磷酸基团为中心旋转，从而使DNA双螺旋中的张力得以释放，不消耗ATP,参与RNA合成。拓扑酶Ⅱ可以同时共价结合于DNA的两条链，将两条链切断，再重新连接，消耗ATP，参与DNA合成。

9. .DNA解螺旋酶经过之后，新产生的单链DNA必须保持碱基未配对的状态，直至可被用作DNA合成的模板为止。为了使分开的链稳定，单链DNA结合蛋白（single strand binding protein，SSB）迅速地与单链DNA结合，阻止其再形成双链体状态。一个SSB的结合会促进另一个SSB与其紧邻的单链DNA结合，称为协同结合（cooperative binding）。

10.每一个冈崎片段都由引物所起始，刚好在下一个片段的RNA引物处终止。

11.DNA连接酶不仅在复制中起连接的作用，在DNA修复,重组，剪接中也起缝合缺口作用。

第三节 DNA生物合成过程

1.复制是一个连续的过程，为便于叙述，把它分为三个阶段：起始，延长和终止。2.复制起始：亲代DNA解链解旋，SSB四聚体结合DNA单体链区，起稳定单链DNA，并防止DNA复性作用。拓扑酶II型酶，消除正超螺旋结构。3.复制的延长：前导链的合成、后随链的合成。4.复制终止和端粒酶：染色体DNA是线性结构，染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物，被去除后留下空隙。形态学上，染色体DNA末端膨大成粒状，这是因为DNA和它的结合蛋白紧密结合，像两顶帽子那样盖在染色体两端，因而得名端粒。端粒的功能是稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿DNA5＇末端在清除RNA引物后造成的空缺。5.由于端粒酶的存在，端粒一直保持着一定的长度。在缺乏端粒酶活性时，细胞连续分裂将使端粒不断缩短，短到一定程序即引起细胞生长停止或凋亡。

第四节 反转录和其他复制方式

1.反转录（reveser transcription），即以病毒RNA为模板，利用宿主细胞中4种dNTP作底物，在引物的3＇端按5＇→3＇方向合成与RNA互补的DNA链的过程。2.反转录病毒和反转录酶：含有反转录酶的RNA病毒，称作反转录病毒。反转录酶，即RNA指导DNA的聚合酶（RNA dependent DNA polymerase，RDDP），产生于反转录病毒感染的动物细胞中。3.反转录酶催化活性：（1） RNA指导的DNA聚合酶活力,利用RNA作模板,在其上合成出一条互补的DNA链,形成RNA-DNA杂合分子；（2）RNase H的活力，专门水解RNA-DNA杂合分子中的RNA； （3）DNA指导的DNA聚合酶活力，在新合成DNA链上合成另一条互补DNA链，形成双链DNA分反转录酶像RNA聚合酶一样没有3＇→5＇外切酶活性，因此没有校对功能。

第五节 DNA损伤与修复

1.突变（mutation）是指DNA分子上碱基的改变或表型功能的异常变化，也称为DNA损伤（DNAdamage）。

2.突变的意义：物种进化的根本原因就是基因突变的不断发生所造成的，没有突变就不可能有现今五彩缤纷的生物世界。

3.引发突变的因素：（1）物理因素主要是指紫外线和各种辐射，其中又以紫外线照射研究得较多（2）化学因素：是指一些化学诱变剂，大多数是致癌物。（3）生物诱变剂：如可移动遗传因子，即能在基因组中移动的DNA序列。

4.突变的分子改变类型：化学或物理因素容易造成细胞DNA损伤，主要有以下几种类型：

（1）错配：自发突变和不少化学诱变都能引起DNA上某一碱基的置换，使得子代多聚核苷酸突变位置上核苷酸与模板DNA对应位置上核苷酸不配对，这种DNA分子上的碱基错配又称为点突变（point mutation）。点突变分为两类：①转换（transition）：即一个嘌呤被另一个嘌呤所取代，或者一个嘧啶被另一个嘧啶所取代的置换，是同型碱基间的改变。②颠换（transversion）：即一个嘌呤被另一个嘧啶所取代或一个嘧啶被另一个嘌呤所取代的置换，是异型碱基间的改变。

（2）缺失和插入：并非所有编码区的插入和缺失都导致移码：三或三的整数倍核苷酸的插入或缺失，不一定引起移码突变。

（3）重排：DNA分子内较大片段的交换，称为重组或重排。移位的DNA可以在新位点上颠倒方向反置（倒位），也可以在染色体之间发生交换重组。

损伤的修复（repairing）：

（1）直接修复：包括光修复和断裂处直接修复（2）切除修复（excision repairing）：在一系列酶的作用下，将DNA 分子中受损伤部分切除，同时以另一条完整的链为模板，合成出被切除部分的空隙，使DNA恢复正常结构的过程。这是比较普遍的一种修复机制，对多种损伤均能起修复作用。（3）重组修复（recombination repairing）：先复制后修复。重组蛋白RecA的核酸酶活性将另一股正常母链上相应核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再合成的序列来补上母链的空缺。这个过程并没有实际修复模板链起初的损伤，只是子链被修复了，起初的损伤仍保留在基因组中。

第十三章 RNA的生物合成（转录）

指导RNA合成的过程称为转录。是合成RNA的模板，mRNA是蛋白质合成的模板。

第一节 RNA合成中的模板和酶

1.在双链DNA中，能转录出RNA的DNA片段，称为结构基因。

双链中只能有一股链按碱基配对规律指导转录生成RNA，这股单链称为模板链，相对的另一股连则称为编码链。在这DNA双链上，一股链用作模板指导转录，另一股链不转录，而且模板链并非总是在同一单链上。这种选择性的转录称为不对称转录。生物合成是酶促反应，催化此类反应的酶是依赖DNA的RNA聚合酶，简称RNApol。α2ββ‘ω亚基聚合体称为核心酶，σ亚基加上核心酶称为全酶。σ亚基的功能是辨认转录起始点，亚基参与转录全过程催化NTP聚合，β′亚基参与模板的结合

第二节RNA生物合成（转录）过程

1.转录起始不需引物，两个与模板配对的相邻核苷酸，在RNApol催化下生成磷酸二酯键就可以直接连接起来。

2、转录延长，σ亚基从起始复合物上脱落后，RNApol核心酶的构象随之发生改变，并沿着模板链3‘-5’方向滑行。

3.依赖Rho因子的转录终止 ρ因子和RNA聚合酶结合后都可发生构象变化，从而使RNA聚合酶停顿。

4..非依赖Rho因子的转录终止

接近终止区的一段碱基可形成鼓槌状的茎环(stem-loop)或称发夹(hairpin)形式的二级结构。在模板链上靠近终止处有多个T，因此转录产物RNA的3’末端。常有多个连续的U。茎环这种二级结构式阻止转录继续向下游推进的关键。其机理为：一是RNA分子形成茎环结构后，可能改变了RNA聚合酶的构象。

第一节RNA的转录后加工

1.转录生成的RNA是初级转录产物(primary transcripts)。在真核生物种，几乎所有的初级产物都需经过一定程度的加工(processing)，也称为转录后修饰(post-transciptional modification)，才能成为成熟的RNA，具有活性。

首、尾的修饰：成熟mRNA的5’端通常都有一帽子结构（防水解）。3’端通常还带有一段聚腺苷酸尾巴。

3.通常把断裂基因中的编码和非编码序列称为外显子(exon)和内含子(intron)，加工切除内含子、连接外显子 的过程称剪接。

4.复制与转录

第十四章 蛋白蛋的生物合成（翻译）

蛋白质的生物合成（Protein Biosynthesis）即翻译（Translation），就是将核酸中由 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序 。

第一节 蛋白质生物合成体系

参与蛋白质生物合成的物质包括：1.原料：氨基酸 2.模板：mRNA3.运载工具：tRNA 4.装配场所：核蛋白体5.能量：GTP，ATP 6.酶：氨基酰tRNA合成酶；转肽酶

一、mRNA是蛋白质合成的模板

包括编码区、 5非翻译区和3非翻译区。2.氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(triplet coden)。mRNA上的四种碱基可组成 64(43)个密码子，其中61个密码子编码的20种氨基酸 称为有意义的密码子。4.起始密码子(initiation coden): AUG5.终止密码子(termination coden): UAA， UAG， UGA6.遗传密码的5个特点（1）方向性 ：mRNA中密码子的阅读方向是5′→3′。（2）连续性(commaless) : 编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。（3）简并性(degeneracy) : 遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。同义密码子（但每一个密码子仅对应一个氨基酸）。不同物种对密码子有“偏爱性”。

（4）摆动性(wobble)：转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。

（5）通用性：从简单生物到人类使用同一套密码子。由此可推测所有生物来源于一个共同的祖先

二．tRNA是蛋白质合成的搬运工具

的功能:

（1）搬运氨基酸（2）活化氨基酸（3）在密码子与对应氨基酸之间起接合体(adaptor)的作用。密码子—tRNA反密码子—氨基酸是对号入座的。如：密码子GGU--携带反密码子ACC的tRNA--Gly

2.氨基酰tRNA的生成------ 氨基酸的活化

（1）氨基酸的活化 - 即指氨基酸的a-羧基与特异tRNA的3末端CCA-OH结合形成氨基酰-tRNA的过程，这一步反应由氨基酰-tRNA合成酶催化完成，并分两步进行。

（2）氨基酰tRNA合成酶的活性是绝对专一性的，酶同时对氨基酸和tRNA高度特异地识别。氨基酰tRNA合成酶有20种，分别特异性识别相应的20种氨基酸和相应的tRNA 。如：氨基酰tRNA合成酶Gly同时特异性识别Gly和tRNAGly 。氨基酰tRNA合成酶还 有校正 （editing activity）活性。

（3）氨基酸， 氨基酰tRNA合成酶，tRNA及mRNA上的密码子是一对一的关系，从而保证了遗传信息从mRNA准确地传递到蛋白质上。

3.各种氨基酰tRNA的表示方法（1）丙氨基酰tRNA：ala-tRNAala 精氨基酰tRNA：arg-tRNAarg

甲硫氨基酰tRNA： met-tRNAmet（2）起始密码子AUG编码的met由tRNAimet（真核）或tRNAfmet（原核）转运。

（3）大肠杆菌起始密码子编码的met须甲酰化，真核细胞起始密码子编码的met不须甲酰化。（4）起始肽链合成的氨基酰-tRNA:

真核生物： Met-tRNAimet 原核生物：fMet-tRNAifmet

第二节 蛋白质生物合成过程

翻译过程从阅读框架的5′-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。 整个翻译过程可分为起始(initiation)，延长 (elongation)和终止(termination )三个阶段。

一、翻译的起始

翻译的起始阶段：指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物 (translational initiation complex)的过程。

1.翻译的起始因子 。原核、真核生物各种起始因子的生物功能见课本P223页的表14-4。

2.真核生物翻译起始过程：（1） 核蛋白体大小亚基分离；（2）起始氨基酰-tRNA（Met- tRNAimet）的结合；（3）mRNA与核蛋白体小亚基的结合（4）小亚基沿mRNA扫描查找起始点。（5）核蛋白体大亚基结合，70S起始复合物形成。

二、肽链合成延长

指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。

1.肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：

进位(entrance)，成肽(peptide bond formation)和转位(translocation)

（1进位又称注册(registration) 指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。 （2）成肽 是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。（3）转位

三、翻译的终止

1.当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。 2.终止相关的蛋白因子称为释放因子(release factor, RF) 原核生物：RF-1：UAA，UAG RF-2：UAA，UGA

RF-3：促进RF-1或RF-2与核蛋白体结合， 激活转肽酶，并水解GTP 真核生物仅有一个释放因子：eRF， 可识别三种密码子, 并需GTP参与。3.翻译终止过程：1. 终止密码子的辨认2. 肽链的水解和脱落3. tRNA、RF、mRNA的释放，核糖体 ，大小亚基的解聚。4.多聚核糖体(polyribosome):指多个核糖体同时结合到同一条mRNA上合成多肽链。 意义：提高翻译效率,使蛋白质合成高速、高效进行。5.蛋白质合成能量消耗情况:（1）氨基酸活化：2个ATP（2）翻译起始：原核生物1个GTP。真核生物1个GTP ，1个ATP（3）翻译延长：每形成一个肽键需2个GTP （4）翻译终止：1个GTP

ATP总消耗数：2n+2(n-1)+2(3) (n为多肽链氨基酸残基的数目)

第三节 翻译后加工及蛋白质输送

从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白，该过程称为翻译后加工(Post-translational Processing )

一、一级结构的修饰

1.肽链N端Met或Fmet的切除

（1）去除N末端蛋氨酸残基 （2）信号肽及其他肽段的切除

2.个别氨基酸的共价修饰（1）磷酸化：丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸 （2）羟基化：脯氨酸，赖氨酸 （3）酰基化：组氨酸 （4）甲基化：色氨酸 （5）核糖基化：精氨酸 意义：或者是蛋白 质所固有的，或者在调节蛋白质功能 时起重要作用。

3.二硫键的形成：两个Cys的-SH脱H氧化而成4.多蛋白的加工 鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰

5.蛋白质前体中不必要肽段的切除

二、高级结构的修饰

1.亚基聚合：具有四级结构的蛋白质需进行亚基之间的聚合。如血红蛋白4个亚基的聚合2辅基连接:蛋白质与糖、脂类、核酸、血红素等结合形成糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、血红蛋白等结合蛋白质。3.脂酰化

三、蛋白质合成后的靶向输送

蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送(protein targeting)。

1.分泌蛋白的靶向输送（1）真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网。

（2）分泌性蛋白(靶向)输送的两种机制（3）分泌性蛋白在信号肽的介导下直接穿透膜系统（4）各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列称信号肽(signal peptide)。 （5）信号肽富含疏水氨基酸，其作用是使新合成的多肽链易于穿过膜系统，随后被信号肽酶切除。信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网 （6）分泌性蛋白在信号识别颗粒(SRP)及其受体（对接蛋白）介导下穿透质膜。SRP介导的分泌性蛋白穿透质膜的机制见课本P233页。2.线粒体蛋白的靶向输送 3.核定位蛋白的转运机制

第四节 蛋白质生物合成的干扰和抑制

蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。

干扰素(interferon) ：是真核细胞感染病毒后分泌的一类具有抗病毒作用的蛋白质，它可抑制病毒繁殖，保护宿主细胞。

第十五章 基因的表达调控

第一节 概述

一、基因表达与调控的概念

1.基因：遗传的基本单位或单元；贮存RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部DNA序列2.基因组：一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或全套基因，cDNA即与mRNA后部的DNA3.基因表达：基因转录及翻译的过程，对这个过程的调节就是基因表达调控。编码rRNA和tRNA的基因转录产生RNA的过程也叫基因表达。

二、基因表达的时空特异性

1.时间特异性：特定的基因飞表达按一定的时间顺序开启或关机，决定细胞向特定的方向分化和发育 2.空间特异性：如肝细胞能表达葡萄糖-6-磷酸，肌细胞则不能，（1）多细胞生物基因表达的时间特异性又称为阶段特异性。（2）空间特异性又称细胞或组织特异性

三、基因表达的方式

1.组成性表达（基因表达）：受启动子或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响2.诱导和阻遇表达3.协调表达

四、基因表达调控的生物学意义

1.适应环境、维持生长和增值的需要 2.维持个体发育和分化的需要

第二节 基因表达调控的基本原理

一、基因表达的调控的多层性和复杂性

水平：（1）组蛋白2酰化 （2）DNA去甲基化（3）核酸酶敏感 （4）基因的扩增、重排、丢失

水平：（1）转录水平调控 （2）RNA转录后加工及转运 （3）mＲＮＡ稳定性

3.蛋白质水平：（1）翻译过程 （2）翻译加工 （3）蛋白质的稳定性

二、基因转录激活调节基本要素

1.特异性DNA序列—启动序列，操纵序列、Pribnow盒、GC序列等2.调节蛋白—阻遏蛋白、激活蛋白、CAP、转录因子

蛋白质，蛋白质-蛋白质的相互作用—改变DNA的结构和RNA聚合酶的功能4．RNA聚合酶：启动序列|启动子对RNA聚合酶活性的影响；调节蛋白对RNA聚合酶活性的影响

第三节 原核基因表达调控

一、原核基因转录调节的特点

1.σ因子决定RＮＡ聚合酶识别特异性2.操纵子机制的普通性3.阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性

二、乳糖操纵子的工作原理（转录调控机制）

1.阻遏蛋白的负性调节

（1）在没有乳糖存在时，乳糖操纵子处于阻遏状态。I基因在Pi位启动序列作用下表达的乳糖操纵子阻遏蛋白与O序列结合，阻遏RNA聚合酶与P序列结合，抑制转录启动（2）当有乳糖存在时，乳糖操纵子即可被诱导开放，诱导剂为别乳糖

的正确调节（CAP：代谢物激活蛋白）（1）CAP与DNA结合的前提是先与cAMP结合（2）cCAMP浓度降低，乳糖操纵子表达下降3.协调调节 正性调节与负性调节相辅相成，相互协调，相互制约

第四节 真核基因表达调控

一、真核基因组结构特点

1.真核基因住结构庞大，C值矛盾2.单顺反子—一个编码基因转录生成mＲＮＡ，经翻译生成一条多肽链3.重复序列

4.基因不连续性—外显子卑内含子分隔

二、真核基因的表达调控特点

1.既有瞬时调控又有发育调控2.活性染色质的变化：①对核糖酶敏感性提高 ②DNA拓扑结构变化 ③DNA碱基修饰变化 ④组蛋白的修饰变化3.正性调节占主导地位4.转录与翻译在时空上的分隔5.转录后加工修饰

三，转录水平的调控

1.调控序列 顺式作用元件——能与特异性转录因子结合，以决定转录的起始位点，转录效率及转录的时空特异性的DNA序列。包括启动子、增强子、沉默子、反应元件（1）启动子：确保转录精确而有效地起始的DNA序列①核心元件是TATA盒-——与RNApolⅡ结合，决定转录起始的精确定位②上游启动子元件：{GC盒、 CAAT盒}-决定基因表达的基础水平

（2）增强子——能增强启动子活性的DNA序列 特点：增强效应有严格的组织和细胞特异性；没有基因专一性；其活性与其在ＤＮＡ双螺旋结构中的空间方向性有关；受部信号调作用机理：目前已知增强子与蛋白质因子结合后能改变染色质的结构。

2.调控蛋白 反式作用因子-能直接或间接和顺式作用元件相结合，调控靶基因转录效率的蛋白质，也称转录因子 。蛋白质-ＤＮＡ，蛋白质-蛋白质相互作用是其发挥功能的基础

真核生物调控蛋白分类

①基本（通用）转录因子- 帮助RNApolⅡ与启动子结合说必需的一组蛋白质因子②特异转录因子（转录激活因子、转录抑制因子）-个别基因转录锁必需，决定该基因转录的时间和空间特异性。③共调节因子，通过蛋白质-蛋白质相互作用改变（通用）转录因子或转录因子构象，调控转录。促进的称共激活因子，阻抑的称共阻抑因子。

七、翻译水平的调节：

1.翻译起始的调控

（1）翻译起始因子活性的调控（2）mRNA5’-UTR长度 对翻译的影响（3）阻遏蛋白的调控作用

2.小分子RNA的调控作用

第十六章 细胞信号转导

人体的信号转导主要步骤：特定细胞释放信息物质—信息物质到达耙细胞—与特异受体结合—信号转换—耙细胞产生效应

第十九章、肝胆生化（hepatobiliary biochemistry)

第1节 肝脏结构与功能的关系

肝脏在形态结构方面的特点1.具有两条入肝的血管：肝动脉和门静脉； 2.肝内有丰富肝血窦；3.具有两条输出道路：肝静脉和胆道系统； 4.肝细胞内具有丰富的亚微结构。肝脏的化学组成特点。蛋白质含量高：1.丰富的结构蛋白；2.丰富完备的酶体系。

第2节 肝脏在物质代谢中的特殊作用

1、在糖代谢中作用

1. 进食后: G 合成 肝糖原

2. 不进食或空腹: 肝糖原 分解 G 维持血糖浓度相对恒定

3. 饥饿时: 非糖物质 糖异生 G

二、在脂类代谢中的作用

⒈ 促进脂类的消化吸收 约80%胆固醇 胆汁酸盐

⒉ 肝脏是脂肪酸分解、合成和改造的主要场所 FA 乙酰CoA

加工、改造

3.肝脏是磷脂和脂蛋白的合成场所

VLDL 转运内源性脂肪

各种原料 磷脂

HDL 转运胆固醇(肝外 肝内)

4.肝脏是胆固醇代谢的主要器官 乙酰CoA 胆固醇 （65%）

三、在蛋白质代谢中的作用

⒈肝脏是合成蛋白质的重要器官

（1）肝内蛋白合成量大（2）肝内蛋白更新快（3）肝内可以合成多种血浆蛋白

清蛋白（A）、纤维蛋白原、凝血酶原——只在肝内合成；

α1、α2-球蛋白——主要在肝内合成；

β-球蛋白——较大部分在肝内合成；

正常人：血浆 清蛋白量（A） 35--55g/L

球蛋白量（G） 20--30g/L

A/G比值 慢肝、肝硬化患者或长期营养不良：

清蛋白合成量↓↓ 血浆胶渗压↓ 组织间液回流障碍 过多水液潴留在组织间 水肿、腹水；

严重肝病：

凝血因子合成↓↓ 凝血障碍 鼻衄、齿龈出血、皮下出血等。 临床诊断: 凝血时间延长。

严重肝病、慢肝、肝硬化患者：

清蛋白合成↓↓（ < 以下 ） 、 β-球蛋白合成↑↑ ——A/G比值倒置<1

临床意义: A/G比值测定, 帮助诊断慢肝、肝硬化

2.氨基酸分解的主要场所1) 约80%的氨基酸在肝内经联合脱氨基作用而分解2) 约85%的NH3在肝内合成尿素,以解除NH3毒

3) 肠菌腐败产生的胺类,主要在肝内代谢转化

四、在维生素代谢中的作用

⒈ 帮助脂溶性维生素的吸收——分泌胆汁（含胆盐）⒉ 肝脏能储存多种维生素——、D、E、K和 VitB12

⒊ 肝脏直接参与维生素的代谢过程（、 PP、 B1、 泛酸 B6 ）

FAD、 NAD+、NADP+、 TPP、 HSCoA、 磷酸吡哆醛 的活化、 -胡萝卜素

5、肝脏在激素代谢中的作用

1激素发挥作用后 大多在肝内代谢转化、灭活 随胆汁分泌，排出体外。

2肝病时（慢肝、肝硬化）：

醛固酮、抗利尿激素 在肝内灭活↓ 使醛固酮、抗利尿激素在血中过多积聚 加强肾对Na+和水的重吸收 引起水、盐在体内过多滞留 水肿、腹水。

3雌激素灭活↓ 出现“蜘蛛痣”或“肝掌”。

第三节 胆汁酸代谢

胆汁（bile）胆汁成分：胆汁酸、胆色素、胆固醇、废物

肝细胞分泌 胆囊浓缩 十二指肠

肝胆汁金黄色 胆囊胆汁暗褐色 促进脂类的消化吸收有助于代谢产物的排泄

2、胆汁酸(bile acid)的种类

游离胆汁酸 （有毒） 结合胆汁酸（无毒）

初级胆汁酸 胆酸 甘氨胆酸、牛磺胆酸 鹅脱氧胆酸 甘氨鹅脱氧胆酸、牛磺鹅脱氧胆酸

次级胆汁酸 脱氧胆酸 甘氨脱氧胆酸、牛磺脱氧胆酸

石胆酸 甘氨石胆酸、牛磺石胆酸

胆汁酸的生理作用：促进脂类的乳化及形成胆汁酸混合微团

降低体内胆固醇，同时避免胆固醇析出而形成结石

胆汁酸的肝肠循环：重吸收的胆汁酸通过门静脉进入肝脏，其中游离胆汁酸重新转化成结合胆汁酸汇入胆汁，随胆汁入肠

第4节 胆色素代谢

胆色素分类：胆红素、胆绿素、胆素原和胆素

1＊胆红素(Bilirubin)来源

体内的铁卟啉化合物——血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶及过氧化物酶。

※约70％来自衰老红细胞中血红蛋白的分解。

2胆红素的性质：亲脂疏水，对大脑具有毒性作用3胆红素在血液中的转运——胆素-血清蛋白复合物：运输、减毒

4胆红素在肝细胞内的代谢

摄取 复合物与肝细胞膜上的特异受体蛋白Y蛋白（Z蛋白）戊巴比妥诱导合成Y蛋白，用于临床消除新生儿黄疸

转化 在滑面内质网胆红素与2分子UDP-葡萄糖醛酸缩合成二葡萄糖醛酸胆红素，称为结合胆红素或肝胆红素。

排泄 结合胆红素水溶性强，易从肝细胞分泌、汇入胆汁并排入肠道。

5胆红素在肝外的代谢

胆红素在肠道中的转变——胆素原的肠肝循环

肠道：结合胆红素 细菌 游离胆红素 细菌 胆素原（大部分随粪便排出，小部分胆素原进入肝肠循环）

胆红素与重氮试剂的反应：结合胆红素（无分子内氢键）——紫色偶氮化合物——直接胆红素

游离胆红素（分子内氢键） + 乙醇/尿素——间接胆红素

6.胆红素异常代谢：血红素浓度过高，扩散组织黄染——黄疸（显性超过dl,隐性未超过dl）

7.黄疸分类：溶血性黄疸、肝细胞性黄疸、阻塞性黄疸⑴肝前性黄疸（溶血性黄疸）原因：蚕豆病、误输异型血、恶性疟疾、败血症等，红细胞大量破坏产生胆红素过多；特点：未结合胆红素↑（间接反应强阳性）⑵肝原性黄疸（肝细胞性黄疸）原因：肝炎、肝肿瘤、毒物或药物损伤肝细胞等，肝功能减退；特点：未结合、结合胆红素↑（间接、直接反应双阳性）

⑶肝后性黄疸（阻塞性黄疸)原因：胆结石、胆道蛔虫、肿瘤压迫胆管，结合胆红素反流入血；特点：结合胆红素↑（直接反应强阳性）

第五节 肝脏的生物转化作用biotransformation

1非营养物质：体内产生和从体外摄取的某些既不能构建组织，又不能氧化供能物质。

2生物转化：肝脏将非营养物质转化，最终增加其水溶性（或极性），使其易于随胆汁和尿液排出体外，这一过程称为生物转化。

3第一相反应——包括氧化、还原和水解反应 第二相反应——结合反应（葡萄糖醛酸、硫酸、乙酰基、甲基结合反应）

许多非营养性物质 第一相反应 极性改变不大 第二相反应 进一步增加极性 排出体外

4.生物转化的特点 ：①反应的连续性和多样性 ②解毒致毒两重性

医学生物化学重点总结归纳