一 生物化学概述
（一）生物化学研究的基本
内容
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1 静态生物化学：蛋白质，核酸，酶
2 动态生物化学：生物氧化，三大代谢
3 信息代谢：DNA的复制，RNA的转录，蛋白质的生物合成
（二） 生物化学的发展简史
课本P2-3
二 蛋白质化学
（一）蛋白质的概念及生物学意义
1 概念：氨基酸
肽键连接
生物大分子（一定结构和功能）
2 意义：结构成分、催化、运输、储存、运动、免疫、调节、遗传、其他
（二）氨基酸
1 氨基酸的基本结构和性质
· COOH
NH3+ C H
R
· 性质
a) 两性解离：
H+ H+
H2N—CH2—COO- H3N+—CH2—COO- H3N+—CH2—COOH
OH- OH-
阴性离子（R-） 兼性离子（R+-） 阳性离子（R+）
PH>PI PH=PI PH
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
法）、苯异硫氰酸酯法(Edman reaction) 、氨肽酶法
C端：肼解法、还原法、羧肽酶法
3 蛋白质的高级结构（二级结构、超二级结构和结构域、三级结构、四级结构）
二级结构：指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链的位置。主要由（氢键）维系
(-螺旋（与DNA比较）
A.几乎都是（右手）螺旋。
B. 每圈（3.6）个氨基酸残基，高度（0.54）nm。
C. 每个残基绕轴旋转100°，沿轴上升（0.15）nm。
D. 氨基酸残基侧链R基向外。
E. 相邻螺圈之间形成链内氢链，氢键的取向几乎与中心轴平行。
F. 肽键上C=O与它前面（N端）（第三个）残基上的N-H间形成氢键。
R侧链的电荷和大小决定了α-螺旋的稳定性
(A、多肽链上连续出现带同种电荷的氨基酸残基，不能形成稳定的α-螺旋。如多聚Lys、多聚Glu。
B、R基大，空间位阻大，不易形成α-螺旋，如Ile。
C、R基较小，且不带电荷的氨基酸利于α-螺旋的形成。如多聚Ala，在pH7的水溶液中自发卷曲成α-螺旋。
D、Pro中止α-螺旋)
(-折叠
两个或多个几乎完全伸展的肽链平行排列；
相邻肽链间通过 N–H 与 C=O 形成规则的氢键，α-C位于折叠顶点；
相邻β折叠层之间的距离约为 （0.35）nm；
相邻残基的 R 基团向着相反的方向；
平行式（parallel）和反平行式（antiparallel）两种
(-转角
肽链出现的180°回折
A. 4个连续的氨基酸残基组成
B. 主链骨架180°折叠
C. 第一个氨基酸残基的C=O与（第四个）氨基酸残基的N-H形成氢键。
D. 多数由亲水氨基酸残基组成（特别是Gly、Pro）
E. 主要存在于球状蛋白分子的表面
无规卷曲
指无一定规律的松散盘曲的肽链结构。酶的功能部位常包含此构象。
超二级结构
指蛋白质中相邻的二级结构单位（(-螺旋或(-折叠或(-转角）组合在一起，形成有规则的、在空间上能够辨认的二级结构组合体。
基本类型：((、 (((、(((
结构域
指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上，进一步卷曲、折叠形成几个相对独立、近似球形的三维实体。
约含100-200个AA残基，组织层次位于超二级结构和三级结构之间。
三级结构
是指多肽链在二级结构、超二级结构、结构域的基础上，进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。主要由（各种非共价键）和（疏水键）维系，（二硫键）也很重要。
氢键
范德华力:分子间及基团间作用力
离子键（盐键）
二硫键:二硫键不指导多肽链的折叠，但三级结构形成后，二硫键可稳定构象。
疏水键（疏水相互作用）:在水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部。这一现象称为疏水相互作用。
疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用，它是使蛋白质多肽链进行折叠的主要驱动力。
四级结构
多个具有三级结构的（亚基），通过非共价键聚集形成的特定构象。
一般情况下，具有四级结构的蛋白质含有的肽链不会太多，故称这类蛋白质为寡聚蛋白。
实质：蛋白质的四级结构实际上研究亚基之间的相互作用、空间排布及亚基接触部位的空间布局。
蛋白质四级结构中，亚基之间的作用力主要包括：各种非共价键和疏水键（最重要）。
！注意：不包括二硫键！
4 蛋白质的结构和功能的关系
推断 预测
氨基酸序列（一级结构） 空间结构（高级结构） 功能
（四）蛋白质的理化性质
1 蛋白质的相对分子质量：很大，104-106之间
2 蛋白质的两性电离和等电点
3 蛋白质的胶体性质1-100nm，丁达尔效应，布朗运动，不透过半透膜
4 蛋白质的紫外吸收特性：280nm，原因（ ）
5 蛋白质的变性与复性（与DNA比较）
变性：一级结构不改变，高级结构，理化性质，生物功能改变
复性：变性不剧烈，除去变形因素后，高级结构，理化性质，生物功能恢复
（五）蛋白质的分离与纯化
1 蛋白质的抽提原理及方法
2 蛋白质分离与纯化的主要方法：电泳、层析和离心
3 蛋白质的定量方法
三、核酸化学
(一)核酸的种类和组成单位
核酸：DNA：脱氧核糖核酸
RNA：核糖核酸
核苷酸：磷酸—————————————————————
核苷：戊糖：脱氧核糖、核糖-(5-羟基)—————— 缩合成核苷酸
碱基：A/G/C/T/U
(二)核酸的分子结构
1．DNA的分子结构（与蛋白质比较）：
DNA的一级结构：
1.定义：指DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序。
2.DNA的碱基组成（Chargaff定则）：
（1）A=T，G=C 即A+G=T+C
（2）DNA的碱基组成具有种的特异性，即不同生物物种的DNA具有自己独特的碱基组成，但没有组织和器官的特异性。
二级结构（注意和蛋白质比较）：
指DNA的两条多聚核苷酸链间通过氢键形成的双螺旋结构，主要由（DNA链的碱基形成的氢键和碱基堆积力维系，离子键和范德华力也起一定作用）
结构特点：（简答题）
A反平行，右手双股螺旋，一条5’→3’，另一条3’→5’。大沟和小沟。
B（碱基）位于内侧。（磷酸）与（脱氧核糖）在外侧。磷酸与脱氧核糖通过（3’、5’-磷酸二酯键）相连，碱基平面与纵轴（垂直），糖环平面与纵轴（平行）。
C两条核苷酸链依靠碱基间形成的（氢键）结合在一起。配对规律，A-T，G-C，称为碱基互补。A和T之间形成（2）个氢键，G与C之间形成（3）个氢键。
D螺旋横截面的直径约为（2） nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为(0.34) nm，每圈（10）个核苷酸，螺旋旋转一圈高度为（3.4 ）nm。
B-DNA：右手双螺旋，典型双螺旋DNA。相对湿度为（92%）时的DNA钠盐。接近DNA在细胞中的构象。
A-DNA：右手双螺旋，外形粗短。相对湿度为（75%以下）时DNA纤维。RNA-RNA、RNA-DNA杂交分子具有。
Z-DNA：左手双螺旋DNA。天然B-DNA的局部区域可以形成Z-DNA。
三级结构
指在DNA双螺旋二级结构的基础上通过扭曲和折叠所形成的特定构象，包括不同二级结构单元间相互作用、单链和二级结构单元间相互作用以及DNA的拓扑特征。
超螺旋是DNA三级结构的一种类型，其拓扑学公式：L=T+W
L链环数（linking number）：一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数
T扭转数（缠绕数：twisting number）：DNA分子中的Watson-Crick螺旋数
W超螺旋数（writhing number）
2．RNA的分子结构：
tRNA（转运RNA,transfor RNA）的结构
1.tRNA的一级结构：
分子量25kDa左右，大约由70－90个核苷酸组成，沉降系数为4S左右。
分子中含有较多的修饰成分。
3 ′-末端都具有CpCpAOH。 5 ′端多为pG,也有pC。
2.tRNA的二级结构
tRNA的二级结构大都呈“ 三叶草” 形状，一般具有四臂四环：包括氨基酸接受臂、反密码（环）臂、二氢尿嘧啶（环）臂、T(C（环）臂和可变环。
氨基酸接受臂：包含有tRNA的3’-末端和5’-末端， 3’-末端的最后3个核苷酸残基都是CCAOH，氨基酸可与其成酯，该区在蛋白质合成中起携带氨基酸的作用。
反密码环：与氨基酸接受区相对，一般环中含有7个核苷酸残基，其中环中正中的3个核苷酸残基称为反密码子，与mRNA上的密码子反向配对。
故tRNA的功能是在蛋白质生物合成中(转运氨基酸)和(识别密码子)。
3.tRNA的三级结构
在三叶草型二级结构的基础上，突环上未配对的碱基由于整个分子的扭曲而配成对
目前已知的tRNA的三级结构均为倒L形。
mRNA(信使RNA,messengerRNA)的结构
mRNA一级结构
真核：单顺反子， 5’ -末端有“帽子” 和非编码区、 3 ’ -末端有polyA片段和非编码区
原核：多顺反子，5’ -末端无“帽子” 有非编码区、 3 ’ -末端 无polyA片段有非编码区 （病毒除外）
顺反子： mRNA上具有翻译功能的核苷酸顺序。
•极大多数真核细胞mRNA在3’-末端有一段长约20－250核苷酸的polyA。polyA是在转录后经polyA聚合酶的作用而添加上去的。
polyA可能的功能：与mRNA从细胞核到细胞质的转移有关；与mRNA的半寿期有关，新合成的RNA其polyA链较长，而衰老的mRNA，polyA链缩短。
•“帽子”结构：甲基化的鸟苷酸通过焦磷酸与真核mRNA5’-末端的核苷酸以5’、 5’-磷酸二酯键相连。
三种帽子结构： O型：m7G5’ppp5’ Np
I型：m7G5’ppp5’NmpNp
II型：m7G5’ppp5’NmpNmpNp
可能功能：抵抗5’核酸外切酶降解mRNA。
为核糖体提供识别位点，使mRNA很快与核糖体结合，促进蛋白质合成起始复合物的形成。
•原核mRNA无5’帽子和3’polyA，但有5’端先导区。
SD序列：5’端先导区中，有一段富含嘌呤的碱基序列，典型的为5’-AGGAGGU-3’，位于起始密码子AUG前约10核苷酸处，此序列由Shine和Dalgarno发现，称SD序列。
通过SD序列和核糖体16S的rRNA的3’末端富含嘧啶碱基的序列互补。
rRNA（核糖体RNA，ribosoal RNA）的结构
rRNA与核糖体结合蛋白一起构成核糖体。
大肠杆菌中有三类rRNA（原核）：5S rRNA、16S rRNA、23S rRNA
真核细胞有四类rRNA：5S rRNA、5.8S rRNA、18SrRNA、28S rRNA
rRNA功能：
组成核糖体
23SrRNA具有催化肽键形成的肽基转移酶活性
参与tRNA与mRNA的结合
(三)核酸的理化性质
1．核酸的一般性质
两性解离
由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，而碱基呈现弱碱性，所以核酸的等电点比较低。DNA的等电点为4～4.5，RNA的等电点为2～2.5。核酸在其等电点时溶解度最小。
RNA的等电点比DNA低的原因，是RNA分子中核糖基2′-OH通过氢键促进了磷酸基上质子的解离。DNA没有这种作用。
水解
室温0.1mol/L NaOH条件下， DNA不水解。
在相同条件下，RNA完全水解，得到2’-和3’-磷酸核苷的混合物。
这是因为RNA中C’2-OH的存在，促进了磷酸酯键的水解。
DNA稳定，保留和传递遗传信息。
RNA是DNA的信使，完成任务后迅速降解。
酶解
RNA水解酶 RNase
DNA水解酶 DNase
核酸外切酶
核酸内切酶 （限制性核酸内切酶）
限制性核酸内切酶是特异性的水解核酸中某些特定碱基顺序部位。
2．核酸的紫外吸收特征
碱基、核苷、核苷酸和核酸在240-290nm有较强的光吸收，λmax=260nm。
鉴定纯度
纯DNA，A260/A280 ＝1.8（1.65-1.85）。若大于1.8，表示污染了RNA或DNA降解。
纯RNA，A260/A280 ＝2.0。若有杂蛋白或苯酚，则A260/A280明显降低。
增色效应：变性后DNA对260nm紫外光的吸收率（A260）比变性前明显增加，称为增色效应.
天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸收(260 nm)值增加25－40%，而RNA变性后，约增加1.1%。
3．核酸的变性及复性
核酸的变性是指核酸双螺旋区的氢键断裂，变成单链结构的过程。
核酸的变性并不涉及磷酸二酯键的断裂，所以它的一级结构保持不变。
引起核酸变性的因素:温度升高、酸碱度改变、甲醛和尿素等的存在。
DNA变性后的表现:A260值增加/粘度下降/浮力密度增大/分子量不变
DNA的热变性和解链温度（Tm）一般DNA的Tm值在70-85(C之间
DNA的热变性过程是突变性的，它在很窄的温度区间内完成。因此，通常将DNA的变性达到50%时的温度称为DNA的熔解温度（melting temperature,Tm),Tm也称解链温度或DNA的熔点。
核酸的复性:变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，称为复性。
将热变性的DNA缓慢冷却时，可以复性（一般低于Tm20—25℃），也叫退火（annealing)。
分子量越大复性越难。浓度越大，复性越快.
(四)核酸的分离纯化
四、酶
(一)酶的基本概念和作用特点
概念：活细胞产生的具有催化活性的蛋白质或RNA
特点：高效、专一、受调控、易失活、反映条件温和
(二)酶的国际分类和命名（O2 + H2 ←→ H2O 氧转水，裂亦合）
1 氧化-还原酶类：包括脱氢酶和氧化酶。如乳酸脱氢酶
2 转移酶类：如谷丙转氨酶
3 水解酶类：包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等
4 裂解（裂合）酶类：包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨酶等。如苹果酸裂合酶
5 异构酶类：
6 合成（连接）酶类：合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。
这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。A + B + ATP + H-O-H ===A－B + ADP +Pi
如，丙酮酸羧化酶催化的反应。丙酮酸 + CO2 + H2O 草酰乙酸
(三)酶的作用机制
1．酶的活性中心
或称活性部位：结合部位和催化部位。
必需基团：活性中心内必需基团
活性中心外必需基团
2．酶的专一性和高效性机制
相对专一性 基团专一性
键专一性
旋光异构专一性
立体异构专一性 几何异构专一性
潜手性专一性
绝对专一性
专一性机制解释：诱导楔合学说（要点，简答题）
高效性机制解释：邻近和定向效应、酸碱催化和共价催化、张力和变性、活性中心低介电性
(四)影响酶促反应速度的主要因素
底物浓度（S） 、酶液浓度（E） 、反应温度（T） 、反应pH 值、激活剂（A）和抑制剂（I）。
米氏方程
米氏常数（Km）是：酶的特征性常数，物理意义是当酶反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。
加入：
竞争性抑制剂 ： Vmax不变，Km变大
非竞争性抑制剂 ： Vmax变小，Km不变
反竞争性抑制剂： Vmax变小，Km变小
不可逆抑制作用 专一性不可逆抑制作用：专一性地作用于某一种酶活性部位必需基团而导致酶的失活。
非专一性不可逆抑制作用：作用于酶的一类或几类基团而导致酶的失活。
可逆抑制作用 竞争性抑制作用
非竞争性抑制作用
反竞争性抑制作用
(五)别构酶和共价修饰酶
别构酶也称变构酶，它是代谢过程中的关键酶。
特点：
（1） 都是寡聚酶，具有四级结构。
（2）具有活性中心和别构中心（调节中心），活性中心和别构中心处在不同的亚基或同一亚基的不同部位。
（3）具有别构效应：与酶的四级结构有关。调节物或效应物与酶的别构中心结合后，改变酶分子的构象，从而影响酶活性中心对底物的结合和催化作用
（4）不遵循米式方程：动力学曲线是S型（正协同效应）或表观双曲线（负协同效应）。
（5）常为系列反应酶系统的第一个酶或处于代谢途径分支上
（6）分子量较大，结构复杂，与一般酶不同的性质如0度一下不稳定室温反而更稳定
共价修饰酶：
(六)同工酶
同工酶是指能催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫性能等却有所不同的一组酶,一般为寡聚蛋白。
举例：1959年，Marker首先用电泳分离法发现动物的乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase,LDH）具有多种分子形式。LDH5(M4)、 LDH4(M3H)、 LDH3(M2H2)、 LDH2(MH3)、 LDH1(H4)
心、肝病变时引起的血清LDH同工酶的变化规律：
心脏疾病 LDH1和LDH2上升，LDH3和LDH5下降。
急性肝炎 LDH5明显上升，随病情好转而恢复正常。
研究同工酶的意义（1）进行遗传分析、杂种优势的筛选、抗逆指标筛选
（2）进行疾病诊断
（3）研究代谢规律
(七)维生素和辅酶
维生素
辅酶形式
主要作用
维生素B1
TPP
-酮酸氧化脱羧
维生素B2
FMN、FAD
递氢
维生素PP
NAD+ 、NADP+
递氢
维生素B6
磷酸吡哆醛（胺）
转移氨基
泛酸
辅酶A
转移酰基
生物素
生物素
固定CO2
叶酸
四氢叶酸
一碳单位转运
维生素B12
甲基-B12
转移甲基
硫辛酸
硫辛酸
转移酰基
(八)酶的分离纯化
五、糖类代谢
分解代谢：酵解（共同途径）、三羧酸循环（最终氧化途径）、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
合成代谢：糖异生、糖原合成、结构多糖合成以及光合作用。
糖代谢受神经、激素、别构物调节控制。
(一)生物体内的糖类Ｐ１３３－Ｐ１３９
(二)单糖的分解作用（明白反应的定位）
1．糖酵解（ＥＭＰ）（细胞质中）
2．三羧酸循环（ＴＣＡ）（线粒体基质中）
3．磷酸戊糖途径（ＰＰＰ）（细胞质中）
糖酵解、糖异生、TCA循环
葡萄糖
ＡＴＰ 己糖激酶／葡萄糖激酶入口 葡萄糖-6-磷酸酶
６－磷酸葡萄糖
磷酸己糖异构酶
６－磷酸果糖
ＡＴＰ 磷酸果糖激酶限速 （柠檬酸、ＡＴＰ 果糖-1，6-二磷酸酶
２，６－二Ｐ果糖、ＡＭＰ）
１，６－二磷酸果糖
醛缩酶 磷酸丙糖异构酶
３－磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮
ＮＡＤＨ ３－磷酸甘油醛脱氢酶 （碘乙酸、砷酸）
１，３－二磷酸甘油酸
ＡＴＰ 磷酸甘油酸激酶
３－磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶
２－磷酸甘油酸
烯醇化酶
磷酸烯酮式丙酮酸（ＰＥＰ）
ＡＴＰ 丙酮酸激酶 ＰＥＰ羧激酶
出口
草酰乙酸
丙酮酸羧化酶
丙酮酸
（有氧） 乙酰ＣｏＡ ＴＣＡ循环
（无氧） 酒精发酵
乳酸发酵
NADH、 CO2 丙酮酸脱氢酶复合体
乙酰CoA
柠檬酸合酶
草酰乙酸 柠檬酸
苹果酸脱氢酶 顺乌头酸酶
苹果酸 异柠檬酸
NADH
延胡索酸酶 异柠檬酸脱氢酶
延胡索酸 草酰琥珀酸
FADH2 CO2
琥珀酸脱氢酶 异柠檬酸脱氢酶
琥珀酸 GTP CO2 α-酮戊二酸
琥珀酰硫激酶 琥珀酰CoA α-酮戊二酸脱氢酶
磷酸戊糖途径
6*6-P-葡萄糖 6*6-P-葡萄糖酸 6*5-P-核酮糖 5*6-P-果糖 5*6-P-葡萄糖
总反应式：6*6-P-葡萄糖 + 12NADP+ 5*6-P-葡萄糖 + 6CO2 + 12NADPH + 12H+
生理意义
· 糖酵解：
1 葡萄糖在生物体内进行有氧分解或无氧分解的共同途径，为生命活动提供一定能量；
2 对厌氧生物或供养不足的组织，是糖分解的主要形式，也是获得能量的主要方式；
3 形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架；
4 除三步反应不可逆外其余反应均可逆，为糖异生提供了基本途径
· 糖异生：
1 维持血糖恒定；
2 协助氨基酸代谢；
3 乳酸转变；
· TCA循环：
1 是有机体获得生命活动所需能量的主要途径；
2 是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的枢纽；
3 重要的中间产物是其他物质合成的前体；
4 有些中间产物既是生物氧化基质又是一定器官的积累物质，如柠檬、苹果分别富含柠檬酸和苹果酸
5 是获得微生物发酵产品的主要途径
· PPP途径:
1 产生大量NADPH,为各种合成反应提供还原力；如脂肪酸、固醇、四氢叶酸的合成；非光合细胞中硝酸盐和亚硝酸盐的还原
2中间产物为许多化合物的合成提供原料；如5-磷酸核酮糖是合成核苷酸的原料；
3产生的NADPH可维持谷胱甘肽的还原状态，维持某些巯基酶活性和红细胞的完整性和正常功能；
4与光合作用联系，实现单糖间的互变；
葡萄糖有氧氧化包括四个阶段:
①糖酵解产生丙酮酸（2丙酮酸、 2ATP、2NADH）
②丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA（CO2、NADH）
③三羧酸循环（CO2、H2O、ATP、NADH）
④呼吸链氧化磷酸化（NADH→ATP）
六、生物氧化
(一)生物氧化的基本概念
有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程
(二)电子传递链
1．电子传递链的组成
H+ H+ H+
Cyt.c
Cyt.c1 Cyt.a
Fe.S CoQ
Fe.S Fe.S
FMN FADH2 Cyt.b Cyt.a3
NADH 琥珀酸 O
2．电子传递的抑制剂
鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素----------阻断电子由NADH向CoQ的传递。
抗霉素A-------------------------------------阻断电子由CoQ向cytC1的传递。抑制复合物Ш
CN-、H2S、N3-、CO等-----------------阻断电子由Cyta-a3向O的传递。
(三)氧化磷酸化
1．氧化磷酸化的类型
底物水平磷酸化
呼吸链氧化磷酸化（依赖电子传递链的磷酸化，是需氧生物合成ATP的主要途径）
2．氧化磷酸化的机制
1953年 Edward Slater，化学偶联假说
认为电子传递反应释放的能量通过一系列连续的化学反应形成高能共价中间物，高能中间物裂解驱动ADP磷酸化生成ATP。
1961年 Peter Mitchell，化学渗透假说
认为电子传递释放的自由能和ATP的合成是与一种跨线粒体内膜的质子梯度相偶联的。即电子传递释放的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入膜间隙，从而形成跨线粒体内膜的H+离子梯度，即电化学梯度。这个跨膜的电化学电势驱动ATP的合成。
1964年 Pual Boyer，构象偶联假说
认为电子沿电子传递链传递使线粒体内膜的蛋白质组分发生了构象变化，形成一种高能构象，这种高能形式通过ATP的合成而恢复其原来的构象。迄今未能分离出这种高能蛋白质。但在电子传递过程中蛋白质组分的构象变化还是存在的。
某些化合物能消除跨膜的质子浓度梯度或电位梯度，使ATP不能合成，这种作用称为解偶联作用，这类化合物成为解偶联剂。根据影响方式不同分：
化学解偶联剂：2、4-二硝基苯酚（在酸性环境中接受H+,成为不解离形式，是脂溶性的，很容易过膜，同时将H+带入膜内，起消除质子浓度梯度的作用。亦称质子载体）
氧化磷酸化抑制剂：寡霉素（抑制氧的利用和ATP的生成，不抑制电子传递链）
离子载体抑制剂：缬氨霉素（K+）短杆菌肽（K+ Na+）（是一类脂溶性物质，能与H+以外的其他一价阳离子结合，并形成脂溶性的复合物，从而增加膜的通透性，消除跨膜的电位梯度）
解偶联蛋白，又叫产热素
（是存在于BAT细胞线粒体内膜上的蛋白质，为天然解偶联剂。它们能形成质子通道，让膜间的H+通过通道返回膜内，消除跨膜质子浓度梯度， H+电化学梯度蕴藏的自由能释放用以产热）
3.线粒体穿梭系统
磷酸甘油穿梭（P/O=1.5）主要存在于肌细胞
苹果酸-天冬氨酸穿梭（P/O=2.5）主要存在于肝细胞
七、脂质代谢
(一)生物体内的脂质
生物体内的脂类按组成分为
单纯脂：脂肪酸+醇。
复合脂：除单纯脂成分外还含有非脂性物质如磷酸、含氮化合物、糖基等等。
不含脂肪酸、非皂化的脂：萜类、甾类化合物、前列腺素类等
脂类的生理功能：
a. 生物膜的骨架成分 磷脂
b. 能量储存形式 甘油三酯
c. 参与信号识别、免疫 糖脂
d. 激素、维生素的前体
e. 生物体表保温防护
(二)脂肪的分解代谢
1．脂肪的酶促水解（主要在肠中）
甘油三酯的水解：组织中有三种脂肪酶，分步将甘油三酯水解成甘油二酯、甘油单酯，最终产生3分子脂肪酸和1分子甘油。
三种酶：脂肪酶（限速酶）、甘油二酯脂肪酶、甘油单酯脂肪酶。
SHAPE \* MERGEFORMAT
2．甘油的降解和转化（经血液转运至肝脏）
在脂肪细胞中，没有甘油激酶，无法利用脂解产生的甘油。甘油进入血液，转运至肝脏后才能被甘油激酶磷酸化，生成3-磷酸甘油，再经磷酸甘油脱氢酶氧化成磷酸二羟丙酮，进入糖酵解途径或糖异生途径。
3．脂肪酸的β一氧化分解（线粒体基质）
饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的β位C原子发生氧化，碳链在α位C原子与β位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰CoA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为β-氧化.
R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH
脂酰CoA合成酶
（饱和偶数C）脂肪酸 脂酰CoA 脂酰肉碱
—2ATP 肉碱 脂酰肉碱转移酶І
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
肉碱 脂酰肉碱转移酶П
脂酰CoA 脂酰肉碱
乙酰CoA
FADH2(第一次脱氢)
β-酮酯酰硫解酶 脂酰CoA脱氢酶
β-酮脂酰CoA 2-烯脂酰CoA
（第二次脱氢）NADH
L-β-羟脂酰CoA脱氢酶 烯脂酰CoA水合酶
L-β-羟脂酰CoA
脂肪酸β-氧化小结
（1）脂肪酸β-氧化时仅需活化一次，消耗两个高能键相当于2 个ATP，生成脂酰CoA 。
（2）长链脂肪酸由线粒体外的脂酰CoA合成酶活化，经肉碱运到线粒体内；中、短链脂肪酸直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰CoA合成酶活化。
（3）β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复
步骤
新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤
。
脂肪酸β-氧化产生的能量（以16C的软脂酸为例）
经过7次循环，产生7个NADH，7个FADH2， 8分子乙酰COA。
活化消耗： 2 ATP
β氧化产生： 7×（1.5 + 2.5）ATP ＝ 28
8个乙酰CoA： 8×10 ATP ＝ 80
净生成： 108 – 2＝106 ATP
奇数碳脂肪酸的β-氧化
先经β-氧化途径，得到乙酰CoA和丙酰CoA。丙酰CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA。
动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇碳脂肪酸最终能够异生为糖。
酮体代谢
在动物肌肉中乙酰COA可以进入TCA；在动物肝、肾脏线粒体内乙酰CoA可以生成丙酮、乙酰乙酸、D-β-羟丁酸，这三种物质称酮体。
注意：酮体的三种化合物中D-β-羟丁酸不是酮
(三)脂肪的生物合成
1．甘油的生物合成（细胞质中）
前体是糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮（在甘油和脂肪酸合成需要的是3-磷酸甘油，而不是游离的甘油）
H3C-OH H3C-OH H3C-OH
NADH+ H+ H2O Pi
O=C HO-CH HO-CH
磷酸甘油激酶 磷酸酯酶
H2C-OPO32- H2C-OPO32- H2C-OH
磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油 甘油
2．饱和脂肪酸的从头合成（细胞质中）
柠檬酸 柠檬酸
乙酰CoA羧化酶
乙酰CoA 乙酰CoA 丙二酸单酰CoA
乙酰基进位、移位 丙二酸单酰基进位
乙酰（外围巯基） -ACP
草酰乙酸 草酰乙酸 丙二酸单酰（中央巯基） 丁酰基-ACP
NADH 还原酶
NAD+ 缩合酶
苹果酸 苹果酸 反式△2-烯丁酰基-ACP
β-酮丁酰基-ACP
CO2 CO2 NADPH
还原酶 脱水
丙酮酸 丙酮酸 β-羟酯酰基-ACP
丙二酸单酰CoA的生成（供体活化）（2009年生化简答题37）
乙酰CoA羧化酶
乙酰CoA+HCO3-+ATP+H+ 丙二酸单酰CoA+ADP+PPi
UDPG焦磷酸化酶
1-磷酸果糖 +UTP UDPG+Pi
氨基酸+t RNA + ATP 氨酰-tNA + ATP
乙酰CoA羧化酶：限速酶,辅酶是生物素。是别构酶：柠檬酸激活，脂肪酸抑制。
区别点
合成（从乙酰CoA开始）
氧化（生成乙酰CoA）
细胞部位
细胞质
线粒体
酶 系
6种酶，多酶复合体或多酶融合体
4种酶分散存在
脂酰基载体
ACP
CoA
二碳片段
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA
电子供体（受体）
NADPH
FAD、NAD
β-羟脂酰基构型
D型
L型
对HCO3及柠檬酸的需求
要
不要
能量变化（软脂酸）
消耗7个ATP及14个NADPH
产生106ATP
产物
只合成16碳酸以内的脂肪酸
18碳脂肪酸可彻底降解
3．三酰甘油的生物合成
(四)甘油磷脂代谢
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
磷脂酰丝氨酸
磷脂酰肌醇
(五)固醇的生物合成
八、氨基酸和核苷酸的代谢
(一)氨基酸的代谢
1．氨基酸的分解代谢（主要在肝脏中）
氨基酸分解代谢一般分三步：
一是先脱去氨基；
二是脱氨后生成的碳架进入TCA被氧化，产生能量，碳架还可作为糖、脂肪酸合成的原料；
三是脱氨后产生的NH3与Asp的N原子结合成为尿素排出体外。
A.脱氨基作用
· 氧化脱氨基作用：(-AA在酶的作用下，氧化生成(-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。
催化氧化脱氨基反应的酶（氨基酸氧化酶）：
（1）Ｌ-氨基酸氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右
（2） D-氨基酸氧化酶：体内分布广泛，但体内D-AA不多。
（3） L-Glu脱氢酶：专一性强，分布广泛，脱氨基活力最强。
真核生物中，真正起作用的不是L-氨基酸氧化酶，而是L-谷氨酸脱氢酶。
· 转氨基作用:(-氨基酸和(-酮酸之间氨基转移，使原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸生成相应的氨基酸。由转氨酶催化，辅基是磷酸吡哆醛（维生素B6）。转氨酶在真核细胞的胞液、线粒体中都存在。
谷丙转氨基反应 ： 谷草转氨基反应：
· 联合脱氨基作用
1)以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基
氨基酸的(-氨基先转到(-酮戊二酸上，生成相应的α-酮酸和Glu，然后在L-Glu脱氨酶催化下，脱氨基生成α-酮戊二酸，并释放出氨。
2）通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基
骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主。
· 通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基-1
· 通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基-2
· 通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基-3
氨基酸降解的产物：NH3和α-酮酸、胺类等等
氨的代谢转变
1、排出体外
排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）
以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬行及鸟类）
以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）
2、重新利用合成AA
3、生成谷氨酰胺和天冬酰胺
4、嘧啶环的合成（核酸代谢）
关键酶 ：氨甲酰磷酸合酶I
注意区别：氨甲酰磷酸合酶I：在线粒体中，以氨作为氮供体， 催化尿素合成。
氨甲酰磷酸合酶II：在胞质中，以Glu作为氮供体，催化尿嘧啶合成。
尿素循环总反应：NH4+ + CO2 + 3ATP + Asp + 2H2O → 尿素 + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi + 延胡索酸
合成1分子尿素可清除2分子NH3及1分子CO2 ，消耗4个高能磷酸键。
α-酮酸的代谢转变
再合成氨基酸
转变成糖和脂肪
纯生酮氨基酸： Leu 乙酰CoA、乙酰乙酸
生酮生糖氨基酸：Ile, Lys,Phe,Trp,Tyr
纯生糖氨基酸：其余14种 丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸、延胡而索酸和(-酮戊二酸
进行彻底的氧化分解：氨基酸分解产生5种产物进入TCA循环
乙酰CoA、 (-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸
2．氨基酸的合成代谢
1）. 氮源
（1）生物固氮（微生物）
a. 与豆科植物共生的根瘤菌
b. 自养固氮菌 兰藻在固氮酶系作用下，将空气中的N2固定，产生NH3。
N2 + 6e- + 12ATP + 12H2O 2NH4+ + 12ADP + 12Pi + 4H+
（2）硝酸盐和亚硝酸盐 (植物、微生物)
硝酸还原酶（诱导酶）：NO3- + NADPH + H+ NO2- + NADP+ + H2O
亚硝酸还原酶（叶绿体中）：NO2- + 3NADPH + H+ NH3 + 3NADP+ + 2H2O
（3）各种脱氨基作用产生的NH3（所有生物）
2）. 碳源
直接碳源是相应的α-酮酸，植物、微生物能合成20种氨基酸相应的全部碳架或前体。人和动物只能直接合成部分氨基酸相应的α-酮酸。
主要来源：糖酵解、TCA、磷酸戊糖途径。
必需氨基酸：Ile、Met、 Lys、 Val 、 Leu、 Trp、 Phe、 Thr、Arg、His。
3）．氨的同化
a. 谷氨酸的合成（双酶途径）
谷氨酰胺合成酶
谷氨酸+NH3+ATP 谷氨酰胺+ADP+Pi ①
谷氨酸合酶
(-酮戊二酸+谷氨酰胺+NADPH+H+ 2谷氨酸+NADP+ ②
①+②
(-酮戊二酸+NH3+NADPH+ATP +H+ 谷氨酸+NADP++ADP+Pi
b. 氨甲酰磷酸的合成（两种酶可以催化）
氨甲酰激酶
氨甲酰磷酸合成酶
4). 氨基酸的合成
(-酮酸还原氨基化 谷氨酸（中转站） 各种氨基酸
P-276图
各族氨基酸的合成及碳骨架
丙氨酸族： 丙酮酸 组氨酸： 5-磷酸核糖
Ala Val Leu Ile His
谷氨酸族： (-酮戊二酸 天冬氨酸族： 草酰乙酸
Glu Asp
Gln Pro Arg Asn Met Lys Thr
丝氨酸族： 3-磷酸甘油酸 芳香族: 4-磷酸赤藓糖
莽草酸
Ser 分支酸
Gly Cys Phe Trp Try
一碳单位：具有一个碳原子的基团。
包括：亚氨甲基（-CH=NH），甲酰基（ HC=O-），羟甲基（-CH2OH），亚甲基（又称甲叉基，-CH2），次甲基（又称甲川基，-CH=），甲基（-CH3）等。
一碳单位不仅与氨基酸代谢密切相关，还参与嘌呤、胸腺嘧啶的合成，是生物体内的甲基来源。
Gly、Thr、Ser、His、Met 等氨基酸可以提供一碳单位。
一碳单位的转移靠四氢叶酸
(二)核苷酸的代谢
1．核苷酸的分解代谢
核酸
核酸酶（磷酸二酯酶）
核苷酸
核苷酸酶（磷酸单酯酶）
核苷 磷酸
核苷磷酸化酶 ① 核苷磷酸化酶：广泛存在，反应可逆
② 核苷水解酶：主要存在于植物、微生物中，只水解核糖核苷，不可逆。
碱基（嘌呤或嘧啶） 戊糖-1-磷酸
嘌呤碱的降解是一个氧化降解过程
排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、爬虫类
排尿囊素动物：灵长类以外哺乳动物、腹足类
排尿囊酸动物：硬骨鱼类
排尿素动物：大多数鱼类、两栖类
排NH3和CO2：海洋无脊椎动物
嘧啶的降解是一个还原降解过程
2．核苷酸的合成代谢
从头合成（利用氨基酸、磷酸戊糖等简单的化合物合成核苷酸）
嘌呤：原料+前体 IMP AMP/GMP
两条途径 前体：Asp、Gln、Gly、CO2、甲酸盐（一碳单位） （甘氨坐中间，谷氨站两边
左手开天门，头顶二氧碳）
原料：5’-PRPP
嘧啶：前体 二氢乳清酸 UMP
前体：氨甲酰磷酸、Asp
补救途径（利用外界补充的含氮碱基或核苷合成新的核苷酸）
嘌呤：A + PRPP AMP + PPi (腺嘌呤磷酸核糖转移酶)
G/I + PRPP GMP/AMP + Ppi(鸟嘌呤/次黄嘌呤核糖转移酶)
嘧啶：尿（胞）嘧啶 + 1-P-R 尿（胞）嘧啶核苷+Pi（核苷磷酸化酶）
尿（胞）嘧啶核苷+ATP UMP(CMP) + ADP（尿（胞）苷激酶）
尿嘧啶 + 5-PRPP UMP + PPi(尿嘧啶磷酸核糖转移酶（胞嘧啶不行）)
脱氧核糖核苷酸合成
核糖核苷酸还原酶
NDP dNDP
ADP dADP
GDP NADPH+H+ NADP+ dGDP
CDP dCDP
UDP dUDP
Pi -CH3
dUDP dUMP dTMP
核苷酸合成总结
九、核酸的生物合成
(一)中心法则
(二)DNA的生物合成
1．原核生物DNA的复制
半保留复制的证明（实验题）、生物学意义（遗传特性保持稳定）
参与复制条件：DNA模板、dNDP底物、Mg2+、起始/延长/终止所需酶（真核原核不同）、引物 (一小段与模版配对的DNA或RNA)
复制过程（简答题）：
1. DNA合成的起始（复制调节的唯一阶段）
DNaA 识别起始序列，在原点特定位置打开双链
DNaB 使DNA解链
DNaC 帮助DNaB结合在原点
引物酶（DNaG） 合成RNA引物
SSB 结合单链DNA，防治DNA复性
RNA聚合酶 促进DNaA活性，合成RNA引物
旋转酶 消除解螺旋产生的张力
2．DNA链的延长反应
前导链只需要一个RNA引物，滞后链的每一个冈崎片段都需要一个RNA引物，链的延长反应由
DNA聚合酶Ⅲ催化。
3．RNA引物的切除及缺口补齐
DNA 聚合酶Ⅰ的5——3外切活力，切除RNA引物。
DNA 聚合酶Ⅰ的5——3合成活性补齐引物切除后的缺口。
4．切除和修复掺入DNA链的dUMP和错配碱基
聚合酶对dTTP与dUTP的分辨能力不高，有少量dUTP掺入DNA链中。此时，U-糖苷酶、AP内切酶、DNA 聚合酶Ⅰ、DNA连接酶共同作用，切除dUTP ，接上正确的碱基。
5．DNA切口的连接
DNA 连接酶，真核细胞由ATP提供能量，原核由NAD提供能量。
6. DNA合成的终止
环状DNA、 线性DNA，复制叉相遇即终止。有些DNA是复制叉移动到终止区即停止复制（大肠杆菌有一个终止区）
DNA复制小结：
⑴ DNA解螺旋酶解开双链DNA。
⑵ SSB结合于DNA单链。
⑶ DNA旋转酶引入负超螺旋，消除解链带来的张力。
⑷ DNA引物酶(在引发体中)合成RNA引物。
⑸ DNA pol.Ⅲ在两条新生链上合成DNA。
⑹ DNA polⅠ切除RNA引物，并补上DNA。
⑺ DNA ligase连接一个冈崎片段到滞后链上。
2．原核与真核生物DNA复制的差异
真核生物
原核生物
DNA结构
线形
环形
发生部位
核内
类核区
合成时期
S期
整个细胞生长过程
合成时间
几小时
约40分钟
合成速度
500-1000bp/分钟
10bp/分钟
合成方向
双向
双向或单向
复制子
多个
1个
引发
DNA聚合酶
引发酶和多种蛋白形成引发体
DNA聚合酶
αβγ δ ε
І П Ш
DNA连接酶
ATP
NAD+
拓扑异构酶
І П 复制因子
І П单链DNA结合蛋白
端粒酶
+
——
切除引物
KnaseH
DNA酶І
冈琦片段长度
100-200nt
1000nt
复制连续性
第一轮完成才开始第二轮
连续发动多轮复制
3．逆转录
4．DNA的损伤与修复
光修复（光裂合酶修复）
切除修复
暗修复 重组修复（复制后修复）
SOS修复
5．DNA一级结构分析与PCR技术
(三)RNA的生物合成
转录与DNA复制的差别
复制（DNA-- DNA或DNA --RNA）
转录（DNA ------RNA）
方向
双向
单向
模板
两条链均可
一条链（不对称）
聚合酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
校对
+
——
1．RNA的转录及加工（以DNA为模板合成RNA（转录）——正常细胞）
转录产物：mRNA 、rRNA、 tRNA、小RNA
基本特征：
· 需要DNA模板
· RNA聚合酶（RNA链延伸方向5’ ——3’）
· 不需要引物
· 底物（ATP、GTP、CTP、UTP）NTP
转录过程
真核与原核转录过程的区别
真核生物
原核生物
转录翻译时间
分开进行（核内转录、核外翻译）
转录翻译同步进行
启动子
-25区TATA框/-75区CAAT框
-10区TATAAT框/-35区TTGACA框
RNA聚合酶
І П Ш 三种
α2ββ’ωδ亚基
转录后加工
mRNA
rRNA
tRNA
5’端添加帽子
3’端添加Poly A
切除内含子
抑制剂
α-鹅膏蕈碱
利福平
放线菌素D
放线菌素D
吖啶
吖啶
2．RNA的复制（以RNA为模板合成RNA（复制）——某些RNA病毒）
1）正链RNA病毒（mRNA）噬菌体Qβ、灰质炎病毒等
2）负链RNA病毒（狂犬病毒）
3）双链RNA病毒（带有复制酶）
4）反转录病毒（含反转录酶）
核酸生物合成的抑制剂
一、嘌呤和嘧啶类似物
二、DNA模板功能的抑制剂
1. 烷化剂
2. 放线菌素D（对真核、原核细胞都起作用）
3. 嵌入染料 扁平芳香族染料，可插入双链DNA相邻碱基对之间。溴化乙锭（EB）插入后，使DNA在复制时缺失或增添一个核苷酸，从而导致移码突变，并能抑制RNA链的起始及复制。此外还有原黄素、吖啶黄、吖啶橙等。
三、RNA聚合酶的抑制物
1. 利福霉素 强烈抑制革兰氏阳性菌和结核杆菌，它主要抑制RNA合成的起始。
2. 利链菌素 与细菌RNA聚合酶β亚基结合，抑制转录过程中链的延长。
3.α-鹅膏蕈碱 主要抑制真核RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ，对细菌的 RNA聚合酶作用极小。
3．RNA的转录调控
十、蛋白质的生物合成
(一)遗传密码
密码子特性：通用性、简并性、连续性、摆动性（变偶性）、方向性
终止密码子：UAA/UAG/UGA
特殊：AUG 起始密码子、编码甲硫氨酸
(二)多肽链的合成体系
mRNA 、 tRNA 、rRNA 、 核糖体、 翻译辅助因子、酶、ATP/GTP、Mg2+
(三)原核生物多肽链生物合成的过程
氨基酸的活化——肽链的起始——延伸（进位、成肽、移位）——终止——释放
(四)原核与真核生物多肽链合成的差异
原核
真核
核糖体
70S（30S/50S）
80S(40S/60S)
起始复合物形成
30S核糖体小亚基
30S起始复合物
70S起始复合物
40S核糖体小亚基
40S起始复合物
80S起始复合物
起始密码子
AUG GUG
AUG
mRNA上SD序列
有
无
mRNA
未加工
加工（帽尾剪接）
识别起始密码子的氨酰tRNA
甲酰化
无
起始因子
IF1 IF2 IF3
多IF 12种
延伸因子
EF-Tu EF-Ts EF-G
eF1 eF2
终止因子
RF1 RF2 RF3
RF、可能GTP
(五)肽链合成后的折叠、加工与转运
1 修饰
1）N-端修饰：fMet-Met 原核生物70%切除，真核生物100%切除
2）多肽链的水解切除：酶原（前体）——切除多余肽链——激活
3）氨基酸侧链的修饰：羧化、羟基化、甲基化、乙酰化、酰胺化、二硫键形成等
4）糖基化修饰：糖蛋白（细胞蛋白质重要组成部分）、糖基转移酶和糖苷酶
2 折叠
酶：PPI（肽酰脯酰顺反异构酶）PDI（蛋白质二硫键异构酶）
助折叠蛋白
分子伴侣：帮助新生蛋白质组装、成熟，类似酶但无专一性
3 转运 新生蛋白质被运送到特定亚细胞部位或分泌到胞外的过程，真核细胞所有蛋白质的起始合成都在游离核糖体上
分泌到胞外
翻译同步转运： ——内质网——高尔基体 溶酶体
线粒体
——跨膜—— 叶绿体
翻译后转运： ——细胞质 过氧化体
——通过核孔——细胞核
浙公网安备 33021202002483