生物化学精要

由天下分享时间：2024/5/15 23:39:24 加入收藏我要投稿点赞

酶。

八．维生素B12和B12辅酶

维生素B12是含钴的化合物，又称钴胺素。维生素B12的发现是多年研究恶性贫血症（即巨初红细胞症）的结果。维生素B12的吸收需要一种胃壁细胞分泌的糖蛋白（称为内因子），两者结合后才能被小肠吸收。恶性贫血患者的胃液中常缺乏内因子，须注射维生素B12治疗。九．维生素C

维生素C能防治坏血病，又称抗坏血酸。促进各种支持组织及细胞间粘合物的形成。是脯氨酸羟化酶的辅酶。对生物氧化有重要作用，是强力抗氧化剂。十．维生素A

维生素A又名视黄醇，只存在于动物性食物中，包括A1 和 A2两种。A1即一般所说的视黄醇，主要存在于咸水鱼的肝脏；A2即3-脱氢视黄醇，主要存在于淡水鱼肝脏。在高等植物和动物中普遍存在的β-胡萝卜素可转变为2分子视黄醇。在视觉过程中维生素A的变化。维生素A较易被正常肠道吸收，但不直接随尿排泄，因而摄取过量是有害的。十一. 维生素D

维生素D具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5，均为类固醇衍生物，其中D2和D3较为重要。只在动物体内含有维生素D，鱼肝油中含量最丰富。动、植物组织中含有能转化为维生素D的固醇类物质，经紫外光照射可转变为维生素D。目前尚不能用人工方法合成，只能用紫外光照射维生素D元的方法来制造。维生素D调节钙、磷代谢，维持血液正常的钙、磷浓度，从而促进钙化，使牙齿、骨骼发育正常。机体只能从胆汁排出过多的维生素D，维生素D如摄食过量则会中毒。十二. 维生素E

维生素E又称生育酚或抗不育维生素。由于维生素E的强抗氧化性质，能保护不饱和脂酸使其不被氧化成脂褐色素及自由基，从而维护细胞的完整和功能，故有一定的抗衰老作用。

十三. 维生素K

维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。维生素K的主要作用是促进血液凝固，因维生素K是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。大剂量维生素K可引起动物贫血、脾肿大和肝肾伤害。对皮肤和呼吸道有强烈刺激，有时还引起溶血。

第七章生物氧化

一．生物氧化的特点和方式

糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化，其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。

生物氧化的特点：（1）反应条件温和，多步反应，逐步放能。（2）生物氧化在活细胞中进行，pH中性，反应条件温和，一系列酶和电子传递体参与氧化过程，逐步氧化，逐步释放能量，转化成ATP。（3）真核细胞，生物氧化多在线粒体内进行，在不含线粒体的原核细胞中，生物氧化在细胞膜上进行。

CO2的生成：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。

H2O的生成：代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体（NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O。二．线粒体电子传递体系

线粒体基质是呼吸底物氧化的场所，底物在这里氧化所产生的NADH和FADH2将质子和电子转移到内膜的载体上，经过一系列氢载体和电子载体的传递，最后传递给O2生成

H2O。这种由载体组成的电子传递系统称电子传递链，因为其功能和呼吸作用直接相关，亦称为呼吸链。

氧化电子传递链位于原核生物的质膜上，真核生物中位于线粒体的内膜上。呼吸链的种类、组成及传递体的排列顺序，偶联ATP的部位和特异抑制剂。三．氧化磷酸化作用

代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于合成ATP（即ADP+Pi→ATP），这种氧化放能和ATP生成（磷酸化）相偶联的过程称氧化磷酸化。有底物水平磷酸化和电子传递水平磷酸化两种类型。

电子传递水平磷酸化：电子沿着氧化电子传递链传递的过程中所伴随的将ADP磷酸化为ATP的作用，或者说是ATP的生成与氧化电子传递链相偶联的磷酸化作用。

底物水平磷酸化：是指ATP的形成直接与一个代谢中间物（如PEP）上的磷酸基团转移相偶联的作用。糖酵解中1,3-二磷酸甘油酸，磷酸烯醇丙酮酸。

呼吸过程中无机磷酸（Pi）消耗量和原子氧（O）消耗量的比值称为磷氧比。由于在氧化磷酸化过程中，每传递一对电子消耗一个氧原子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi，因此P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递至原子氧所产生的ATP分子数。NADH呼吸链：P/O~ 3。FADH2呼吸链：P/O~ 2。

氧化磷酸化的偶联机理：

化学偶联假说（1953年，Edward Slater）构象偶联假说（1964年，Paul Boyer ）化学渗透假说（1961年，Peter Mitchell）

电子传递的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙，从而形成H+跨线粒体内膜的电化学梯度，这个梯度的电化学势( Δ?H+ )驱动ATP的合成。

线粒体外NADH的氧化磷酸化作用：磷酸甘油穿梭系统；苹果酸—天冬氨酸穿梭系统。

第八章糖代谢

一．葡萄糖的主要代谢途径（一）糖酵解

糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称ＥＭＰ途径。

熟悉糖酵解途经不可逆反应、能量变化步骤、ATP计算。总反应式:

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi ? 2C3H4O3+2NADH +2H++2ATP+2H2O

能量计算：氧化1分子葡萄糖净生成 2ATP

2NADH → 6ATP 或 4ATP （？）生物学意义：

★是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量；

★形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架； ★为糖异生提供基本途径。

（二）丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解 1. 丙酮酸脱氢酶系。

2. 三羧酸循环（柠檬酸循环、TCA循环、Krebs循环）

（1）总反应式：

丙酮酸 + 4NAD+ + FAD + GDP → 4NADH + 4H+ + FADH2 + GTP + 3CO2 + H2O

乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP → 3NADH +3H+ + FADH2 + GTP + 2CO2 + H2O

（2）一次底物水平的磷酸化、二次脱羧反应，三个调节位点，四次脱氢反应。3NADH、FADH2进入呼吸链。

（3）三羧酸循环中碳骨架的不对称反应同位素标记表明，乙酰CoA上的两个C原子在第一轮TCA上并没有被氧化。被标记的羰基碳在第二轮TCA中脱去。在第三轮TCA中，两次脱羧，可除去最初甲基碳的50%，以后每循环一次，脱去余下甲基碳的50%。

三羧酸循环的能量计量。三羧循环的生物学意义：

?是有机体获得生命活动所需能量的主要途径 ?是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽 ?形成多种重要的中间产物 ?是发酵产物重新氧化的途径 3. 乙醛酸循环

2乙酰CoA+NAD++2H2O → 琥珀酸 + 2CoA+NADH+H+

生物学意义：

过量的草酰乙酸可以糖异生成Glc，因此，乙醛酸循环可以使脂肪酸的降解产物乙酰CoA经草酰乙酸转化成Glc，供给种子萌发时对糖的需要。

植物中，乙醛酸循环只存在于苗期，而生长后期则无乙醛酸循环。

哺乳动物及人体中，不存在乙醛酸循环，因此，乙酰CoA不能在体内生成糖和氨基酸。（三）磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway, ppp）

磷酸戊糖途径的两个阶段：氧化脱羧阶段，非氧化分子重排阶段。总反应式：

6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O → 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+

磷酸戊糖途径的生理意义：

（1）产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供主要的还原力。NADPH作为主要的供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢叶酸等的合成，非光合细胞中硝酸盐、亚硝酸盐的还原，及氨的同化等所必需。

（2）中间产物为许多化合物的合成提供原料。产生的磷酸戊糖参加核酸代谢。4-磷酸赤藓糖与糖酵解中的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。

（3）是植物光合作用中CO2合成Glc的部分途径。

（4）NADPH主要用于还原反应，其电子通常不经电子传递链传递，一般不用于ATP合成。如NADPH用于供能，需通过两个偶联反应，进行穿梭转运，将氢转移至线粒体NAD+上。

胞液内：α-酮戊二酸+CO2+NADPH+H+ → 异柠檬酸+NADP+ 异柠檬酸能自由通过线粒体膜，传递氢。

线粒体内：异柠檬酸+NAD+ =α-酮戊二酸+CO2+NADH+H+

一分子Glc经磷酸戊糖途径，完全氧化，产生12分子NADPH，可生成（36-1）=35ATP （四）糖的异生

糖异生总反应：

2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++4H20 → Glc+2NAD++4ADP+2GDP+6Pi 从2分子丙酮酸形成Glc共消耗6个ATP，2个NADH。

凡是能生成丙酮酸或草酰乙酸的物质都可以变成葡萄糖，如TCA中全部的中间产物，大多数氨基酸

植物微生物经过乙醛酸循环，可将乙酰CoA转化成草酰乙酸，因此可以将脂肪酸转变

成糖。

动物体中不存在乙醛酸循环，因此不能将乙酰CoA转变成糖。糖异生主要途径和关键反应：

非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下，绕过糖酵解途径的三个不可逆反应，利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。二．糖原的分解和生物合成（一）糖原的酶促磷酸解（二）糖原的生物合成

（1）UDP-葡萄糖焦磷酸化酶

—— 催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成时，提供糖基和能量。动物细胞中糖元合成时需UDPG；植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG。

（2）糖原合成酶

—— 催化?-1，4-糖苷键合成（3）糖原分支酶

—— 催化?-1，6-糖苷键合成

第九章脂类代谢

一．脂肪的分解代谢（一）脂肪的水解（二）甘油的转化

（三）脂肪酸的分解代谢

1. 饱和脂肪酸的氧化分解途径（1）β-氧化作用

脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作β-氧化。

①脂肪酸的活化和转运 ②β-氧化的生化历程

③脂肪酸β-氧化作用小结：

? 脂肪酸β-氧化时仅需活化一次，其代价是消耗1个ATP的两个高能键。

? 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。 ? β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤。 ? β-氧化的产物是乙酰CoA，可以进入TCA （2）α-氧化作用

脂肪酸氧化作用发生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为α-氧化作用。（3）ω氧化作用

脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程。 2. 酮体的代谢

脂肪酸β-氧化产物乙酰CoA，在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰CoA可在肝细胞形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。酮体在肝中生成后，再运到肝外组织中利用。

酮体的合成发生在肝、肾细胞的线粒体内。形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA

转移出去，乙酰乙酸占30%，β—羟丁酸70%，少量丙酮。（丙酮主要由肺呼出体外）

肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成Glc。当草酰乙酸浓度很低时，只有少量乙酰CoA进入TCA，大多数乙酰CoA用于合成酮体。

当乙酰CoA不能再进入TCA时，肝脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。

肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅速透过线粒体并进入血液循环，送至全身。

肝脏氧化脂肪时可产生酮体，但不能利用它（缺少β—酮脂酰CoA转移酶），而肝外组织在脂肪氧化时不产生酮体，但能利用肝中输出的酮体。

在正常情况下，脑组织基本上利用Glc供能，而在严重饥饿状态，75%的能量由血中酮体供应。

酮体生成的生理意义：酮体是肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能量的一种形式。酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁，是心、脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。正常情况下，血中酮体小于3mg/100ml。在饥饿、高脂低糖膳食时，酮体的生成增加，当酮体生成超过肝外组织的利用能力时，引起血中酮体升高，导致酮症酸（乙酰乙酸、β—羟丁酸）中毒，引起酮尿。二．脂肪的生物合成

所有的生物都可用糖合成脂肪酸，有两种合成方式。 A. 从头合成（乙酰CoA）——在胞液中（16碳以下）。 B. 延长途径——在线粒体或微粒体中。

高等动物的脂类合成在肝脏、脂肪细胞、乳腺中占优势。

脂肪酸合成过程中的中间产物，以共价键与ACP辅基上的-SH基相连，ACP辅基就象一个摇臂，携带脂肪酸合成的中间物由一个酶转到另一个酶的活性位置上。

脂肪合成时，乙酰CoA是脂肪酸的起始物质（引物），其余链的延长都以丙二酸单酰CoA的形式参与合成。

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所用的碳来自HCO3（比CO2活泼），形成的羧基是丙二酸单酰CoA的远端羧基。细胞内的乙酰CoA几乎全部在线粒体中产生，而合成脂肪酸的酶系在胞质中，乙酰CoA必须转运出来。转运方式：柠檬酸-丙酮酸循环。

线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长。

第十章氨基酸代谢

一．蛋白质的酶促降解

胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶的专一性。二．氨基酸的分解与转化 1．脱氨基作用

（1）氧化脱氨基作用

氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。真核细胞的Glu脱氢酶，大部分存在于线粒体基质中，是一种不需O2的脱氢酶。此酶是能使氨基酸直接脱去氨基的活力最强的酶，是一个结构很复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有。（2）转氨基作用