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考研复习王镜岩生物化学之糖化学

3糖化学

1 考试大纲

涉及课本第9、17、18、19、20、21、22、23章

(一)糖类

1 糖化学

2 英文名词解释/糖类分类

2.1 monosaccharide 单糖:书P326

2.2 oligosaccharide 寡糖

2.3 polysaccharide 多糖(同多糖和杂多糖及例子)

2.4 glycoconjugates 糖复合物

3糖类是地球上最丰富的有机化合物,根本来源是植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为糖类。

4糖类的生物学作用(大题不考,小细节注意)。

5糖类:是多羟基醛、多羟基酮或其衍生物,或水解时能产生这些化合物的多聚体。地球上数量最多的一类有机化合物,根本来源是绿色细胞进行光合作用。大多数糖类化合物只由碳,氢,氧三种元素组成,其实验式为Cn(H2O)m。根据碳原子数,可分为丙糖、丁糖、戊糖等;根据聚合度可分为单糖、寡糖、多糖。

6变旋现象:(Mutarotation)是环状单糖或糖苷的比旋光度由于其α-和β-端基差向异构体达到平衡而发生变化,即旋光度发生改变,最终达到一个稳定的平衡值的现象。变旋现象往往能被某些酸或碱催化。由于单糖溶于水后,即产生环式与链式异构体间的互变,所以新配成的单糖溶液在放置的过程中其旋光度会逐渐改变,但经过一定时间,几种异构体达成平衡后,旋光度就不再变化,这种现象叫变旋现象。

7旋光性:当光波通过尼科尔棱镜时,会出现一种物理现象,即只允许某一平面振动的光波通过,其它的光波都被阻断,这种光称为平面偏振光。当这种平面偏振光通过旋光物质的溶液时,光的偏振面会向右旋转一定的角度,则该物质称为右旋光性(以“+”表示)。同样道理,向左旋转的称为左旋光性(以“-”表示)。单糖等有机物是否有旋光性,与它的分子结构有关。如果分子内部结构是对称的(如具有对称面、对称中心、对称轴等),就没有旋光性;反之就有旋光性。生物体内存在的有机分子主要是由 C 、 H 、O、 N 四种元素组成的,其中只有 C 原子有可能形成不对称性。原因是 C 原子表现为四价,即可与四个原子或原子团共价连接,如果连接的四个原子或原子团是能对称排列的,这个分子就表现为对称性;否则就表现为不对称性,这个 C 原子就称为手性碳原子。大部分单糖都有至少一个不对称中心(二羟丙酮除外)。

8最简单的单糖是三碳糖:甘油醛和二羟丙酮。单糖从丙糖到庚糖,除二羟丙酮外,都含有手性碳原子,具有旋光性。糖的构型跟旋光方向并无直接关系。旋光方向和程度是由整个分子的立体结构决定的,而不是由某个手性碳原子的构型决定的。

9差向异构体:葡萄糖和甘露糖、葡萄糖和半乳糖除了一个手性碳原子的构型不同外,其余的立体结构完全相同,这种仅有一个手性碳原子的构型不同的非对映体称为差向异构体。

10环状单糖:实际上,在水溶液中,丁醛糖和所有骨架含有五个及五个以上碳原子的单糖,都是以环状结构为优势形式存在的。证据:一是许多单糖新配制的溶液会发生旋光度的改变,这种现象称为变旋。二是葡萄糖作为多羟基醛,应该显示醛基的特性反应,但实际上不如简单醛类那样显著,推测单糖的醛基可能被屏蔽。三是从羰基的性质了解到,醇与醛或酮可以发生快速而可逆的亲和加成,形成半缩醛或半缩酮。如果羟基和羰基处于同一分子内,则可以发生分子内加成,导致环状半缩醛和半缩酮的形成。作为多羟基醛或酮的单糖,完全可以形成这种环状结构。(1893年Fischer正式提出葡萄糖分子具有环状结构的理论。)

11葡萄糖醛基性质不明显的原因:一个确定的单糖由开链变成环状结构时,羰基碳原子成为新的手性中心,导致羰基碳差向异构化,产生两个额外的立体异构体:a和β。异头中心的羟基跟Fischer 投影式中连接最远的那个手性中心的羟基处于同一侧的异构体,称为α异头物,处于相反一侧的称

为背β异头物。α和β异头物,在水溶液中,可以通过开链形式互相转变,经一定时间后达到平衡,这就是产生变旋现象的原因。新配置的αd葡萄糖溶液和βd葡萄糖溶液最终都会变成具有相同旋光性质的相同平衡混合液,此混合液约有1/3的αd葡萄糖和2/3的βd葡萄糖组成,具有游离醛基的开链葡萄糖不到0.024%,这便是为什么葡萄糖的醛基性质表现不明显的原因。

12糖醇类:在体内比其它糖吸收慢,代谢途径不同,并且不易被口腔细菌所利用,因此是一类低热量防龋齿的增甜剂。糖精、天冬苯丙二肽、蛇菊苷和应乐果甜蛋白是一类低热量或无热量的非糖增甜剂。前两个是人工合成的,并且发现不少合成的增甜剂对哺乳动物有致癌作用/致畸作用,多数已被禁用。后两个是无毒的非糖天然增甜剂。非糖增甜剂可作为糖尿病、心血管病、肥胖病和高血压患者的医疗食品添加剂。

13单糖的异构化(化学性质):单糖的异构化是在室温下碱催化的烯醇化作用的结果。在碱性水溶液中,单糖发生分子重排,通过中间物烯二醇互相转化,成为酮-烯醇互变异构。例如,D-葡萄糖在氢氧化钡溶液中放置数天后,可互变为D-甘露糖和D-果糖。

14 Benedict试剂:班氏试剂是斐林试剂的改良试剂,它与醛或醛糖反应生成红黄色沉淀。它是由硫酸铜、柠檬酸钠和无水碳酸钠配置成的蓝色溶液,可以存放备用,避免斐林溶液必须现配现用的缺点。柠檬酸钠和Cu2+生成络合离子,此络合离子与葡萄糖中的醛基反应生成红黄色沉淀。班氏试剂由于较稳定且不易受其他物质如肌酸和尿酸等的干扰,在临床上常用它作为尿糖和血糖的定性或半定量检测剂。当尿中含有不少于0.1%葡萄糖时,测试能给出阳性反应。现在,有一种从青霉菌中提取的葡萄糖氧化酶,能催化β-D-葡萄糖氧化成D-葡萄糖酸-γ-内酯,临床上常用于测定总血糖。

15 D-半乳糖和L-半乳糖被强氧化剂氧化出相同的半乳糖二酸,也称黏酸,是一个无光学活性的内消旋化合物,分子内存在一个对称面。

16 丙糖:D-甘油醛是具有光学活性的,最简单的单糖,常被用作确定生物分子D、L构型的标准物。二羟丙酮无光学活性。二者的磷酸酯是糖酵解代谢途径中的重要中间物。

丁糖:D-赤藓糖和D-赤藓酮糖。

戊糖:D-核糖和2-脱氧-D-核糖。D-木糖存在于植物和细菌的细胞壁中,是树胶和半纤维素的组分。D-核酮糖和D-木酮糖。D-阿拉伯糖也称果胶糖,广泛存在于植物和细菌的细胞壁以及树皮创伤处的分泌物中,是果胶物质、半纤维素、树胶和植物醣蛋白的重要组分。

己糖:D-葡萄糖也称右旋糖或者血糖,能被人体直接吸收并利用,大脑的主要燃料,是淀粉和纤维素的单糖。D-半乳糖是乳糖、蜜二糖和棉子糖的组分之一,某些糖苷及脑苷酯和神经节苷脂的组分,主要以半乳聚糖形式存在于植物细胞壁中,常春藤果实内存在游离的半乳糖,果实表面常析出半乳糖结晶。L-半乳糖存在于琼脂和其他多糖分子中。D-甘露糖主要以甘露聚糖形式存在于植物细胞壁中,如坚果。D-果糖也称左旋糖,是自然界中最丰富的酮糖,以游离状态跟葡萄糖和蔗糖一起存在于果汁和蜂蜜中,或与其他单糖结合成寡糖如蔗糖,或自身结合成果聚糖如菊芋块茎中的菊粉。L-山梨糖另一个容易获得的己酮糖,存在于被细菌发酵过的山梨果汁中,是工业上合成维生素C的重要中间物。

庚糖:D-景天庚酮糖,大量存在于景天科植物中。L-甘油-D甘露庚糖,存在于沙门氏杆菌细胞壁外层的脂多糖结构中。

辛糖:D-甘油-D-甘露辛酮糖,存在于鄂梨的果实中,功能尚不清楚。

糖醇:P339 偏应用,了解即可。

糖苷:P343偏应用,了解即可。

非还原糖:蔗糖、海藻糖

蔗糖:广泛存在于光合植物中,而不存在于动物中,是一种非还原糖,经稀酸或蔗糖酶水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖,蔗糖的溶解度很大,并且大多数的生物活性都不受高浓度的蔗糖影响,因此蔗糖是与作为植物体中组织之间糖的运输形式。

海藻糖:又叫a-a-海藻糖,广泛的分布于藻类、真菌、地衣和节肢动物中,是一种非还原糖,可在海藻糖酶的作用下降解为葡萄糖,在蕨类中代替蔗糖成为主要的可溶性储存糖,在昆虫中,它是用作能源的主要血循环糖。

棉子糖:广泛分布于高等植物中,是一种非还原糖,用蜜二糖酶(一种a-半乳糖苷酶)水解时可产生半乳糖和蔗糖,用蔗糖酶水解时的产物是蜜二糖和果糖。完全水解时产生葡萄糖,果糖和半乳糖。

环糊精:是芽孢杆菌属的某些种中的环糊精转葡糖基转移酶作用于淀粉生成的。一般有6、7、8个葡萄糖残基通过a1→4糖苷键连接而成,属于非还原糖,形状像轮胎,对a-和β淀粉酶有较大抗性。

17同多糖和杂多糖:同多糖只含有一种单体,杂多糖含有两种或多种单体。同多糖多称为贮存多糖,常被用为生物燃料,如淀粉、糖原和右旋糖酐等。也可作为结构多糖如纤维素和壳多糖,是植物细胞壁和动物外骨骼的结构成分。杂多糖为所有的动物、植物、微生物提供细胞外支撑,肽聚糖等。

18直链淀粉和支链淀粉:直链淀粉,当淀粉悬液用微溶于水的正丁醇饱和时,则形成微晶沉淀,仅少量的溶于热水,溶液放置后重新析出淀粉沉淀。由a-葡萄糖残基通过a1→4糖苷键连接成的不分支的长链分子。支链淀粉,向母液中加入与水混溶的甲醇,则得无定型物质,易溶于水,形成稳定的胶体,静置时溶液不会析出沉淀。相对分子质量更大,高度分支,连接相继的葡萄糖残基的糖苷键也是a1—4糖苷键,在分支点还存在a1—6连接。多数淀粉所含的直链淀粉和支链淀粉的比例约为1比4。在天然淀粉溶液中,支链淀粉是直链淀粉的保护胶体。淀粉链是有方向性的,一端是还原端,另一端是非还原端。

19糖原:与支链淀粉一样,也是a1—4连接的葡萄糖残基多聚物,并有a1—6的分支,只是分支程度更高,分支链更短,比淀粉更致密。人体的糖原主要贮存在肝和骨骼肌,糖原是人和动物餐间以及肌肉剧烈运动时最易动用的葡萄糖储库,而葡萄糖是体内各器官重要代谢染料,更是大脑唯一直接可利用的燃料。每一分支链都以非还原的单糖单位结尾,所以有n个分支链的糖原分子就有n+1个非还原端。

20葡萄糖为什么不以单糖形式储存?P348了解即可

21右旋糖酐:又叫葡聚糖,是一类细菌和酵母的贮存多糖,也用做胞外的黏着物质,是a1—6连接的葡萄糖多聚体,都有a1—3连接的支链,有的还有a1—2或者a1—4的分支。右旋糖酐可由明串珠菌发酵蔗糖产生。人的口腔中生长的几种细菌,能利用蔗糖合成大量的右旋糖酐,是牙斑的主要成分。右旋糖酐与交联剂(如表氯醇)的比例可以得到不同网孔的胶联凝胶,广泛用于大小排阻层析法的蛋白质分级分离。

22纤维素:是不分支的线性同多糖链,通过β1—4糖苷键连接葡萄糖单位组成。大多数动物不能利用纤维素作为燃料的来源,因为缺乏一种水解β1—4糖苷键的酶。白蚁容易消化纤维素,因为白蚁的肠道内气吸了一种共生的微生物,反刍动物的瘤胃内也富含分泌纤维素酶的细菌和原生动物。腐木上的真菌和细菌也能产生纤维素酶。

23不被人体消化酶降解的食物成分称为膳食纤维。纤维素和半纤维素是不溶性纤维,能促进结肠规律运动,降低患结肠癌的风险。木质素是一种复杂的不溶性酚类聚合物,能从消化道内吸收有机分子,结合胆固醇并把它从肠道中清除,减少患心脏病的风险。果胶和树胶是一类水溶性纤维物质,在消化道中形成粘稠的凝胶状悬浮物,降低许多营养物包括糖类的吸收速率和减少血清胆固醇。

24壳多糖:又叫几丁质,是N-乙酰-β-D-葡萄糖胺的线性同多糖,是大多数真菌和一些藻类细胞壁的成分,主要存在于无脊椎动物中,如昆虫,蜘蛛,甲壳类,虾蟹,螺蚌的外骨骼中。与纤维素一样,壳多糖也不被脊椎动物所消化。

25杂多糖:果胶物质、半纤维素、琼脂、肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、荚膜多糖,胞外基质中的糖胺聚糖。

胞外基质中的糖胺聚糖:动物细菌所特有,植物中不存在,可分为透明质酸,硫酸软骨素,硫酸

皮肤素,硫酸角质素,硫酸乙酰肝素和肝素。

透明质酸HA:结构最简单的,二糖单位中D-葡糖醛酸以β1—3糖苷键与N-乙酰葡萄糖胺连接,二糖单位间以β1—4糖苷键连接。不被硫酸化,不与蛋白质共价结合,以游离形式或与蛋白质形成非共价键复合体形式存在。能结合大量的水,形成透明的高粘稠溶液。广泛存在于结缔组织,在玻璃体,脐带、鸡冠等组织中尤为丰富。在关节滑液和眼球玻璃体液中起润滑,防震和增稠剂的作用。可以使软骨和肌腱具有抗张强度和弹性。某些病原菌能分泌透明质酸酶,水解透明质酸的糖苷键,使组织对细菌入侵更加敏感。很多生物的精子也含有类似的酶,能破裂包裹卵子的糖胺聚糖外衣,令精子穿入。

肝素Hp:主要来自肺,肝,皮肤等肥大细胞中,是一种天然的抗凝剂,临床上用它做抗凝血酶AT 的增强剂。抗凝血酶是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂,它能跟属于丝氨酸蛋白酶类的凝血酶及其它活化的凝血因子结合,而是它们失活。纯化的肝素也用于加入被输血液和临床分析用的血样中,以防止血凝。

(二)糖酵解

1 乳酸 CH3CH(OH)COOH

2 乙醇 CH3CH2OH

3 为什么糖酵解过程由葡萄糖到所有的中间产物都是以磷酸化合物的形式来实现的?P52了解即可。

4 丙酮酸转化为乳酸时称为酵解;丙酮酸转化为乙醛、乙醇时称为发酵。

5 糖酵解全解:

一,葡萄糖的磷酸化:由于能量的损失,使葡萄糖磷酸化的反应基本上是不可逆的,这一反应保证了进入细胞的葡萄糖可立即被转化为磷酸化形式,不但为葡萄糖随后的裂解,活化了葡萄糖分子,还保证了葡萄糖分子一旦进入细胞就有效的被捕获,不会再透出胞外。参与该反应的ATP必须与镁离子形成镁离子ATP复合物,未形成复合物的ATP分子对己糖激酶反而有强的竞争性抑制作用,镁离子屏蔽了ATP磷酸基团的负电荷,使磷原子更容易接受来自葡萄糖第六个碳原子羟基上孤电子对的亲核进攻。

二,6-磷酸葡萄糖异构化成6-磷酸果糖:该反应可逆,在正常情况下,6-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖一般保持或接近平衡的。且二者的存在形式都是以环式为主,而异构化反应需要以开链的形式进行,完成后6-磷酸果糖随后又形成环状结构。

三,6-磷酸果糖磷酸化为1,6-二磷酸果糖:是糖酵解过程中第二个消耗ATP的反应,反应不可逆,催化该反应的酶称为磷酸果糖激酶,需要镁离子参与反应,其他二价金属离子虽然也有一定的作用,但以镁离子的作用最为显著。磷酸果糖激酶是一种变构酶,催化效率很低,糖酵解速率严格的依赖该酶的活力水平。因此,磷酸果糖激酶是哺乳动物糖酵解途径中最重要的调控关键酶。酶活性会受到高浓度ATP的抑制,ATP可降低该酶对6-磷酸果糖的亲和力,但该抑制作用可被AMP解除,因此ATP/AMP的比例关系对此酶有明显的调节作用。当PH值下降时,氢离子对该酶有抑制作用,通过它可以阻止整个糖酵解途径的继续进行,从而防止乳酸的继续形成,也可以防止血液PH值的下降,有利于避免酸中毒。

四,1,6-二磷酸果糖裂解为磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛:醛缩酶的名称来自于该酶所催化的逆反应,在正常情况下,这一反应是向缩合的方向进行,即自右向左进行。但在细胞内的条件下,该反应却是很容易的,自左向右进行,即向裂解的方向进行。

五,磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛:1,6-二磷酸果糖裂解后形成的两分子三碳糖,磷酸中只有三磷酸甘油醛能继续进入糖酵解途径,磷酸二羟丙酮必须转变为三磷酸甘油醛,才能进入糖酵解途径。磷酸丙糖异构酶在该酶的催化下,磷酸二羟丙酮和三磷酸甘油醛可以互变,他们之间正是醛酮化合物的互变异构关系。磷酸丙糖异构酶的催化反应是极其迅速的。又由于磷酸二羟丙酮和三磷酸甘油醛互变异构及其迅速,因此这两种物质总是维持在反应的平衡状态。磷酸二羟丙酮的浓度在平衡点远远超过三磷酸甘油醛的浓度,但三磷酸甘油醛不断在糖酵解途径中被消耗,所以磷酸二羟丙酮也就不断地转变为三磷酸甘油醛。

六,三磷酸甘油醛在三磷酸甘油醛脱氢酶的作用下,氧化和磷酸化为1,3-二磷酸甘油酸:生成一分子的NADH。

在生物分子的进化中,为什么选择了具有较大动力学稳定性的磷酸基团作为递能集团?而不是砷酸?砷酸盐在结构和反应方面都和无机磷酸极为相似,因此能代替磷酸进攻硫脂中间产物的高能键,生成砷酸化合物,砷酸化合物是很不稳定的产物,能迅速进行水解,结果是砷酸盐代替磷酸与三磷酸甘油醛结核并氧化生成的不是1,3-二磷酸甘油酸,而是3-磷酸甘油酸。那么在砷酸盐的存在下,虽然酵解过程照样进行,但却没有形成高能磷酸键,由三磷酸甘油醛氧化释放的能量,未能与磷酸化作用相偶联而被储存,因此砷酸盐起着解偶联的作用,解除了氧化和磷酸化的偶联作用。

七,1,3-二磷酸甘油酸进行底物水平磷酸化为3-磷酸甘油酸:在磷酸甘油酸激酶的催化下,将其以高能酸酐键连接在一号碳原子上的高能磷酸基团转移到ADP分子上,形成ATP分子。磷酸甘油酸激酶分子的外观及作用与己糖激酶十分相似。

八,三磷酸甘油酸转变为二磷酸甘油酸:该反应由磷酸甘油酸变位酶催化。通常将催化分子内化学基团移位的酶称为变位酶。在该反应过程中,有2,3-二磷酸甘油酸中间产物,它不止在磷酸甘油酸变位酶的催化过程中起着重要作用,在红细胞对氧的转运中还起着调节剂的作用,它使脱氧血红蛋白稳定化,从而降低血红蛋白对氧的亲和力,没有它,血红蛋白在通过组织的毛细血管时很难脱下氧。2,3-二磷酸甘油酸在红细胞中的浓度极高,大约与血红蛋白具有相同的浓度,在其他细胞中则只存在微量。一般将催化磷酸酯水解的酶总称为磷酸酶。

九,二磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸:在烯醇化酶的催化作用下,烯醇化酶在与底物结合前,先与二价阳离子如镁离子、锰离子结合,形成一个复合物后才有活性。氟化物是该酶的强烈的抑制剂,其原因是氟与镁和无机磷酸形成一个复合物,取代天然情况下酶分子上镁离子的位置,从而使酶失活。

十,磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸,并产生一个ATP分子。

十一,无氧条件下生成的丙酮酸的两条去路:

(1)生成乳酸。

动物包括人在剧烈运动时或由于呼吸循环系统障碍而发生供氧不足时,缺氧的细胞必须用糖酵解产生的ATP分子暂时满足对能量的需要。为了使三磷酸甘油醛继续氧化,必须提供氧化型的NAD+。丙酮酸作为NADH的受氢体,是细胞在无氧条件下重新生成NAD+,于是丙酮酸的羰基被还原生成乳酸。由于糖酵解产生等摩尔的NADH和丙酮酸,每分子葡萄糖所产生的NADH分子都可通过利用丙酮酸分子而重新被氧化。催化上述反应的酶称为乳酸脱氢酶,哺乳动物有两种不同的乳酸脱氢酶亚基,在骨骼肌和其他一些依赖糖酵解获得能量的组织中乳酸脱氢酶活性较高。在心肌中活性较低,这确保了丙酮酸不被转化为乳酸,而有利于丙酮酸脱氢酶的催化,使其朝着有氧代谢的方向进行。生长在厌氧或者相对厌氧条件下的许多细菌以乳酸为最终产物,这种以乳酸为终产物的厌氧发酵成为乳酸发酵。

(2)生产乙醇:酵母在无氧条件下将丙酮酸转变为乙醇和二氧化碳。第一反应是丙酮酸在丙酮酸脱羧酶作用下,生成乙醛和二氧化碳。第二步反应是乙醇在乙醇脱氢酶作用下生成乙醇和NAD+。

6 糖酵解的调节:

(1)磷酸果糖激酶是关键酶:在糖酵解途径中,有己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的反应,实际上都是不可逆反应,因此,这三种酶都具有调节糖酵解途径的作用。6-磷酸葡萄糖可以进入糖酵解途径、糖原合成途径和磷酸戊糖途径。细胞通过磷酸果糖激酶催化的不可逆反应,将葡萄糖送入糖酵解途径。

ATP的浓度会影响到磷酸果糖激酶的酶活性,当细胞内的ATP合成速度大于消耗速度,即细胞内有ATP积累时,ATP可以通过结合到磷酸果糖激酶上,降低该酶与6-磷酸果糖的亲和力,从而抑制酶活性。当ATP的消耗超过合成时,ADP和AMP浓度增加,它们通过别构调节减弱由ATP造成的抑制。当6-磷酸果糖、ADP和AMP积累时,这些效应则联合起来,产生更高的酶活性。

因为糖酵解作用不只是在缺氧条件下提供能量,也可为生物合成提供碳骨架。因此,碳骨架需要的情况也必然影响着糖酵解作用的速度。柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制作用正在此处,细胞内柠檬酸含量高,意味着有丰富的生物合成前体存在,葡萄糖无需为提供合成前体而降解,柠檬酸是通过加强ATP的抑制效应来抑制磷酸果糖激酶的活性,从而使糖酵解过程减慢。

(2) 2,6-二磷酸果糖:是磷酸果糖激酶强力的激动剂,在肝中它可以提高果糖激酶与六磷酸

果糖的亲和力,并降低ATP的抑制效应。2,6-二磷酸果糖的形成是由磷酸果糖激酶-2催化6-磷酸果糖形成的,可以被二磷酸果糖磷酸酶-2水解。六磷酸果糖有加速2,6-二磷酸果糖合成的作用,还有抑制该化合物被水解的作用,因此高浓度的六磷酸果糖可导致高浓度的2,6-二磷酸果糖的形成,2,6-二磷酸果糖又进一步激活磷酸果糖激酶,这种过程称为前馈刺激作用。

(3)在癌组织中葡萄糖的摄取和糖酵解的速度比在非癌变组织中快大约十倍。分析原因:肿瘤细胞最初缺乏广泛的毛细血管网络提供氧气处于有限的氧气供应状态,所以比正常细胞摄取更多的葡萄糖转化为丙酮酸,并在重新生成NADH时进一步转化为乳酸。糖酵解高速率的原因之一可能是肿瘤细胞中线粒体数目减少,导致线粒体氧化磷酸产生的ATP不足,所需要的ATP从糖酵解途径中获得。另外一些肿瘤细胞过度表达几种糖酵解酶,包括线粒体己糖激酶的同工酶,它对六磷酸葡萄糖的反馈抑制不敏感,这种酶可能垄断线粒体中的ATP利用,它将葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖,使细胞继续进行后续的糖酵解反应。低氧诱导的转录因子作用于mRNA合成水平,促进至少八种糖降解酶的合成,为肿瘤细胞在无氧条件下提供了生存能力。

7 其他六碳糖如何进入糖酵解途径:P76-77

淀粉和糖原经消化后都转变为葡萄糖,进入糖酵解途径。由蔗糖水解产生的果糖,由乳糖水解产生的半乳糖,由糖蛋白等多糖经消化产生的甘露糖,都是通过转变成糖酵解途径中的中间产物,而进入糖酵解途径。

(1)果糖:在肌肉中,果糖由果糖激酶催化磷酸化形成6-磷酸果糖进入糖酵解途径。但是在肝中,只含有葡糖激酶催化葡萄糖的磷酸化,所以果糖在肝中进入糖酵解途径要复杂。

(三)柠檬酸循环

1 在有氧条件下,由糖酵解过程所产生的丙酮酸将会继续被氧化,经历柠檬酸循环和氧化磷酸化。柠檬酸循环又叫Krebs循环。(诺贝尔奖)柠檬酸循环发生于原核细胞的细胞质中或者真核细胞的线粒体基质中。线粒体具有双层膜,所以细胞质中生成的丙酮酸先将通过外膜上非特异性的孔道蛋

白通道进入内外膜间隙,然后由内膜上专一的丙酮酸位位酶转运进入线粒体基质。丙酮酸的转运伴有氢离子的同向运输。丙酮酸在线粒体基质中通过柠檬酸循环进行脱羧和脱氢:碳原子形成二氧化碳,氢原子则随着电子载体NAD+或者FAD进入电子传递链并最终被氧气接收而形成H2O。电子传递过程中所释放出的自由能量进而使ADP磷酸化形成能量货币ATP。

2 一,丙酮酸转化成乙酰辅酶A:在丙酮酸脱氢酶复合体的催化下,丙酮酸变为乙酰辅酶A。

二,草酰乙酸与乙酰辅酶A缩合形成柠檬酸:在柠檬酸合酶的催化作用下,柠檬酸合酶与草酰乙酸结合,诱发构象变化后才能与乙酰辅酶A结合,生成柠檬酰辅酶A而后很快水解形成柠檬酸和辅酶A。由氟乙酸形成的氟乙酰辅酶a可由柠檬酸合酶催化与草酰乙酸缩合生成氟代柠檬酸。取代柠檬酸结合到乌头酸酶上,从而可以抑制酶活性,抑制柠檬酸循环,这一特性可用于制造杀虫药或者灭鼠药,有毒植物叶子大多含有氟乙酸,可做天然杀虫剂。丙酮基辅酶A是乙酰辅酶A的类似物,可与柠檬酸合酶结合而抑制其活性,用此法曾推测出乙酰辅酶A与酶的结合位点。

三,柠檬酸异构化形成异柠檬酸,中间产物顺乌头酸:在乌头酸酶的催化作用下,柠檬酸和异柠檬酸可以互变,在细胞内异柠檬酸不断被消耗,因此推动反应不断地生成异柠檬酸。

四,异柠檬酸氧化形成a-酮戊二酸,中间产物为草酰琥珀酸:由异柠檬酸脱氢酶催化,是柠檬酸循环中发生的第一次氧化脱羧反应,产生第一个二氧化碳和NADH,该酶需要锰离子作为辅因子。

五,a-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰辅酶A:这是柠檬酸循环中发生的第二次氧化脱羧反应,产生第二个二氧化碳和第二个NADH,由a-酮戊二酸脱氢酶复合体催化,该酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体及其相似。

六,琥珀酰辅酶A转化为琥珀酸,并伴随底物水平磷酸化反应的发生:有琥珀酰辅酶A合成酶催化反应,又叫琥珀酸硫激酶。这是柠檬酸循环中直接产生高能磷酸酐键的唯一步骤。与糖酵解是生成ATP的过程,类似也属于底物水平磷酸化反应,本反应产生GTP。

合酶与合成酶的区别:合酶,如柠檬酸合酶催化的缩合反应无需ATP提供能量,而合成酶,如琥珀酰辅酶a合成酶在催化缩合反应时,则需要ATP或GTP提供能量。

七,琥珀酸脱氢形成延胡索酸:在琥珀酸脱氢酶的催化下,在真核细胞中,该酶与线粒体内膜紧密的结合在一起,在原核细胞中则是与细胞质膜结合。它是柠檬酸循环中唯一与膜结合的不溶性酶,属于电子传递呼吸链中的一个组分。延胡索酸也叫丁烯二酸。丙二酸是该酶一种有效抑制剂,其结构与该酶的底物琥珀酸非常相似。但它与该酶结合后却不能被催化脱氢。

八,延胡索酸水合形成苹果酸,由延胡索酸酶催化:也可以叫延胡索酸水合酶。形成的苹果酸只有L型,没有D型。

九,苹果酸氧化形成草酰乙酸,由苹果酸脱氢酶催化:

3 柠檬酸循环的化学总结算

反应式表明,柠檬酸循环每一次循环都要纳入一个乙酰辅酶a分子,即两个碳原子进入循环。同时也有两个碳原子,以二氧化碳的形式离开循环。但在每次循环中,离开循环的两个碳原子并非是新进入循环的乙酰辅酶a的碳原子。虽然没有氧分子直接参加反应,但柠檬酸循环只在有氧条件下进行。因为柠檬酸循环中所产生的三个NADH和一个FADH2分子中的电子只有通过呼吸链传递给氧分子后,才可被重新氧化成NAD+和FAD,这样柠檬酸循环中的氧化反应才可重复发生。

一个葡萄糖分子经过糖酵解柠檬酸循环和氧化磷酸化,彻底氧化所释放的全部能量大约可产生32个ATP分子。在糖酵解阶段产生两分子的NADH,净产生两分子ATP,生成两分子丙酮酸。在两个

丙酮酸氧化脱羧时,将产生两个NADH和两个乙酰辅酶A。增城的两分子乙酰辅酶经过柠檬酸循环后产生六个NADH和两个FADH2,和两个GTP或者ATP分子。(P88算式大总结,重点)

根据最新结果,每分子NADH的电子经呼吸链传递,并最终与氧结合,生成水后所释放的能量可以产生大约2.5个ATP分子。而一个FADH2经过类似的电子传递后,释放的能量可产生大约1.5个ATP分子。另外,细胞溶胶中所产生的NADH的电子可以通过两种不同的穿梭途径进入呼吸链,释放的能量可以产生2.5或者1.5个ATP分子。

由此计算,一个葡萄糖分子完全氧化产生30到32个ATP分子。

4 柠檬酸循环的调控:

对于柠檬酸循环本身而言,对其运行速率其关键调节作用的酶,可能主要是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和a-酮戊二酸脱氢酶这三种。

钙离子可以通过激活丙酮酸脱氢酶复合体、异柠檬酸脱氢酶以及a-酮二酸脱氢酶复合体而促进ATP的产生。

5 柠檬酸循环中间产物:

利用柠檬酸循环中间产物可以合成的生物分子包括,葡萄糖、脂质(包括脂肪酸和胆固醇)、氨基酸、卟啉类化合物等。为保持柠檬酸循环的正常运转,被合成代谢所消耗的中间产物,需及时通过所谓的添补反应予以补充。

最重要的添补反应是丙酮酸羧化酶催化的丙酮酸通过羧化形成草酰乙酸的反应。乙酰辅酶A是丙酮酸羧化酶的激活剂,柠檬酸循环中的任何一个中间产物的缺乏都会引起乙酰辅酶A浓度的升高,从而激活丙酮酸羧化酶,导致草酰乙酸的生成,进而提高整个柠檬酸循环的运行效率。

6 乙醛酸途径

植物、部分无脊椎动物以及部分微生物可将两分子乙酰辅酶A,通过乙醛酸循环转变为草酰乙酸。在植物细胞中,乙醛酸循环是在线粒体和植物所特有的细胞器——乙醛酸循环体中进行的,它是一种

特化的过氧化物酶体。

线粒体中的草酰乙酸和谷氨酸在天冬氨酸转氨酶的作用下,转变为天冬氨酸和a-酮戊二酸。而后天冬氨酸被运输到细胞溶胶中,再运输到乙醛酸循环体中。并在其中天冬氨酸在天冬氨酸转氨酶作用重新变回草酰乙酸。

草酰乙酸与乙酰辅酶A缩合形成柠檬酸,后者经异构化形成异柠檬酸。

与柠檬酸途径不同的是,乙醛酸循环体中特有的异柠檬酸裂解酶将异柠檬酸裂解为琥珀酸和乙醛酸。所产生的琥珀酸即可被转移到线粒体中,然后通过柠檬酸循环途径的酶催化又转变为草酰乙酸。

乙醛酸则通过只存在于乙醛酸循环体中的苹果酸合酶的催化,与另一分子乙酰辅酶a缩合,形成苹果酸。苹果酸进入细胞溶胶后背,苹果酸脱氢酶催化由NAD+将苹果酸氧化为草酰乙酸,后者可进入葡萄糖异生途径,而被转变为葡萄糖。

乙醛酸途径的存在,使得萌发的种子能将贮存的脂肪转变为糖类。

(四)电子传递链

1非光合作用生物体所需要的能量大都来自糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化,最终产物都是水和二氧化碳,叫生物氧化。

2氧化磷酸化:是指NADH和FADH2上的电子通过一系列电子传递载体传递给氧气,并利用所释放的能量,使ADP磷酸化形成ATP的过程。

3氧化还原反应:凡是有电子从一种物质转移到另一种物质的化学反应,都被称为氧化还原反应。电子转移反应就是氧化还原反应。提供电子的分子称为还原剂,接受电子的分子称为氧化剂。一种还原剂和其失去电子后的氧化剂形式就构成一个氧化还原电子对。氧化还原反应往往是可逆的。

4铜锌电池:锌片开始溶解,铜片上有铜沉积。电子流动方向是从锌电极流向铜电极。电流从阴极流向阳极,锌片为负极、阴极。铜片为正极、阳极。

5氧化还原电势:还原剂失掉电子的倾向或者氧化剂得到电子的倾向。因为铂和金放入溶液中几乎不发生反应,常用作为指示电极来测定溶液中氧化还原电对的电势,即氧化还原电势。

6电子传递过程的总体自由能释放:需氧细胞内糖、脂肪、氨基酸等通过各自的分解途径所形成的还原型辅基包括NADH和FADH2,通过电子传递途径被重新氧化。还原型辅基分子中的氢原子,以质子形式脱下,而其电子则沿着一系列的电子载体传递,最后传递到分子氧,形成离子型氧,后者与质子结合成水,电子传递过程中释放出的自由能则使ADP磷酸化生成ATP。细胞对其燃料物质的彻底氧化,最终形成二氧化碳和水,二氧化碳是通过柠檬酸循环形成的,水则是在电子传递过程的最后阶段生成。

7当葡萄糖氧化为二氧化碳时,一分子葡萄糖共生成十个NADH和两个FADH2。葡萄糖分子氧化时所释放的自由能的90%都仍储存在这两种还原性辅基中。

8呼吸链:又叫电子传递链。电子传递过程包括电子从还原型辅机基,通过一系列按照电子亲和力递增顺序排序的电子载体所构成的电子传递链,最后传递到氧的过程。这些电子载体都具有氧化还

原作用。电子传递和形成ATP的过程的偶联,即为氧化磷酸化作用。电子传递链存在于原核细胞的质膜上以及真核细胞的线粒体内膜上。在电子传递过程中,电子的传递仅发生在相邻的电子载体之间,它的传递方向取决于每种电子载体所具有的还原势的大小。电子传递还伴有氢离子从膜一侧到另一侧的定向转移,形成质子的跨膜梯度,从而推动ATP的合成。催化剂的作用并不能改变电子传递的方向,电子传递的方向总是由电负性较强的氧化还原对流向更强电正性的氧化还原对。电子从电负性流向电正性系统将伴随着自由能的降低。

氧化磷酸化作用:是电子沿着电子传递链传递,释放自由能,并将ADP磷酸化而形成ATP的全过程。

9 电子传递链详情:

一,这条链主要由四个蛋白质复合体组成,分别称为NADH-Q还原酶、琥珀酸-Q还原酶、细胞色素还原酶和细胞色素氧化酶。

(1)NADH-Q还原酶:该酶复合体是第一个质子泵。该复合体催化的第一个反应是将NADH上的两个高势能电子转移到FMN辅基上,使NADH氧化为NAD+。该复合体有辅基两个分别是FMN和铁硫中心Fe-S,电子先转移到FMN上,右转一到铁硫中心上。

(2)辅酶Q:是一种脂溶性辅酶,存在于线粒体内膜上。即可结合在膜蛋白上,也可以游离状态存在。接受NADH-Q还原酶催化脱下的电子和氢原子,还接受线粒体其他黄素酶类脱下的电子和氢原子,包括琥珀酸-Q还原酶、脂酰辅酶A脱氢酶。是一个以异戊二烯为单位构成的碳氢长链,常见的是Q10,使Q成为非极性化合物,使其在线粒体内膜的脂双层中可以迅速扩散。

(3)琥珀酸-Q还原酶:是镶嵌在线粒体内膜中的蛋白质复合体。它就是柠檬酸循环中使琥珀酸氧化为延胡索酸的琥珀酸脱氢酶。FAD是该酶的辅基在传递电子时并不与酶分离,又将电子传递给该酶的铁硫中心。电子经过铁硫中心又传递给辅酶Q,从而进入了电子传递链。两个辅基FAD和Fe-S。

(4)细胞色素还原酶:细胞色素是一类含有血红素辅基的电子传递蛋白质的总称,因含有血红素,所以呈红色和褐色,因此命名。细胞色素几乎存在于所有生物体内,只有极少数专性厌氧微生物缺乏这种蛋白质。细胞色素还原酶除了含有细胞色素b外,还含有2Fe-2S铁硫蛋白和细胞色素c1。在电

子传递链中,细胞色素还原酶的作用是催化电子从QH2转移到细胞色素c。

(5)细胞色素c:由104个氨基酸构成,是一条单一的多肽链,是唯一能溶于水的细胞色素,是目前了解最透彻的细胞色素蛋白质。

细胞溶胶中的脱辅基细胞色素c可跨过线粒体外膜进入线粒体内外膜间隙,之后在细胞色素c合成酶或者叫细胞色素c血红素裂合酶的催化作用下,将血红素与蛋白质分子结合形成正式的细胞色素c,不能再穿过线粒体外膜,被锁在线粒体内外膜间隙内。

细胞色素c交互的与复合体三中的细胞色素c1和复合体四接触,在二者之间传递电子:Q循环,总括起来两个QH2参与电子传递,使两个细胞色素c还原过程中又产生了一个新的QH2分子,因此整体而言是一个QH2分子的两个电子分别传递给两分子的细胞色素c,辅酶Q的这种电子传递方式称为Q 循环。

(6)细胞色素氧化酶:是镶嵌在线粒体内膜的跨膜蛋白质复合体。

细胞色素氧化酶传递电子顺序如下:先有还原型细胞色素c将所携带的电子传递给CuA双核中心,然后再传递给血红素a,最后传给血红素a3-CuB中的双核中心。在这里氧气经过一系列还原反应最后生成两分子水。

通过上述电子传递过程,最终消耗一分子氧气,产生两分子水的同时。当一对电子对经细胞色素氧化酶时,有四个质子跨越线粒体内膜侵入到了抹间质。

10 电子传递抑制剂:能够阻断呼吸链中某部分电子传递的物质。鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素A,阻断NADH-Q还原酶中的电子传递。抗霉素A是从链霉菌中分离出来的一种抗生素,能干扰细胞色素还原酶中的电子从细胞色素bH的传递作用,从而抑制电子从还原型辅酶QH2到细胞色素c1的传递作用。氰化物CN-、叠氮化物N3-、一氧化碳CO是能够阻断电子在细胞色素氧化酶中的传递,氰化物和叠氮化物与细胞色素a3的高铁形式作用,而一氧化碳则是抑制a3的亚铁形式。

(五)氧化磷酸化作用

真核生物中的电子传递和氧化磷酸化都在线粒体内膜上发生,原核生物中的在细胞质膜上发生。

1线粒体:细胞内的线粒体常位于消耗ATP的结构附近,或处于细胞进行氧化作用所需燃料例如脂肪滴附近。外膜平滑稍有弹性,大约一半脂质和一半蛋白质构成外膜,含有线粒体孔道蛋白,构成外膜孔道,能通过相对分子质量小于4000的物质,包括质子。内膜含有大约20%的脂类和80%的蛋白质,它的蛋白质含量比细胞的其他任何膜都高。内膜是细胞溶胶和线粒体基质之间的主要屏障。嵴的存在大大增加了内膜的表面积,增强了它产生ATP的能力,线粒体内膜的总表面积相当于细胞膜的17倍。线粒体内膜内表面分布着一层排列规则的球形颗粒,这种颗粒为ATP和酶。内膜含有含有许多涉及电子传递的蛋白质复合体以及负责物质跨膜运输的转运蛋白。ADP、Pi、ATP等分子都不能通过线粒体内膜,需要用这些蛋白质分子,完成从细胞溶胶到线粒体基质的跨膜转运。

2在线粒体内发生的反应:(1)丙酮酸以及脂肪酸氧化为二氧化碳,同时使NAD+和FAD还原为NADH 和FADH2。(2)电子从NADH和FADH2传递至O2产生H2O,并同时形成跨膜质子梯度。(3)将储存于电化学质子梯度的能量由内膜上的ATP合酶复合体合成ATP。

3氧化磷酸化和底物水平磷酸化:氧化磷酸化作用是指与电子传递链相偶联的由ADP形成ATP的过程;底物水平磷酸化则指直接将一个代谢中间产物上的磷酸基团转移到ADP分子上,形成ATP的过程。

4 ATP的合成:ATP的合成是由线粒体内膜上和电子传递完全不同的分子组装体执行的,叫线粒体ATP酶/H-ATP酶/ATP合酶/复合体V。因为该酶最初被发现可以水解ATP,但是它的线粒体的真正作用是合成ATP。

5电子在传递过程中究竟是怎样促使ADP磷酸化为ATP的——化学渗透假说:1961年,由英国生物学家Peter Mitchell提出,他认为,电子传递释放出自由能和ATP合成这两个过程,是通过一种跨线粒体内膜的质子梯度而偶联的。电子传递的自由能驱动氢离子从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙,从而形成跨线粒体内膜的氢离子电化学梯度,驱动ATP的合成。(电子传递链是一个氢离子泵,使氢离子从线粒体基质排到内膜外,在内膜外面的氢离子浓度比基质内高,即形成了一种氢离子浓度梯度,所产生的电化学电势驱动氢离子通过ATP合酶系统上的特殊通道,回到线粒体基质内,同时释放出自由能与ATP合成相偶联。)化学渗透假说获1978年诺贝尔化学奖。至今仍不清楚氢离子究竟是怎样通过电子传递链而被逐出的?

6电动势/质子动势/质子动力:电子传递使复合体I、III、IV推动氢离子跨过线粒体内膜到线粒体的间隙,线粒体膜间隙与细胞溶胶相通。氢离子跨膜流动的结果造成线粒体基质的氢离子浓度低于膜间隙。线粒体基质形成负电势,而膜间隙形成正电势,这样产生的化学梯度即为电动势,其中蕴藏的

自由能为ATP合成提供动力。

线粒体基质pH高于膜间隙pH,因此,质子从线粒体基质转运到膜间隙是逆质子梯度转移,是一个耗能过程,而且质子从基质转运出去后使内膜的内表面比外表面电负性更强。

7质子泵出的两种假说:(1)氧化还原回路机制。又叫氧还回路机制。Q循环。(2)质子泵机制。电子传递导致复合体的构象改变,造成氨基酸侧链PK值的改变,结果发挥质子泵作用的侧链暴露在外,并交替的暴露在线粒体内膜的内侧和外侧,从而使质子移位。

8合成一个ATP分子大约需要2~3个至子的跨膜转运。

9 ATP合成机制:

(1)ATP的合成是由一个复合体蛋白质完成的,叫做ATP合酶/FOF1-ATP酶。起质子通道作用的单元称为FO单元,催化ATP合成的单元称为F1单元。

(2)研究ATP合成机制所用的实验材料是通过超声波制备的亚线粒体结构,超声波将嵴打成碎片,这些碎片会自动重新封闭起来形成泡状体,这些泡状体称为亚线粒体泡,这些囊泡的特点是使原有朝向基质侧的线粒体内膜翻转向外。如果用尿素或胰蛋白酶处理这些囊泡,内膜上的f1球状体会从囊泡上脱落,f0单元仍留在上面。脱落下来的f1具有催化ATP水解的功能。f1再加回囊泡时,又恢复了ATP合成的功能。F1是球状结构,由五种不同的亚基组成,催化ATP合成的部位在贝塔亚基上。寡霉素对ATP和酶的抑制作用是由于它结合到ATP合酶的f0亚基上,从而抑制氢离子通过f0。

(3)在没有质子流通过FO的情况下,与f1催化部位结合着的ATP和游离的ADP处于平衡状态,且合成的ATP不能离开催化部位。因此,Paul认为质子梯度的作用并不是形成ATP,而是使ATP从酶分子上释放出来,还发现ATP合酶分子与ADP和Pi结合,有促使ATP分子从酶上释放出来的作用。

(4)ATP酶的结合变化机制:

ATP和酶上的三个贝塔亚基,有三个状态,分别是O(Open开放状态,对底物亲和力低,几乎不结和ATP和adp)、L(Loose松弛状态,这种状态与底物结合较松弛,对底物没有催化能力,通常只结合adp)、T(Tight紧密结合状态,与底物紧密结合并具有催化活性,既结合和ATP又结合adp)。如果酶分子t部位结合这一个ATP分子,又有adp结合到l部位,这时质子能量(通过通道)使t部位转变为o部位,L转变为T,O变为L,ATP从T上脱落下来,同时变为t部位的L位结合上新的ATP分子。这种构象转变是连续发生的。

10氧化磷酸化的解偶联和抑制:电子传递和磷酸化作用被解偶联。

(1)解偶联剂:这类试剂的作用是通过消除跨膜质子梯度而使电子传递和ATP形成两个过程分离,不在紧密偶联。不抑制电子传递过程,使电子传递产生的自由能最终都变为热能。2,4-二硝基苯酚DNP,只抑制氧化磷酸化ATP的形成,对底物水平磷酸化没有影响。在中性或者偏碱性的条件下,DNP 是水溶性的,不能透过线粒体内膜。在酸性条件下。Dnp可接受质子后成为脂溶性,可以轻易透过内膜将一个质子带入膜内,破坏了跨膜质子梯度的形成,从而解偶联,这类试剂叫做质子载体试剂。

(2)氧化磷酸化抑制剂:既能抑制氧的利用,也能抑制ATP的合成,但不直接抑制电子传递链上电子载体的作用,直接干扰ATP的生成。当在线粒体悬浮液中加入寡霉素后,再加入adp没有刺激的呼吸作用发生,此时,若在加入dnp解偶联试剂,只可以看到呼吸作用立刻加快,表明寡霉素对利用氧的抑制作用可被解偶联试剂解除。

(3)离子载体抑制剂:一种脂溶性物质。该物质能与某些离子结合,并作为它们的载体,是这些离子能够穿过膜。缬氨霉素能够结合钾离子,与钾离子形成脂溶性复合物,携带钾离子透膜。短杆菌肽。这类抑制剂是通过增加线粒体内膜对一价阳离子的通透性而破坏氧化磷酸化过程的。

(4)前三个是人为破坏解偶联,而激素控制褐色脂肪线粒体氧化磷酸化解偶联基质是体内自然发生的。人类、新生无毛的哺乳动物和冬眠哺乳动物在颈部和背部都含有褐色脂肪。它的作用是非战栗性产热,是线粒体氧化磷酸化解偶联的结果。褐色脂肪线粒体内膜上含有一种产热蛋白/解偶联蛋白,只存在于褐色脂肪的线粒体中,它控制着线粒体内膜对质子的通透性,该蛋白可被游离脂肪酸激活,也可被adp和GDP抑制。核甘酸类对它的抑制作用可被游离脂肪酸解除。脂肪酸刺激质子流通过该蛋白质,并使氧化磷酸化解偶联,从而产生热量。而游离脂肪酸的产生受到了去甲肾上腺素的调节,去甲肾上腺素与脂肪细胞上的去甲腺上腺素受体系统结合激活cAMP,激活cAMP依赖性蛋白激酶,随后,激酶通过磷酸化作用激活激素敏感的甘油三酯酶,最后,被激活的脂酶催化甘油三酯水解产生游离脂

肪酸。

11细胞溶胶中产生的NADH进入线粒体基质的再氧化的两种穿梭途径:(1)3-磷酸甘油穿梭途径,将NADH电子传递进入电子传递链进行氧化,磷酸化所利用的电子传递中介体是FAD而不是NAD+,也就是说细胞溶胶中的NADH上的电子通过3-磷酸甘油穿梭途径转运后形成的ATP分子是1.5个。昆虫飞行肌中存在这种穿梭途径。(2)苹果酸-天冬氨酸缩途径。

12 线粒体呼吸的五种状态,常态和紧缩态。

13

14 氧的不完全还原(P121-123)

(六)戊糖磷酸途径

1戊糖磷酸途径:从磷酸化的六碳糖形成磷酸化的五碳糖。

2发现:这条途径的发现是从研究糖酵解过程的观察中开始的,像供研究糖酵解使用的组织匀浆中加入碘乙酸、氟化物等抑制剂,葡萄糖的利用仍在继续,因此发现了这一条糖代谢途径。

3主要反应:戊糖磷酸途径是糖代谢的第二条状态,是葡萄糖分解的另外一种机制,在细胞溶胶内进行,广泛存在于动植物细胞中。

NADPH:还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。

(1)氧化阶段:

一,6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶的作用下,变成6-磷酸葡萄糖酸内酯。辅酶是NADP+,还原为一分子NADPH。

二,六磷酸葡糖酸内酯在一个内酯酶的作用下水解形成六磷酸葡糖酸,消耗一分子水。

三,六磷酸葡糖酸在6-磷酸葡糖酸脱氢酶的催化下,氧化脱羧形成5-磷酸核酮糖,一分子二氧化碳和一分子NADPH。

(2)非氧化阶段:

四,五磷酸核酮糖在五磷酸核酮糖异构酶的催化作用下,变为5-磷酸核糖。

五,五磷酸核酮糖在5-磷酸核酮糖差向异构酶的催化作用下,变为5-磷酸木酮糖。

六,五磷酸木酮糖和五磷酸核糖在转酮酶的作用下形成7-磷酸景天庚酮糖和3-磷酸甘油醛,与糖酵解途径连为一体。木酮糖去两个碳原子变成了三磷酸甘油醛,核糖得到两个碳原子变成七磷酸景天庚酮糖。

七,七磷酸景天庚酮糖与三磷酸甘油醛之间在转醛酶的催化作用下,发生转醛基反应,形成6-磷酸果糖和4-磷酸赤藓糖。七个碳失去了三个碳原子,转移给三磷酸甘油醛形成六磷酸果糖。

八,另一分子五磷酸木酮糖和四磷酸赤藓糖作用,形成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖,这是第二次转酮基反应。

总之,三分子五碳糖可产生两分子六碳糖和一分子三碳糖,这里提供二碳和三碳单位的糖永远是酮糖,接受此单位的永远是醛糖。

六磷酸果糖可在磷酸葡萄糖异构酶的催化作用下变为6-磷酸葡萄糖。如果六个6-磷酸葡萄糖分子通过戊糖磷酸途径后,每六个磷酸葡萄糖分子氧化脱羧去掉一个二氧化碳,最后失去了一个6-磷酸葡萄糖分子,又生成了五个6-磷酸葡萄糖分子。

可以看出,通过戊糖磷酸途径使一个6-磷酸葡萄糖分子全部氧化为六分子二氧化碳,并产生12个具有强还原力分子,即NADPH。但此反应不可能由一个六磷酸葡萄糖来完成,而是由六个6-磷酸葡萄糖分子共同作用才能完成。

非氧化阶段全部反应都是可逆的。这保证了细胞能以极大的灵活性满足自己对糖代谢中间产物以及大量还原力的需求。

4戊糖磷酸途径调控:

(1)六磷酸葡萄糖脱氢酶催化的反应是限速反应,最重要的调控因子是NADP+的水平,形成的还原型NADPH争相与酶的活性部位结合,从而引起酶活性的降低,即竞争性地抑制了6-磷酸葡萄糖脱氢酶及6-磷酸葡糖酸脱氢酶的活性。

(2)转酮酶、转醛酶催化的反应都是可逆反应,根据细胞代谢的需要,戊糖磷酸途径和糖酵解途径可以灵活的相互联系。

(3)戊糖磷酸途径中的6-磷酸葡萄糖的去路:可以收到机体对NADPH、5-磷酸核糖和ATP不同需要的条件。一,机体对五磷酸核糖的需要远远超过对NADPH的需要。常见于细胞分裂期,这是需要由五磷酸核糖合成DNA的前体核苷酸。为了满足这种需要,大量的六磷酸葡萄糖通过糖酵解途径转变为六磷酸果糖以及三磷酸甘油醛,这时由转酮酶和转醛酶将两分子六磷酸果糖和一分子三磷酸甘油醛通过反方向戊糖磷酸途径转变为三分子5-磷酸核糖。二,机体对NADPH的需要和对五磷酸核糖的需要处于平衡状态。这时戊糖磷酸途径氧化阶段处于优势,通过这一阶段形成两分子NADPH和一分子的五磷酸核糖。三,机体需要NADPH远远超过五磷酸核糖。于是六磷酸葡萄糖彻底氧化为二氧化碳,脂肪组织需要大量的NADPH作为还原力来合成脂肪酸。通过磷酸戊糖途径生成六磷酸果糖和三磷酸甘油醛,再通过糖异生途径形成六磷酸葡萄糖。

5戊糖磷酸途径的生物学意义:

(1)是细胞产生还原力NADPH的主要途径。生活细胞获得燃料分子经分解代谢,将一部分高潜能的电子通过电子传递链而传递氧气,产生ATP提供能量消耗的需要;另一部分高潜能的电子并不产生ATP而是以还原力的形式供还原性生物合成的需要。NADH的作用主要是通过呼吸链提供ATP分子,

考研复习王镜岩生物化学之糖化学

3糖化学 1 考试大纲 涉及课本第9、17、18、19、20、21、22、23章

(一)糖类 1 糖化学 2 英文名词解释/糖类分类 2.1 monosaccharide 单糖:书P326 2.2 oligosaccharide 寡糖 2.3 polysaccharide 多糖(同多糖和杂多糖及例子) 2.4 glycoconjugates 糖复合物 3糖类是地球上最丰富的有机化合物,根本来源是植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为糖类。 4糖类的生物学作用(大题不考,小细节注意)。 5糖类:是多羟基醛、多羟基酮或其衍生物,或水解时能产生这些化合物的多聚体。地球上数量最多的一类有机化合物,根本来源是绿色细胞进行光合作用。大多数糖类化合物只由碳,氢,氧三种元素组成,其实验式为Cn(H2O)m。根据碳原子数,可分为丙糖、丁糖、戊糖等;根据聚合度可分为单糖、寡糖、多糖。 6变旋现象:(Mutarotation)是环状单糖或糖苷的比旋光度由于其α-和β-端基差向异构体达到平衡而发生变化,即旋光度发生改变,最终达到一个稳定的平衡值的现象。变旋现象往往能被某些酸或碱催化。由于单糖溶于水后,即产生环式与链式异构体间的互变,所以新配成的单糖溶液在放置的过程中其旋光度会逐渐改变,但经过一定时间,几种异构体达成平衡后,旋光度就不再变化,这种现象叫变旋现象。 7旋光性:当光波通过尼科尔棱镜时,会出现一种物理现象,即只允许某一平面振动的光波通过,其它的光波都被阻断,这种光称为平面偏振光。当这种平面偏振光通过旋光物质的溶液时,光的偏振面会向右旋转一定的角度,则该物质称为右旋光性(以“+”表示)。同样道理,向左旋转的称为左旋光性(以“-”表示)。单糖等有机物是否有旋光性,与它的分子结构有关。如果分子内部结构是对称的(如具有对称面、对称中心、对称轴等),就没有旋光性;反之就有旋光性。生物体内存在的有机分子主要是由 C 、 H 、O、 N 四种元素组成的,其中只有 C 原子有可能形成不对称性。原因是 C 原子表现为四价,即可与四个原子或原子团共价连接,如果连接的四个原子或原子团是能对称排列的,这个分子就表现为对称性;否则就表现为不对称性,这个 C 原子就称为手性碳原子。大部分单糖都有至少一个不对称中心(二羟丙酮除外)。 8最简单的单糖是三碳糖:甘油醛和二羟丙酮。单糖从丙糖到庚糖,除二羟丙酮外,都含有手性碳原子,具有旋光性。糖的构型跟旋光方向并无直接关系。旋光方向和程度是由整个分子的立体结构决定的,而不是由某个手性碳原子的构型决定的。 9差向异构体:葡萄糖和甘露糖、葡萄糖和半乳糖除了一个手性碳原子的构型不同外,其余的立体结构完全相同,这种仅有一个手性碳原子的构型不同的非对映体称为差向异构体。 10环状单糖:实际上,在水溶液中,丁醛糖和所有骨架含有五个及五个以上碳原子的单糖,都是以环状结构为优势形式存在的。证据:一是许多单糖新配制的溶液会发生旋光度的改变,这种现象称为变旋。二是葡萄糖作为多羟基醛,应该显示醛基的特性反应,但实际上不如简单醛类那样显著,推测单糖的醛基可能被屏蔽。三是从羰基的性质了解到,醇与醛或酮可以发生快速而可逆的亲和加成,形成半缩醛或半缩酮。如果羟基和羰基处于同一分子内,则可以发生分子内加成,导致环状半缩醛和半缩酮的形成。作为多羟基醛或酮的单糖,完全可以形成这种环状结构。(1893年Fischer正式提出葡萄糖分子具有环状结构的理论。) 11葡萄糖醛基性质不明显的原因:一个确定的单糖由开链变成环状结构时,羰基碳原子成为新的手性中心,导致羰基碳差向异构化,产生两个额外的立体异构体:a和β。异头中心的羟基跟Fischer 投影式中连接最远的那个手性中心的羟基处于同一侧的异构体,称为α异头物,处于相反一侧的称

【考研必备】王镜岩详细生物化学笔记--第一章-糖类

第一章糖 一、糖的概念 糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物,以及它们的衍生物或聚合物。 据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。 还可根据碳层子数分为丙糖(triose),丁糖(terose),戊糖(pentose)、己糖(hexose)。 最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮) 由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示,所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物,称为碳水化合物。现在已经这种称呼并恰当,只是沿用已久,仍有许多人称之为碳水化合物。 二、糖的种类 根据糖的结构单元数目多少分为: (1)单糖:不能被水解称更小分子的糖。 (2)寡糖:2-6个单糖分子脱水缩合而成,以双糖最为普遍,意义也较大。 (3)多糖: 均一性多糖:淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖) 不均一性多糖:糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等) (4)结合糖(复合糖,糖缀合物,glycoconjugate):糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等 (5)糖的衍生物:糖醇、糖酸、糖胺、糖苷 三、糖类的生物学功能 (1) 提供能量。植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。 (2) 物质代谢的碳骨架,为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。 (3) 细胞的骨架。纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分,肽聚糖是细胞壁的主要成分。 (4) 细胞间识别和生物分子间的识别。 细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链,构成细胞的天线,参与细胞通信。 红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。

王镜岩版生物化学名词解释

多糖;是由糖苷键结合的糖链,至少要超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物 构型:分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的较定的立体结构 构象:由于分子中的某个原子(基团)绕C-C单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式,不同的构象之间可以相互转变,在各种构象形式中,势能最低、最稳定的构象是优势构象。 旋光率;偏振光通过单位厚度旋光物质后其偏振面旋转的角度。 醛糖:一类单糖,该单糖中氧化数最高的C原子(指定为C-1)是一个醛基,有醇和醛性质。酮糖:多羟基酮称为酮糖 对映体;互为旋光异构体的两种化合物,由于其中一个不对称碳原子的取代基在空间上取向不同而互成物体与镜像的关系,并且两者在空间上不能重叠,它们被称为对映体 差象异构体;在立体化学中,含有多个手性碳原子的立体异构体中,只有一个手性碳原子的构型不同,其余的构型都相同的非对映体叫差向异构体。 异头物;是指在羰基碳原子上的构型彼此不同的单糖同分异构体形式。 异头碳;单糖由直链变成环状结构时,羰基碳原子成为新的手性中心,导致C1差向异构化,产生两个非对映异构体。在环状结构中,半缩醛碳原子称为异头碳原子。 半缩醛;两个含α-H的醛酮分子发生缩合反应,结果生成β-羟基醛酮 糖脎,是糖类的苯肼衍生物。 淀粉:D-葡萄糖以α-1,4-糖苷键首尾相连,在支链处为α-1,6-糖苷键的多聚高分子化合物。糖元;结构与支链淀粉相似,主要是α-D-葡萄糖,按α(1→4)糖苷键缩合失水而成,另有一部分支链通过α(1→6)糖苷键连接 纤维素;由D-葡萄糖以β-1,4糖苷键组成的大分子多糖 肽聚糖;肽聚糖存在于真细菌中的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁中。是由乙酰氨基葡萄糖、乙酰胞壁酸与四到五个氨基酸短肽聚合而成的多层网状大分子结构。 皂化值;皂化1克试样油所需氢氧化钾的毫克数。 碘值;表示有机化合物中不饱和程度的一种指标。指100g物质中所能吸收碘的克数。 乙酰值;指1g乙酰化的油脂分解出的乙酸用KOH中和时所需KOHmg数,称为乙酰化值。酸值,指中和脂肪或其他类似物质1克中含有的游离脂肪酸所需氢氧化钾的重量(毫克数)。兼性离子;亦称偶极离子:指一个分子具有两个以上的可离子化的基。 两性电解质;就是既能当酸又能当碱用的电解质。 发夹结构;RNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇,形成氢键结合而成的,称为发夹结构。 无规则卷曲;无规卷曲是一种无定规律的结构,主要指那些不能被归入明确的二级结构,其本身也具有一定的稳定性。 模体;表示具有特定功能的或作为一个独立结构域一部分的相邻的二级结构的聚合体,它一般被称为功能模体或结构模体,相当于超二级结构。和结构域一起组成了蛋白质的三级结构。活性肽;具有活性的多肽称为活性肽,又称生物活性肽或生物活性多肽。 同源蛋白质:不同物种中具有相同或相似功能的蛋白质或具有明显序列同源性的蛋白质。别构效应;又称为变构效应,是寡聚蛋白与配基结合改变蛋白质的构象,导致蛋白质生物活性改变的现象。 分子病;分子病由于遗传上的原因而造成的蛋白质分子结构或合成量的异常所引起的疾病。蛋白质变性作用;蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时,导致内部氢键破坏,发生生物活性丧失,溶解度降低等性质改变,但是不涉及一级结构改变,而是蛋白质分子空间结构改变,这类变化称为蛋白质变性作用。

生物化学考验知识点总结,王镜岩版上册

·第一章 糖是所有含有醛基和酮基的多羟基化合物的总称。 糖的生物学功能: 1.结构成分 2.主要能源物质 3.转变为其他物质。包括合成蛋白质,核酸和脂类 4.信息分子 同分异构包括结构异构和立体异构,立体异构包括几何异构和旋光异构。 同分异构指存在两个或多个具有相同数目和种类的原子并因而具有相同相对分子质量的化合物的现象 结构异构是由于分子中原子连接的次序不同造成的,包括碳架异构体,位置异构体,功能异构体。 几何异构由于分子中双键或环的存在或其他限制原子间的自由旋转引起的 旋光异构由于手性分子造成的 旋光性指物质具有使经过的偏振光旋转一定角度的能力。右旋为+,左旋为- 手性碳原子指与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳 构型指立体异构体中的原子或取代基的空间排列关系叫构型。构型分为D-型和L-型。构型改变必定伴随共价键的断裂与重组。人体中的糖绝大多数是D-型糖 构象指在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排布。理论上构象有无数种。 单糖从丙糖到庚糖,都含有手性碳原子。二羟丙酮除外。单糖D,L构型由碳链最下端手性碳的构型决定。 己糖因六元环称为吡喃糖,戊糖因五元环成为呋喃糖 醇与糖的醛基或酮基发生亲核加成反应生成半缩醛,如果羟基和羰基处于同一分子内,生成环状半缩醛。环状半缩醛中C1(异头碳原子)连接的羟基与末端羟基取向相同成为α异头物,取向相反称为β异头物。 单糖旋光性是鉴定糖的一个重要指标。甜度以蔗糖为标准,蔗糖甜度为100。单糖易溶于水,微溶于乙醇,难溶于乙醚,丙酮。 单糖异构化:在弱碱条件下,D-葡萄糖,D-甘露醇,D-果糖可以通过中间产物烯二醇相互转

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生物化学_王镜岩第三版 PDF 生物氧化复习题 1ATP的产生有两种方式一种是底物水平磷酸化另一种是电子传递水平磷酸化氧化磷酸化。 2呼吸链的主要成份分为尼克酰胺核苷酸类、黄素蛋白类、铁硫蛋白类、辅酶Q和细胞色素类。 3在氧化的同时伴有磷酸化的反应叫作氧化磷酸化偶联通常可生成ATP。糖代谢复习题 1糖原合成的关键酶是糖原合成酶糖原分解的关键是磷酸化酶。 2糖酵解中催化作用物水平磷酸化的两个酶是磷酸甘油酸激酶和丙酮酸激酶。 3糖酵解途径的关键酶是己糖激酶葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。 4丙酮酸脱氢酶系由丙酮酸脱氢酶、硫辛酸乙酰移换酶和二氢硫辛酸脱氧酶组成。 5三羧酸循环过程中有4次脱氢和2次脱羧反应。 6肝是糖异生中最主要器官肾也具有糖异生的能力。 7三羧酸循环过程主要的关键酶是异柠檬酸脱氢酶每循环一周可生成38个ATP。 81个葡萄糖分子经糖酵解可生成2个ATP糖原中有1个葡萄糖残基经糖酵解可生成3个ATP 。 9.1mol 的葡萄糖通过EMP TCA彻底分解为和产生多少mol计算肝脏、心肌苹果酸穿梭机制38mol骨骼肌、神经系统磷酸甘油穿梭机制36mol。 10.糖异生的关键步骤果糖二磷酸酶被AMP、2.6—二磷酸果糖强 —磷酸甘油酸激活。 11. HMP途径的生理意义产生大烈抑制但被ATP、柠檬酸和3 量的NADPH为细胞的各种合成反应提供主要的还原力。中间产物为许多化合物的合成提供原料是植物光合作用中CO2合成Glc的部分途径 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。脂类代谢 2脂肪酸分解过程中长键脂酰CoA进入线粒体需由肉碱携带限速酶是脂酰-内碱转移酶?脂肪酸合成

2021年四川大学338生物化学考研精品资料之王镜岩《生物化学》复习提纲

2021年四川大学338生物化学考研精品资料之王镜岩《生物 化学》复习提纲 《生物化学》重点章节复习提纲 糖类(Saccharides) 1.掌握糖类、单糖、寡糖(双糖、低聚糖)、多糖以及单糖衍生物的概念 2.掌握单糖、多糖的特点、结构及表示法,尤其是葡萄糖、果糖、核糖、蔗糖、麦芽糖、 淀粉、糖原、纤维素 脂类 (Lipids) 1.了解脂类的概念、分类及其功能 2.掌握脂肪的结构特点 3.掌握天然脂肪酸的结构特点和表示法 4.理解皂化价、酸价、碘价的定义及这些参数与油脂组成的关系 氨基酸 1.掌握Protein中含有的amino acids的结构特点 2.理解amino acids主要物性与结构的关系 3.理解amino acids的两性解离、等电点以及等电点pI与解离基团pK值的关系 4.了解amino acids的分类方法,记住amino acids的三字母符号 5.了解amino acids的主要化学性质,掌握amino acids甲醛滴定的原理 6.了解amino acids的光学活性和分析分离原理与方法 蛋白质的共价结构 1.理解Protein的概念及重要性 2.了解Protein的元素组成,掌握其氮含量特点 3.掌握Protein的一级结构概念及重要性 4.了解Protein的一级结构测定方法和蛋白质氨基酸顺序与生物功

能的关系。 蛋白质的三维结构 1.掌握Protein的一级、二级、三级、四级结构的概念以及肽键、肽链、残基、N—末端、 C—末端、侧链等术语 2.理解一级结构和高级结构的关系以及蛋白质结构与功能的关系 3.掌握α—螺旋、β—折叠、β—转角等基本构象单元的结构特点及主要参数 4.掌握构象、构型的概念及区别,掌握维持蛋白质结构有关的各种作用及化学键 蛋白质的结构与功能的关系 1.掌握蛋白质结构与功能关系的原理,理解肌红蛋白和血红蛋白的结构与功能 2.了解血红蛋白分子病 第 1 页,共 6 页

第二章-糖类--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)文库

第二章糖类 提要 一、定义 糖、单糖、寡糖、多糖、结合糖、呋喃糖、吡喃糖、糖苷、手性 二、结构 1.链式:Glc、Man、Gal、Fru、Rib、dRib 2.环式:顺时针编号,D型末端羟甲基向下,α型半缩醛羟基与末端羟甲基在两侧。 3.构象:椅式稳定,β稳定,因其较大基团均为平键。 三、反应 1.与酸:莫里斯试剂、西里万诺夫试剂。 2.与碱:弱碱互变,强碱分解。 3.氧化:三种产物。 4.还原:葡萄糖生成山梨醇。 5.酯化 6.成苷:有α和β两种糖苷键。 7.成沙:可根据其形状与熔点鉴定糖。 四、衍生物 氨基糖、糖醛酸、糖苷 五、寡糖 蔗糖、乳糖、麦芽糖和纤维二糖的结构 六、多糖 淀粉、糖原、纤维素的结构 粘多糖、糖蛋白、蛋白多糖一般了解 七、计算 比旋计算,注意单位。 第一节概述 一、糖的命名 糖类是含多羟基的醛或酮类化合物,由碳氢氧三种元素组成的,其分子式通常以Cn(H2O)n 表示。 由于一些糖分子中氢和氧原子数之比往往是2:1,与水相同,过去误认为此类物质是碳与水的化合物,所以称为"碳水化合物"(Carbohydrate)。 实际上这一名称并不确切,如脱氧核糖、鼠李糖等糖类不符合通式,而甲醛、乙酸等虽符合这个通式但并不是糖。只是"碳水化合物"沿用已久,一些较老的书仍采用。我国将此类化合物统称为糖,而在英语中只将具有甜味的单糖和简单的寡糖称为糖(sugar)。 二、糖的分类 根据分子的聚合度分,糖可分为单糖、寡糖、多糖。也可分为:结合糖和衍生糖。 1.单糖单糖是不能水解为更小分子的糖。葡萄糖,果糖都是常见单糖。根据羰基在分子中的位置,单糖可分为醛糖和酮糖。根据碳原子数目,可分为丙糖,丁糖,戊糖,己糖和庚糖。 2.寡糖寡糖由2-20个单糖分子构成,其中以双糖最普遍。寡糖和单糖都可溶于水,多数有甜味。 3.多糖多糖由多个单糖(水解是产生20个以上单糖分子)聚合而成,又可分为同聚多糖和杂聚多糖。同聚多糖由同一种单糖构成,杂聚多糖由两种以上单糖构成。 4.结合糖糖链与蛋白质或脂类物质构成的复合分子称为结合糖。其中的糖链一般是杂聚寡糖或杂聚多糖。如糖蛋白,糖脂,蛋白聚糖等。

王镜岩《生物化学》名词解释(打印版)

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60.尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+):含有尼克酰胺的辅酶,在某些氧化还原中起着氢原子和电子载体的作用,常常作为脱氢酶的辅酶。 61.黄素单核苷酸(FMN)一种核黄素磷酸,是某些氧化还原反应的辅酶。 62.硫胺素焦磷酸(thiamine phosphate):是维生素B1的辅酶形式,参与转醛基反应。 63.黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD):是某些氧化还原反应的辅酶,含有核黄素。 64.磷酸吡哆醛(pyidoxal phosphate):是维生素B6(吡哆醇)的衍生物,是转氨酶,脱羧酶和消旋酶的酶。 65.生物素(biotin):参与脱羧反应的一种酶的辅助因子。 66.辅酶A(coenzyme A):一种含有泛酸的辅酶,在某些酶促反应中作为酰基的载体。 67.转氨酶(transaminase):称为氨基转移酶,在该酶的催化下,一个α-氨基酸的氨基可转移给别一个α-酮酸。 68.糖类:多羟醛或多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。 69.变旋(mutarotation):一种具旋光性的物质的溶液,经放置,其旋光率发生改变的现象。 70.糖苷(dlycoside):单糖半缩醛羟基与另一个分子的羟基,胺基或巯基缩合形成的含糖衍生物。 71,肽聚糖(peptidoglycan):N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸交替连接的杂多糖与不同的肽交叉连接形成的大分子。肽聚糖是许多细菌细胞壁的主要成分。 72.糖蛋白(glycoprotein):含有共价连接的葡萄糖残基的蛋白质。 73. 糖胺聚糖:由含己糖醛酸和己糖胺成分的重复二糖单位构成。 74.蛋白聚糖(proteoglycan):一类特殊的糖蛋白,由一条或多条糖胺聚糖和一个核心蛋白共价连接而成。 75.三脂酰甘油(triacylglycerol):称为甘油三酯。一种含有与甘油酯化的三个脂酰基的酯。脂肪和油是三脂酰甘油的混合物。 76.生物膜(bioligical membrane):镶嵌有蛋白质的脂双层,起着划分和分隔细胞和细胞器作用,生物膜也是与许多能量转化和细胞内通讯有关的重要部位。 77.内在膜蛋白(integral membrane protein):插入脂双层的疏水核和完全跨越脂双层的膜蛋白。 78.外周膜蛋白(peripheral membrane protein):通过与膜脂的极性头部或内在的膜蛋白的离子相互作用和形成氢键与膜的内或外表面弱结合的膜蛋白。 79.流动镶嵌模型(fluid mosaic model):针对生物膜的结构提出的一种模型。在这个模型中,生物膜被描述成镶嵌有蛋白质的流体脂双层,脂双层在结构和功能上都表现出不对称性。有的蛋白质“镶“在脂双层表面,有的则部分或全部嵌入其内部,有的则横跨整个膜。另外脂和膜蛋白可以进行横向扩散。 80.通透系数(permeability coefficient):是离子或小分子扩散过脂双层膜能力的一种量度。通透系数大小与这些离子或分子在非极性溶液中的溶解度成比例。 81.通道蛋白(channel protein):是带有中央水相通道的内在膜蛋白,它可以使大小适合的离子或分子从膜的任一方向穿过膜。 82.(膜)孔蛋白(pore protein):其含意与膜通道蛋白类似,只是该术语常用于细菌。 83.被动转运(passive transport):称为易化扩散。是一种转运方式,通过该方式溶质特异的结合于一个转运蛋白上,然后被转运过膜,但转运是沿着浓度梯度下降方向进行的,所以被动转达不需要能量的支持。 84.主动转运(active transport):一种转运方式,通过该方式溶质特异的结合于一个转运蛋白上然后被转运过膜,与被动转运运输方式相反,主动转运是逆着浓度梯度下降方向进行的,所以主动转运需要能量的驱动。在原发主动转运过程中能源可以是光,ATP或电子传递;而第二级主动转运是在离子浓度梯度下进行的。 85.协同运输(contransport):两种不同溶质的跨膜的耦联转运。可以通过一个转运蛋白进行同一方向(同向转运)或反方向(反向转运)转运。 86.胞吞(信用)(endocytosis):物质被质膜吞入并以膜衍生出的脂囊泡形成(物质在囊泡内)被带入到细胞内的过程。 87.核苷(nucleoside):是嘌呤或嘧啶碱通过共价键与戊糖连接组成的化合物。核糖与碱基一般都是由糖的异头碳与嘧啶的N-1或嘌呤的N-9之间形成的β-N-糖键连接。 88.核苷酸(uncleoside):核苷的戊糖成分中的羟基磷酸化形成的化合物。 89.cAMP(cycle AMP):3ˊ,5ˊ-环腺苷酸,是细胞内的第二信使,由于某部些激素或其它分子信号刺激激活腺苷酸环化酶催化ATP环化形成的。 90.磷酸二酯键(phosphodiester linkage):一种化学基团,指一分子磷酸与两个醇(羟基)酯化形成的两个酯键。该酯键成了两个醇之间的桥梁。例如一个核苷的3ˊ羟基与另一个核苷的5ˊ羟基与同一分子磷酸酯化,就形成了一个磷酸二酯键。 91.脱氧核糖核酸(DNA):含有特殊脱氧核糖核苷酸序列的聚脱氧核苷酸,脱氧核苷酸之间是是通过3ˊ,5ˊ-磷酸二酯键连接的。DNA是遗

考研有用的生物化学名词解释集锦(王镜岩)

生物化学名词解释集锦 第一章蛋白质 1.两性离子(dipolarion) 2.必需氨基酸(essential amino acid)3.等电点(isoelectric point,pI) 4.稀有氨基酸(rare amino acid) 5.非蛋白质氨基酸(nonprotein amino acid) 6.构型(configuration) 7.蛋白质的一级结构(protein primary structure) 8.构象(conformation) 9.蛋白质的二级结构(protein secondary structure) 10.结构域(domain) 11.蛋白质的三级结构(protein tertiary structure) 12.氢键(hydrogen bond) 13.蛋白质的四级结构(protein quaternary structure) 14.离子键(ionic bond) 15.超二级结构(super-secondary structure) 16.疏水键(hydrophobic bond) 17.范德华力( van der Waals force) 18.盐析(salting out) 19.盐溶(salting in) 20.蛋白质的变性(denaturation) 21.蛋白质的复性(renaturation) 22.蛋白质的沉淀作用(precipitation) 23.凝胶电泳(gel electrophoresis)24.层析(chromatography) 第二章核酸 1.单核苷酸(mononucleotide) 2.磷酸二酯键(phosphodiester bonds)3.不对称比率(dissymmetry ratio)4.碱基互补规律(complementary base pairing) 5.反密码子(anticodon) 6.顺反子(cistron) 7.核酸的变性与复性(denaturation、renaturation) 8.退火(annealing) 9.增色效应(hyper chromic effect)10.减色效应(hypo chromic effect)11.噬菌体(phage) 12.发夹结构(hairpin structure)13.DNA 的熔解温度(melting temperature T m) 14.分子杂交(molecular hybridization)15.环化核苷酸(cyclic nucleotide) 第三章酶与辅酶 1.米氏常数(K m 值) 2.底物专一性(substrate specificity)3.辅基(prosthetic group) 4.单体酶(monomeric enzyme) 5.寡聚酶(oligomeric enzyme) 6.多酶体系(multienzyme system) 7.激活剂(activator) 8.抑制剂(inhibitor inhibiton) 9.变构酶(allosteric enzyme) 10.同工酶(isozyme) 11.诱导酶(induced enzyme) 12.酶原(zymogen) 13.酶的比活力(enzymatic compare energy)14.活性中心(active center) 第四章生物氧化与氧化磷酸化 1.生物氧化(biological oxidation) 2.呼吸链(respiratory chain) 3.氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)4.磷氧比P/O(P/O) 5.底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 6.能荷(energy charg 第五章糖代谢 1.糖异生(glycogenolysis) 2.Q 酶(Q-enzyme) 3.乳酸循环(lactate cycle) 4.发酵(fermentation) 5.变构调节(allosteric regulation) 6.糖酵解途径(glycolytic pathway) 7.糖的有氧氧化(aerobic oxidation) 8.肝糖原分解(glycogenolysis) 9.磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway) 10.D-酶(D-enzyme) 11.糖核苷酸(sugar-nucleotide) 第六章脂类代谢

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考研生物必做之王镜岩生物化学题库精选含详细答案 考研生物是一门重要的学科,而生物化学则是其中的重要部分。对于准备参加考研生物考试的考生来说,王镜岩生物化学题库是一个非常重要的备考资料。本文将精选一些题库中的题目,并提供详细的答案解析,以帮助考生更好地掌握生物化学知识。 首先,我们来了解一下王镜岩生物化学题库。王镜岩题库是一个非常著名的生物化学考试题库,包含了大量的生物化学试题,包括选择题、填空题、判断题、简答题等。这些试题涵盖了生物化学的各个方面,包括糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶等。这些试题的难度也有所不同,有些题目比较简单,有些题目则比较难。无论难度如何,这些题目都是非常有价值的备考资料。 接下来,我们来看一下如何从王镜岩生物化学题库中选择适合自己的题目。首先,可以根据自己的复习进度和时间安排,选择相应的题目进行练习。例如,如果已经掌握了糖类的相关知识,可以重点选择涉及蛋白质、脂类、核酸等其他方面的题目进行练习。其次,可以根据自己的实际情况,选择不同难度的题目进行练习。如果感觉自己的基础比较薄弱,可以选择一些简单的题目进行练习,如果已经掌握了相关的知识,可以选择一些难度较大的题目进行挑战。 最后,我们来看一下如何解答这些生物化学题目。对于选择题和填空题,需要注意题目的细节和关键词,理解题目的意思,然后结合自己

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王镜岩《生物化学》考研配套生物类考研真题库 第_部分考研真题精选 一、选择题 1下列哪一个代谢途径是细菌和人共有的?()[湖南农业大学2018硏]A. 噤吟核苜酸的合成 B•氮的固定 C•乙醇发酵 D.细胞壁粘肽的合成 【答案】AXXXX 【解析】人和细菌的遗传物质均是核酸,在表达的过程中都会合成瞟吟核昔酸。B项,人体没有固定N的代谢途径,固氮细菌有固定N的代谢途径。C项,乙醇发酵是指在厌氧条件下,微生物通过糖酵解过程(又称EM途径)将葡萄糖转化为丙酮酸,丙酮酸进一步脱竣形成乙醛,乙醛最终被还原成乙醇的过程,其主要代表是酵母菌。D项,人体的细胞壁不含有粘肽,因此也没有此代谢途径。 2哪项不是糖尿病患者糖代谢紊乱的现象?()[上海交通大学2017硏] A. 糖原合成降低,分解加速 B. 糖异生增强 C .葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖 D•糖酵解及有氧氧化减弱 E .葡萄糖透过肌肉、月旨肪细胞的速度减慢

【答案】CXXXX 【解析】胰岛素对血糖的调节机制,是使肌肉和脂肪组织细胞膜对葡萄糖 的通透性增加,利于血糖进入这些组织逬行代谢,另夕卜还能诱导葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的合成,加速细胞内葡萄糖的分解利用,激活糖原合成酶和丙酮酸脱氢酶系,抑制磷酸化酶和糖异生关键酶等”使糖原合成增加,糖的氧化利甩糖转变为脂肪的反应增加,而糖尿病患者都绝对或相对缺乏胰岛素,故而上述机制中的反应都会减弱,葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖的反应会受到抑制。 3下列物质在体内彻底氧化后,每克释放能量最多的是()。[武汉大学2014 研] A .葡萄糖 B .糖原 C .脂肪 D .胆固醇 E.蛋白质 【答案】CXXXX 4下列各项中,明0—项不属于生物膜的功能?()[暨南大学2019研] A. 主动运输 B•被动运输 C. 能量转化

生物类考研王镜岩《生物化学》考研配套考研真题集

生物类考研王镜岩《生物化学》考研配套考研真题库 第一部分考研真题精选 一、选择题 1下列哪种糖无还原性?()[暨南大学2019研] A.麦芽糖 B.蔗糖 C.阿拉伯糖 D.木糖 【答案】B查看答案 【解析】B项,蔗糖由一分子葡萄糖与一分子果糖缩合而成,不具游离异头碳,没有醛基而无还原性;A项,麦芽糖由两分子葡萄糖缩合而成,具游离异头碳,有醛基而有还原性;CD两项,阿拉伯糖和木糖有醛基而有还原性。 2下列关于葡萄糖的陈述,正确的是()。[厦门大学2014研] A.由于葡萄糖分子中有醛基,所以它能与Schiff试剂起加成反应 B.醛式葡萄糖转变成环状后就失去了还原性 C.葡萄糖形成葡萄糖甲基苷后,仍然具有还原性 D.葡萄糖和甘露糖是差向异构体 【答案】D查看答案 【解析】A项,葡萄糖分子中的醛基在环状结构中变成了半缩醛基,所以其醛基不如一般醛类的醛基活泼,不能和Schiff试剂反应。BC两项,糖的还原性是因为含

有还原性基团(如游离醛基或游离酮基)。D项,与葡萄糖互为差向异构体的有:甘露糖,阿洛糖,半乳糖。 3磷脂酰肌醇分子中的磷酸肌醇部分是这种膜脂的哪个部分?()[暨南大学 2019研]A.亲水尾部B.疏水头部C.极性头部D.非极性尾部 【答案】C查看答案 【解析】磷脂酰肌醇具有一个与磷酸基团相结合的极性头和两个非极性的尾,其中磷酸肌醇是极性头部,两个非极性的尾为脂肪酸链。 4下列哪种化合物不是磷脂?()[厦门大学2014研] A.脑磷脂 B.醛缩磷脂 C.神经鞘磷脂 D.卵磷脂 【答案】B查看答案 【解析】磷脂是一类含有磷酸的脂类,机体中主要含有两大类磷脂,由甘油 构成的磷脂称为甘油磷脂;由神经鞘氨醇构成的磷脂,称为鞘磷脂。甘油磷脂有卵磷脂、脑磷脂、磷脂酰丝氨酸等;鞘磷脂有磷酸胆碱类的鞘磷脂和糖基类鞘糖脂。5下列氨基酸中哪一种不具有旋光性()[暨南大学2019研] A.Leu B.Ala C.Gly 【答案】C查看答案【解析】甘氨酸(Gly)a-碳原子连接的4个原子和基团 中有2个是氢原子,

王镜岩生物化学第四版考研必备复习资料

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生物化学终极复习 1简述DNA碱基组成的Chargaff规则。 答:⑴按摩尔数计算,则A=T、G=C,即A+G=T+C ⑵同一生物不同组织,其DNA碱基组成相同 ⑶不同生物,其DNA碱基组成往往不同 ⑷ DNA碱基组成不随年龄、营养状况和环境因素而变化。 2试比较两类核酸的化学组成、分子结构、分布及生物学作用。 ⑴ DNA与RNA化学组成的比较 碱基 戊糖磷酸 DNA A、G、C、T β-D-2’脱氧核糖磷酸 RNA A、G、C、U β-D-核 糖磷酸 ⑵分子结构: 一级结构两者的概念相同,但基本组成单位不同。 二级结构:DNA为双螺旋结构;RNA一般为单链分子,可形成局部双螺旋,呈茎–环结构,如tRNA的三叶草结构。 三级结构:原核生物DNA为超螺旋,真核生物DNA与蛋白质组装成染色质(染色体);RNA的三级结构是其二级结构的进一步卷曲折叠所致,如tRNA的倒L型。 ⑶分布:DNA存在于细胞核和线粒体;RNA存在于细胞质和细胞核内。 ⑷生物学作用:DNA是绝大多数生物遗传信息的贮存和传递者,与生 物的繁殖、遗传及变异等有密切关系;RNA参与蛋白质生物合成过程,也可作为某些生物遗传信息的贮存和传递者。 3 举例说明竞争性抑制的特点和实际意义 答;竞争性抑制的特点:竞争性抑制剂与底物的结构类似;抑制剂结合在酶的活性中心;增大底物浓度可降低抑制剂的抑制程度;Km↑,Vmax不变。如磺胺药与PABA的结构类似,PABA是某些细菌合成二氢叶酸(DHF)的原料,DHF 可转变成四氢叶酸(THF)。THF是一碳单位代谢的辅酶,而一碳单位是合成核苷酸不可缺少的原料。由于磺胺药能与PABA竞争结合二氢叶酸合成酶的活性中心。DHF合成受抑制,THF也随之减少,使核酸合成障碍,导致细菌死亡。

2021年糖类代谢王镜岩生物化学第三版笔记完美打印版

第十一章糖类代谢 第一节概述 一、特点 糖代谢可分为分解与合成两方面,前者涉及酵解与三羧酸循环,后者涉及糖异生、糖原与构造多糖合成等,中间代谢尚有磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。糖代谢受神经、激素和酶调节。同毕生物体内不同组织,其代谢状况有很大差别。脑组织始终以同一速度分解糖,心肌和骨骼肌在正常状况下降解速度较低,但当心肌缺氧和骨骼肌痉挛时可达到很高速度。葡萄糖合成重要在肝脏进行。不同组织糖代谢状况反映了它们不同功能。 二、糖消化和吸取 (一)消化 淀粉是动物重要糖类来源,直链淀粉由300-400个葡萄糖构成,支链淀粉由上千个葡萄糖构成,每24-30个残基中有一种分支。糖类只有消化成单糖后来才干被吸取。 重要酶有如下几种: 随机水解链内α1,4糖苷键,产生α-构型还原末端。产物重要是糊精及少量麦芽糖、葡萄糖。最适底物是含5个葡萄糖寡糖。 在豆、麦种子中含量较多。是外切酶,作用于非还原端,水解α-1,4糖苷键,放出β-麦芽糖。水解到分支点则停止,支链淀粉只能水解50% 。 存在于微生物及哺乳动物消化道内,作用于非还原端,水解α-1,4糖苷键,放出β-葡萄糖。可水解α-1,6键,但速度慢。链长不不大于5时速度快。 4.其她α-葡萄糖苷酶水解蔗糖,β-半乳糖苷酶水解乳糖。 二、吸取 D-葡萄糖、半乳糖和果糖可被小肠粘膜上皮细胞吸取,不能消化二糖、寡糖及多糖不能吸取,由肠细菌分解,以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或参加代谢。 三、转运 1.积极转运小肠上皮细胞有协助扩散系统,通过一种载体将葡萄糖(或半乳糖)与钠离子转运进入细胞。此过程由离子梯度提供能量,离子梯度则由Na-K-ATP酶维持。细菌中有些糖与氢离子协同转运,如乳糖。另一种是基团运送,如大肠杆菌先将葡萄糖磷酸化再转运,由磷酸烯醇式丙酮酸供能。果糖通过一种不需要钠易化扩散转运。需要钠转运可被根皮苷抑制,不需要钠易化扩散被细胞松驰素抑制。

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王镜岩生物化学答案 王镜岩生物化学答案 【篇一:生物化学上册答案(王镜岩版)】 ass=txt>生物化学(第三版)课后习题详细解答 生物化学(第三版)课后习题详细解答 第三章氨基酸 提要 氨基酸是两性电解质。当ph接近1时,氨基酸的可解离基团全部质子化,当ph在13左右时,则全部去质子化。在这中间的某一ph (因不同氨基酸而异),氨基酸以等电的兼性离子(h3n+chrcoo-)状态存在。某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质ph 称为该氨基酸的等电点,用pi表示。 参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外区有 光吸收,这是紫外吸收法定量蛋白质的依据。核磁共振(nmr)波谱技术在氨基酸和蛋白质的化学表征方面起重要作用。 氨基酸分析分离方法主要是基于氨基酸的酸碱性质和极性大小。常 用方法有离子交换柱层析、高效液相层析(hplc)等。 习题 1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号:精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。[见表3-1] 表3-1 氨基酸的简写符号 名称三字母符号单字母符号名称三字母符号单字母符号丙氨 酸(alanine) ala a 亮氨酸(leucine) leu l 精氨酸(arginine) arg r 赖氨酸(lysine) lys k 天冬酰氨(asparagines) asn n 甲硫氨酸(蛋氨酸)(methionine) metm 天冬氨酸(aspartic acid) asp d 苯丙氨酸(phenylalanine) phe f

asn和/或asp asx b 半胱氨酸(cysteine) cys c 脯氨酸(praline) pro p 谷氨酰氨(glutamine) gln q 丝氨酸(serine) ser s 谷氨酸(glutamic acid) glu e 苏氨酸(threonine) thr t gln和/或glu gls z 甘氨酸(glycine) gly g 色氨酸(tryptophan) trp w 组氨酸(histidine) his h 酪氨酸(tyrosine) tyr y 异亮氨酸(isoleucine) ile i 缬氨酸(valine) val v 解:ph = pka + lg20% pka = 10.53 (见表3-3,p133) ph = 10.53 + lg20% = 9.83 解:ph = pka + lg2/3% pka = 4.25 ph = 4.25 + 0.176 = 4.426 4、计算下列物质0.3mol/l溶液的ph:(a)亮氨酸盐酸盐;(b)亮氨酸钠盐;(c)等电亮氨酸。 [(a)约1.46,(b)约11.5, (c)约6.05] 5、根据表3-3中氨基酸的pka值,计算下列氨基酸的pi值:丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。[pi:6.02;5.02;3.22;10.76] 解:pi = 1/2(pka1+ pka2) pi(ala) = 1/2(2.34+9.69)= 6.02 pi(cys) = 1/2(1.71+10.78)= 5.02 pi(glu) = 1/2(2.19+4.25)= 3.22 pi(ala) = 1/2(9.04+12.48)= 10.76 6、向1l1mol/l的处于等电点的甘氨酸溶液加入0.3molhcl,问所得溶液的ph是多少?如果加入0.3mol naoh以代替hcl时,ph将是多少?[ph:2.71;9.23] 7、将丙氨酸溶液(400ml)调节到ph8.0,然后向该溶液中加入过量的甲醛,当所得溶液用碱反滴定至ph8.0时,消耗0.2mol/l naoh 溶液250ml。问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克?[4.45g] 8、计算0.25mol/l的组氨酸溶液在ph6.4时各种离子形式的浓度(mol/l)。[his2+为

《生物化学》王镜岩(第三版)课后习题解答

第一章糖类 提要 糖类是四大类生物分子之一,广泛存在于生物界,特别是植物界。糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源,复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程,并因此出现一门新的学科,糖生物学。 多数糖类具有(CH2O)n的实验式,其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。糖类按其聚合度分为单糖,1个单体;寡糖,含2-20个单体;多糖,含20个以上单体。同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖,杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。 单糖,除二羟丙酮外,都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子,含C*的单糖都是不对称分子,当然也是手性分子,因而都具有旋光性,一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体,组成2n-1对不同的对映体。任一旋光异构体只有一个对映体,其他旋光异构体是它的非对映体,仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。 单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型,如果与D-甘油醛构型相同,那么属D系糖,反之属L系糖,大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学,并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。许多单糖在水溶液中有变旋现象,这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。这种反响经常发生在C5羟基和C1醛基之间,而形成六元环吡喃糖(如吡喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。成环时由于羰基碳成为新的不对称中心,出现两个异头差向异构体,称α和β异头物,它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物,上方的为β异头物,实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面,吡喃糖环一般采取椅式构象,呋喃糖环采取信封式构象。 单糖可以发生很多化学反响。醛基或伯醇基或两者氧化成羧酸,羰基复原成醇;一般的羟基参与成脂、成醚、氨基化和脱氧等反响;异头羟基能通过糖苷键与醇和胺连接,形成糖苷化合物。例如,在寡糖和多糖中单糖与另一单糖通过O-糖苷键相连,在核苷酸和核酸中戊糖经N-糖苷键与心嘧啶或嘌呤碱相连。 生物学上重要的单糖及其衍生物有Glc, Gal,Man, Fru,GlcNAc, GalNAc,L-Fuc,NeuNAc (Sia),GlcUA 等它们是寡糖和多糖的组分,许多单糖衍生物参与复合糖聚糖链的组成,此外单糖的磷酸脂,如6-磷酸葡糖,是重要的代谢中间物。 蔗糖、乳糖和麦芽糖是常见的二糖。蔗糖是由α-Glc和β- Fru在两个异头碳之间通过糖苷键连接而成,它已无潜在的自由醛基,因而失去复原,成脎、变旋等性质,并称它为非复原糖。乳糖的结构是Gal β(1-4)Glc,麦芽糖是Glcα(1-4)Glc,它们的末端葡萄搪残基仍有潜在的自由醛基,属复原糖。环糊精由环糊精葡糖基转移酶作用于直链淀粉生成含6,7或8个葡萄糖残基,通过α-1,4糖苷键连接成环,属非复原糖,由于它的特殊结构被用作稳定剂、抗氧化剂和增溶剂等。 淀粉、糖原和纤维素是最常见的多糖,都是葡萄糖的聚合物。淀粉是植物的贮存养料,属贮能多糖,是人类食物的主要成分之一。糖原是人和动物体内的贮能多糖。淀粉可分直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉分子只有α-1,4连键,支链淀粉和糖原除α-1,4连键外尚有α-1,6连键形成分支,糖原的分支程度比支链淀粉高。纤维素与淀粉、糖原不同,它是由葡萄糖通过β-1.4糖苷键连接而成的,这一结构特点使纤维素具有适于作为结构成分的物理特性,它属于结构多糖。 肽聚糖是细菌细胞壁的成分,也属结构多糖。它可看成由一种称胞壁肽的根本结构单位重复排列构成。胞壁肽是一个含四有序侧链的二糖单位,G1cNAcβ(1-4)MurNAc,二糖单位问通过β-1,4连接成多糖,链相邻的多糖链通过转肽作用交联成一个大的囊状分子。青霉素就是通过抑制转肽干扰新的细胞壁形成而起抑菌作用的。磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁的特有成分;脂多糖是阴性细菌细胞壁的特有成分。 糖蛋白是一类复合糖或一类缀合蛋白质。许多内在膜蛋白质和分泌蛋白质都是糖蛋白。糖蛋白和糖脂中的寡糖链,序列多变,结构信息丰富,甚至超过核酸和蛋白质。一个寡糖链中单糖种类、连接位置、异头碳构型和糖环类型的可能排列组合数目是一个天文数字。糖蛋白中寡糖链的复原端残基与多肽链氨基酸残基之间的连接方式有:N-糖肽键,如β- GlcNAc-Asn和O-糖肽链,如α-GalNAc-Thr/Ser, β-Gal-Hyl, β-L-Araf-Hyp,N-连接的寡糖链(N-糖链)都含有一个共同的结构花式称核心五糖或三甘露糖基核心,N-糖

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