生化复习
绪论：
1.什么是生物化学：
研究生物体内化学分子与化学反应的科学，从分子水平探讨生命现象的本质。
2.生化研究的主要内容
生物大分子的结构与功能（静态生化）
物质代谢与调控（动态生化）
基因信息的传递及调控
生物大分子的结构与功能（静态生化）
第一章：蛋白质的结构与功能
1.蛋白质的元素组成与特点
组成：主要有C、H、O、N和S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘。
特点：各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：
100克样品中蛋白质的含量( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25 × 100
2.组成蛋白质的基本单位：
氨基酸：组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属L-a-氨基酸（甘氨酸除外）。
分类：非极性疏水性氨基酸：甘氨酸（Gly）丙氨酸（Ala）缬氨酸（Val）亮氨酸（Leu）异亮氨酸（Ile）
苯丙氨酸（PHe）脯氨酸（Pro）
极性中性氨基酸：色氨酸（Try）丝氨酸（Ser）酪氨酸（Tyr）半胱氨酸（Cys）蛋氨酸（Met）天
冬酰胺（Asn）谷氨酰胺（Gln）苏氨酸（Thr）
酸性氨基酸：天冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu）
碱性氨基酸：赖氨酸（Lys）精氨酸（Arg）组氨酸（His）
8种必需氨基酸：携带一本亮色书来
（缬）（蛋）（异亮）（苯丙）（亮）（色）（苏）（赖）
3.蛋白质中氨基酸的连接方式
肽：是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。
氨基酸<10为寡肽，氨基酸>=10为多肽
肽键：是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键（—CO—NH—）。
由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽。
肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基。
每条肽链都有N（自由氨基）、C两端（自由羧基）两端，方向：N端C端
4.蛋白质的分子结构
（1）一级结构：蛋白质的一级结构指多肽链中从N—端到C—端的氨基酸的排列顺序。
主要的化学键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。
蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。
主要的化学键：氢键结构基础：肽单元
肽单元：参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面，Cα1和Cα2在平面上所处的位置为反式构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元
种类：
α-螺旋
氨基酸侧链伸向螺旋外侧；每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54nm；每个肽键的N—H和第四个肽键的羰基氧形成氢键；多肽链的主链围绕中心轴做有规律的螺旋式上升，螺旋的走向为顺时针方向（N→C），右手螺旋。
β-折叠
两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段的锯齿状结构可平行排列，两条肽链走向可相同，也可相反；多肽链充分伸展，每个肽单元Cα为旋转点，依次折叠成锯齿状结构，氨基酸残基侧链交替地位于锯齿状结构的上下方；对应肽平面间形成氢键固定平面，形成折叠；侧链在折叠外侧。
β-转角
常发生在肽链进行180°回折时的转角上，β-转角通常由4个氨基酸残基形成，其第一个残基的羰基氧与第四个残基的氨基氢可形成氢键。
无规卷曲
用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。
（3）三级结构（定义）
整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。
主要化学键：疏水键、离子键、氢键和Van der Waals力等。
（4）四级结构
蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。
有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基。
亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。
5.蛋白质结构与功能的关系（一级结构）
一级结构与功能的关系
蛋白质特定的功能是由其特定的构象决定的，各种蛋白质特定的构象又是由其特定的一级结构决定的。一级结构是空间构象的基础。
镰刀形红细胞贫血：蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。
（1）一级结构不同的蛋白质，功能各不同。如酶原和酶
（2）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能
（3）一级结构的关键部分改变，会导致蛋白质的功能或活性改变。蛋白质一级结构是高级结构的基础
6.蛋白质的理化性质
（1）蛋白质的两性电离
蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条件下都可解离成
等电点：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。
电泳：带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳
（2）稳定蛋白质胶体的因素
颗粒表面电荷：蛋白质胶粒表面可带有电荷，可起胶粒稳定作用。
水化膜：蛋白质颗粒表面大多为亲水集团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，防止溶液中蛋白质的沉淀析出。
（3）蛋白质变性、沉淀、凝固
变性：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。
沉淀：在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。
变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。
凝固：蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。
第二章：核酸的结构与功能
1.核酸的化学组成
元素组成：C、H、O、N、P（9~10%）
分子组成：碱基：嘌呤碱（A、G），嘧啶碱（U、C、T）
戊糖：核糖，脱氧核糖
磷酸
2.DNA与RNA的异同点（组成元素）
DNA RNA
碱基A、G、C、T A、G、C、U
戊糖脱氧核糖核糖
磷酸磷酸磷酸
核苷：AR，GR，UR，CR 脱氧核苷：dAR，dGR，dTR，dCR
核苷酸：AMP，GMP，UMP，CMP 脱氧核苷酸：dAMP，dGMP，dTMP，dCMP
3.核酸的一级结构
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不同，所以也称为碱基序列。
连接方式：3’，5’—磷酸二酯键
4.DNA二级结构特点及生物学意义
特点：双螺旋结构
（1）DNA分子由两条相互平行但走向相反的脱氧核苷酸链组成，两链以-脱氧核糖-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，形成大沟及小沟相间。
（2）碱基垂直螺旋轴居双螺旋内側，与对側碱基形成氢键配对（互补配对形式：A=T ; G C）。
（3）相邻碱基平面距离0.34nm，螺旋一圈螺距3.4nm，一圈10对碱基。
（4）氢键——横向稳定性，碱基堆积力——纵向稳定性，共同维系着DNA双螺旋结构的稳定
生物学意义：这一结构模型的双链碱基互补特点揭示了DNA复制时两条链可分别作为模板生成新的子代互补链，从而形成遗传信息稳定传递的半保留复制的机制。
5.mRNA结构特点及其功能
特点：（1）大多数真核mRNA的5′末端均在转录后加上一个7-甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子结构：m7GpppNm-。
（2）大多数真核mRNA的3′末端有一个多聚腺苷酸结构，称为多聚A尾。
功能：把DNA所携带的遗传信息，按碱基互补配对原则，抄录并传送至核糖体，用以决定其合成蛋白质的氨基酸排列顺序。
6.tRNA结构特点及其功能
特点：
一级结构：含10~20% 稀有碱基，如DHU；3′末端为—CCA-OH；5′末端大多数为G；具有T C 二级结构——三叶草形：
氨基酸臂：3’端都带有—CCA—OH序列，可与氨基酸结合而携带氨基酸
DHU环：环中含有稀有碱基DHU，此环与氨基酰tRNA合成酶的特异性辨认有关
反密码环：中部的三个核苷酸组成三联体，用来识别mRNA上相应的密码，使氨基酸
正确掺入肽链。不同的tRNA，构成反密码子的核苷酸不同。
额外环：
TΨC环：环中好友由胸苷酸、假尿苷酸和胞苷酸组成的保守序列TΨC，可以
识别核蛋白体上的rRNA，促使tRNA与核蛋白体结合。
三级结构——倒L形：在倒L形的一端为反密码环，另一端为氨基酸臂
功能：活化、搬运氨基酸到核糖体，参与蛋白质的翻译。
7.rRNA结构特点及其功能
来源亚基rRNA（S：沉降系数）蛋白质种类
真核生物大60S 5S、5.8S、28S 36-50
小40S 18S 30-32
原核生物大50S 5S、23S
小30S 16S
功能：参与组成核蛋白体，作为蛋白质生物合成的场所。
8.核酸的变性与复性T m（定义）
变性（破坏氢键）
定义：在某些理化因素作用下，核酸中氢键被破坏，DNA双链解开成两条单链，DNA局部的双螺旋结构解开过程。
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。
本质：双链间氢键的断裂
DNA变性后其它理化性质变化
OD260增高粘度下降比旋度下降浮力密度升高酸碱滴定曲线改变生物活性丧失
复性：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。
热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，这一过程称为退火。
减色效应：DNA复性时，其溶液OD260降低。
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%时的温度称为DNA 的解链温度，又称融解温度。其大小与G+C含量成正比。
9.分子杂交（变性与复性）
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。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。
应用：研究DNA分子中某一种基因的位置；定两种核酸分子间的序列相似性；检测某些专一序列在待检样品中存在与否；是基因芯片技术的基础。
第三章：酶
1.酶的概念
酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。
酶按照其分子结构可分为单体酶、寡聚酶和多酶体系三大类
2.酶的分子组成（特异性）
蛋白质部分：酶蛋白
全酶小分子有机化合物
辅助因子
金属离子
酶蛋白部分主要与酶的底物特异性有关，辅助因子则与酶的催化活性有关
酶蛋白决定反应的特异性
一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。
绝对特异性：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物。
相对特异性：作用于一类化合物或一种化学键。
立体结构特异性：作用于立体异构体中的一种。
3.酶的活性中心（定义）
指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。
活性中心决定了酶的专一性
4.酶促反应的特点及诱导契合假说
特点：
（1）酶促反应具有极高的效率：酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。酶的催化不需要较高的反应温度。酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。
（2）酶促反应具有高度的特异性
（3）酶促反应的可调节性：酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。
对酶生成与降解量的调节，酶催化效力的调节，通过改变底物浓度对酶进行调节等
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-
5.酶促反应动力学（影响促进反映的因素）
（1）底物浓度：在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈矩形双曲线关系。 当底物浓度较低时：反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。 随着底物浓度的增高：反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。 当底物浓度高达一定程度：反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应
米氏方程式：
V max [S] [S]：底物浓度 V ：不同[S]时的反应速度
K m +[S] V max ：最大反应速度 K m ：米氏常数 米氏常数（定义）：Km 等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
即由1/2 V max = V max [S]/ K m +[S]。可得：K m =[S]
图：
K m 值越大，酶与底物的亲和力越小 K m 值最小者，为该酶的最适底物
（2）酶浓度：当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。
关系式：V = K3 [E]
（3）温度：温度升高，酶促反应速度升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低。
酶的最适温度与实验条件有关，因而它不是酶的特征性常数 最适温度：酶促反应速度最快时的环境温度。 （4）酸碱度：pH 过高或过低均可导致酶催化活性下降
最适pH ：酶催化活性最大时的环境pH 。人体大多数酶的最适pH 在6.5~8.0之间。 pH 不是酶的特征性常数 （5）抑制剂的影响
抑制剂：凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质
不可逆抑制：抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。（有机磷农药 羟基酶）
可逆性抑制：抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。
竞争性抑制作用：抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，
使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。
特点：I 与S 结构类似，竞争酶的活性中心； 抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度； 动
力学特点：V max 不变，表观K m 增大。
非竞争性抑制作用：
例：
丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶
E +S
E S
E +P
+ I
+
I +
I
I
E + S E + P
E S
应用：磺胺类药物的抑菌机制：与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶
抗代谢物：MTX、5-FU、6-MP等主要以竞争性抑制方式干扰或阻断核苷酸的合成
反竞争性抑制作用：
各种可逆性抑制作用的比较
（6）激活剂的影响：使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加
6.酶原与酶原的激活，生理意义
酶原：有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。
酶原的激活：在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。
生理意义：避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。
7.同工酶及临床上的应用
同工酶：是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。
同工酶常由两个或两个以上亚基聚合而成，具有四级结构
生理及临床意义：在代谢调节上起着重要的作用；用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。
8.酶的分类
氧化还原酶类：催化还原反应
转移酶类：催化一个基团从某种化合物至另一种化合物
水解酶类：催化化合物的水解反应
裂解酶类：催化从双键上去掉一个基团或加上一个基团至双键上
异构酶类：催化分子内基团重排
合成酶类：催化两分子化合物的缔合反应
E+S E S E+P
+
I E S I
物质代谢及其调节（动态生化）
第四章：糖代谢
1.葡萄糖的分解途径，糖酵解，糖的有氧氧化，磷酸戊糖途径（定义，关键酶，生理意义）
（1）糖酵解：在缺氧情况下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称之为糖酵解。
①反应部位：胞浆
②第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸，称之为糖酵解途径。
第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。
底物水平磷酸化
以NAD+为辅酶就收氢和电子
生成ATP
③反应全过程中有三步不可逆的反应
④产能的方式和数量
方式：底物水平磷酸化
G G-6-P
ATP ADP
己糖激酶
ATP ADP
F-6-P F-1,6-2P
磷酸果糖激酶-1
ADP ATP
PEP 丙酮酸
丙酮酸激酶
糖原
肝糖原分解
糖原合成
核糖
+
NADPH+H+
酵解途径
丙酮酸
有氧
无氧
ATP
H2O及CO2
乳酸
消化与吸收糖异生途径
淀粉乳酸、氨基酸、甘油
葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖
ATP ADP
1,3-
3-磷酸甘油酸
2-
丙酮酸
NAD+
NADH+H
ATP
磷酸烯醇式丙酮酸
NAD+
乳酸
NADH+H+
E1:己糖激酶
E2: 6-磷酸果糖激酶-1
E3: 丙酮酸激酶
从Gn 开始：2×2-1= 3A TP
⑤终产物乳酸的去路：释放入血，进入肝脏再进一步代谢。 分解利用 乳酸循环（糖异生） ⑥生理意义
1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。
2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。
① 无线粒体的细胞，如：红细胞 ② 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞
（2）糖的有氧氧化：（糖氧化分解的主要方式）
指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H 2O 和CO 2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。 部位：胞液及线粒体
（3）磷酸戊糖途径（定义，关键酶，生理意义）
①定义：磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+ H +，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。
反应过程可分为二个阶段（3分子葡萄糖同时进行）
第一阶段：氧化反应，6-磷酸葡萄糖生成磷酸戊糖，2个NADPH + H + 及1个CO 2 第二阶段：非氧化反应，经过基团转移反应进入糖酵解途径。（核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛） 总反应：3×6-磷酸葡萄糖+6NADP + → 2×6-磷酸果糖 + 3-磷酸甘油醛 + 6NADPH+6H + + 3CO 2
②关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶（其活性的高低决定
6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。）
此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH 对该酶有
强烈抑制作用。
③生理意义：
为核苷酸的生成提供核糖
提供NADPH 作为供氢体参与多种代谢反应 1. NADPH 是体内许多合成代谢的供氢体
2. NADPH 参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关 5-磷酸木酮糖 C 5 磷酸木酮糖 C 5
7- C 7 磷酸甘油醛
C 3 4-磷酸赤藓糖 C 4
6-磷酸果糖 C 6 6-磷酸果糖
C 6 3-磷酸甘油醛 C 3 5- 5-G （Gn ） 丙酮酸乙酰CoA TAC 循环 CO 2 NADH+H + FADH 2 胞液 线粒体
[O] ATP ADP
H 2O
第一阶段：酵解途径
第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧
第三阶段：三羧酸循环
第四阶段：氧化磷酸化 6-磷酸葡萄糖(C 6)×3 6-(C 6)×3 6-6)×3 5-磷酸核酮糖(C 5) ×3 5-磷酸核糖
C 5
3NADP +
3NADP+3H +
6-磷酸葡萄糖脱氢酶
3NADP + 3NADP+3H + 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO 2
2.葡萄糖的合成途径——糖异生（定义，生理意义）
定义：指从非糖化合物（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程。 部位：主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 原料：主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸
过程：糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；
酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替 生理意义：
空腹或饥饿时利用非糖化合物异生成葡萄糖，维持血糖浓度恒定
补充肝糖原：三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。
调节酸碱平衡，防止酸中毒（乳酸异生为糖）
3.糖原的合成与糖原的分解（特殊中间产物（UDPG ），关键酶，生理意义） 糖原：是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。
糖原的合成：指由葡萄糖合成糖原的过程。 合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉
细胞定位：胞浆
合成途径：1. 葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖
2. 6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖
3. 1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖
4. α-1，4-糖苷键式结合
糖原的分解：习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。
1. 糖原的磷酸解
2. 脱枝酶的作用：①转移葡萄糖残基；②水解 -1，6-糖苷键
3. 1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖
4. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖
特殊中间产物（UDPG ）
合成：
1- 磷酸葡萄糖 +
UTP （尿苷） UDPG （尿苷二磷酸葡萄糖）
UDPG 可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。
糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物，作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。
关键酶：合成：糖原合酶（限速酶） 分解：糖原磷酸化酶
生理意义
肌肉：肌糖原，180 ~ 300g ，主要供肌肉收缩所需 糖原n + UDPG 糖原n+1 + UDP
PPi
UDPG 焦磷酸化酶
2Pi+能量 糖原合酶
4.三羧酸循环
概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循
环反应的过程。
过程中间产物关键酶（辅酶）脱氢位置脱羧位置
乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸柠檬酸合酶
柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸
异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶[2H+] 氧化脱羧（CO2）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA NADH+H+α-酮戊二酸脱氢酶复合体[2H+] 氧化脱羧（CO2）琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应1分子GTP 辅酶：琥珀酰CoA合成酶
琥珀酸脱氢生成延胡索酸NADH+H+
1.5分子ATP
辅酶：FAD [2H+]
延胡索酸加水生成苹果酸
苹果酸脱氢生成草酰乙酸NADH+H+[2H+]
（2）特点及其生理意义
要点
经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化（1个ATP），生成1分子FADH2（1.5个ATP），3分子NADH+H+（各2.5个ATP），2分子CO2，1分子GTP。
总反应：葡萄糖+30ADP+30Pi+6O2 30ATP+6 CO2+36H2O
生理意义：
是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质代谢联系的枢纽；为其它物质代谢提供小分子前体；
为呼吸链提供H+ + e。
血糖：指血液中的葡萄糖。
血糖水平，即血糖浓度。 正常血糖浓度：3.89~6.11mmol/L
血糖水平恒定的生理意义：保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。
脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。
来源去路：
激素途径：
血糖水平的调节：主要依靠激素调节
胰岛素——体内唯一降低血糖水平的激素
作用机制：① 促进葡萄糖转运进入肝外细胞；② 加速糖原合成，抑制糖原分解；③ 加快糖的有氧氧化；④ 抑制肝内糖异生；⑤ 减少脂肪动员。
胰高血糖素——体内升高血糖水平的主要激素
作用机制：① 促进肝糖原分解，抑制糖原合成；② 抑制酵解途径，促进糖异生；③ 促进脂肪动员。 糖皮质激素——引起血糖升高，肝糖原增加
作用机制：① 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。② 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。
肾上腺素——强有力的升高血糖的激素
作用机制：通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP 、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。
第五章：脂类代谢
1.必需脂肪酸，脂肪动员
必需脂酸：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂酸。 脂肪的动员
定义：储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FFA 及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。 关键酶：激素敏感性甘油三酯脂肪酶（HSL ） 脂解激素：能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH 、TSH 等。 对抗脂解激素因子：抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。 食 物 糖 消化， 吸收 氧化分解 CO 2 + H 2O 血糖 肝糖原
分解 非糖物质 糖异生 糖原合成 肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等 其它糖
脂类、氨基酸合成代谢
脂肪、氨基酸 主要调节激素 降低血糖：胰岛素 升高血糖：胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素
2.脂肪酸的分解代谢
激活（线粒体外）：脂肪酸的活化——脂酰辅酶A的生成，反应在胞液进行
脂酰辅酶A转入线粒体需肉碱进行转运，为限速步骤
-氧化（线粒体）
组织：除脑组织外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。
亚细胞：胞液、线粒体
（1）脂酸的活化——脂酰CoA 的生成（胞液）
（2）脂酰CoA进入线粒体
（3）脂酸的β氧化
每轮循环
四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解
产物：1分子乙酰CoA + 1分子少两个碳原子的脂酰CoA + 1分子NADH+H+ + 1分子FADH2
7 轮循环产物：8分子乙酰CoA + 7分子NADH+H+ + 7分子FADH2
分解的关键酶：肉碱—脂酰肉碱转位酶（线粒体内膜）
分解时生成ATP的计算：生成A TP 8×10 + 7×2.5 + 7×1.5 = 108
净生成A TP 108–2 = 106
3.脂肪酸的合成：原料、场所、关键酶
软脂酸的合成
合成部位：组织：肝（主要）、脂肪等组织
亚细胞：胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸）
肝线粒体、内质网：碳链延长
合成原料：乙酰CoA、A TP、HCO3﹣、NADPH、Mn2+
关键酶：乙酰CoA羧化酶：脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂。
软脂酸合成酶
酰基载体蛋白，其辅基是4’-磷酸泛酰氨基乙硫醇，是脂酰基载体。
乙酰CoA的主要来源：
乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体。
乙酰CoA 氨基酸
Glc（主要）
4.酮体的生成和利用：
概念：肝中的脂肪酸经 -氧化生成的乙酰CoA，大多转化为乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮，三者总称为酮体。血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl)
代谢定位：生成：肝细胞线粒体（HMG—CoA合成酶为限速酶）
利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体
酮体的生成和利用的总示意图
5.胆固醇的合成：
原料：乙酰CoA供碳，NADPH供氢，ATP供能
场所：组织定位：除成年动物脑组织及成熟红细胞外，几乎全身各组织均可合成，以肝、小肠为主。
细胞定位：胞液、光面内质网
关键酶：HMG-CoA还原酶
酶的活性具有昼夜节律性(午夜最高，中午最低）
可被磷酸化而失活，脱磷酸可恢复活性
受胆固醇的反馈抑制作用
胰岛素、甲状腺素能诱导肝HMG-COA还原酶的合成
合成调节
饥饿与饱食：饥饿与禁食可抑制肝合成胆固醇。
摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，胆固醇的合成增加。
胆固醇：胆固醇可反馈抑制肝胆固醇的合成。它主要抑制HMG-CoA还原酶的合成。
激素：胰岛素及甲状腺素能诱导肝HMG-CoA还原酶的合成，从而增加胆固醇的合成。
胰高血糖素及皮质醇则能抑制HMG-CoA还原酶的活性，因而减少胆固醇的合成。
甲状腺素还促进胆固醇在肝转变为胆汁酸。
6.胆固醇的转化产物
胆固醇的母核——环戊烷多氢菲在体内不能被降解，但侧链可被氧化、还原或降解，实现胆固醇的转化。
转变为胆汁酸（肝脏）
转化为类固醇激素（肾上腺皮质、睾丸、卵巢等内分泌腺）
7.血浆脂蛋白的分类及功能（表）
分类：电泳法，超速离心法
超速离心法：乳糜微粒（CM），极低密度脂蛋白（VLDL），低密度脂蛋白（LDL），高密度脂蛋白（HDL）
功能：CM：运输外源性甘油三酯（TG）及胆固醇。
VLDL：运输内源性甘油三酯（TG）及胆固醇。
LDL：转运肝合成的内源性胆固醇
HDL：主要是参与胆固醇的逆向转运，即将肝外组织细胞内的胆固醇，通过血循环转运到肝，在肝转化为肝汁酸后排出体外。HDL是apo的储存库。
第六章：生物氧化
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程。
1.生物氧化的特点
（1）是在细胞内由酶催化的氧化反应，反应是在体液的温和条件下逐步进行和完成
（2）反应中能量是逐步释放的，并有相当一部分使ADP磷酸化为ATP
（3）生物氧化速度可由细胞自动调节和控制
（4）能量的生成大多伴有H2O的形成
（5）CO2是有机酸的催化下脱羧产生的。
2.氧化磷酸化与底物水平磷酸化
氧化磷酸化：是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。
底物水平磷酸化：是底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。
3.呼吸链（respiratory chain）的排列顺序，磷酸化偶联部位（图）
代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链。
排列顺序：
（1）NADH氧化呼吸链：NADH →复合体Ⅰ→Q →复合体Ⅲ→Cytc →复合体Ⅳ→O2
（2）琥珀酸（FADH2）氧化呼吸链：琥珀酸→复合体Ⅱ →Q →复合体Ⅲ→Cytc →复合体Ⅳ→O2
氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
根据自由能变化和P/O比值：⊿Go'=-nF⊿Eo'
琥珀酸（FADH2）氧化呼吸链
NADH氧化呼吸链
ATP ATP
ATP
4.磷氧比值
各种物质氧化时，每消耗1摩尔原子氧所消耗的无机磷的摩尔数，也即合成的ATP的摩尔数。
5.影响氧化磷酸化的因素：主要抑制剂作用部位，主要作用激素 （1）抑制剂：
呼吸链抑制剂——
阻断呼吸链中某些部位电子传递。
作用部位：FMQ （Fe-S ）→ CoQ Cytb → Cytc1 Cytaa3 → O 2 解偶联剂——使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：解偶联蛋白
氧化磷酸化抑制剂——对电子传递及ADP 磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素 可阻止质子从F0质子通道回流，抑制A TP 生成 （2）ADP 的调节作用：呼吸控制率
（3）主要作用激素——甲状腺激素：Na +，K +–ATP 酶和解偶联蛋白基因表达均增加。引起ADP 增多而促进氧化磷酸化
（4）线粒体DNA 突变：与线粒体DNA 病及衰老有关。
6.线粒体内膜的物质转运（名称/结果）
线粒体外膜通透性高，线粒体对物质通过的选择性主要依赖于内膜中不同转运蛋白对各种物质的转运。
第七章：氨基酸代谢
1.必需氨基酸，氮平行
必需氨基酸：指体内需要而不能自身合成，必需由食物提供的一类氨基酸。 必需氨基酸共有８种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。
氮平行：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除量也维持着动态平衡。
氮总平衡：每日摄于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。此情况见于正常成人。
α-酮酸 脱氨基作用
酮 体 氧化供能
糖 胺
脱羧基作用 氨 尿素
代谢转变 其它含氮化合物
(嘌呤、嘧啶等)
合成
氨基酸 代谢库 食物蛋白质 消化吸收 组织
蛋白质 分解 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸)
期。
氮负平衡：每日摄入量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量。此情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。
2.氨基酸的脱氨作用（转氨基作用，氧化脱氨基作用，联合脱氨基作用） 定义：指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。 脱氨基方式： 氧化脱氨基 转氨基作用
联合脱氨基 非氧化脱氨基
（1）转氨基作用：
定义：在转氨酶的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。
特点：无游离氨的产生
大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。 转氨酶：血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。 转氨基作用的机制：转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 较为重要的转氨酶：丙氨酸氨基转移酶（ALT ），催化丙氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换作用。 天冬氨酸氨基转移酶（AST ），催化天冬氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换作用。
生理意义：转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。
（2）L-谷氨酸氧化脱氨基作用 主要包括脱氢、水解两步。
催化酶：
脱氢：L-氨基酸氧化酶：需氧脱氢酶
水解：L-谷氨酸脱氢酶：存在于肝、脑、肾中，辅酶为NAD + 或NADP +，GTP 、ATP 为其抑制剂，GDP 、ADP 为其激活剂，属一种不需氧脱氢酶，以NAD + 或NADP + 为辅酶
（3）联合脱氨基作用
定义：两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。
可在大多数组织细胞中进行，是体内主要的脱氨基的方式，需转氨酶和L-谷氨酸脱氢酶的联合作用
转氨基和氧化脱氨基偶联
转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联
氨基酸 磷酸吡哆醛 α-酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸 α-酮戊二酸 转氨酶
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用
此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。 主要在肝、肾组织进行。
② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环：此种方式主要在肌肉组织进行。
在骨骼肌和心肌中，L-谷氨酸脱氢酶的活性低，而腺苷酸脱氨酶的活性较高，可催化AMP 脱氨基
3.血氨的来源于去路（图） （1）血氨的来源
① 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源，胺类的分解也可以产生氨
② 肠道吸收的氨
③ 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺
（2）血氨的去路
① 在肝内合成尿素，这是最主要的去路 ② 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 ③ 合成谷氨酰胺
④ 肾小管泌氨：分泌的NH 3在酸性条件下生成NH 4+ ，随尿排出。
4.氨的运输和快速解毒作用
（1）丙氨酸-葡萄糖循环：肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至肝脏再脱氨基，生成的丙酮酸经糖异生转变为葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸。 生理意义：① 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。② 肝为肌肉提供葡萄糖。
（2）谷氨酰胺的运氨作用
肝外组织，如脑、骨骼肌、心肌、在谷氨酰胺合成酶的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式将氨基酸经血液循环带到肝脏，再由谷氨酰胺酶将其分解，产生的氨即可用于合成尿素。
谷氨酰胺对氨具有运输、储存和解毒作用 反应过程 在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。 生理意义：谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。 RCH 2NH 2 RCHO + NH 3
胺氧化酶
氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨
尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨
谷氨酰胺 谷氨酸 + NH 3
谷氨酰胺酶 谷氨酸 +
NH 3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶
ATP ADP+P i 谷氨酸 + NH 3
谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP+Pi
谷氨酰胺酶
5. 尿素的合成（特点，关键酶）
生成部位：主要在肝细胞的线粒体及胞液中。
生成过程：CO 2 + NH 3 + 2ATP → 氨基甲酰磷酸 → 瓜氨酸 → 精氨酸代琥珀酸 → 精氨酸 → 尿素 + 鸟氨酸 ① 氨基甲酰磷酸的合成：在肝细胞线粒体中进行，氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ催化氨与CO 2合成氨基甲酰磷酸。
② 瓜氨酸的合成
由鸟氨酸氨基甲酰转移酶催化，将氨基甲酰磷酸的氨甲酰基转移到鸟氨酸，生成瓜氨酸。反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。
③ 精氨酸的合成：在胞液中，瓜氨酸与天冬氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶的催化下，有ATP 供能合成精氨酸代琥珀酸，后者在精氨酸代琥珀酸裂解酶的催化下，分解为精氨酸和延胡索酸。
④ 精氨酸水解生成尿素：精氨酸在胞液中精氨酸酶的作用下，水解成尿素和鸟氨酸，鸟氨酸在进入线粒体参与瓜氨酸的合成，反复循环，尿素不断生成。
尿素的合成总反应：2NH 3 + CO 2 + 3H 2O H 2N —CO —NH 2 + 2ADP + AMP + 4Pi
尿素的合成特点：合成主要在肝脏的线粒体和胞液中进行 合成一份子尿素需消耗四分子ATP
精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶
尿素分子中的两个氮原子，一个来自氨基酸脱氨基生成的氨，另一个来自天冬氨酸，而天冬氨酸可有其他
氨基酸通过转氨基作用生成
关键酶：精氨酸代琥珀酸合成酶
6.氨中毒的生物化学作用
血氨浓度升高称高氨血症，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。
高氨血症时，脑中反应为：氨 + α-酮戊二酸 → 谷氨酸 氨 + 谷氨酸 → 谷氨酰胺
脑内α-酮戊二酸减少导致三羧酸循环减慢，从而使A TP 生成减少，脑组织供能缺乏，表现为昏迷。
7.氨基酸的脱羧基作用
（1）γ-氨基丁酸 由谷氨酸脱羧生成
GABA 是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。
（2）牛磺酸 由半胱氨酸氧化脱羧而来 CO 2 + NH 3 + H 2O + 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ
（N-乙酰谷氨酸，Mg 2+）
C O H 2N O ~ PO 32-
+ 2ADP + Pi
氨基甲酰磷酸 氨基酸 胺类 RCH 2NH 2 + CO 2
磷酸吡哆醛 C NH 2H R
氨基酸脱羧酶
L-谷氨酸 GABA CO 2 L- 谷氨酸脱酶
牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。
（3）组胺 来自组氨酸
组胺为血管舒张剂
（4）5-羟色胺 来自色氨酸
5-HT 在脑内起抑制作用； 在外周组织有收缩血管的作用。
（5）多胺 鸟氨酸 → 腐胺 → 精脒 → 精胺
多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强
8.一碳单位代谢：定义，载体，原料，互变，生理意义
定义：某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位。 载体：四氢叶酸（FH 4）
FH 4的生成：
原料：氨基酸代谢
互变：各种不同形式的一碳单位中碳原子的氧化状态不同，可通过氧化还原反应彼此改变，但N 5—甲基四氢叶酸的生成基本不可逆
生理意义：作为合成嘌呤和嘧啶的原料，故在核酸生物合成中占有重要地位。把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来 体内许多具有重要生理功能的化合物，其合成过程需要甲基化反应，可由S —腺苷蛋氨酸（SAM ）提供
甲基，而SAM 上的甲基来源于N 5—CH 3FH 4
L-组氨酸
组胺
组氨酸脱羧酶
CO 2
色氨酸 5-羟色氨酸
5-HT 色氨酸羟化酶 CO 2
F FH 2 FH 4
NADPH+H + NADP + NADPH+H + NADP + 丝氨酸
N 5, N 10—CH 2—FH 4 甘氨酸 N 5, N 10—CH 2—FH 4 组氨酸 N 5—CH=NH —FH 4 色氨酸 N 10—CHO —FH 4 5-羟色氨酸脱羧酶