8.贺银成-生物化学

医学生物化学医学生物化学第一章蛋白质的结构与功能1、蛋白质的基本机构为氨基酸，氨基酸多为L-α-氨基酸（“拉氨酸”）；唯一不具有不对称碳原子——甘氨酸；含有巯基的氨基酸——半胱氨酸2、氨基酸的分类（1）非极性、疏水性氨基酸：“携带一本书、两饼干、补点水”（缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸）（2）极性、中性氨基酸：“古天乐是陪苏三的”（谷氨酸、天冬氨酸、色氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、丝氨酸、蛋氨酸）（3）酸性氨基酸：“天上的谷子是酸的”（天冬氨酸、谷氨酸）（4）碱性氨基酸：“地上的麦乳精是咸的”（组氨酸、赖氨酸、精氨酸）1)赖氨酸：含2个氨基的氨基酸；2)谷氨酸，天冬氨酸：含2个羧基的氨基酸；3)甲硫氨酸，半胱氨酸：含硫氨基酸；4)脯氨酸，羟脯氨酸：亚氨基酸；5)同型半胱氨酸，鸟氨酸,瓜氨酸：天然蛋白质中不存在的氨基酸；6)色氨酸：在280nm波长具有最大光吸收峰的氨基酸；7)无遗传密码的氨基酸：羟脯氨酸，羟赖氨酸。必须氨基酸撷，异，亮，苯，蛋，色，苏，赖写一两本淡色书来碱性氨基酸赖，精，组捡来精读酸性氨基酸谷，天冬三伏天支链氨基酸撷，异亮，亮只借一辆芳香族氨基酸酪，苯丙，色芳香老本色一碳单位丝，色，组，甘施舍竹竿含硫氨基酸半胱，光，蛋留帮光蛋生酮氨基酸亮，赖同样来生糖兼生酮异亮，苯丙，酪，色，苏一本落色书3、氨基酸结合键为肽键，肽键由-CO-OH-组成。4、蛋白质结构：“一级排序肽键连，二级结构是一段，右手螺旋靠氢键，三级结构是亚基，亚基聚合是四级”。蛋白质的一级结构：是指多肽链中氨基酸的排列顺序。维系键：肽键（主要）二硫键（次要）。一级结构的改变——分子病（镰刀形贫血：谷氨酸被撷氨酸代替）。蛋白质的二级结构：维系键：氢键。蛋白质的三级结构：维系键：疏水作用键，氢键，范德华力，离子键。蛋白质的四级结构：维系键：氢键，离子键。并不是所有的蛋白质都有四级结构。蛋白质结构中主键称为肽键，次级键有氢键、离子键、疏水作用键、范德华力、二硫键等，次级键中属于共价键的有范德华力、二硫键。（1）二级结构一圈有3.6个氨基酸，右手螺旋方向为外侧。（2）维持三级结构的化学键是疏水键。5、蛋白质结构与功能：一级结构是基础，二三四级是表现功能的形式。6、蛋白质构象病：疯牛病、致死性家族性失眠症。7、蛋白质的变性：蛋白质变性的实质是空间结构的改变，发生二硫键和非共价键破坏。并不涉及一级结构的改变。1）蛋白质变性特点：溶解度，结晶能力，生物活性都降低，易被水解，只有黏度增加。2）凝固是蛋白质变性后进一步发展的一种结果。3）蛋白质变性有可复性和不可复性两种。第二节核酸的结构和功能一、核酸的基本组成单位1、磷酸+核糖+碱基→核苷酸→核酸，3’,5’磷酸二脂键。构成核酸的基本单位是核苷酸，由戊糖、含氮碱基和磷酸3个部分组成。2、碱基分：ATGCU（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶）DNA碱基：ATGC，RNA碱基：AUGCDNARNA一级结构相同点1，以单链核苷酸作为基本结构单位2，单核苷酸间以3’,5’磷酸二脂键相连接3，都有腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶一级结构不同点：1，基本结构单位2，核苷酸残基数目3，碱基4，碱基互补脱氧核苷酸几千到几千万胸腺嘧啶A=T,G≡C核苷酸几十到几千尿嘧啶A=U,G≡C二级结构不同点：双链右手螺旋单链茎环结构2、核酸中含量相对恒定的是：P。二、DNA的结构与功能1、碱基组成规律：A=T，G=C；A+G=T+C。1）不同生物种属的DNA碱基组成不同2）同一个体不同组织，不同器官的DNA碱基组成相同3）几乎左右DNA无论种属来源，其A=T，G=C；A+G=T+C。总嘌呤=总嘧啶4）生物体内的碱基组成不受年龄，生长状况，营养状况和环境因素的影响。2、DNA结构：（1）一级结构：核苷酸排列顺序，即碱基排列顺序。（2）二级结构：双螺旋，两条链平行、反向，一圈含10.5个碱基对。（3）三级结构：超螺旋3、DNA变性：DNA分子由稳定的双螺旋结构松解为无规则线性结构的现象。变性时维持双螺旋稳定性的氢键断裂，碱基堆积力遭到破坏，但不涉及到其一级结构的改变（不伴共价键的断裂）。稳定性的维系：纵向堆积力（碱基平面间疏水性堆积力）横向维系力(碱基间的氢键维系，G≡CA=T)。骨架——脱氧核糖基和磷酸构成螺旋骨架，位于双链的外侧。4、增色效应（双链—单链—单个核苷酸）：指变性后DNA溶液的紫外吸收作用增强的效应。分子在波长260nm的光吸收最强，蛋白质为280nm。**DNA变性后：生物学活性改变，但为丧失，增色效应（OD260）增高，粘度降低。三、RNA结构与功能1，mRNA（1）作用：信使、模板、密码，半衰期最短（2）多为线状单链，局部形成双链。（3）5’-端有帽子结构（“鸟无帽子”）：帽子结构中多为m7GpppN（7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷）；3’-端为多聚腺苷酸（polyA）尾巴，polyA增加mRNA的稳定性（“3个尾巴多稳定”）2、tRNA（1）作用：转运，分子量最小。含稀有碱基最多。（2）tRNA的3’-端为CCA-OH：搬运的部位。（3）tRNA的二级结构：三叶草；三级结构：倒L型。3、rRNA（1）作用：合成蛋白质。比例80%（2）rRNA是最多的一类RNA，也是3类RNA中分子量最大的；rRNA与核糖体蛋白共同构成核糖体，核糖体蛋白为蛋白质合成场所。第三节酶一、酶的催化作用酶：由活细胞合成，对其特异性底物起高效催化作用的蛋白质。1、酶分为：单纯蛋白质的酶和结合蛋白质的酶，清蛋白属于单纯蛋白质的酶。单体酶：仅具有三级结构的酶称为单体酶。2、体内结合蛋白酶占多数，结合蛋白质酶由酶蛋白和辅助因子组成，一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合，一种辅助因子与多种酶蛋白结合。所以酶蛋白决定酶反应特异性。结合蛋白质酶酶蛋白：决定酶反应特异性；辅助因子分为辅酶、辅基；1）辅酶：辅酶和酶蛋白以非共价键结合，结合不牢固；2）辅基：结合牢固，由多种金属离子。3、酶的活性中心：酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的局部空间结构区域：结合基团，催化基团=必须基团。4、酶的高效催化是通过降低反应的活化能实现的。5，维生素与辅酶转移基团辅酶与辅基名称所含维生素氢原子（质子）NAD+(CoI)NADP+(CoⅡ)尼克酰胺（VitPP的一种）尼克酰胺（VitPP的一种）FMN(黄素单核苷酸)FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）VitB2（核黄素）VitB2（核黄素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）VitB1酰基辅酶A（CoA）硫辛酸泛酸硫辛酸烷基钴胺素辅酶类VitB12CO2生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛VitB6一碳单位FH4（四氢叶酸）叶酸**B族维生素：B1（硫胺素）B2（核黄素）B3烟酸B5（泛酸，CoA）B6（吡哆醇，吡哆醛，吡哆胺）B7（生物素）B11（叶酸，四氢叶酸）B12（钴胺素）。二、辅酶的种类三、酶促反应动力学1、米氏方程V=Vmax[S]Vmax最大速度S（底物浓度）Km+[S]Km为反应速度为最大速度一半时的底物浓度，亦称米氏常数，当V=1/2Vmax时Km=S。Km是酶的特异性常数，Km表示亲和力，Km值越小，表示亲和力越大。2、酶促反应的条件：PH值：一般为最适为7.4，但胃蛋白酶的最适PH为1.5，胰蛋白酶的为7.8温度：37—40℃合适的底物。四、抑制剂对酶促反应的抑制作用1、竞争性抑制：见书30页2、酶原激活：无活性的酶原变成有活性酶的过程。实际上是酶的活性中心形成或暴露。（1）盐酸可激活的酶原：胃蛋白酶原（2）肠激酶可激活的消化酶或酶原：胰蛋白酶原（3）胰蛋白酶可激活的消化酶或酶原：糜蛋白酶原（4）其余的酶原都是胰蛋白酶结合的3、同工酶：催化功能相同，但结构、理化性质和免疫学性质各不相同的酶。第四节糖代谢一、糖酵解1、两个阶段：葡萄糖——丙酮酸，（糖酵解途径）丙酮酸——乳酸（糖酵解过程）（脱氢过程由3-磷酸甘油醛脱氢酶催化；葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖，由己糖激酶催化，不可逆；6-磷酸果糖转变成1，6双磷酸果糖，由6-磷酸果糖激酶催化，不可逆；1,3二磷酸甘油酸为3磷酸甘油酸，生成1分子ATP；磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，由丙酮酸激酶催化，有ATP生成（2次底物水平磷酸化），不可逆；2,6双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶最强的变构激活剂。）2、糖酵解的3个关键酶（限速酶）：己糖激酶、6磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。4，糖酵解总结：一次脱氢（丙酮酸——乳酸），2次底物水解磷酸化（一次可逆一次不可逆）2ATP，每分子GS—2分子乳酸3个激酶（关键酶）3个不可逆反应。二、糖有氧氧化1、三羧酸循环（1）生理意义：产生能量，而不是产生物质，整个反应过程中草酰乙酸、柠檬酸量不变。（2）关键酶：柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α—酮戊二酸脱氢酶（两柠檬一个酮）（3）6个关键物质：“一琥柠住草苹”（乙酰CoA、琥珀酸、柠檬酸、α—酮戊二酸、草酰乙酸、苹果酸）（4）发生部位：线粒体，为不可逆反应。2、底物水平磷酸化：“两酸变一酸”，最终产物为琥珀酸。3、生成物质：（1）1分子葡萄糖有氧氧化生成30或32个ATP；（2）1分子丙酮酸有氧氧化生成15个ATP；（3）三羧酸循环一周4次脱氢生成10个ATP、1份FADH、2份CO2、3份NADH；（4）除了琥珀酸脱氢酶辅酶是FAD，其余都是NAD。三、糖原的合成与分解1、糖原分解首先生成1-磷酸葡萄糖，再转变为6-磷酸葡萄糖，6-磷酸葡萄糖只存在于肝和肾——可补充血糖，肌糖原不能。2、糖原分解的限速酶是磷酸化酶。3，关键酶：糖原合酶，糖原磷酸化酶四、糖异生1、糖异生的原料：氨基酸、乳酸、丙酮酸、甘油（“丙乳氨甘”）2、糖异生的关键酶：葡萄糖-6-磷酸酶，果糖二磷酸酶-1，丙酮酸羧化酶（最重要），磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶。3、糖异生的生理意义：利于乳酸的利用。五、磷酸戊糖途径1、关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶。2、产物：核糖、NADPH，NADPH+H维持细胞中还原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量。六、血糖及调节1、正常值：3.89-6.11mmol/L。2、血糖去路：第一卷P44第五节生物氧化1、生物氧化是指糖、脂类、蛋白质等营养物质在体内及体外氧化生成CO2和H2O的过程。2、人体活动的主要功能物质是：ATP3、氧化磷酸化包括：物质氧化递氢的过程和ADP磷酸化，生成ATP相耦联的过程。4、氧化磷酸化通过ATP合成酶的参与在线粒体内完成，有2条呼吸链：（1）NADH→FMN→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2（2）琥珀酸→FAD→CoQ→Cytb→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2注：1.NAD与FAD水火不容；2.CoQ的作用：递氢；3.细胞色素（Cyt）有3种：b、c、aa3；细胞色素C直接参与生物氧化反应。5、ATP合成酶由F1和F0组成：F1——合成；F0——通道。影响氧化磷酸化的因素：1，氧化呼吸链抑制剂：①鱼藤酮，粉蝶霉素A异戊巴比妥抑制复合体Ⅰ②萎锈灵抑制复合体Ⅱ③抗霉素A粘噻唑菌醇抑制复合体Ⅲ④CN-N3-抑制复合体Ⅳ。2，解偶联剂—二硝基苯酚3，ATP合酶抑制剂—寡霉素。6、氰化物中毒：抑制了细胞色素aa3。第六节脂类代谢、甘油三酯合成原料甘油，脂酸；脂肪酸（胞液）,胆固醇（内质网）合成原料乙酰CoA；甘油磷脂（内质网）合成原料脂酸，胆磷酸酸盐，甘油，丝氨酸。1、脂肪合成的原料：脂肪酸、3—磷酸甘油三酯，可由葡萄糖氧化分解提供。2、脂肪分解重的关键酶：甘油三酯脂肪酶。胰岛素、前列腺素可以抑制其活性。1)甘油三酯：肝、脂肪组织和小肠是合成甘油三酯的主要场所，但肝不贮存甘油三酯。长期饥饿时体内主要的能量来源。2)脂肪酸：合成部位：肝细胞质脂肪酸的合成原料：乙酰辅酶A、NADPH，乙酰辅酶A线粒体进入胞液主要通过柠檬酸—丙酮酸循环完成。脂肪酸合成的载体：CoA；脂肪酸分解的载体：肉毒碱。脂肪酸β氧化是脂肪分解的主要方式，关键酶是肉毒碱—脂酰转移酶。部位在线粒体内，脂肪酸β氧化的过程：脱氢—加水—再脱氢—硫解，反应是可逆的。3)胆固醇：主要