1、生物化學部分（二）細胞的代謝異化作用：糖的異化 、脂肪的異化、蛋白質異化 同化作用：光合作用、蛋白質合成 一、糖的異化作用（糖的分解代謝） 1。有氧呼吸包括四個階段：糖酵解、丙酮酸氧化脫羧、檸檬酸循環、電子傳遞和氧化磷酸化 2。無氧呼吸主要指酒精發酵和乳酸發酵 己糖激酶 磷酸葡萄糖同分異構酶 磷酸果糖激酶醛縮酶 磷酸丙糖同分異構酶 磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶 磷酸甘油酸變位酶 稀醇化酶 丙酮酸激酶1糖酵解（細胞質） C6H12O6 2NAD 2ADP 2Pi 2CH3COCOOH2NADH2H2ATP2丙酮酸氧化脫羧（線粒體基質中完成 ）3檸檬酸循環（線粒體基質 ）檸檬酸合成酶 順烏頭酸酶

2、 異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶系 琥珀酸硫激酶 琥珀酸脫氫酶 延胡索酸酶 蘋果酸脫氫酶4電子傳遞和氧化磷酸化 電子傳遞鏈抑制劑 解偶聯劑 2，4二硝基苯酚（DNP） （1）磷酸甘油穿梭系統 細胞質中-磷酸甘油脫氫酶（輔酶為NAD+）線粒體中-磷酸甘油脫氫酶（輔酶為FAD）（2）蘋果酸草酰乙酸穿梭系統 蘋果酸脫氫酶（輔酶為NAD+）谷草轉氨酶（輔酶為NAD+）總之，1分子葡萄糖通過酵解分解為2分子丙酮酸，可凈得2分子ATP和2分子NADH+H+，通過不同的穿梭系統，總共可得6分子或8分子ATP。2分子丙酮酸進一步氧化脫羧產生2分子乙酰CoA和2分子NADHH+，通過電子傳遞可得6個ATP。2

3、分子乙酰CoA通過三羧酸循環可產生2個ATP，6個NADH+H+，2個FADH2，總計產生24個ATP。所以1分子葡萄糖通過糖酵解、丙酮酸氧化脫羧、檸檬酸循環、電子傳遞和氧化磷酸化共計產生38或36個ATP。（二）無氧呼吸1.酒精發酵 2乳酸發酵 例 下列哪一個酶直接參與底物水平磷酸化 Aa-酮戊二酸脫氫酶 B.3-磷酸甘油醛脫氫酶 C.琥珀酸脫氫酶 D. 6-磷酸葡萄糖脫氫酶 E.磷酸甘油酸激酶例 下面哪一步反應是糖酵解中唯一的氧化步驟 A. 葡萄糖-6一磷酸葡萄糖B. 6-磷酸果糖一1,6一二磷酸果糖C. 3-磷酸甘油醛一1,3-二磷酸甘油酸D. 磷酸烯醇式丙酮酸一丙酮酸 E. 丙酮酸一乳

4、酸例 l分子丙酮酸經TCA循環及呼吸鏈氧化時A. 生成3分子CO2 B. 生成5分子H2O C. 生成 12個分子 ATP D. 有5次脫氫，均通過NAD+開始呼吸鏈 二、光合作用 原初反應；電子傳遞和光合磷酸化；碳的同化 1、原初反應 2、電子傳遞和光合磷酸化 3、碳的同化（卡爾文循環）循環3次，固定3個CO2分子，生成6個PGAL，其中1個PGAL用來合成葡萄糖或其他糖類，這1個PGAL才是卡爾文循環的凈收入；其余5個PGAL則是用來產生3個分子的RuBP保證再循環的。所以每產生1個分子葡萄糖需要2個分子PGAL，即需要完成6次循環。從能量的變化來計算：生產一個可用于細胞代謝和合成的PGA

5、L需要9個ATP分子和6個NADPH分子參與。 三、脂肪的分解代謝1.脂肪的水解 甘油的分解 2. 脂肪酸的氧化分解（-氧化）脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 長鏈脂肪酸氧化前必須進行活化，活化在線粒體外進行。內質網和線粒體外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。 穿膜（脂酰CoA進入線粒體） 脂肪酸活化在細胞液中進行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在線粒體基質內，因此活化的脂酰CoA必須進入線粒體內才能代謝。 脂肪酸的氧化 長鏈脂酰CoA的氧化是在線粒體脂肪酸氧化酶系作用下進行的，每次氧化斷去二碳單位的乙酰CoA，再經TCA循環完全氧化成二氧化

6、碳和水，并釋放大量能量。偶數碳原子的脂肪酸氧化最終全部生成乙酰CoA。 脂酰CoA的氧化反應過程如下： （1）脫氫 脂酰CoA經脂酰CoA脫氫酶催化，在其和碳原子上脫氫，生成2反烯脂酰CoA，該脫氫反應的輔基為FAD。（2）加水（水合反應） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L-羥脂酰CoA。（3）脫氫 L-羥脂酰CoA在L-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去碳原子與羥基上的氫原子生成-酮脂酰CoA，該反應的輔酶為NAD+。（4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產生 1分子乙酰CoA和比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。 總結： 脂肪酸

7、氧化最終的產物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數為Cn的脂肪酸進行氧化，則需要作（n/21）次循環才能完全分解為n/2個乙酰CoA，產生n/2個NADH和n/2個FADH2；生成的乙酰CoA通過TCA循環徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2則通過呼吸鏈傳遞電子生成ATP。至此可以生成的ATP數量為： 以軟脂酸（18C）為例計算其完全氧化所生成的ATP分子數：3. 乙酰CoA的去路進入TCA循環最終氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。生成酮體參與代謝（動物體內） 脂肪酸氧化產生的乙酰CoA，在肌肉細胞中可進入TCA循環進行徹底氧化分解；但在肝臟及腎臟細胞中還有

8、另外一條去路，即形成乙酰乙酸、D-羥丁酸和丙酮，這三者統稱為酮體。 （1）酮體的生成 A. 2分子的乙酰CoA在肝臟線粒體乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，縮合成乙酰乙酰CoA，并釋放1分子的CoASH。 B. 乙酰乙酰CoA與另一分子乙酰CoA縮合成羥甲基戊二酸單酰CoA（HMG CoA），并釋放1分子CoASH。 C. HMG CoA在HMG CoA裂解酶催化下裂解生成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在線粒體內膜-羥丁酸脫氫酶作用下，被還原成-羥丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脫羧而成為丙酮。（2）酮體的分解 肝臟是生成酮體的器官，但不能使酮體進一步氧化分解，而是采用酮體的形式將乙酰CoA經血液運

9、送到肝外組織，作為它們的能源，尤其是腎、心肌、腦等組織中主要以酮體為燃料分子。在這些細胞中，酮體進一步分解成乙酰CoA參加三羧酸循環。A. 乙酰乙酸在肌肉線粒體中經3-酮脂酰CoA轉移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。B. 乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA進入三羧酸循環。 C. -羥丁酸在-羥丁酸脫氫酶作用下，脫氫生成乙酰乙酸，然后再轉變成乙酰CoA而被氧化。D. 丙酮可在一系列酶作用下轉變成丙酮酸或乳酸，進而異生成糖。 例 1分子軟脂酸(16碳)徹底氧化成CO2和H2O可凈生成ATP分子 數是 A.130 B.38 C.22 D.20 E.27 例 脂酰CoA進

10、行-氧化,其酶促反應的順序為 A脫氫,再脫氫,加水,硫解 B.硫解,脫氫,加水,再脫氫C. 脫氫,加水,再脫氫,硫解 D.脫氫,脫水,再脫氫,硫解 E.加水,脫氫,硫解,再脫氫五 、蛋白質的分解 蛋白酶（肽酶）肽鏈內切酶肽鏈外切酶二肽酶組織蛋白酶肽鏈內切酶胃蛋白酶：水解芳香族氨基酸的NH2形成的肽鍵。胰蛋白酶：水解堿性氨基酸的COOH形成的肽鍵。胰凝乳蛋白酶：水解芳香族氨基酸的COOH形成的肽鍵。肽鏈外切酶氨肽酶羧肽酶 氨基酸分解的共同途徑1. 脫氨基作用（1） 氧化脫氨基作用氨基酸脫氫酶（不需氧）氨基酸氧化酶（需氧）（2） 非氧化脫氨基脫水脫H2S2. 轉氨基作用3. 聯合脫氨基作用4.脫羧

11、基作用5. AA降解產物的進一步代謝1).2). CO2放出再羧化EMP 生糖/生酮 TCA ATPR-CO-COOH3). NH2a. 再合成AAb. 成酰胺c. 生成氨甲酰磷酸d. 生成尿素排泄（鳥氨酸（尿素）循環）例 下列關于尿素合成,說法錯誤的是A .肝細胞的線粒體是合成尿素的部位 B.尿素合成后主要經腎臟隨尿液排出C.每合成1mol尿素消耗1molCO2、2molNH3、 3molATPD.尿素合成過程中的兩個氮原子由天門冬氨酸提供E.N-乙酰谷氨酸是氨基甲酰磷酸合成酶的激活變構劑六、蛋白質的生物合成 一、概述基因的遺傳信息在轉錄過程中從DNA轉移到mRNA，再由mRNA將這種遺傳信

12、息表達為蛋白質中氨基酸順序的過程叫做翻譯。合成體系：20種氨基酸,mRNA、tRNA、核蛋白體、酶和因子,以及無機離子、ATP 、GTP 合成方向：NC端。 二、參與蛋白質合成的三類RNA及核糖體1.rRNA 與蛋白質一起構成核糖體蛋白質合成“工廠” 核糖體結構組成 核糖體的基本功能結合mRNA，在mRNA上選擇適當的區域開始翻譯密碼子（mRNA）和反密碼子（tRNA）的正確配對肽鍵的形成 存在 核糖體可游離存在，真核中，也可同內質網結合，形成粗糙的內質網。原核中，與mRNA形成串狀多核糖體原核生物核糖體組成真核生物核糖體組成2. tRNA 結合氨基酸：一種氨基酸有幾種tRNA攜帶，結合需要A

13、TP供能,氨基酸結合在tRNA3-CCA的位置。 反密碼子：每種tRNA的反密碼子，決定了所帶氨基酸能準確的在mRNA上對號入座 。 反密碼子與mRNA的第三個核苷酸配對時，不嚴格遵從堿基配對原則 3. mRNA 攜帶著DNA的遺傳信息，是多肽鏈的合成模板 在原核細胞內，存在時間短，在轉錄的同時翻譯 在真核細胞內，較穩定蛋白質合成時，mRNA結合于核糖體小亞基上，大亞 基結合帶氨基酸的tRNA，tRNA的反密碼子與mRNA密碼子配對，ATP供能，合成蛋白質。三、遺傳密碼子為一個氨基酸編碼進入蛋白質多肽鏈特定線性位置的三個核苷酸單位稱為密碼子（Coden）或三聯體密碼。密碼子的發現 統計學方法人

14、工合成僅由一種核苷酸組成的多聚核苷酸，推測由哪一種氨基酸合成的多肽核糖體結合試驗 1965年，Nirenberg用poly u加入C14標記的20種aa,僅有苯丙氨酸的寡肽,UUU=苯丙氨酸,用此法破譯了全部密碼，編出遺傳密碼表。遺傳密碼遺傳密碼子的特點無標點、不重疊 密碼子是不重疊的，每個三聯體中的三個核苷酸只編碼一個氨基酸，核苷酸不重疊使用噬菌體x174中某些基因之間有重疊現象簡并(degeneracy) 幾種密碼子對應于相同一種氨基酸。這些密碼子為同義密碼子通用性 絕大多數密碼子對各種生物都適用，某些線粒體中遺傳密碼有例外終止信號 UAG、UAA、UGA起始信號 AUG（真核中起始為Me

15、t、原核中起始為fMet,翻譯中間為Met）和氨酸的密碼子(GUG)(極少出現）四、蛋白質生物合成過程以mRNA為模板，氨基酸經活化獲得的氨酰tRNA為原料，GTP、ATP供能，在核糖體中完成。1.氨基酸的活化tRNA在氨基酰-tRNA 合成酶的幫助下，能夠識別相應的氨基酸，并通過tRNA氨基酸臂的 3-OH 與氨基酸的羧基形成活化酯氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA的形成是一個兩步反應過程：第一步是氨基酸與 ATP 作用, 形成氨基酰腺嘌呤核苷酸； 第二步是氨基酰基轉移到 tRNA 的 3-OH 端上, 形成氨基酰-tRNA。氨基酸活化圖示氨基酸活化的總反應式是： 氨基酰-tRNA 合成酶氨

16、基酸 + ATP + tRNA + H2O 氨基酰-tRNA + AMP + PPi每一種氨基酸至少有一種對應的氨基酰-tRNA 合成酶。它既催化氨基酸與 ATP 的作用, 也催化氨基酰基轉移到 tRNA。氨基酰-tRNA 合成酶具有高度的專一性。 每一種氨基酰-tRNA 合成酶只能識別一種相應的 tRNA。 tRNA 分子能接受相應的氨基酸, 決定于它特有的堿基順序, 而這種堿基順序能夠被氨基酰-tRNA 合成酶所識別。氨基酸的活化2.在核糖體上合成肽鏈氨基酰-tRNA通過反密碼臂上的三聯體反密碼子識別mRNA上相應的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸按mRNA遺傳密碼的順序安置在特定的位置，最后

17、在核糖體中合成肽鏈。肽鏈的合成過程（以原核為例）起始延伸終止與釋放肽鏈合成的起始起始密碼的識別首先辨認出mRNA鏈上的起始點（AUG），核糖體小亞基上的16S rRNA和mRNA的SD序列（位于起始位點上游413個核苷酸）結合N甲酰甲硫氨酸tRNA的活化形成起始復合物的形成（圖示）肽鏈的延長進位 （氨酰tRNA進入A位點）參與因子：延長因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA肽鏈的形成肽酰基從P位點轉移到A位點，形成新的肽鏈移位（translocase）在移位因子（移位酶）EFG的作用下，核糖體沿mRNA（5-3）作相對移動，使原來在A位點的肽酰tRNA回到P位點核糖體移動

18、方向P位點A位點進位核糖體移位肽鏈的形成延長過程中肽鏈的生成肽基轉移酶肽鏈的延伸過程肽鏈合成的終止與釋放識別mRNA的終止密碼子，水解所合成肽鏈與tRNA間的酯鍵，釋放肽鏈R1識別UAA、UAGR2識別UAA、UGAR3影響肽鏈的釋放速度RR幫助P位點的tRNA殘基脫落，而后核糖體脫落多核糖體在細胞內一條mRNA鏈上結合著多個核糖體，甚至可多到幾百個。蛋白質開始合成時，第一個核糖體在mRNA的起始部位結合，引入第一個蛋氨酸，然后核糖體向mRNA的3端移動一定距離后，第二個核糖體又在mRNA的起始部位結合，現向前移動一定的距離后，在起始部位又結合第三個核糖體，依次下去，直至終止。每個核糖體都獨立

19、完成一條多肽鏈的合成，所以這種多核糖體可以在一條mRNA鏈上同時合成多條相同的多肽鏈，這就大大提高了翻譯的效率 五、真核細胞蛋白質合成的特點核糖體為80S，由60S的大亞基和40S的小亞基組成起始密碼AUG起始tRNA為MettRNA起始復合物結合在mRNA 5端AUG上游的帽子結構，真核mRNA無富含嘌呤的SD序列（除某些病毒mRNA外） 已發現的真核起始因子有近9種（eukaryote Initiation factor,eIF） eIF4A.eIF4E.P220復合物稱為帽子結構結合蛋白復合物（CBPC）肽鏈終止因子（EF1 EF1 ）及釋放因子（RF）線粒體、葉綠體內蛋白質的合成同于原核細胞蛋白質合成過程小結肽鏈合成方向N C（同位素證明）以mRNA的5-3方向閱讀遺傳密碼該合成過程是一個耗能過程 肽鏈的起始需要5ATP，