生物化學（第二版）全套PPT課件緒論單元一蛋白質的結構與功能單元二酶單元三核酸化學單元四生物氧化單元五糖代謝單元六脂類代謝單元七氨基酸代謝單元八基因信息的傳遞單元九水、無機鹽代謝與酸堿平衡單元十肝的生物化學生物化學實驗緒論目錄任務一生物化學的研究內容任務二生物化學的發展簡史任務三生物化學與醫學的關系01生物化學的研究內容一、生物分子的結構與功能生物個體是由千萬種化學成分所組成，主要由無機物、小分子有機物和生物大分子構成。無機物包括水和無機鹽成分，無機鹽由K、Na、Cl、Ca、P、Mg等元素（包括微量元素）組成，是維持人體正常結構與功能所必需的；小分子有機物包括維生素、單糖、核苷酸、氨基酸、有機酸、胺類等物質，它們參與體內的物質代謝和能量代謝。生物大分子是由一些基本結構單位按一定順序和方式連接所形成的多聚體，相對分子質量一般大于104，主要有蛋白質、核酸、多糖和復合脂類。生物大分子的重要特征之一是具有信息功能，與生命活動緊密相關，故又稱為生物信息分子。二、物質代謝、能量代謝及其調節組成生物體的物質不斷地進行著多種有規律的化學變化，即新陳代謝（metabolism）或物質代謝。新陳代謝是生命的基本特征，生物體內的各種化學組分時刻進行著變化與更新，并不斷和外界環境進行物質交換，一旦這些化學反應停止，生命即告終結。物質代謝包括合成代謝和分解代謝，并伴隨著能量代謝的發生。合成代謝是由小分子物質合成大分子物質的過程，機體將從外環境攝取的營養物質轉化成自身結構的成分，常以能量的消耗為主。分解代謝是由體內大分子物質降解為簡單分子和代謝產物的過程，多伴有能量的釋放和轉移，供生命活動利用。分解代謝產生的終產物主要由腎、肺、腸道排出體外。三、基因信息傳遞及其調控生物體在繁衍過程中，遺傳信息的代代相傳是生命現象的另一特征。根據遺傳信息傳遞的“中心法則”，DNA是遺傳信息的載體，通過復制（replication），即DNA的合成，使子代細胞得到和親代相一致的遺傳物質。基因是DNA分子中的一個功能片段，DNA分子中的遺傳信息如何表達？現知基因表達的第一步是將遺傳信息轉錄（transcription）成RNA，即RNA的合成，RNA可分為mRNA、tRNA、rRNA三種，其中mRNA作為蛋白質生物合成的模板，并決定蛋白質的一級結構，即將遺傳信息翻譯（translation）成能執行各種生理功能的蛋白質。四、機能生化醫學生物化學主要的研究對象是人，因此人體生物化學還要研究各組織器官的化學組成特點、特有的代謝途徑和它們與生理功能之間的關系。代謝障礙將造成器官功能的異常，導致疾病的發生。這部分內容包括水、無機鹽代謝與酸堿平衡、肝的生物化學等，也稱為機能生物化學，這部分知識也是醫學生不可缺少的學習內容。02生物化學的發展簡史20世紀前半葉，在生物化學的研究中相繼發現了營養必需脂肪酸、營養必需氨基酸、多種維生素和激素，基本上確定了生物體內糖、脂肪、氨基酸等主要物質的代謝途徑。從20世紀后半葉起，對物質代謝途徑的研究重點轉移到合成代謝與代謝調節方面。20世紀50年代發現了蛋白質α螺旋的二級結構、確定了胰島素的結構，又測定出許多蛋白質的氨基酸排列順序與空間結構。1903年紐堡（Neuberg）提出了“生物化學”這一名詞，意味著它成為一門獨立的學科，迄今有100余年。1981年人工合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸。生物化學進入分子生物學時期的標志是DNA雙螺旋三維結構模型的建立，沃森（J.D.Watson）和克里克（F.H.Crick）于1953年提出了這一模型。近30多年來，有關科技人員對生命有機大分子的結構、性質、功能及其相互作用進行了深入研究。1965年我國首先人工合成了有生物活性的蛋白質——結晶牛胰島素。03生物化學與醫學的關系生物化學與基礎醫學中的遺傳學、生理學、病理學、免疫學等有著密切關系。如核酸的生物化學是遺傳學的中心內容；生物化學與生理學共同承擔著研究機體的組成與功能的任務，這兩門學科的許多內容都相互交織與補充；要研究藥物在體內的代謝過程及其作用機制，開發新藥，必須以生物化學知識為基礎。生物化學的原理與技術還被應用于炎癥、損傷、腫瘤等病理學基本過程的研究。同樣，其他基礎醫學學科的發展也推動了生物化學的發展，例如，免疫學的方法被廣泛應用于蛋白質及受體的研究，遺傳學的方法被應用于基因分子生物學的研究，病理學對腫瘤等的研究促進了對癌基因、抑癌基因和生長因子的研究。生物化學與其他基礎醫學學科的互相滲透、互相交融、互相促進，導致了許多新的學科分支的形成，如分子免疫學、分子遺傳學、分子細胞生物學等。謝謝觀看生物化學（第二版）單元一蛋白質的結構與功能目錄任務一蛋白質的分子組成任務二蛋白質的分子結構任務三蛋白質結構與功能的關系任務四蛋白質的理化性質任務五蛋白質的分類01蛋白質的分子組成一、蛋白質的元素組成根據蛋白質的元素分析結果，證明組成蛋白質分子的元素主要有碳（50%～55%）、氫（6%～7%）、氧（19%～24%）、氮（13%～19%）。大部分蛋白質還含有硫（0～4%），有的還含有少量的磷或鐵、錳、鋅、銅、鈷、鉬等，個別蛋白質還含有碘。蛋白質元素組成的一個重要特點是：一切蛋白質都含有氮，而且各種蛋白質的含氮量相當恒定，平均為16%。即每克氮相當于6.25g蛋白質（6.25即為蛋白質系數）。由于體內含氮的物質主要是蛋白質，因此，可通過凱氏定氮法測得樣品中的含氮量（g）乘6.25，即可計算出樣品中的蛋白質含量。100g樣品中的蛋白質含量（g%）=每克樣品中的含氮量（g）×6.25×100二、蛋白質的基本組成單位（一）氨基酸結構自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質的氨基酸僅有20種，其中除甘氨酸和脯氨酸外，均屬于L-α-氨基酸。L-α-氨基酸的結構通式可用下式表示（R為側鏈基團）：其特點是：①除脯氨酸為亞氨基酸外，其余19種均符合上述通式。②除甘氨酸的R為H外，其他氨基酸的α-碳原子都是不對稱碳原子，因而有兩種不同的構型，即L型和D型。組成人體蛋白質的氨基酸都是L型。③不同氨基酸的R側鏈各異，它們的分子量、解離程度和化學反應性質也不相同。二、蛋白質的基本組成單位（二）氨基酸分類組成人體蛋白質的20種氨基酸，根據其R側鏈的結構和理化性質不同可分成四類:01非極性疏水性氨基酸02極性中性氨基酸03酸性氨基酸04堿性氨基酸三、肽在蛋白質分子中，氨基酸是通過肽鍵而相互連接的。肽鍵是由一個氨基酸的羧基（—COOH）與另一個氨基酸的氨基（—NH2）縮合脫去一分子水所形成的酰胺鍵（—CO—NH—）。肽鍵是蛋白質分子結構中的基本結構鍵，肽鍵上的四個原子經X線衍射法已證實基本上是處于同一平面上，該平面稱為肽鍵平面或酰胺平面。氨基酸通過肽鍵連接而形成的化合物稱為肽。由兩個氨基酸形成的肽稱二肽，由三個氨基酸形成的肽稱三肽，以此類推。一般十肽以下的統稱為寡肽，十肽以上的稱為多肽，但寡肽與多肽的區分并無嚴格界限。蛋白質就是由數十個到數百個氨基酸分別借助肽鍵相互連接起來的多肽鏈。多肽鏈是蛋白質分子的最基本結構形式。有些蛋白質分子只有一條多肽鏈組成，有些蛋白質分子則由兩條或多條多肽鏈構成。02蛋白質的分子結構一、蛋白質的一級結構在蛋白質分子中，氨基酸是通過肽鍵而相互連接的。肽鍵是由一個氨基酸的羧基（—COOH）與另一個氨基酸的氨基（—NH2）縮合脫去一分子水所形成的酰胺鍵（—CO—NH—）。肽鍵是蛋白質分子結構中的基本結構鍵，肽鍵上的四個原子經X線衍射法已證實基本上是處于同一平面上，該平面稱為肽鍵平面或酰胺平面。氨基酸通過肽鍵連接而形成的化合物稱為肽。由兩個氨基酸形成的肽稱二肽，由三個氨基酸形成的肽稱三肽，以此類推。一般十肽以下的統稱為寡肽，十肽以上的稱為多肽，但寡肽與多肽的區分并無嚴格界限。蛋白質就是由數十個到數百個氨基酸分別借助肽鍵相互連接起來的多肽鏈。二、蛋白質的空間結構（一）二級結構蛋白質的二級結構是指多肽鏈本身沿長軸方向折疊或盤曲所形成的有規律的、重復出現的空間結構。α-螺旋和β-折疊是蛋白質二級結構中最常見的構象形式，此外還包括β-轉角和無規卷曲。通常在一種蛋白質分子中可同時交替出現數種二級結構形式。維持蛋白質二級結構的主要作用力是主鏈內或主鏈間所形成的氫鍵。1.α-螺旋2.β-折疊3.β-轉角4.無規卷曲二、蛋白質的空間結構（二）三級結構蛋白質的三級結構是指具有二級結構的多肽鏈進一步折疊盤曲所形成的空間結構，一般為球狀或橢圓狀，并具有一定的生物學活性。肌紅蛋白是由153個氨基酸殘基構成的單個肽鏈的蛋白質，含有1個血紅素輔基。圖1-5顯示了肌紅蛋白的三級結構。它有A～H的8個螺旋區，2個螺旋區之間有一段無規卷曲，脯氨酸位于轉角處，由于側鏈R基團的相互作用，多肽鏈纏繞，形成一個球狀分子，球表面主要有親水側鏈，疏水側鏈位于分子內部。維持蛋白質三級結構的作用力主要是多肽鏈側鏈基團間所形成的次級鍵（副鍵）如疏水鍵、氫鍵、離子鍵、范德華引力等（圖1-6）。二、蛋白質的空間結構（三）四級結構蛋白質的四級結構是指各亞基之間的空間排布及亞基間的連接和相互作用所形成的更高級空間結構。亞基是指具有獨立三級結構的多肽鏈。一種蛋白質中的亞基可以是相同的，也可以是不相同的，單獨一個亞基通常無生物活性。另外，有些蛋白質沒有四級結構的形式，三級結構即為它們的最高級結構形式。維持蛋白質四級結構的作用力是各亞基之間所形成的次級鍵，如氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華引力等。血紅蛋白是由2個α-亞基和2個β-亞基組成的四聚體，2種亞基的三級結構頗為相似，且每個亞基都結合有1個血紅素輔基（圖1-7）。4個亞基通過8個離子鍵相連，形成血紅蛋白的四聚體，具有運輸氧和CO2的功能。每一個亞基單獨存在時，雖可結合氧且與氧的親和力增強，但在體內組織中難于釋放氧。03蛋白質結構與功能的關系一、蛋白質一級結構與功能的關系大量的實驗結果證明：①相似結構表現相似的功能。即一級結構相似的多肽或蛋白質，其空間結構以及功能也相似。例如神經垂體釋放的催產素和抗利尿激素都是9肽，兩者只有兩個氨基酸不同，而其余氨基酸是相同的。因此，催產素和抗利尿激素的生理功能有相似之處，即催產素兼有抗利尿激素樣作用，而抗利尿激素也兼有催產素樣作用。②不同結構具有不同的功能。盡管抗利尿激素和催產素具有相似的功能，但畢竟其結構不完全相同，因此，其生物學活性又有很大差別。催產素對子宮平滑肌和乳腺導管的收縮作用遠較抗利尿激素為強，但催產素對血管平滑肌的收縮效應（加壓）和利尿作用僅為抗利尿激素的1%左右。這充分體現了蛋白質一級結構與功能的關系。二、蛋白質空間結構與功能的關系蛋白質的功能與其空間結構（構象）密切相關。蛋白質的空間結構是其生物活性的基礎，空間結構發生改變，其功能活性也隨之改變。以核糖核酸酶為例說明蛋白質空間結構與功能的關系。核糖核酸酶是由124個氨基酸殘基組成的單鏈蛋白質，分子中有4個二硫鍵及許多氫鍵維系其空間結構。如用蛋白變性劑8mol/L尿素溶液和巰基乙醇處理核糖核酸酶，尿素可破壞維系其空間結構的氫鍵，巰基乙醇可將其分子中的二硫鍵還原為巰基，使該酶的正常構象（二級、三級結構）發生改變，但其一級結構未被破壞，此時該酶活性逐漸消失，以致喪失酶活性。但若通過透析方法除去尿素和巰基乙醇，并經氧化（使多肽鏈上的巰基重新形成二硫鍵），則酶分子的三級結構可逐漸恢復，同時其活性也一并得到恢復（圖1-8）。三、蛋白質結構改變與疾病1.一級結構改變與疾病（分子病）鐮刀狀紅細胞性貧血癥，是一種蛋白質一級結構發生改變導致的血紅蛋白異常病。由于患者體內遺傳密碼發生改變，導致血紅蛋白β-鏈（有146個氨基酸組成）第6位上的氨基酸殘基由正常人的谷氨酸殘基被纈氨酸殘基所取代。2.空間結構改變與疾病（構象病）除蛋白質一級結構改變可導致疾病發生外，近年來已發現蛋白質一級結構不變而僅其構象發生改變也可導致疾病發生，有人稱此類疾病為構象病。04蛋白質的理化性質一、蛋白質的兩性電離蛋白質分子除兩端的氨基和羧基可以解離外，側鏈中的某些基團，如谷氨酸、天冬氨酸殘基中的γ和β羧基，賴氨酸殘基中的ε-氨基，精氨酸殘基中的胍基和組氨酸殘基中的咪唑基等，在一定的pH溶液中可解離成帶負電荷或正電荷的基團。當蛋白質溶液處于某一pH值時，蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子或兩性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH值稱為該蛋白質的等電點（pI）。等電點是蛋白質的特征性常數，由于組成蛋白質的氨基酸種類、數量不同，不同的蛋白質有不同的等電點（表1-3）。二、蛋白質的膠體性質蛋白質是生物大分子，分子量為104～106kD。其分子顆粒的直徑一般在1～100nm之間，屬于膠體分散系，因此，蛋白質具有膠體溶液的特性。如布朗運動、丁鐸爾現象、不能透過半透膜以及具有吸附性質等。蛋白質顆粒表面大多為親水基團，可吸引水分子，使顆粒表面形成一層水化膜，從而阻斷蛋白質顆粒的相互聚集，水化膜是維持蛋白質膠體穩定的重要因素。此外，在非等電點狀態下蛋白質顆粒表面還帶有一定量的相同電荷，也可起蛋白質膠體的穩定作用（同性電荷相互排斥，使蛋白質顆粒不致聚集而沉淀）。若用物理或化學方法破壞或去除蛋白質膠體這兩個穩定因素，蛋白質就極易從溶液中析出，這種現象稱為蛋白質的沉淀。三、蛋白質的變性作用物理因素有加熱、高壓、振蕩或攪拌、紫外線照射、超聲波及X射線等；化學因素有強酸、強堿、重金屬離子和尿素、乙醇、丙酮等有機溶劑。蛋白質變性主要是其空間結構受到破壞，不涉及其一級結構的改變。性質改變后的蛋白質稱為變性蛋白質。如果引起變性的因素較溫和，蛋白質的分子結構變化不大，一旦除去這些因素，蛋白質仍能恢復原有的性質，這種變性稱為可逆變性；相反，稱為不可逆變性。蛋白質的變性在醫學上具有重要意義。臨床上常用高溫、高壓、紫外線和75%乙醇等物理或化學方法進行消毒，促使細菌或病毒的蛋白質變性而失去致病及繁殖能力；臨床上急救重金屬鹽中毒病人，常先服用大量牛奶和蛋清，使蛋白質在消化道中與重金屬鹽結合成變性蛋白，從而阻止有毒重金屬離子被人體吸收。四、蛋白質的紫外吸收與呈色反應（一）蛋白質的紫外吸收由于蛋白質分子中常含有酪氨酸和色氨酸殘基，這兩種氨基酸分子中的共軛雙鍵在280nm波長處有特征性吸收峰。在此波長處，蛋白質的吸光度值與其濃度呈正比關系，因此，常利用蛋白質的紫外吸收特性來測定其含量。（二）蛋白質的呈色反應蛋白質分子可與多種化學試劑反應，生成有色的化合物，這些呈色反應常用于蛋白質的定性或定量。1.雙縮脲反應2.酚試劑反應3.染料結合反應05蛋白質的分類蛋白質的種類繁多，結構復雜。由于大多數蛋白質的結構尚未明確，目前還無法找到一種可從結構上進行分類的方法。在常見的分類方法中，一般是根據蛋白質的化學組成、形狀、溶解度和功能等進行分類。蛋白質根據其組成成分不同，可分為單純蛋白質和結合蛋白質兩大類。單純蛋白質只含有氨基酸，而結合蛋白質除含蛋白質部分外，還含有非蛋白質部分。結合蛋白質中的非蛋白質部分稱為輔基或輔酶。有關輔酶的知識將在后面的內容“維生素與輔酶”中介紹。絕大部分輔基通過共價鍵方式與蛋白質部分相連，輔基的種類很廣，常見的有脂類、磷酸、金屬離子、寡糖、核酸、色素化合物等。如免疫球蛋白是一類糖蛋白，其輔基為寡糖；脂蛋白的輔基為脂類。蛋白質還可根據其形狀不同，分為纖維狀蛋白質和球狀蛋白質兩大類。一般來說，纖維狀蛋白質形似纖維，其分子長軸的長度比短軸長10倍以上。纖維狀蛋白質多數為結構蛋白質，較難溶于水，作為細胞堅實的支架或連接各細胞、組織和器官。謝謝觀看生物化學（第二版）單元二酶目錄任務一酶的分子結構與功能任務二酶促反應的特點與機制任務三影響酶促反應速度的因素任務四酶的命名與分類任務五酶與醫學的關系01酶的分子結構與功能一、酶的分子組成1僅由氨基酸殘基構成的酶稱為單純酶，如脲酶、一些消化酶如蛋白酶、淀粉酶、脂酶、核糖核酸酶等。（一）單純酶21.輔酶

與酶蛋白的結合疏松，可用透析或超濾的方法除去。2.輔基

與酶蛋白的結合緊密，不能通過透析或超濾的方法將其除去。（二）結合酶3酶的催化作用有賴于全酶的完整性，即酶蛋白與輔助因子單獨存在時均無活性。（三）輔助因子與酶蛋白的關系二、酶的活性中心（一）必需基團酶分子中，氨基酸殘基上存在的各種化學基團并不一定都與酶的活性有關，其中那些與酶的活性密切相關的基團稱為酶的必需基團（essentialgroup）。常見的必需基團有：組氨酸殘基上的咪唑基、絲氨酸和蘇氨酸殘基上的羥基、半胱氨酸殘基上的巰基、酸性氨基酸殘基上的自由羧基和堿性氨基酸殘基上的自由氨基等。二、酶的活性中心（二）活性中心活性中心內的必需基團有兩種：一是結合基團（bindinggroup），其作用是與底物相結合，使底物與酶的一定構象形成復合物；二是催化基團（catalyticgroup），其作用是影響底物中某些化學鍵的穩定性，催化底物發生化學反應并將其轉變成產物。此外，還有一些必需基團雖然不參與活性中心的組成，卻為維持活性中心的空間構象所必需，這些基團常稱為活性中心外的必需基團（圖2-1）。三、酶原與酶原的激活酶原激活的機理實際上是酶的活性中心形成或暴露的過程。酶原激活最常見的情況是酶分子被水解掉一個或幾個短肽碎片，使余下來的多肽發生空間構象改變，于是原來分散的必需基團被集中到一個特定的區域，從而形成酶的活性中心，使酶原被激活。例如，胰蛋白酶原進入小腸后，在Ca2+存在下受腸激酶激活的過程就是第6位賴氨酸殘基與第7位異亮氨酸殘基之間的肽鍵被切斷，通過水解掉一個六肽使分子的空間構象發生改變，從而形成酶的活性中心，成為具有催化活性的胰蛋白酶（圖2-2）。四、同工酶現已發現的同工酶有百余種。但研究最多、最清楚的同工酶是乳酸脫氫酶（1actatedehydrogenase，LDH）。乳酸脫氫酶是四聚體酶。該酶的亞基有兩型：骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）。這兩型亞基以不同的比例組成五種同工酶：LDHl（H4）、LDH2（H3M）、LDH3（H2M2）、LDH4（HM3）、LDH5（M4）。由于分子結構上的差異，這五種同工酶在電場中向正極移動時具有不同（依次遞減）的電泳速度（圖2-3、圖2-4）。五、維生素與輔酶維生素按其溶解性不同，可分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類。脂溶性維生素包括維生素A、D、E、K四種，水溶性維生素包括B族維生素和維生素C兩類。B族維生素又包括維生素B1、B2、B6、B12、PP、泛酸、葉酸、生物素等。水溶性維生素主要構成酶的輔助因子直接影響酶的催化作用（表2-2）。維生素B1的活性形式是TPP，TPP是α-酮酸氧化脫羧酶的輔酶，參與糖代謝，缺乏時發生腳氣病。維生素B2的活性形式是FMN和FAD，是體內氧化還原酶的輔基，起遞氫作用，促進糖、脂肪和蛋白質的代謝，缺乏時發生口角炎、舌炎、陰囊炎、眼瞼炎、畏光等癥。維生素PP的活性形式是NAD+（輔酶Ⅰ）和NADP+（輔酶Ⅱ），是生物體內多種不需氧脫氫酶的輔酶，起遞氫作用，廣泛參與體內各種代謝，缺乏時可引起癩皮病。02酶促反應的特點與機制一、酶促反應的特點酶是生物催化劑，因此它具有一般化學催化劑的特點。如：①能加快化學反應速度；②在催化過程中，其質和量在反應前后均不發生改變；③只能催化熱力學上可能進行的反應；④只能縮短反應達到平衡的時間，不能改變化學反應的平衡點。但酶的化學本質是蛋白質，故又具有與一般化學催化劑所不同的特點。一、酶促反應的特點ABCD（一）高度的催化效率對于同一反應，酶的催化效率比無催化劑時高108～1020倍，比一般化學催化劑催化的反應也要高107～1013倍。（二）高度的特異性1.絕對特異性2.相對特異性3.立體異構特異性（三）酶活性的不穩定性酶的化學本質是蛋白質，因此，凡是能使蛋白質變性的理化因素，如強酸、強堿、重金屬鹽、有機溶劑、高溫、紫外線、劇烈震蕩等都可以使酶失去催化能力，使得酶活性表現出不穩定性。（四）酶活性的可調節性酶活性受許多因素的調控，其方式有多種，有的提高酶活性，有的抑制酶活性，使得體內各種復雜的代謝才能有條不紊、協調地進行。二、酶促反應的機制1酶能與底物相互靠近，使底物進入酶的活性中心，這就是鄰近效應。1.鄰近效應與定向排列2酸堿催化作用是有機反應中最普遍、最有效的催化機制。2.多元催化3酶與底物結合的部位為疏水性“口袋”。3.表面效應03影響酶促反應速度的因素一、底物濃度的影響從圖2-6所示的曲線表明，在底物濃度很低時，反應速度隨底物濃度的增加而增加，兩者成線性的正比關系，反應為一級反應。隨著底物濃度的進一步增高，V不再成線性正比例加速，即反應速度增加的幅度逐漸下降。如果繼續加大底物濃度，V將不再增加，反應表現為零級反應，此時V達到最高，稱為最大反應速度（maximumvelocity，Vmax）。二、酶濃度的影響在酶促反應系統中，當底物濃度大大超過酶濃度（[E]），使酶被底物飽和時，反應速度與酶的濃度變化成正比關系（圖2-7），即V=k[E]。三、溫度的影響溫度對酶促反應速度的影響具有雙重效應，即升高溫度既可加快V，但也能增加酶的變性。當溫度升高到60℃以上時，大多數酶開始變性；80℃時，多數酶的變性已不可逆。綜合以上雙重效應，通常把V達到最大時的溫度稱為酶促反應的最適溫度（optimumtemperature）。溫血動物組織中酶的最適溫度多數在35℃～40℃之間。當環境溫度低于最適溫度時，溫度加快反應速度這一效應起主導作用，一般來說，溫度每升高10℃，反應速度可加大1～2倍；當溫度高于最適溫度時，反應速度則因酶變性而降低（圖2-8）。四、pH的影響酶活性最大時的環境pH值稱為酶促反應的最適pH（optimumpH）。雖然不同酶的最適pH各不相同。但除少數（如胃蛋白酶的最適pH為1.8，肝精氨酸酶的最適pH為9.8）外，動物體內多數酶的最適pH接近中性。最適pH不是酶的特征性常數，它受底物濃度、緩沖液的種類與濃度，以及酶的純度等因素的影響。溶液的pH值高于或低于最適pH時，酶的活性降低，遠離最適pH時甚至會導致酶的變性失活。臨床生化檢驗測定酶的活性時，應選用適宜的pH值緩沖液以保持酶活性的相對恒定。五、激活劑的影響凡能使酶由無活性變為有活性或使酶活性增加的物質均稱為酶的激活劑（activator）。激活劑大多為金屬離子，如Mg2+、K+、Mn2+等；少數為非金屬陰離子，如Cl-等。此外，還有許多有機化合物激活劑，如膽汁酸鹽、谷胱甘肽（GSH）等。按激活劑對V的影響程度，可將激活劑分為必需激活劑（essentialactivator）和非必需激活劑（non-essentialactivator）兩類。大多數金屬離子激活劑為必需激活劑，而非金屬陰離子、有機化合物激活劑多為非必需激活劑。從作用機制上看，激活劑可能有以下功能：①維持或穩定酶催化作用時所需的空間結構；②作為E與S結合的橋梁；③作為輔助因子的一部分參與構成酶的活性中心。六、抑制劑的影響（二）可逆性抑制可逆性抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶-底物復合物可逆性結合。結合的緊密程度為疏松。其特點是：能用透析、超濾等物理方法將它們除去。根據可逆性抑制的作用特點，又可將其分為以下兩種。1.競爭性抑制作用2.非競爭性抑制作用（一）不可逆性抑制1.敵百蟲、敵敵畏、1059等有機磷殺蟲劑能特異地與膽堿酯酶結合并使酶失活2.重金屬離子（如Hg2+、Ag+等）及As3+可與酶分子的巰基結合，使酶失活04酶的命名與分類一、酶的命名2.系統命名法國際酶學委員會以酶的分類為依據，于1961年提出系統命名法。系統命名法規定每一種酶均有一個系統名稱，首先按酶的分類依次編號，接著根據酶所催化的化學鍵的特點和參加反應的基團不同，將每一大類又進一步分類。這樣，每種酶的分類編號就由四個數字組成，數字前冠以EC（enzymecommission）。1.習慣命名法（1）根據酶所催化的底物的名稱命名：如淀粉酶、蛋白酶等。（2）根據酶所催化的反應的類型命名：如乳酸脫氫酶、丙氨酸氨基轉移酶等。（3）根據酶的來源或酶的其他特點命名：如胃蛋白酶及胰蛋白酶；堿性磷酸酶及酸性磷酸酶等。二、酶的分類1.氧化還原酶類（oxidoreductases）3.水解酶類（hydrolases）4.裂合酶類（或裂解酶類，lyases）2.轉移酶類（transferases）5.異構酶類（isomerases）6.合成酶類（或連接酶類，ligases）05酶與醫學的關系一、酶與疾病的關系1.遺傳性疾病2.中毒性疾病（一）酶與疾病的發生細胞是生物體結構和功能的基本單位。（二）酶與疾病的診斷1.幫助消化2.消炎抑菌3.防止血栓4.治療腫瘤（三）酶與疾病的治療二、酶在其他學科的應用酶的生產和應用的過程稱為酶工程或酶工藝。人們把酶工程分為化學酶工程和生物酶工程。當前，化學酶工程正在工業與醫學上產生巨大的經濟效益，但生物酶工程尚處在幼年時代，它將開創在分子水平根據遺傳設計藍圖創造出超自然生物機器的新時代。生物酶工程是酶學原理和以基因重組技術為主的現代分子學技術相結合的產物，主要任務是：①采用基因重組技術生產酶（克隆酶），目前已成功生產了100多種酶基因。②通過基因工程技術，使酶基因發生定位突變，產生遺傳性修飾酶（突變酶）。③設計新酶基因合成自然界不曾有的酶（新酶）。謝謝觀看生物化學（第二版）單元三核酸化學目錄任務一核酸的分子組成任務二核酸的分子結構任務三核酸的理化性質01核酸的分子組成一、核酸的元素組成核酸的分子中含有碳、氫、氧、氮和磷等元素。其中磷含量比較恒定，約占9%～10%。故可以根據樣品中磷的含量來推算核酸的量。二、核酸的基本組成單位（二）核苷酸的連接方式核酸分子中的核苷酸是通過3'，5'-磷酸二酯鍵連接的，即一個核苷酸C-3'上的羥基與另一核苷酸C-5'上的磷酸縮合脫水形成，這樣的酯化反應繼續下去即可產生一個沒有分支的、具有方向性的線性大分子，也就是多核苷酸鏈，它們的兩個末端分別稱為5'-末端和3'-末端。（一）核酸的基本組成單位——核苷酸戊糖是構成核苷酸的基本組分。核酸分子中的戊糖有β-D-核糖和β-D-2'-脫氧核糖兩種（圖3-2）。β-D-核糖存在于RNA中，β-D-2'-脫氧核糖存在于DNA中。02核酸的分子結構一、DNA的分子結構（二）DNA的二級結構DNA的二級結構是雙螺旋結構，這是在1953年由J.Watson和F.Crick提出的，也稱為Watson-Crick結構模型。B（一）DNA的一級結構DNA的一級結構是指構成DNA的多核苷酸鏈中脫氧核苷酸從5'-末端到3'-末端的排列順序。A（三）DNA的高級結構在細胞內，DNA雙螺旋結構進一步盤繞，并在蛋白質的參與下組裝成致密結構——超螺旋結構。C（四）DNA的功能DNA是遺傳的物質基礎，DNA的遺傳信息是以基因的形式存在的。D二、RNA的分子結構（一）mRNA在細胞核內合成的mRNA初級產物比成熟的mRNA大得多，稱為核內不均一RN（heterogeneousnuclearRNA，hnRNA）。A（二）tRNA100多種已知一級結構的tRNA都是由74～95個核苷酸組成。（三）rRNArRNA是細胞內含量最多的RNA，約占細胞內RNA總量的80%以上。BC03核酸的理化性質一、核酸的一般性質核酸是生物大分子，具有生物大分子的一般特性。核酸分子為多元酸，具有較強的酸性。核酸是線性高分子化合物，因此核酸溶液的黏度大。由于DNA分子遠大于RNA分子，故其溶液的黏度也比RNA溶液的黏度大。核酸溶液黏度降低或消失，即意味著核酸變性或降解。溶液中的核酸分子在引力場的作用下可以沉降。不同分子構象的核酸在超速離心機的引力場作用下沉降速率有很大差異，如環狀、線狀、開環等，可以利用此來純化核酸，分離不同構象的核酸，或者測定核酸的沉降系數和相對分子質量。二、核酸的變性與復性（一）DNA的變性某些理化因素（溫度、pH、離子強度等）可致DNA分子雙鏈的互補堿基之間的氫鍵斷裂，使DNA雙螺旋結構松散成為單鏈，此現象稱為DNA變性。（二）DNA的復性在適當條件下，變性DNA的兩條互補鏈可重新配對，恢復原來的雙螺旋構象，這一現象稱為復性。（三）分子雜交這種雜化雙鏈可以在不同的DNA單鏈之間，或RNA單鏈分子之間，也可以在DNA和RNA單鏈之間形成，這種現象稱為分子雜交。謝謝觀看生物化學（第二版）單元四生物氧化目錄任務一概述任務二線粒體的氧化體系任務三其他氧化體系01概述一、生物氧化的概念生物氧化（biologicaloxidation）主要是指糖、脂肪、蛋白質等營養物質在體內分解為二氧化碳和水，同時逐步釋放能量的過程。生物氧化所釋放的能量，一部分以化學能的形式儲存于ATP的高能磷酸鍵中，以供生命活動所需；另一部分則主要以熱能的形式釋放，用于維持體溫。生物氧化的方式主要有脫氫、失電子和加氧等反應。生物體內的氧化遵循氧化還原反應的一般規律，即氧化反應與還原反應相伴而行。脫氫、失電子和加氧的物質被氧化，加氫、得電子和脫氧的物質被還原。二、生物氧化的特點生物氧化與營養物在體外燃燒其最終產物均為CO2和H2O，釋放的能量也完全相同，但又各有其特點（表4-1）。三、生物氧化中CO2的生成生物氧化中CO2的生成來自于有機酸的脫羧反應。根據被脫去CO2的羧基在有機酸中的位置不同，可將脫羧反應分為α-脫羧和β-脫羧；根據脫羧過程是否伴隨氧化脫氫，又可將脫羧反應分為氧化脫羧和單純脫羧。即：1.α-單純脫羧2.α-氧化脫羧3.β-單純脫羧4.β-氧化脫羧02線粒體的氧化體系一、呼吸鏈的概念在線粒體內膜上按一定順序排列著一些由酶和輔酶構成的遞氫體和遞電子體。它們的作用是將代謝物脫下的成對氫原子（2H）通過連鎖反應逐步傳遞，最終與被激活的氧結合生成水。這種由遞氫體和遞電子體按一定順序排列構成的并與細胞利用氧密切相關的連鎖反應體系，稱為呼吸鏈（respiratorychain）。其實，不論遞氫體還是遞電子體都起傳遞電子的作用（2H→2H++2e），所以呼吸鏈又稱為電子傳遞鏈。二、呼吸鏈的組成用去垢劑膽酸、脫氧膽酸等反復處理線粒體內膜，可將呼吸鏈分離并得到四種仍具有傳遞電子功能的酶復合體（complex）（表4-2、圖4-1）。二、呼吸鏈的組成（一）復合體Ⅰ復合體Ⅰ又稱

NADH-泛醌還原酶。復合體Ⅰ的功能是將電子從還原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（reducednicotinamideadeninedinucleotide，NADH），傳遞給泛醌（ubiquinone）。人復合體Ⅰ中含有兩種具有催化功能的蛋白，即黃素蛋白（flavoprotein）和鐵硫蛋白（iron-sulfurprotein）。其中：黃素蛋白——以黃素單核苷酸（flavinmononucleotide，FMN）為輔基；鐵硫蛋白——以鐵硫簇（iton–sulfurcluster，Fe-S）為輔基。顯然，將2H或電子從NADH傳遞給Q的過程共有四種成分參與。二、呼吸鏈的組成（二）復合體Ⅱ人復合體Ⅱ中也含有黃素蛋白和鐵硫蛋白，與復合體Ⅰ不同的是其中黃素蛋白以黃素腺嘌呤二核苷酸（flavinadeninedinucleotide，FAD）為輔基，能直接從底物接受2H及電子。二、呼吸鏈的組成（三）復合體Ⅲ復合體Ⅲ又稱泛醌-細胞色素C還原酶。復合體Ⅲ的功能是將電子從泛醌傳遞給細胞色素C。人復合體Ⅲ中含有2種細胞色素（細胞色素b、細胞色素c1）和鐵硫蛋白。其中細胞色素（cytochrome，Cyt）是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，因有特殊的吸收光譜而呈現顏色。二、呼吸鏈的組成（四）復合體Ⅳ復合體Ⅳ又稱細胞色素C氧化酶。復合體Ⅳ的功能是將電子從細胞色素C傳遞給氧。人復合體Ⅳ中含有Cyta和Cyta3。由于兩者結合緊密，很難分離，故稱為Cytaa3，又稱為細胞色素氧化酶。三、體內重要的呼吸鏈1.NADH氧化呼吸鏈凡代謝物是由以NAD+為輔酶的脫氫酶所催化，其脫下的氫即進入此氧化呼吸鏈。生物氧化中絕大多數脫氫酶如乳酸脫氫酶，蘋果酸脫氫酶等都是以NAD+為輔酶的。NADH氧化呼吸鏈傳遞氫和電子的順序為：NADH+H+先將脫下的2H經復合體Ⅰ（FMN，Fe-S）傳給CoQ，再經復合體Ⅲ（Cytb，Fe-S，Cytc1）傳至Cytc，然后傳至復合體Ⅳ（Cyta，Cyta3），最后將2e交給O2。即電子傳遞的順序為：Cyt（b→c1→c→aa3）→O2。2.FADH2（琥珀酸）氧化呼吸鏈凡代謝物是由以FAD為輔酶的脫氫酶所催化，其脫下的氫即進入此氧化呼吸鏈。生物氧化中以FAD為輔酶的脫氫酶只有琥珀酸脫氫酶、α-磷酸甘油脫氫酶、脂酰CoA脫氫酶等幾種。FADH2氧化呼吸鏈傳遞氫和電子的順序與NADH氧化呼吸鏈不同的是：代謝物脫下的2H是由復合體Ⅱ（FAD，Fe-S）傳給CoQ，再由CoQ往下傳遞，直至最后將2e交給O2。兩條呼吸鏈的匯合點在CoQ上（圖4-7）。四、ATP的生成（二）氧化磷酸化1.氧化磷酸化的偶聯部位實驗證明，在氧化磷酸化消耗氧氣的同時也消耗磷酸。每消耗1mol氧原子所消耗的無機磷酸的mol數稱P/O比值。2.影響氧化磷酸化的因素ADP的調節作用：正常機體氧化磷酸化的速率主要受ADP的調節。（一）底物水平磷酸化代謝物在體內脫氫或脫水的過程中，有時會引起分子內部的電子重排和能量重新分布，形成一個高能磷酸鍵或高能硫脂鍵。含有高能鍵的代謝物在激酶的作用下，將此高能鍵直接轉移到ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）的過程，稱為底物水平磷酸化。底物水平磷酸化主要出現在糖的分解代謝中，如：五、能量的儲存與利用生物氧化過程中釋放的能量大約有40%以化學能的形式儲存于ATP分子中。一方面ATP所含有的高能磷酸鍵是體內絕大多數需能反應的能量直接供應者；另一方面，為糖原、磷脂、蛋白質合成提供能量的UTP、CTP、GTP因不能從物質氧化過程中直接生成，只能在二磷酸核苷激酶的催化下，從ATP中獲得～P。故ATP又是糖原、磷脂、蛋白質合成過程中的能量間接供應者。ATP+UDP→ADP+UTPATP+CDP→ADP+CTPATP+GDP→ADP+GTP當體內的能量供大于求時，磷酸肌酸激酶（CK或CPK）可催化ATP將其所含有的～P轉移給肌酸生成磷酸肌酸（creatinephosphate，CP），后者作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。03其他氧化體系一、氧化酶和需氧脫氫酶（一）氧化酶氧化酶是一類以金屬離子（如Cu2+、Fe2+等）為輔基的結合酶。它可直接利用氧為受氫體催化底物氧化，產物為H2O。屬于這類氧化酶的有細胞色素C氧化酶、抗壞血酸氧化酶等。（二）需氧脫氫酶需氧脫氫酶是以FMN或FAD為輔基的一類黃素蛋白。它可催化底物脫氫并以氧為受氫體，但其反應產物是過氧化氫，而不是H2O。如L-氨基酸氧化酶、黃嘌呤氧化酶等。二、過氧化氫酶和過氧化物酶（一）過氧化氫酶過氧化氫酶（catalase）又稱觸酶，其輔基含有4個血紅素，催化反應如下：2H2O2→2H2O+O2在粒細胞和吞噬細胞中，H2O2可氧化殺死入侵的細菌；甲狀腺細胞中產生的H2O2可使2I-氧化為I2，進而使酪氨酸碘化生成甲狀腺激素。（二）過氧化物酶過氧化物酶（perioxidase）也以血紅素為輔基，它催化H2O2直接氧化酚類或胺類化合物，反應如下：R+H2O2—→RO+H2O或RH2+H2O2—→R+2H2O三、超氧化物歧化酶呼吸鏈電子傳遞過程中可產生超氧離子（O2–）（占耗O2的1%～4%），體內其他物質（如黃嘌呤、NADPH等）氧化時也可產生O2–。O2–可進一步生成H2O2和羥自由基（·OH），統稱為氧自由基。氧自由基（帶有不成對電子的分子、原子、離子或基團）化學性質活潑，對機體正常的組織細胞有一定的攻擊破壞性，如：①使磷脂分子中不飽和脂肪酸氧化生成過氧化脂質，損傷生物膜；②過氧化脂質與蛋白質結合形成的復合物，積累成棕褐色的色素顆粒，稱為脂褐素，與組織老化有關。四、微粒體中的酶類AB（一）加單氧酶加單氧酶（monooxygenase）由細胞色素P45（CytochromeP450，CytP450）和NADPH-CytP450還原酶組成，其中CytP450屬于Cytb類；而NADPH-CytP450還原酶則含有以FAD為輔基的黃素蛋白和以Fe-S為輔基的鐵硫蛋白，其功能是將電子從NADPH傳遞給O2，使氧活化（O22-）。（二）加雙氧酶加雙氧酶可催化氧分子中的2個氧原子直接加到底物中帶雙鍵的2個碳原子上。其催化的反應為：R1=R2—→R1=O+R2=O謝謝觀看生物化學（第二版）單元五糖代謝目錄任務一概述任務二糖的分解代謝任務三糖原的合成與分解任務四糖異生作用任務五血糖01概述一、糖的消化吸收與生理功能（二）糖的生理功能1.氧化供能糖的主要生理功能是為機體活動提供能量。2.構造組織細胞糖是人體組織結構的重要成分。3.參與構成許多重要物質糖參與構成體內一些具有生理功能的物質，如免疫球蛋白、酶、部分激素、血型物質等。（一）糖的消化吸收人類食物中的糖主要有植物淀粉和動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，食物中的糖一般以淀粉為主。淀粉是由許多葡萄糖組成帶有分支的大分子多糖，直鏈部分的葡萄糖通過α-1，4-糖苷鍵相連，分支部分的葡萄糖通過α-1，6-糖苷鍵相連。二、糖的代謝概況糖代謝主要是指葡萄糖在體內的一系列復雜的化學反應。不同生理條件下，葡萄糖在組織細胞內代謝途徑不同。糖代謝途徑有：①在氧供應充足時，葡萄糖進行有氧氧化，徹底氧化生成CO2和H2O，并釋放大量能量；②在缺氧狀態時，進行糖酵解生成乳酸及產生少量的能量；③經磷酸戊糖途徑生成5-磷酸核糖和NADPH；④糖原（肝糖原、肌糖原）的合成與分解；⑤非糖物質，如甘油、乳酸、丙酮酸、生糖氨基酸等經糖異生作用轉變為葡萄糖。02糖的分解代謝一、糖的無氧分解（一）糖酵解的反應過程糖酵解的反應過程可分為兩大階段：一是由葡萄糖分解為丙酮酸，此階段亦稱為糖酵解途徑，二是由丙酮酸轉變成乳酸。糖酵解的全部反應都在細胞質（胞液）中進行。第一階段：葡萄糖分解為丙酮酸1.葡萄糖磷酸化成為6-磷酸葡萄糖9.磷酸烯醇式丙酮酸轉變為丙酮酸8.2-磷酸甘油酸轉變為磷酸烯醇式丙酮酸7.3-磷酸甘油酸轉變為2-磷酸甘油酸6.1，3-二磷酸甘油酸轉變為3-磷酸甘油酸5.1，3-二磷酸甘油酸的生成4.磷酸丙糖的生成3.6-磷酸果糖轉變為1，6-二磷酸果糖2.6-磷酸葡萄糖轉化為6-磷酸果糖一、糖的無氧分解（一）糖酵解的反應過程糖酵解的反應過程可分為兩大階段：一是由葡萄糖分解為丙酮酸，此階段亦稱為糖酵解途徑，二是由丙酮酸轉變成乳酸。糖酵解的全部反應都在細胞質（胞液）中進行。第二階段：丙酮酸轉變成乳酸丙酮酸在乳酸脫氫酶（lactatedehydrogenase，LD或LDH）的催化下，接受由NADH+H+提供的氫原子，還原成為乳酸。這使糖酵解途徑中生成的NADH重新轉變成NAD+，使糖酵解過程得以繼續運行。一、糖的無氧分解（二）糖酵解的反應特點1.糖酵解反應的全過程沒有氧的參與但有氧化反應A3.糖酵解反應過程中有三步不可逆反應C2.糖酵解過程可產生少量能量BD4.紅細胞糖酵解存在2，3-二磷酸甘油酸支路一、糖的無氧分解（三）糖酵解的生理意義糖酵解最主要的生理意義是機體在缺氧或無氧條件下獲得能量的有效方式。如骨骼肌ATP含量較低，當機體劇烈運動使肌肉局部血流相對不足，主要通過糖酵解獲得能量，使骨骼肌在缺氧狀態下保持正常功能。某些病理情況下，如各種原因的呼吸或循環功能障礙等造成機體缺氧，糖酵解途徑增強，使機體在缺氧時獲得ATP供應。糖酵解過度也可能造成乳酸堆積，引起乳酸中毒。某些組織細胞，如視網膜、睪丸、白細胞、腫瘤等，即使供氧充足，也主要依靠糖酵解獲得能量；成熟的紅細胞因缺乏線粒體而完全依賴糖酵解供能。二、糖的有氧氧化（一）有氧氧化的反應過程糖的有氧氧化分為三個階段：①葡萄糖或糖原經糖酵解途徑轉變成丙酮酸，在胞液中進行；②丙酮酸進入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA；③乙酰CoA進入三羧酸循環，徹底氧化為CO2和H2O，并釋放大量能量。1.丙酮酸的生成此階段的反應步驟與糖酵解途徑相同。2.丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA

胞液中生成的丙酮酸進入線粒體，在丙酮酸脫氫酶系的催化下，氧化脫羧生成乙酰CoA。3.乙酰CoA的氧化——三羧酸循環三羧酸循環（tricarboxylicacidcycle，TAC）是一個由系列酶促反應構成的循環反應系統，由乙酰CoA和草酰乙酸縮合成含有3個羧基的檸檬酸開始，經過4次脫氫和2次脫羧，又以草酰乙酸的再生成而結束的循環反應過程，故稱為三羧酸循環或檸檬酸循環。二、糖的有氧氧化（二）三羧酸循環的特點1234三羧酸循環是乙酰CoA徹底氧化的機構三羧酸循環是耗氧、產能的重要途徑三羧酸循環是單向反應體系三羧酸循環需要不斷補充中間產物二、糖的有氧氧化（三）有氧氧化的生理意義01糖的有氧氧化主要是為機體提供能量02三羧酸循環是糖、脂肪、蛋白質徹底氧化的共同途徑03三羧酸循環是物質代謝的樞紐三、磷酸戊糖途徑1.產生5-磷酸核糖此途徑是葡萄糖在體內生成5-磷酸核糖的唯一途徑，故命名為磷酸戊糖途徑。2.生成NADPH+H+磷酸戊糖途徑在胞液中進行，全過程可分為兩個階段：第一階段為氧化反應階段，限速酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶，生成5-磷酸核糖、NADPH+H+和CO2。第二階段為糖基移換階段，最終生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，進入糖酵解途徑代謝。（一）磷酸戊糖途徑的反應過程（二）磷酸戊糖途徑的生理意義03糖原的合成與分解一、糖原的合成（一）糖原合成的反應過程尿苷二磷酸葡萄糖的生成31-磷酸葡萄糖的生成2葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖1糖原的合成4一、糖原的合成（二）糖原合成的特點01020304糖原合成酶是糖原合成的關鍵酶糖原合成需要糖原引物分支酶作用形成糖原分支結構糖原合成消耗能量二、糖原的分解1從糖原分子的非還原端開始，由磷酸化酶水解α-1，4糖苷鍵，逐個釋放1-磷酸葡萄糖。1.糖原分解為1-磷酸葡萄糖21-磷酸葡萄糖在變位酶作用下轉變為6-磷酸葡萄糖。2.6-磷酸葡萄糖生成3該酶只存在于肝和腎，而不存在于肌肉中，因此肌糖原不能直接分解為葡萄糖，而肝、腎組織中的糖原能分解為葡萄糖，補充血糖。6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖04糖異生作用一、糖異生作用的途徑（二）1，6-二磷酸果糖轉變為6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖由果糖二磷酸酶催化生成6-磷酸果糖，繞過由磷酸果糖激酶催化的不可逆反應。（一）丙酮酸羧化支路丙酮酸不能直接逆向轉化為磷酸烯醇式丙酮酸，可在丙酮酸羧化酶催化下生成草酰乙酸，而后在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化下，草酰乙酸脫羧并從GTP獲得磷酸生成磷酸烯醇式丙酮酸，此過程稱為丙酮酸羧化支路，該支路是一個消耗能量的過程。（三）6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖在葡萄糖-6-磷酸酶作用下，6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖，繞過由己糖激酶催化的不可逆反應。二、糖異生作用的生理意義維持饑餓時血糖濃度的相對恒定0102有利于乳酸的再利用協助氨基酸代謝0305血糖一、血糖的來源和去路（一）血糖的來源1.食物中的糖2.肝糖原分解3.糖異生作用（二）血糖的去路1.氧化供能2.合成糖原3.轉變為其他糖類及非糖物質4.隨尿排出二、血糖水平的調節（一）器官調節（二）激素的調節調節血糖濃度的主要器官是肝。主要通過肝糖原的合成、分解和糖異生作用來維持血糖濃度的相對恒定。1.降低血糖的激素胰島素是體內唯一降低血糖的激素，也是唯一同時促進糖原、脂肪、蛋白質合成的激素。2.升高血糖的激素三、糖代謝異常高血糖指空腹血糖水平大于6.9mmol/L，若超過腎糖閾值（8.9mmol/L）時，則出現糖尿。高血糖有生理性和病理性之分。（一）高血糖1.低血糖常見的原因2.低血糖的危害（二）低血糖謝謝觀看生物化學（第二版）單元六脂類代謝目錄任務一概述任務二血脂與血漿脂蛋白任務三三酰甘油的代謝任務四磷脂的代謝任務五膽固醇代謝01概述一、脂類的消化吸收（二）脂類的吸收脂類的消化產物主要在十二指腸下段及空腸上段吸收。短鏈脂肪酸（2～4C）及中鏈脂肪酸（6～10C）與甘油構成的三酰甘油，經膽汁酸鹽乳化后即可被吸收。（一）脂類的消化食物中的脂類主要是脂肪和少量的磷脂、膽固醇及膽固醇酯等。脂類不溶于水，必須經膽汁中膽汁酸鹽的乳化并分散成細小的微團后，才能被消化酶消化。胰液及膽汁均分泌進入十二指腸，因此小腸上段是脂類消化的主要場所。二、脂類的生理功能AB（一）脂肪的生理功能1.儲能和氧化供能2.提供必需脂肪酸3.維持體溫和保護作用4.協助脂溶性維生素吸收（二）類脂的生理功能1.維持生物膜的正常結構和功能2.轉化為有生理活性的物質02血脂與血漿脂蛋白一、血脂血漿中所含的脂類稱為血脂。主要包括三酰甘油、磷脂、膽固醇、膽固醇酯及游離的脂肪酸。血脂的來源主要是食物中脂類的消化吸收、體內組織合成及脂庫動員釋放。血脂的去路是不斷被組織攝取后氧化供能、脂庫內儲存、構成生物膜和轉變成其他物質等。正常成人空腹12～14小時血脂組成和含量見表6-1。二、血漿脂蛋白（一）血漿脂蛋白的分類依據血漿脂蛋白分子中所含脂類及載脂蛋白的種類、數量的不同，通常用密度法和電泳法可將血漿脂蛋白分成四種。1.密度法亦稱超速離心法。2.電泳法由于組成各種脂蛋白的載脂蛋白的種類不同二、血漿脂蛋白（二）血漿脂蛋白組成特點與功能血漿脂蛋白是由蛋白質、三酰甘油、磷脂、膽固醇及其酯組成的，但各種脂蛋白其脂類和蛋白質的比例不同。血漿脂蛋白中的蛋白質部分稱為載脂蛋白。主要分為apoA、apoB、apoC、apoD及apoE五大類，并進一步分為若干亞類，不同的脂蛋白所含的載脂蛋白不同，而且還有一些特殊的功能，如apoAⅠ能激活卵磷脂-膽固醇脂酰基轉移酶，促進膽固醇的酯化；apoCⅡ能激活脂蛋白脂肪酶（LPL），促進CM和VLDL中三酰甘油的降解。各類脂蛋白的組成特點與生理功能見表6-2。二、血漿脂蛋白（三）血漿脂蛋白代謝1.乳糜微粒脂肪消化吸收時，小腸黏膜細胞利用重新酯化的三酰甘油、被吸收的磷脂、膽固醇及膽固醇酯與載脂蛋白等形成新生的CM。2.極低密度脂蛋白VLDL主要在肝細胞合成，小腸黏膜細胞也能少量合成。3.低密度脂蛋白LDL是由血漿中的VLDL轉變而來，正常人空腹血漿脂蛋白主要是LDL，約占血漿脂蛋白總量的2/3。4.高密度脂蛋白HDL主要由肝合成，其次為小腸黏膜細胞。正常人空腹血漿HDL約占脂蛋白總量的1/3。三、常見的脂蛋白代謝異常（一）高脂血癥血脂高于正常參考值上限的稱為高脂血癥。臨床上常見的高脂血癥主要是高三酰甘油血癥和高膽固醇血癥。A（二）脂肪肝正常人肝中脂類含量約占肝重的5%，其中磷脂約占3%，三酰甘油約占2%。（三）動脈粥樣硬化長期高脂血癥易引起脂類浸潤、沉積在大、中動脈管壁，引起動脈粥樣硬化。BC03三酰甘油的代謝一、三酰甘油的分解代謝（一）脂肪的動員人體脂肪組織貯存的脂肪，在脂肪酶催化下逐步水解為甘油和游離脂肪酸，并釋放入血以供其他組織攝取利用的過程稱為脂肪的動員。01（三）脂肪酸的氧化分解在供氧充足的條件下，脂肪酸可在體內分解成CO2和H2O并釋放大量能量。03（二）甘油的代謝脂肪動員產生的甘油，可在肝、腎等組織氧化供能，也可進行糖異生作用。02（四）酮體的代謝酮體是脂肪酸在肝內不徹底氧化的產物，包括乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮。04二、三酰甘油的合成代謝ABC（二）脂肪酸的合成在肝、腎、腦、肺、乳腺及脂肪組織的細胞液中，均含有脂肪酸合成酶系，其中在肝中該酶活性最高。合成脂肪酸的直接原料是乙酰CoA，主要來自于糖代謝。（一）3-磷酸甘油的生成3-磷酸甘油（即α-磷酸甘油）的生成主要由糖代謝的中間產物磷酸二羥丙酮的還原生成，亦可來自于甘油的磷酸化。（三）三酰甘油的合成三酰甘油是以α-磷酸甘油和脂酰CoA為原料，在細胞的內質網中由脂酰轉移酶催化合成的。04磷脂的代謝一、磷脂磷脂是一類含有磷酸的類脂，廣泛分布于機體各組織細胞，它是脂類中極性最大的一類化合物，按其化學組成不同分為甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂以甘油為基本骨架，主要有卵磷脂（磷脂酰膽堿）和腦磷脂（磷脂酰乙醇胺），分布廣，是體內含量最多的磷脂。鞘磷脂以鞘氨醇為基本骨架，主要分布于大腦和神經髓鞘中。磷脂的生理功能有：①是生物膜的重要結構成分。其親水的頭部和疏水的尾部是生物膜脂質雙層的結構基礎。②是必需脂肪酸的貯存庫。在甘油磷脂分子中第2位碳原子上常連接有多個不飽和脂肪酸，其中亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸為營養必需脂肪酸。③在信息傳遞過程中發揮重要作用。如肺表面活性物質、血小板激活因子等也都是磷脂酰肌醇，在跨膜信息的傳遞過程中發揮重要作用。④對脂類的吸收及轉運等起著重要作用。二、甘油磷脂的代謝（一）甘油磷脂的合成全身各組織均能合成磷脂，但以肝、腎及小腸等組織較活躍。合成甘油磷脂的主要原料是二酰甘油、磷酸、膽堿、膽胺（乙醇胺）、絲氨酸、蛋氨酸等，還需要ATP、CTP、葉酸和維生素B12等輔助因子參加。（二）甘油磷脂的分解甘油磷脂的分解主要是在機體內多種磷脂酶的催化下完成。人體內含有磷脂酶A1、磷脂酶A2、磷脂酶B、磷脂酶C和磷脂酶D，它們分別作用于甘油磷脂的不同酯鍵，使甘油磷脂逐步水解生成甘油、脂肪酸、磷酸及各種含氮化合物。05膽固醇代謝一、膽固醇的生物合成合成膽固醇的主要原料為乙酰CoA，由NADPH供氫，ATP供能。（二）合成原料HMGCoA還原酶是膽固醇合成的限速酶，各種因素對膽固醇合成的調節，主要是通過對HMGCoA還原酶的活性及合成量的影響來實現的。（四）膽固醇合成的調節成年人除腦組織及紅細胞外，幾乎全身各組織均能合成膽固醇。（一）合成部位膽固醇合成過程較為復雜，有近30步化學反應，全過程大致分為三個階段。（三）合成過程二、膽固醇的轉化與排泄（一）膽固醇的轉化1.轉化為膽汁酸2.轉化成類固醇激素3.轉化成維生素D3（二）膽固醇的排泄體內小部分膽固醇也可經膽汁或通過腸黏膜排入腸道。進入腸道的膽固醇一部分被吸收，另一部分則被腸菌還原轉變成糞固醇，隨糞便排出。謝謝觀看生物化學（第二版）單元七氨基酸代謝目錄任務一氨基酸的一般代謝任務二個別氨基酸的代謝任務三糖、脂類與氨基酸代謝的聯系01氨基酸的一般代謝一、氨基酸的脫氨基作用（一）氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用是氨基酸在氨基酸氧化酶作用下脫氫生成亞氨基酸，后者再水解成NH3和α-酮酸的過程。（二）轉氨基作用轉氨基作用又稱氨基移換作用，是指在轉氨酶的催化下，氨基酸的α-氨基轉移到α-酮酸的酮基上生成相應的氨基酸，而原來的氨基酸則轉變為相應α-酮酸的過程。（三）聯合脫氨基作用轉氨基作用雖然是體內大多數氨基酸均可進行的一種脫氨基方式，但它僅僅只有氨基的轉移，并未真正脫下氨基，其最終結果只是一種新的氨基酸代替了原來的氨基酸。二、氨的代謝（二）氨的主要去路1.合成尿素合成尿素是氨的主要去路，也是體內解氨毒的主要方式。2.谷氨酰胺的生成這是大腦組織解除氨毒的主要方式。3.氨代謝的其他途徑通過聯合脫氨基的逆過程合成非必需氨基酸，還可參與核苷酸的合成。（一）體內氨的來源體內氨的來源主要有三個方面，即氨基酸脫氨基、腸道吸收和腎產生。1.氨基酸分解代謝產生的氨2.腸道吸收的氨3.腎產生的氨三、α-酮酸的代謝1α-酮酸在體內經氨基化反應生成相應的α-氨基酸。合成非必需氨基酸2α-酮酸在體內可轉變為糖及脂肪。轉化為糖及脂肪3α-酮酸在體內可以直接或間接通過三羧酸循環及氧化磷酸化徹底氧化成CO2及H2O，并釋放能量供機體活動的需要。氧化供能02個別氨基酸的代謝一、氨基酸的脫羧基作用谷氨酸在谷氨酸脫羧酶的作用下，脫去羧基生成γ-氨基丁酸。腦組織中的谷氨酸脫羧酶活性很高，因而該組織中γ-氨基丁酸濃度較高，其作用是抑制突觸傳導，是一種抑制性神經遞質。（一）γ-氨基丁酸組氨酸在組氨酸脫羧酶的作用下，脫去羧基生成組胺。組胺主要由肥大細胞產生并儲存，當肥大組織細胞破壞時，可釋放大量的組胺，造成過敏性反應。（二）組胺色氨酸經色氨酸羥化酶的作用生成5-羥色氨酸（5-HT），再經5-羥色氨酸脫羧酶催化，生成5-羥色氨。（三）5-羥色氨多胺主要有精脒和精胺，均為鳥氨酸脫羧作用的代謝產物。精脒和精胺能促進核酸和蛋白質的生物合成，故其最重要的生理功能是與細胞增殖及生長相關。（四）多胺二、一碳單位的代謝（一）一碳單位的概念某些氨基酸在分解代謝過程中，可產生含有一個碳原子的有機基團稱為一碳單位（onecarbonunit），或一碳基團（onecarbonradical）。體內的一碳單位有五種：甲基（—CH3），甲烯基（—CH2—），甲炔基（—C==），甲酰基（—CHO）和亞氨甲基（—CH==NH）。凡涉及一個碳原子有機基團的轉移和代謝的反應，統稱為一碳單位代謝。一碳單位不能以游離形式存在，常與四氫葉酸（FH4）結合在一起轉運，參與代謝。因此，FH4是一碳單位的載體，也可以看作是一碳單位代謝的輔酶。二、一碳單位的代謝（二）一碳單位的來源體內重要的“一碳單位”主要來自于絲氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸、色氨酸和組氨酸的分解代謝。1.組氨酸組氨酸轉變為谷氨酸時FH4接受其分子中的亞氨甲基生成N5-亞氨甲基FH4。2.絲氨酸絲氨酸在羥甲基轉移酶作用下，與FH4反應，生成N5、N10亞甲基四氫葉酸和甘氨酸。3.色氨酸色氨酸在分解代謝過程中生成的甲酸與FH4反應，生成N10-甲酰基四氫葉酸。4.甘氨酸甘氨酸在甘氨酸裂解酶催化下裂解生成N5，N10-亞甲基四氫葉酸、NH3和CO2等。二、一碳單位的代謝（三）一碳單位的生理功能一碳單位的代謝不僅與一些氨基酸代謝有關，而且參與體內許多重要化合物的合成，是氨基酸代謝與核酸代謝相互聯系的重要途徑，對人體的生命活動具有重要意義。（1）是合成嘌呤、嘧啶的必要原料，參與核苷酸、核酸的合成。（2）提供甲基，合成重要化合物。一碳單位直接參與S-腺苷甲硫氨酸的合成，為激素、核酸、磷脂等合成提供甲基。（3）與新藥設計密切相關。三、含硫氨基酸的代謝1（一）蛋氨酸代謝1.蛋氨酸是體內重要的甲基供體2.蛋氨酸是必需氨基酸3.蛋氨酸循環2（二）半胱氨酸與胱氨酸代謝半胱氨酸含有巰基（—SH），是某些酶的必需基團，對維持酶活性具有重要意義。兩分子半胱氨酸縮合形成胱氨酸。四、芳香族氨基酸的代謝1（一）苯丙氨酸及酪氨酸的代謝苯丙氨酸和酪氨酸的結構相似。苯丙氨酸在體內經苯丙氨酸羥化酶催化生成酪氨酸，然后再生成一系列代謝產物。2（二）色氨酸的代謝色氨酸的降解途徑是所有氨基酸中最復雜的。此外，它的某些降解中間產物又是合成一些重要生理物質的前身，如尼克酸（這是合成維生素的特例）、5-羥色胺等。03糖、脂類與氨基酸代謝的聯系一、糖與脂類代謝的聯系當攝入糖量過多時，糖很容易轉變為脂肪。糖代謝產生的乙酰CoA進入胞質，既可作合成脂肪酸的原料，又可激活脂肪酸合成的關鍵酶；磷酸戊糖途徑提供NADPH，使胞質內大量合成脂肪酸，再與糖轉變生成的α-磷酸甘油進一步生成脂肪。此外糖還可轉變為膽固醇，并為磷脂的合成提供基本骨架。脂肪在體內難以轉變為糖。脂肪分解產生的大量乙酰CoA不能異生成糖，可進入三羧酸循環氧化。盡管甘油可轉變為糖，但其量較少。二、糖與氨基酸代謝的聯系蛋白質分解產生的氨基酸（亮氨酸、賴氨酸除外）均可生成α-酮酸，通過三羧酸循環及生物氧化生成CO2、H2O并釋放能量；也可轉變成糖分解代謝的某些中間代謝物，并遵循糖異生途徑轉變為糖。反之，糖代謝產生的α-酮酸（如丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸等），在有氮源提供的情況下，氨基化生成某些非必需氨基酸，但不能生成必需氨基酸。可見蛋白質可轉變為糖，而糖不能轉變為蛋白質。這就是為什么食物中蛋白質不能被糖、脂肪替代，而蛋白質卻能替代糖和脂肪供能的重要原因。三、脂類與氨基酸代謝的聯系20種氨基酸分解后均能生成乙酰CoA，經還原縮合反應可合成脂肪酸進而合成脂肪，即蛋白質可轉變為脂肪。乙酰CoA還能合成膽固醇以滿足機體的需要。氨基酸也可作為合成磷脂的原料。脂類不能轉變為氨基酸，僅脂肪分解的甘油可生成磷酸甘油醛，遵循糖分解途徑轉變為某些非必需氨基酸。謝謝觀看生物化學（第二版）單元八基因信息的傳遞目錄任務一DNA的生物合成任務二RNA的生物合成任務三蛋白質的生物合成任務四基因重組與基因工程01DNA的生物合成一、DNA復制1以親代DNA為模板合成與其完全相同的子代DNA的過程稱為復制。DNA復制的意義在于維持物種的穩定。復制的方式——半保留復制21.底物2.模板3.引物4.酶類和蛋白質因子參與DNA復制的生物分子3DNA的復制過程包括起始、延長和終止三個階段。（三）復制過程二、逆轉錄

以RNA為模板合成DNA的過程稱為逆轉錄或反轉錄。其信息流動方向（RNA→DNA）與轉錄過程（DNA→RNA）相反。催化此過程的酶是RNA指導的DNA聚合酶（RNAdirectedDNApolymerase，RDDP），又稱逆轉錄酶或反轉錄酶。此酶主要存在于RNA病毒中，也存在于人的正常細胞和胚胎細胞中。逆轉錄的過程分為三步：首先在逆轉錄酶催化下，以RNA為模板，以dNTP為原料，合成與模板互補的DNA新鏈，形成RNA-DNA雜化雙鏈。三、DNA損傷與修復（二）DNA損傷的修復損傷和修復是DNA復制中并存的過程。生物在進化中建立和發展了多種DNA修復系統，主要有錯配修復、切除修復、直接修復、重組修復、SOS修復。（一）DNA損傷——突變突變是指DNA分子中個別dNMP殘基甚至片段DNA在構成、復制或表型功能的異常改變，亦稱為DNA損傷。突變在生物界普遍存在，在復制過程中，自然發生的突變稱為自發突變或自然突變。02RNA的生物合成一、RNA的轉錄（一）參與RNA轉錄的生物分子1.底物ATP、GTP、CTP、UTP，總稱NTP。2.模板DNA鏈由于整個DNA分子攜帶了生物的全部遺傳信息，因此，對于每一個具體的RNA分子，只有DNA的某一條鏈的某個片段（結構基因）作為模板指導轉錄。3.酶類和蛋白質因子（1）RNA聚合酶（2）ρ因子（3）反式作用因子一、RNA的轉錄（二）轉錄的過程RNA的轉錄也包括起始、延長和終止三個階段。原核生物與真核生物因RNA聚合酶種類不同，其結合DNA模板的特性也不一樣，轉錄過程有一定的差異，例如原核生物的轉錄過程（圖8-6）。二、轉錄后RNA的加工（一）真核生物mRNA轉錄后的加工修飾1.在5'-端形成“帽子”結構2.在3'-端形成多聚腺苷酸A“尾”3.hnRNA的剪接（二）真核生物tRNA轉錄后的加工1.剪接2.修飾（三）rRNA轉錄后的加工真核細胞中rRNA前體為45S的轉錄產物，它是三種rRNA的前身。03蛋白質的生物合成一、蛋白質的生物合成體系原料0102mRNA03tRNA——氨基酸的運載工具04核糖體——蛋白質生物合成的場所05酶類、蛋白質因子等二、蛋白質的合成過程（一）肽鏈合成的起始1.核糖體大小亞基的分離2.mRNA在核糖體小亞基上定位結合3.起始fMet-tRNAfMet的結合4.核糖體大亞基結合（二）肽鏈合成的延長肽鏈合成的延長是指根據mRNA上遺傳密碼的信息，氨基酸依次進入核糖體聚合成肽鏈的過程。（三）肽鏈合成的終止指核糖體A位對應的mRNA出現終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，然后tRNA及RF釋出，mRNA與核糖體分離，核糖體解離為大、小亞基的過程。（四）翻譯后的加工修飾及靶向輸