生物化學(xué)重點第一章緒論一、生物化學(xué)的的概念

生物化學(xué)重點

第一章緒論

一、生物化學(xué)的的概念：

生物化學(xué)（biochemistry）是利用化學(xué)的原理與方法去探討生命的?門科學(xué)，它是介于化學(xué)、生物學(xué)及物理學(xué)之

間的一門邊緣學(xué)科。

二、生物化學(xué)的發(fā)展：

1.敘述生物化學(xué)階段：是生物化學(xué)發(fā)展的萌芽階段，其主要的工作是分析和研究生物體的組成成分以及生物體

的分泌物和排泄物。

2.動態(tài)生物化學(xué)階段：是生物化學(xué)蓬勃發(fā)展的時期。就在這?時期，人們基本上弄清了生物體內(nèi)各種主要化學(xué)

物質(zhì)的代謝途徑。

3.分子生物學(xué)階段：這?階段的主要研究工作就是探討各種生物大分子的結(jié)構(gòu)與其功能之間的關(guān)系。

三、生物化學(xué)研究的主要方面：

1.生物體的物質(zhì)組成：高等生物體主要由蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類以及水、無機鹽等組成，此外還含有一些

低分子物質(zhì)。

2.物質(zhì)代謝：物質(zhì)代謝的其本過程主要包括三大步驟：消化、吸收一中間代謝一排泄。其中，中間代謝過程是

在細(xì)胞內(nèi)進行的，最為復(fù)雜的化學(xué)變化過程，它包括合成代謝，分解代謝，物質(zhì)互變，代謝調(diào)控，能量代謝幾方

面的內(nèi)容。

3.細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)：細(xì)胞內(nèi)存在多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，而這些途徑之間通過?定的方式方式相互交織在?起，從而

構(gòu)成了非常復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控細(xì)胞的代謝、生理活動及生長分化。

4.生物分子的結(jié)構(gòu)與功能：通過對生物大分子結(jié)構(gòu)的理解，揭示結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。

5.遺傳與繁殖：對生物體遺傳與繁殖的分子機制的研究，也是現(xiàn)代生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究的一個重要內(nèi)容。

第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

一、氨基酸：

1.結(jié)構(gòu)特點：氨基酸（aminoacid）是蛋白質(zhì)分子的基本組成單位。構(gòu)成天然蛋白質(zhì)分子的氨基酸約有20種，

除肺氨酸為a-亞氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均為L-a-氨基酸。

2.分類：根據(jù)氨基酸的R基團的極性大小可將氨基酸分為四類：①非極性中性氨基酸（8種）：②極性中性氨

基酸（7種）；③酸性氨基酸（Glu和Asp）；④堿性氨基酸（Lys、Arg和His）。

二、肽鍵與肽鏈：

肽鍵（peptidebond）是指由一分子氨基酸的a-竣基與另一分子氨基酸的a-氨基經(jīng)脫水而形成的共價鍵

（-CO-NH-）o氨基酸分子在參與形成肽鍵之后，由于脫水而結(jié)構(gòu)不完整，稱為氨基酸殘基。每條多肽鏈都有兩端:

即自由氨基端（N端）與n由竣基端（C端），肽鏈的方向是N端TC端。

三、肽鍵平面（肽單位）：

肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)；組成肽鍵的四個原子及其相鄰的兩個a碳原子處在同?個平面上，為

剛性平面結(jié)構(gòu)，稱為肽鍵平面。

四、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)：

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為分為一級、二級、三級和四級結(jié)構(gòu)等層次。-級結(jié)構(gòu)為線狀結(jié)構(gòu)，二、三、四級結(jié)構(gòu)為

空間結(jié)構(gòu)。

1.級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵。蛋白質(zhì)的?級結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)。

2.:級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構(gòu)象，借氫鍵維系。主要有以下幾種類型：

⑴a-螺旋：其結(jié)構(gòu)特征為：①主鏈骨架圍繞中心軸盤繞形成右手螺旋：②螺旋每上升圈是3.6個氨基酸殘基，

螺距為0.54nm：③相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵；④側(cè)鏈基團位于螺旋的外側(cè)。

影響a-螺旋形成的因素主要是：①存在側(cè)鏈基團較大的氨基酸殘基；②連續(xù)存在帶相同電荷的氨基酸殘基；

③存在脯氨酸殘基。

⑵B-折疊：其結(jié)構(gòu)特征為：①若干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片：②所有肽鍵的C=。和N—H形成鏈

間氫鍵；③側(cè)鏈基團分別交替位于片層的1二、下方。

⑶即轉(zhuǎn)角：多肽鏈180。回折部分，通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成，借1、4殘基之間形成氫鍵維系。

⑷無規(guī)卷曲：主鏈骨架無規(guī)律盤繞的部分。

3.三級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈所有原子的空間排布。其維系鍵主要是非共價鍵（次級鍵）：氫鍵、疏水鍵、范德華力、

離子鍵等，也可涉及二硫鍵。

4.四級結(jié)構(gòu)：指亞基之間的立體排布、接觸部位的布局等，其維系鍵為非共價鍵。亞基是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四

級結(jié)構(gòu)的而又具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈。

五、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)：

1.兩性解離與等電點：蛋白質(zhì)分子中仍然存在游離的氨基和游離的差基，因此蛋白質(zhì)與氨基酸?樣具有兩性解

離的性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子所帶正、負(fù)電荷相等時溶液的pH值稱為蛋白質(zhì)的等電點。

2.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和表面電荷是穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶

膠的兩個重要因素。

3.蛋白質(zhì)的紫外吸收：蛋白質(zhì)分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸殘基對紫外光有吸收，以色氨酸吸收最強，

最大吸收峰為280nm。

4.蛋白質(zhì)的變性：蛋白質(zhì)在某些理化因素的作用下，其特定的空間結(jié)構(gòu)被破壞而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變及生物活

性喪失，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。引起蛋白質(zhì)變性的因素有：高溫、高壓、電離輻射、超聲波、紫外線及有

機溶劑、重金屬鹽、強酸強堿等。絕大多數(shù)蛋白質(zhì)分子的變性是不可逆的。

六、蛋白質(zhì)的分離與純化：

1.鹽析與有機溶劑沉淀：在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀

析出，稱為鹽析。常用的中性鹽有：硫酸鍍、氯化鈉、硫酸鈉等。鹽析時，溶液的pH在蛋白質(zhì)的等電點處效果

最好。凡能與水以任意比例混合的有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可引起蛋白質(zhì)沉淀。

2.電泳：蛋臼質(zhì)分子在高于或低于其pl的溶液中帶凈的負(fù)或正電荷，因此在電場中可以移動。電泳遷移率的大

小主要取決于蛋白質(zhì)分子所帶電荷量以及分子大小。

3.透析：利用透析袋膜的超濾性質(zhì)，可將大分子物質(zhì)與小分子物質(zhì)分離開。

4.層析：利用混合物中各組分理化性質(zhì)的差異，在相互接觸的兩相（固定相與流動相）之間的分布不同而進行

分離。主要有離子交換層析，凝膠層析，吸附層析及親和層析等，其中凝膠層析可用于測定蛋白質(zhì)的分子量。

5.超速離心：利用物質(zhì)密度的不同，經(jīng)超速離心后，分布于不同的液層而分離。超速離心也可用來測定蛋白質(zhì)

的分子量，蛋白質(zhì)的分子量與其沉降系數(shù)S成正比。

七、氨基酸順序分析：

蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定，主要有以下幾個步驟：

1.分離純化蛋白質(zhì)，得到一定量的蛋白質(zhì)純品；

2.取一定量的樣品進行完全水解，再測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成：

3.分析蛋白質(zhì)的N-端和C-端氨基酸：

4.采用特異性的酶（如胰凝乳蛋白酶）或化學(xué)試劑（如浪化氟）將蛋白質(zhì)處理為若干條肽段；

5.分離純化單?肽段；

6.測定各條肽段的氨基酸順序。一般采用Edman降解法，用異硫鼠酸苯酯進行反應(yīng)，將氨基酸降解后，逐一

進行測定；

7.至少用兩種不同的方法處理蛋白質(zhì)，分別得到其肽段的氨基酸順序；

8.將兩套不同肽段的氨基酸順序進行比較，以獲得完整的蛋臼質(zhì)分子的氨基酸順序。

第三章核酸的結(jié)構(gòu)與功能

一、核酸的化學(xué)組成：

1.含氮堿：參與核酸和核苛酸構(gòu)成的含氮堿主:要分為噂吟堿和啼咤堿兩大類。組成核甘酸的喘混堿主要有三種

一一尿喀嚏（U）、胞嘴咤（C）和胸腺嘴咤（T）,它們都是喀?定的衍生物。組成核甘酸的喋吟堿主要有兩種一一

腺喋吟（A）和鳥喋吟（G）,它們都是噂吟的衍生物。

2.戊糖：核甘酸中的戊糖主要有兩種，即B-D-核糖與B-D-2-脫氧核糖，由此構(gòu)成的核甘酸也分為核糖核甘酸

與脫氧核糖核酸兩大類。

3.核普：核甘是由戊糖與含氮堿基經(jīng)脫水縮合而生成的化合物。通常是由核糖或脫氧核糖的Cl'。-羥基與喀咤

堿N1或喋吟堿N9進行縮合，故生成的化學(xué)鍵稱為B，N糖昔鍵。其中由D-核糖生成者稱為核糖核甘，而由脫

氧核糖生成者則稱為脫氧核糖核背。由''稀有堿基”所生成的核許稱為''稀有核昔"。假尿昔（ip）就是由D-核糖的

C1'與尿喀咤的C5相連而生成的核音。

二、核甘酸的結(jié)構(gòu)與命名：

核甘酸是由核甘與磷酸經(jīng)脫水縮合后生成的磷酸酯類化合物，包括核糖核甘酸和脫氧核糖核酸兩大類。最常

見的核甘酸為5'-核甘酸（5’常被省略）。5'-核甘酸又可按其在5'位縮合的磷酸基的多少，分為?磷酸核甘（核

甘酸）、二磷酸核甘和三磷酸核甘。

此外，生物體內(nèi)還存在一些特殊的環(huán)核甘酸，常見的為環(huán)?一磷酸腺甘（CAMP）和環(huán)?磷酸鳥甘（cGMP）,

它們通常是作為激素作用的第二信使。

核甘酸通常使用縮寫符號進行命名。第?位符號用小寫字母d代表脫氧，第二位用大寫字母代表堿基，第三

位用大寫字母代表磷酸基的數(shù)目，第四位用大寫字母P代表磷酸。

三、核酸的一級結(jié)構(gòu)：

核甘酸通過3',5'-磷酸二酯鍵連接起來形成的不含側(cè)鏈的多核甘酸長鏈化合物就稱為核酸。核酸具有方向性，

5'-位上具有自由磷酸基的末端稱為5'-端，3'-位上具有自由羥基的末端稱為3'-端。

DNA由dAMP、dGMP、dCMP和dTMP四種脫氧核糖核甘酸所組成。DNA的一級結(jié)構(gòu)就是指DNA分子

中脫氧核糖核甘酸的種類、數(shù)目、排列順序及連接方式。RNA由AMP,GMP,CMP,UMP四種核糖核甘酸組

成。RNA的?級結(jié)構(gòu)就是指RNA分子中核糖核甘酸的種類、數(shù)目、排列順序及連接方式。

四、DNA的二級結(jié)構(gòu)：

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA二級結(jié)構(gòu)的一種重要形式，它是Watson和Crick兩位科學(xué)家于1953年提出來

的種結(jié)構(gòu)模型，其主要實驗依據(jù)是Chargaff研究小組對DNA的化學(xué)組成進行的分析研究，即DNA分子中四

種堿基的摩爾百分比為A=T、G=C、A+G=T+C（Chargaff原則），以及由Wilkins研究小組完成的DNA晶

體X線衍射圖譜分析。

天然DNA的二級結(jié)構(gòu)以B型為主，其結(jié)構(gòu)特征為：①為右手雙螺旋，兩條鏈以反平行方式排列；②主鏈

位于螺旋外側(cè)，堿基位于內(nèi)側(cè)；③兩條鏈間存在堿基互補，通過氫鍵連系，且A-T、G-C（堿基互補原則）；④

螺旋的穩(wěn)定因素為氫鍵和堿基堆砌力；⑤螺旋的螺距為3.4nm,直徑為2nm。

五、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu):

雙螺旋的DNA分子進?步盤旋形成的超螺旋結(jié)構(gòu)稱為DNA的二級結(jié)構(gòu)。

絕大多數(shù)原核生物的DNA都是共價封閉的環(huán)狀雙螺旋，其三級結(jié)構(gòu)呈麻花狀。

在真核生物中，雙螺旋的DNA分子圍繞?蛋白質(zhì)八聚體進行盤繞，從而形成特殊的串珠狀結(jié)構(gòu)，稱為核小體。

核小體結(jié)構(gòu)屬于DNA的三級結(jié)構(gòu)。

六、DNA的功能:

DNA的基本功能是作為遺傳信息的載體，為生物遺傳信息復(fù)制以及基因信息的轉(zhuǎn)錄提供模板。

DNA分子中具有特定生物學(xué)功能的片段稱為基因（gene）。一個生物體的全部DNA序列稱為基因組

（genome）,,基因組的大小與生物的復(fù)雜性有關(guān)。

七、RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能：

RNA分子的種類較多，分子大小變化較大，功能多樣化。RNA通常以單鏈存在，但也可形成局部的雙螺旋

結(jié)構(gòu)。

1.mRNA的結(jié)構(gòu)與功能：mRNA是單鏈核酸，其在真核生物中的初級產(chǎn)物稱為HnRNA。大多數(shù)真核成熟的

mRNA分子具有典型的5'-端的7-甲基鳥甘二磷酸（m7GTP）帽子結(jié)構(gòu)和3'-端的多聚腺甘酸（polyA）尾巴結(jié)構(gòu)。

mRNA的功能是為蛋白質(zhì)的合成提供模板，分子中帶有遺傳密碼。mRNA分子中每三個相鄰的核苜酸組成一組,

在蛋白質(zhì)翻譯合成時代表?個特定的氨基酸，這種核甘酸三聯(lián)體稱為遺傳密碼（coden）。

2.tRNA的結(jié)構(gòu)與功能：tRNA是分子最小，但含有稀有堿法最多的RNA。tRNA的二級結(jié)構(gòu)由于局部雙螺旋

的形成而表現(xiàn)為''三葉草"形，故稱為''三葉草"結(jié)構(gòu)，可分為五個部分：①氨基酸臂：由tRNA的5'-端和3'-端構(gòu)

成的局部雙螺旋，3'-端都帶有-CCA-OH順序，可與氨基酸結(jié)合而攜帶氨基酸。②DHU臂：含有二氫尿唯嚏核

甘，與氨基酰tRNA合成酶的結(jié)合有關(guān)。③反密碼臂：其反密碼環(huán)中部的三個核甘酸組成三聯(lián)體，在蛋白質(zhì)生物

合成中，可以用來識別mRNA上相應(yīng)的密碼，故稱為反密碼（anticoden）。④TqjC臂：含保守的TipC順序,

可以識別核蛋白體上的rRNA,促使tRNA與核蛋白體結(jié)合。⑤可變臂：位于TipC臂和反密碼臂之間，功能不

詳。

3.rRNA的結(jié)構(gòu)與功能：rRNA是細(xì)胞中含量最多的RNA,可與蛋白質(zhì)?起構(gòu)成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合

成的場所。原核生物中的rRNA有三種：5S,16S,23S。真核生物中的rRNA有四種：5S,5.8S,18S,28S。

八、核酶：

具有自身催化作用的RNA稱為核酶（ribozyme）,核酶通常具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，如錘頭結(jié)構(gòu)。

九、核酸的?般理化性質(zhì)：

核酸具有酸性；粘度大；能吸收紫外光，最大吸收峰為260nm。

十、DNA的變性：

在理化因素作用下，DNA雙螺旋的兩條互補鏈松散而分開成為單鏈，從而導(dǎo)致DNA的理化性質(zhì)及生物學(xué)性

質(zhì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為DNA的變性。

引起DNA變性的因素主要有：①高溫，②強酸強堿，③有機溶劑等。DNA變性后的性質(zhì)改變：①增色效應(yīng)：

指DNA變性后對260nm紫外光的光吸收度增加的現(xiàn)象；②旋光性下降：③粘度降低：④生物功能喪失或改變。

加熱DNA溶液，使其對260nm紫外光的吸收度突然增加，達到其最大值?半時的溫度，就是DNA的變

性溫度（融解溫度，Tm）。Tm的高低與DNA分子中G+C的含量有關(guān)，G+C的含量越高，則Tm越高。

■一、DNA的復(fù)性與分子雜交：

將變性DNA經(jīng)退火處理，使其重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程，稱為DNA的復(fù)性。

兩條來源不同的單鏈核酸（DNA或RNA）,只要它們有大致相同的互補堿基順序，以退火處理即可復(fù)性，

形成新的雜種雙螺旋，這?現(xiàn)象稱為核酸的分子雜交。核酸雜交可以是DNA-DNA,也可以是DNA-RNA雜交。

不同來源的，具有大致相同互補堿基順序的核酸片段稱為同源順序。

常用的核酸分子雜交技術(shù)有：原位雜交、斑點雜交、Southern雜交及Northern雜交等。

在核酸雜交分析過程中，常將已知順序的核酸片段用放射性同位素或生物素進行標(biāo)記，這種帶有一定標(biāo)記

的已知順序的核酸片段稱為探針。

十二、核酸酶：

凡是能水解核酸的酶都稱為核酸酶。凡能從多核甘酸鏈的末端開始水解核酸的酶稱為核酸外切酶，凡能從多核

甘酸鏈中間開始水解核酸的前稱為核酸內(nèi)切酶。能識別特定的核甘酸順序，并從特定位點水解核酸的內(nèi)切酶稱為

限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）

第四章酶

-、酶的概念：

酶（enzyme）是由活細(xì)胞產(chǎn)生的生物催化劑，這種催化劑具有極高的催化效率和高度的底物特異性，其化學(xué)本

質(zhì)是蛋白質(zhì)。酶按照其分子結(jié)構(gòu)可分為單體醐、寡聚酶和多酶體系（多酶復(fù)合體和多功能酶）三大類。

二、醐的分子組成：

酶分子可根據(jù)其化學(xué)組成的不同，可分為單純酶和結(jié)合酶（全酶）兩類。結(jié)合酶則是由酶蛋白和輔助因子兩

部分構(gòu)成，酶蛋白部分主要與酶的底物特異性有關(guān)，輔助因子則與酶的催化活性有關(guān)。

與酶蛋白疏松結(jié)合并與酶的催化活性有關(guān)的耐熱低分子有機化合物稱為輔酶。與酶蛋白牢固結(jié)合并與酶的催

化活性有關(guān)的耐熱低分子有機化合物稱為輔基。

三、輔酶與輔基的來源及其生理功用：

輔酶與輔基的生理功用主要是：⑴運載氫原子或電子，參與氧化還原反應(yīng)。⑵運載反應(yīng)基團，如酰基、氨

基、烷基、?；耙惶紗挝坏?，參與基團轉(zhuǎn)移。大部分的輔酶與輔基衍生于維生素。

維生素（vitamin）是指一類維持細(xì)胞正常功能所必需的，但在許多生物體內(nèi)不能自身合成而必須由食物供給

的小分子有機化合物。

維生索可按其溶解性的不同分為脂溶性維生索和水溶性維生素兩大類。脂溶性維生索有VitA、VitDsVitE

和VitK四種：水溶性維生素有VitBl,VitB2,VitPP,VitB6,VitB12,VitC,泛酸，生物素,葉酸等。

1.TPP：即焦磷酸硫胺素，由硫胺素（VitBl）焦磷酸化而生成，是脫竣酶的輔酶，在體內(nèi)參與糖代謝過程中a-

酮酸的氧化脫峻反應(yīng)。

2.FMN和FAD：即黃索單核甘酸（FMN）和黃素腺喋吟二核甘酸（FAD）,是核黃素（VitB2）的衍生物。FMN

或FAD通常作為脫氫酶的輔基，在酶促反應(yīng)中作為遞氫體（雙遞氮體）。

3.NAD+和NADP+：即尼克酰胺腺喋吟二核甘酸（NAD+,輔酶I）和尼克酰胺腺喋吟二核甘酸磷酸（NADP+,

輔酶11）,是VitPP的衍生物。NAD+和NADP+主要作為脫氫酶的輔酶，在酶促反應(yīng)中起遞氫體的作用，為單

遞氫體。

4.磷酸叱哆醛和磷酸毗哆胺：是VitB6的衍生物。磷酸毗哆酸和磷酸毗哆胺可作為氨基轉(zhuǎn)移酶，氨基酸脫峻酶，

半胱氨酸脫硫酶等的輔酶。

5.C0A：泛酸（遍多酸）在體內(nèi)參與構(gòu)成輔酶A（CoA）。CoA中的筑基可與撥基以高能硫酯鍵結(jié)合，在糖、脂、

蛋白質(zhì)代謝中起傳遞?；淖饔?，是?；傅妮o酶。

6.生物素：是竣化酶的輔基，在體內(nèi)參與C02的固定和粉化反應(yīng)。

7.FH4：由葉酸衍生而來。四氫葉酸是體內(nèi)一碳單位基團轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)中的輔酶。

8.VitB12衍生物：VitB12分子中含金屬元素鉆，故乂稱為鉆胺素。VitB12在體內(nèi)有多種活性形式，如5'-

脫氧腺背鉆胺素、甲基鉆胺素等。其中，5'-脫氧腺苻鉆胺素參與構(gòu)成變位酶的輔酶，甲基鉆胺索則是甲基轉(zhuǎn)移

酶的輔酶。

四、金屬離子的作用：

1.穩(wěn)定構(gòu)象：穩(wěn)定酶蛋白催化活性所必需的分子構(gòu)象；

2.構(gòu)成酶的活性中心：作為酶的活性中心的組成成分，參與構(gòu)成酶的活性中心；

3.連接作用：作為橋梁，將底物分子與酶蛋白螯合起來。

五、酶的活性中心：

酶分子上具有一定空間構(gòu)象的部位，該部位化學(xué)基團集中，直接參與將底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的反應(yīng)過程，這一部

位就稱為酶的活性中心。

參與構(gòu)成酶的活性中心的化學(xué)基團，有些是與底物相結(jié)合的，稱為結(jié)合基團，有些是催化底物反應(yīng)轉(zhuǎn)變成產(chǎn)

物的，稱為催化基團，這兩類基團統(tǒng)稱為活性中心內(nèi)必需基團。在酶的活性中心以外，也存在一些化學(xué)基團，主

要與維系酶的空間構(gòu)象有關(guān)，稱為酶活性中心外必需基團。

六、酶促反應(yīng)的特點：

1.具有極高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化劑高106~1020倍。酶能與底物形成ES中間復(fù)合物，

從而改變化學(xué)反應(yīng)的進程，使反應(yīng)所需活化能閾大大降低，活化分子的數(shù)目大大增加，從而加速反應(yīng)進行。

2.具有高度的底物特異性：一種酶只作用于一種或一類化合物，以促進一定的化學(xué)變化，生成一定的產(chǎn)物，這

種現(xiàn)象稱為酶作用的特異性。

⑴絕對特異性：一種酶只能作用于一種化合物，以催化一種化學(xué)反應(yīng)，稱為絕對特異性，如琥珀酸脫氫酶。

⑵相對特異性：一種酶只能作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵，催化一類化學(xué)反應(yīng)，稱為相對特異性，如脂肪酷。

⑶立體異構(gòu)特異性：一種酶只能作用于一種立體異構(gòu)體，或只能生成一種立體異構(gòu)體，稱為立體異構(gòu)特異性，

如L-精氨酸酶。

3.酶的催化活性是可以調(diào)節(jié)的：如代謝物可調(diào)節(jié)酶的催化活性，對酶分子的共價修飾可改變酶的催化活性，也

可通過改變酶蛋白的合成來改變其催化活性。

七、酶促反應(yīng)的機制：

1.中間復(fù)合物學(xué)說與誘導(dǎo)契合學(xué)說：酶催化時，酶活性中心首先與底物結(jié)合生成一種酶-底物復(fù)合物（ES）,此

復(fù)合物再分解釋放出酶，并生成產(chǎn)物，即為中間復(fù)合物學(xué)說。當(dāng)?shù)孜锱c酶接近時:底物分子可以誘導(dǎo)酶活性中心

的構(gòu)象以生改變，使之成為能與底物分子密切結(jié)合的構(gòu)象，這就是誘導(dǎo)契合學(xué)說。

2.與酶的高效率催化有關(guān)的因素：①趨近效應(yīng)與定向作用；②張力作用；③酸堿催化作用；④共價催化作用；

⑤酶活性中心的低介電區(qū)（表面效應(yīng)）。

八、酶促反應(yīng)動力學(xué)：

酶反應(yīng)動力學(xué)主要研究酶催化的反應(yīng)速度以及影響反應(yīng)速度的各種因素。在探討各種因素對酶促反應(yīng)速度的

影響時，通常測定其初始速度來代表酶促反應(yīng)速度，即底物轉(zhuǎn)化量＜5%時的反應(yīng)速度。

1.底物濃度對反應(yīng)速度的影響：

⑴底物對酶促反應(yīng)的飽和現(xiàn)象：由實驗觀察到，在酶濃度不變時，不同的底物濃度與反應(yīng)速度的關(guān)系為一矩形雙

曲線，即當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時，反應(yīng)速度的增加與底物濃度的增加成正比（一級反應(yīng)）；此后，隨底物濃度的增加,

反應(yīng)速度的增加量逐漸減少（混合級反應(yīng)）；最后，當(dāng)?shù)孜餄舛仍黾拥揭欢繒r，反應(yīng)速度達到一最大值，不再

隨底物濃度的增加而增加（零級反應(yīng)）。

⑵米氏方程及米氏常數(shù)：根據(jù)上述實驗結(jié)果，Michaelis&Menten于1913年推導(dǎo)出了上述矩形雙曲線的數(shù)學(xué)

表達式，即米氏方程：v=Vmax[S]/（Km+[S]）。其中，Vmax為最大反應(yīng)速度，Km為米氏常數(shù)。

（3）Km和Vmax的意義：

①當(dāng)v=Vmax/2時，Km=[S]。因此，Km等于酶促反應(yīng)速度達最大值?半時的底物濃度。

②當(dāng)k-l>>k+2時，Km=k-l/k+l=Kso因此，Km可以反映酶與底物親和力的大小，即Km值越小，則

酶與底物的親和力越大；反之，則越小。

③Km可用于判斷反應(yīng)級數(shù)：當(dāng)[S]<0.01Km時，v=（Vmax/Km）[S],反應(yīng)為一級反應(yīng)，即反應(yīng)速度與

底物濃度成正比；當(dāng)[S]>100Km時，v=Vmax,反應(yīng)為零級反應(yīng)，即反應(yīng)速度與底物濃度無關(guān)；當(dāng)

0.01Kmv[S]<100Km時，反應(yīng)處于零級反應(yīng)和一級反應(yīng)之間，為混合級反應(yīng)。

@Km是酶的特征性常數(shù)：在?定條件下，某種酶的Km值是恒定的，因而可以通過測定不同酶（特別是-

組同工酶）的Km值，來判斷是否為不同的酶。

⑤Km可用來判斷酶的最適底物：當(dāng)酶有兒種不同的底物存在時，Km值最小者，為該酶的最適底物。

⑥Km可用來確定酶活性測定時所需的底物濃度：當(dāng)[S]=10Km時，v=91%Vmax,為最合適的測定酶活

性所需的底物濃度。

⑦Vmax可用于酷的轉(zhuǎn)換數(shù)的計算：當(dāng)酶的總濃度和最大速度已知時，可計算出酶的轉(zhuǎn)換數(shù)，即單位時間內(nèi)

每個酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。

（4）Km和Vmax的測定：主要采用Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法和Hanes作圖法。

2.酶濃度對反應(yīng)速度的影響：當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)中底物的濃度足夠大時，酶促反應(yīng)速度與酶濃度成正比，即v=k[E]。

3.溫度對反應(yīng)速度的影響：一般來說，酶促反應(yīng)速度隨溫度的增高而加快，但當(dāng)溫度增加達到某一點后，由于

酶蛋白的熱變性作用，反應(yīng)速度迅速卜降。醐促反應(yīng)速度隨溫度升高而達到一最大值時的溫度就稱為酶的最適溫

度。酶的最適溫度與實驗條件有關(guān)，因而它不是酶的特征性常數(shù)。低溫時由了活化分子數(shù)目減少，反應(yīng)速度降低，

但溫度升高后，酶活性又可恢復(fù)。

4.pH對反應(yīng)速度的影響：觀察pH對酶促反應(yīng)速度的影響，通常為一鐘形曲線，即pH過高或過低均可導(dǎo)致酶

催化活性的下降。酶催化活性最高時溶液的pH值就稱為酶的最適pH。人體內(nèi)大多數(shù)酶的最適pH在6.5~8.0

之間。酶的最適pH不是酶的特征性常數(shù)。

5.抑制劑對反應(yīng)速度的影響：

凡是能降低酶促反應(yīng)速度，但不引起酶分子變性失活的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶的抑制劑。按照抑制劑的抑制作用，

可將其分為不可逆抑制作用和可逆抑制作用兩大類。

⑴不可逆抑制作用：

抑制劑與酸分子的必需基團共價結(jié)合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等簡單方法使酶活性恢復(fù)的抑制

作用就是不可逆抑制作用。如果以v?[E]作圖，就可得到一組斜率相同的平行線，隨抑制劑濃度的增加而平行

向右移動。酶的不可逆抑制作用包括專-性抑制（如有機磷農(nóng)藥對膽堿酯酶的抑制）和非專一性抑制（如路易斯

氣對疏基酶的抑制）兩種。

⑵可逆抑制作用：

抑制劑以非共價鍵與酶分子可逆性結(jié)合造成酶活性的抑制，且可采用透析等簡單方法去除抑制劑而使酶活性

完全恢復(fù)的抑制作用就是可逆抑制作用。如果以v?[E]作圖，可得到?組隨抑制劑濃度增加而斜率降低的直線。

可逆抑制作用包括競爭性、反競爭性和非競爭性抑制幾種類型。

①競爭性抑制：抑制劑與底物競爭與能的同一活性中心結(jié)合，從而干擾了酶與底物的結(jié)合，使酶的催化活性

降低，這種作用就稱為競爭性抑制作用。其特點為：a.競爭性抑制劑往往是酶的底物類似物或反應(yīng)產(chǎn)物；b.抑制

劑與酶的結(jié)合部位與底物與酶的結(jié)合部位相同；c.抑制劑濃度越大，則抑制作用越大；但增加底物濃度可使抑制

程度減??；d.動力學(xué)參數(shù)：Km值增大，Vm值不變。典型的例子是丙二酸對琥珀酸脫氫酶（底物為琥珀酸）的

競爭性抑制和磺胺類藥物（對氨基茶磺酰胺）對二氫葉酸合成酶（底物為對氨基苯甲酸）的競爭性抑制。

②反競爭性抑制：抑制劑不能與游離酶結(jié)合，但可與ES復(fù)合物結(jié)合并阻止產(chǎn)物生成，使酶的催化活性降低,

稱酶的反競爭性抑制。其特點為：a.抑制劑與底物可同時與酶的不同部位結(jié)合；b.必須有底物存在，抑制劑才能

對酶產(chǎn)生抑制作用；c.動力學(xué)參數(shù)：Km減小，Vm降低。

③非競爭性抑制：抑制劑既可以與游離酶結(jié)合，也可以與ES復(fù)合物結(jié)合，使酶的催化活性降低，稱為非競爭

性抑制。其特點為：a.底物和抑制劑分別獨立地與酶的不同部位相結(jié)合：b.抑制劑對酶與底物的結(jié)合無影響，故

底物濃度的改變對抑制程度無影響：c.動力學(xué)參數(shù)：Km值不變，Vm值降低。

6.激活劑對反應(yīng)速度的影響：能夠促使酶促反應(yīng)速度加快的物質(zhì)稱為酶的激活劑。酶的激活劑大多數(shù)是金屬離

子，如K+、Mg2+、Mn2+等，唾液淀粉酶的激活劑為Q-。

九、酶的調(diào)節(jié)：

可以通過改變其催化活性而使整個代謝反應(yīng)的速度或方向發(fā)生改變的酶就稱為限速酶或關(guān)鍵酶。

酶活性的調(diào)節(jié)可以通過改變其結(jié)構(gòu)而使其催化活性以生改變，也可以通過改變其含量來改變其催化活性，還

可以通過以不同形式的酣在不同組織中的分布差異來調(diào)節(jié)代謝活動。

1.酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)：通過對現(xiàn)有酶分子結(jié)構(gòu)的影響來改變酶的催化活性。這是?種快速調(diào)節(jié)方式。

⑴變構(gòu)調(diào)節(jié)：又稱別構(gòu)調(diào)節(jié)。某些代謝物能與變構(gòu)酶分子上的變構(gòu)部位特異性結(jié)合，使酶的分子構(gòu)發(fā)生改變，

從而改變酶的催化活性以及代謝反應(yīng)的速度，這種調(diào)節(jié)作用就稱為變構(gòu)調(diào)節(jié)。具有變構(gòu)調(diào)節(jié)作用的酶就稱為變構(gòu)

酶。凡能使酶分子變構(gòu)并使酶的催化活性發(fā)生改變的代謝物就稱為變構(gòu)劑。當(dāng)變構(gòu)酶的一個亞基與其配體(底物

或變構(gòu)劑)結(jié)合后，能夠通過改變相鄰亞基的構(gòu)象而使其對配體的親和力發(fā)生改變，這種效應(yīng)就稱為變構(gòu)酶的協(xié)

同效應(yīng)。變構(gòu)劑一般以反饋方式對代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進行調(diào)節(jié)，常見的為負(fù)反饋調(diào)節(jié)。變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點：①

醐活性的改變通過酶分子構(gòu)象的改變而實現(xiàn)；②酶的變構(gòu)僅涉及非共價鍵的變化；③調(diào)節(jié)酶活性的因素為代謝物；

④為一非耗能過程；⑤無放大效應(yīng)。

⑵共價修飾調(diào)節(jié)：酶蛋白分子中的某些基團可以在其他酶的催化下發(fā)生共價修飾，從而導(dǎo)致酶活性的改變，稱

為共價修飾調(diào)節(jié)。共價修飾方式有：磷酸化-脫磷酸化等。共價修飾調(diào)節(jié)一般與激素的調(diào)節(jié)相聯(lián)系，其調(diào)節(jié)方式

為級聯(lián)反應(yīng)。共價修飾調(diào)節(jié)的特點為：①酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在；②有共價鍵的變化；③受其

他調(diào)節(jié)因素(如激素)的影響：④一般為耗能過程：⑤存在放大效應(yīng)。

⑶酶原的激活：處于無活性狀態(tài)的酶的前身物質(zhì)就稱為酶原。酶原在一定條件卜.轉(zhuǎn)化為有活性的酶的過程稱為

酶原的激活。酶原的激活過程通常伴有酶蛋白一級結(jié)構(gòu)的改變。酶原分子一級結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致了酶原分子空間結(jié)

構(gòu)的改變，使催化活性中心得以形成，故使其從無活性的酷原形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?。酶原激活的生理意義在于：

保護自身組織細(xì)胞不被酶水解消化。

2.酶含量的調(diào)節(jié)：是指通過改變細(xì)胞中酶蛋白合成或降解的速度來調(diào)節(jié)酶分子的絕對含量，影響其催化活性，

從而調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的速度。這是機體內(nèi)遲緩調(diào)節(jié)的重要方式。

⑴酶蛋白合成的調(diào)節(jié)：酶蛋白的合成速度通常通過一些誘導(dǎo)劑或阻遏劑來進行調(diào)節(jié)。凡能促使基因轉(zhuǎn)錄增強，

從而使酶蛋白合成增加的物質(zhì)就稱為誘導(dǎo)劑：反之，則稱為阻遏劑。常見的誘導(dǎo)劑或阻遏劑包括代謝物、藥物和

激素等。

⑵酶蛋白降解的調(diào)節(jié)：如饑餓時，精氨酸酶降解減慢，故酶活性增高，有利于氨基酸的分解供能。

3.同工酶的調(diào)節(jié)：在同種屬中，催化活性相同而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)及免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶稱

為同工酶。同工酶在體內(nèi)的生理意義主要在于適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝I:的不同需要。因此，同工酶在

體內(nèi)的生理功能是不同的。

乳酸脫氫酶同工酶(LDHS)為四聚體，在體內(nèi)共有五種分子形式，即LDH1(H4),LDH2(H3M1),LDH3

(H2M2),LDH4(H1M3)和LDH5(M4)。心肌中以LDH1含量最多，LDH1對乳酸的親和力較高，因此它

的主要作用是催化乳酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸嵩龠M一步氧化分解，以供應(yīng)心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是LDH5,

LDH5對丙酮酸的親和力較高，因此它的士要作用是催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，以促進糖酵解的進行。

十、配的命名與分類：

1.酶的命名：主要有習(xí)慣命名法與系統(tǒng)命名法兩種，但常用者為習(xí)慣命名法。

2.酶的分類：根據(jù)1961年國際酶學(xué)委員會(IEC)的分類法，將酶分為六大類：①氧化還原酶類：催化氧化

還原反應(yīng)；②轉(zhuǎn)移酶類：催化一個基團從某種化合物至另一種化合物；③水解酶類：催化化合物的水解反應(yīng)：④

裂合酶類：催化從雙鍵上去掉一個基團或加上一個基團至雙鍵上；⑤異構(gòu)酶類：催化分子內(nèi)基團重排；⑥合成酶

類：催化兩分子化合物的締合反應(yīng)。--------------------

第五章糖代謝

-、糖類的生理功用：

①氧化供能：糖類是人體最主要的供能物質(zhì)，占全部供能物質(zhì)供能量的70%；與供能有關(guān)的糖類主要是葡萄糖

和糖原，前者為運輸和供能形式，后者為貯存形式。

②作為結(jié)構(gòu)成分：糖類可與脂類形成糖脂，或與蛋白質(zhì)形成糖蛋白，糖脂和糖蛋白均可參與構(gòu)成生物膜、神經(jīng)

組織等。

③作為核酸類化合物的成分：核糖和脫氧核糖參與構(gòu)成核苜酸，DNA,RNA等。

④轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)：糖類可經(jīng)代謝而轉(zhuǎn)變?yōu)橹净虬被岬然衔?

:、糖的無氧酵解：

糖的無氧酵解是指葡萄能在無氧條件下分解生成乳酸并釋放出能量的過程。其全部反應(yīng)過程在胞液中進行，代謝

的終產(chǎn)物為乳酸，一分子葡萄糖經(jīng)無氧酵解可凈生成兩分子ATP.,

糖的無氧酵解代謝過程可分為四個階段：

1.活化（己糖磷酸酯的生成）：葡萄糖經(jīng)磷酸化和異構(gòu)反應(yīng)生成1,6-雙磷酸果糖（FBP）,即葡萄糖-6-磷酸葡萄

糖-6-磷酸果糖-1,6-雙磷酸果糖（F-1,6-BP）。這一階段需消耗兩分子ATP,己糖激酶（肝中為葡萄糖激酶）

和6-磷酸果糖激酶-1是關(guān)鍵酶。

2.裂解（磷酸丙糖的生成）：一分子F-1,6-BP裂解為兩分子3-磷酸甘油醛，包括兩步反應(yīng)：F-1,6-BPT磷酸

二羥丙酮+3-磷酸甘油酸和磷酸二羥丙酮一3-磷酸甘油醛。

3.放能（丙酮酸的生成）：3-磷酸甘油醛經(jīng)脫氫、磷酸化、脫水及放能等反應(yīng)生成丙酮酸，包括五步反應(yīng)：3-

磷酸甘油醛-1,3-二磷酸甘油酸-3-磷酸甘油酸一2-磷酸甘油酸一磷酸烯醇式丙酮酸一＞丙酮酸。此階段有兩次底

物水平磷酸化的放能反應(yīng)，共可生成2x2=4分子ATP。丙酮酸激酶為關(guān)鍵酶。

4.還原（乳酸的生成）：利用丙酮酸接受酵解代謝過程中產(chǎn)生的NADH,使NADH重新氧化為NAD+。即丙酮

酸T乳酸。

三、糖無氧酵解的調(diào)節(jié)：

上要是對三個關(guān)鍵酶，即己糖激酶（葡萄糖激胸）、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶進行調(diào)節(jié)。己糖激幅的

變構(gòu)抑制劑是G-6-P；肝中的箱萄糖激酶是調(diào)節(jié)肝細(xì)胞對葡萄糖吸收的主要因索，受長鏈脂酰CoA的反饋抑制:

6-磷酸果糖激酶-1是調(diào)節(jié)糖酵解代謝途徑流量的主要因素，受ATP和檸檬酸的變構(gòu)抑制，AMP、ADP、1,6-

雙磷酸果糖和2,6-雙磷酸果糖的變構(gòu)激活；丙酮酸激酶受1,6-雙磷酸果糖的變構(gòu)激活，受ATP的變構(gòu)抑制，肝

中還受到丙氨酸的變構(gòu)抑制。

四、糖無氧酵解的生理意義：

1.在無氧和缺氧條件下，作為糖分解供能的補充途徑：⑴骨骼肌在劇烈運動時的相對缺氧；⑵從平原進入高

原初期；⑶嚴(yán)重貧血、大量失血、呼吸障礙、肺及心血管疾患所致缺氧。

2.在有氧條件下，作為某些組織細(xì)胞主要的供能途徑：如表皮細(xì)胞，紅細(xì)胞及視網(wǎng)膜等，由于無線粒體，故只

能通過無氧酵解供能。

五、糖的有氧氧化：

葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解生成C2O和H2O,并釋放出大量能量的過程稱為糖的有氧氧化。絕大多數(shù)組

織細(xì)胞通過糖的有氧氧化途徑獲得能量?此代謝過程在細(xì)胞胞液和線粒體內(nèi)進行，-分子葡萄糖徹底氧化分解可

產(chǎn)生36/38分子ATP。糖的有氧氧化代謝途徑可分為三個階段：

1.葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸：

此階段在細(xì)胞胞液中進行，與糖的無氧酵解途徑相同，涉及的關(guān)鍵酶也相同。一分子葡萄糖分解后生成兩分

子丙酮酸，兩分子(NADH+H+)并凈生成2分子ATP?NADH在有氧條件下可進入線粒體產(chǎn)能，共可得到2x2

或2x3分子ATP。故第一階段可凈生成6/8分子ATP。

2.丙酮酸氧化脫竣生成乙酰CoA：

丙酮酸進入線粒體，在丙酮酸脫氫酶系的催化下氧化脫竣生成(NADH+H+)和乙酰CoA?此階段可由兩

分子(NADH+H+)

產(chǎn)生2x3分子ATP。丙酮酸脫氫酶系為關(guān)鍵酶，該酶由三種酶單體構(gòu)成，涉及六種輔助因子，即NAD+、

FAD、CoA、TPP、硫辛酸和Mg2+o

3.經(jīng)三陵酸循環(huán)徹底氧化分解：

生成的乙酰CoA可進入三較酸循環(huán)徹底氧化分解為C02和H2O,并釋放能量合成ATP。?分子乙酰CoA氧

化分解后共可生成12分子ATP,故此階段可生成2x12=24分子ATP。

三酸酸循環(huán)是指在線粒體中，乙酰CoA首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，然后經(jīng)過一系列的代謝反應(yīng)，乙?；?/p>

被氧化分解，而草酰乙酸再生的循環(huán)反應(yīng)過程。這循環(huán)反應(yīng)過程乂稱為檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)。

三竣酸循環(huán)由八步反應(yīng)構(gòu)成：草酰乙酸+乙酰CoA-檸檬酸一異檸檬酸-?a-酮戊二酸一琥珀酰CoA-琥珀酸

延胡索酸-蘋果酸-草酰乙酸。

三竣酸循環(huán)的特點：

①循環(huán)反應(yīng)在線粒體中進行，為不可逆反應(yīng)。

②每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙?；?，可生成12分子ATP。

③循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反應(yīng)生成，也不被此循環(huán)反應(yīng)所消耗。

④循環(huán)中有兩次脫獨反應(yīng)，生成兩分子CO2o

⑤循環(huán)中有四次脫氫反應(yīng)，生成三分子NADH和分子FADH2。

⑥循環(huán)中有一次直接產(chǎn)能反應(yīng)，生成一分子GTP。

⑦三酸酸循環(huán)的關(guān)鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和a-酮戊二酸脫氫酶系，且a-酮戊二酸脫氫酶系的結(jié)構(gòu)

與丙酮酸脫氫酶系相似，輔助因子完全相同。

六、糖有氧氧化的生理意義：

1.是糖在體內(nèi)分解供能的主要途徑：⑴生成的ATP數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于糖的無氧酵解生成的ATP數(shù)目；⑵機體內(nèi)

大多數(shù)組織細(xì)胞均通過此途徑氧化供能。

2.是糖、脂、蛋白質(zhì)氧化供能的共同途徑：糖、脂、蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物主要經(jīng)此途徑徹底氧化分解供能。

3.是糖、脂、蛋白質(zhì)相互轉(zhuǎn)變的樞紐：有氧氧化途徑中的中間代謝物可以由糖、脂、蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生，某些中

間代謝物也可以由此途徑逆行而相互轉(zhuǎn)變。

七、有氧氧化的調(diào)節(jié)和巴斯德效應(yīng)：

丙酮酸脫氫酶系受乙酰CoA、ATP和NADH的變構(gòu)抑制，受AMP、ADP和NAD+的變構(gòu)激活。異檸檬酸脫氫

酶是調(diào)節(jié)三竣酸循環(huán)流量的主要因素，ATP是其變構(gòu)抑制劑，AMP和ADP是其變構(gòu)激活劑。

巴斯德效應(yīng)：糖的有氧氧化可以抑制糖的無氧酵解的現(xiàn)象。有氧時，由于醉解產(chǎn)生的NADH和丙酮酸進入線粒

體而產(chǎn)能，故糖的無氧酵解受抑制。

八、磷酸戊糖途徑:

磷酸戊糖途徑是指從G-6-P脫氫反應(yīng)開始，經(jīng)系列代謝反應(yīng)生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進

入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。該旁路途徑的起始物是G-6-P,返回的代謝產(chǎn)物是3-磷酸甘油醛

和6-磷酸果糖，其重要的中間代謝產(chǎn)物是5-磷酸核糖和NADPH。整個代謝途徑在胞液中進行。關(guān)鍵酶是6-磷

酸葡萄糖脫氫酶。

九、磷酸戊糖途徑的生理意義：

1.是體內(nèi)生成NADPH的主要代謝途徑：NADPH在體內(nèi)可用于：⑴作為供氫體，參與體內(nèi)的合成代謝：如參

與合成脂肪酸、膽固醇等。⑵參與羥化反應(yīng)：作為加單氧酶的輔酶，參與對代謝物的羥化。⑶維持筑基醐的活

性。⑷使氧化型谷胱甘肽還原。⑸維持紅細(xì)胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脫氫酶遺傳性缺陷可導(dǎo)致蠶豆

病，表現(xiàn)為溶血性貧血。

2.是體內(nèi)生成5-磷酸核糖的唯?代謝途徑：體內(nèi)合成核甘酸和核酸所需的核糖或脫氧核糖均以5-磷酸核糖的形

式提供，其生成方式可以由G-6-P脫氫脫竣生成，也可以由3-磷酸甘油醛和F-6-P經(jīng)基團轉(zhuǎn)移的逆反應(yīng)生成。

十、糖原的合成與分解：

糖原是由許多箱萄糖分子聚合而成的帶有分支的高分子多糖類化合物。糖原分子的宜鏈部分借a-1,4-糖苻鍵而

將葡萄糖殘基連接起來，其支鏈部分則是借6-糖背鍵而形成分支。糖原是?種無還原性的多糖。糖原的合

成與分解代謝主要發(fā)生在肝、腎和肌肉組織細(xì)胞的胞液中。

1.糖原的合成代謝：糖原合成的反應(yīng)過程可分為三個階段。

⑴活化：由葡萄糖生成尿甘二磷酸葡萄糖：葡萄糖->6-磷酸葡萄糖-1-磷酸葡萄糖一UDPG.此階段需使用UTP,

并消耗相當(dāng)于兩分子的ATP。

⑵縮合：在糖原合酶催化下，UDPG所帶的葡萄糖殘基通過4-糖甘鍵與原有糖原分子的非還原端相連，使

糖鏈延長。糖原合酶是糖原合成的關(guān)鍵酶。

⑶分支：當(dāng)直鏈長度達12個葡萄糖殘基以上時，在分支梅的催化下，將距末端6~7個葡萄糖殘基組成的寡糖

鏈由4-糖背鍵轉(zhuǎn)變?yōu)椤?1,6-糖苜鍵，使糖原出現(xiàn)分支，同時非還原端增加。

2.糖原的分解代謝：糖原的分解代謝可分為三個階段，是一非耗能過程。

⑴水解：糖原-I-磷酸葡萄糖。此階段的關(guān)鍵酶是糖原磷酸化酶，并需脫支酶協(xié)助。

⑵異構(gòu)：1-磷酸葡萄糖-6-磷酸葡萄糖。

⑶脫磷酸：6-磷酸葡萄糖-葡萄糖。此過程只能在肝和腎進行。

十一、糖原合成與分解的生理意義：

1.貯存能量：葡萄糖可以糖原的形式貯存。

2.調(diào)節(jié)血糖濃度：血糖濃度高時可合成糖原，濃度低時可分解糖原來補充血糖。

3.利用乳酸：肝中可經(jīng)糖異生途徑利用糖無氧酵解產(chǎn)生的乳酸來合成糖原。這就是肝糖原合成的三碳途徑或間

接途徑。

十二、糖異生：

由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖異生.該代謝途徑主要存在于肝及腎中。糖異生主要沿酵解途徑逆

行，但由于有三步反應(yīng)（己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶）為不可逆反應(yīng)，故需經(jīng)另外的反應(yīng)繞行。

1.G-6-P-G：由葡萄糖-6-磷酸酶催化進行水解，該酶是糖異生的關(guān)鍵酶之不存在于肌肉組織中，故肌

肉組織不能生成自由葡萄糖。

2.F-1,6書P-F-6-P：由果糖1,6-二磷酸酶-1催化進行水解，該酶也是糖異生的關(guān)鍵酶之、

3.丙酮酸一磷酸烯醇式丙酮酸：經(jīng)由丙酮酸竣化支路完成，即丙酮酸進入線粒體，在丙酮酸竣化酶（需生物

素）的催化下生成草酰乙酸，后者轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸穿出線粒體并回復(fù)為草酰乙酸，再在磷酸烯醇式丙酮酸皎激酶的

催化下轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?，這兩個酶都是關(guān)鍵酶。

糖異生的原料主要來自于生糖氨基酸、甘油和乳酸。

十三、糖異生的生理意義：

1.在饑餓情況下維持血糖濃度的相對恒定：在較長時間饑餓的情況下，機體需要靠糖異生作用生成葡萄糖以維

持血糖濃度的相對恒定。

2.回收乳酸分子中的能量：由于乳酸主要是在肌肉組織經(jīng)糖的無氧酵解產(chǎn)生，但肌肉組織糖異生作用很弱，且

不能生成自由葡萄糖，故需將產(chǎn)生的乳酸轉(zhuǎn)運至肝臟重新生成葡萄糖后再加以利用。

葡萄糖在肌肉組織中經(jīng)糖的無氧酵解產(chǎn)生的乳酸，可經(jīng)血循環(huán)轉(zhuǎn)運至肝臟，再經(jīng)糖的異生作用生成自由葡萄糖后

轉(zhuǎn)運至肌肉組織加以利用，這?循環(huán)過程就稱為乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）。

3.維持酸堿平衡：腎臟中生成的a-酮戊二酸可轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，然后?jīng)糖異生途徑生成葡萄糖，這?過程可促

進腎臟中的谷氨酰胺脫氨基，生成NH3,后者可用于中和H+,故有利于維持酸堿平衡。

十四、血糖：

血液中的葡萄糖含量稱為血糖。按真糖法測定，正?？崭寡菨舛葹?.89~6.1117101。1/1.（70-100|719%）。

1.血糖的來源與去路：正常情況下，血糖濃度的相對恒定是由其來源與去路兩方面的動態(tài)平衡所決定的。血糖

的主要來源有：①消化吸收的葡萄糖；②肝臟的糖異生作用；③肝糖原的分解.血糖的主要去路有：①氧化

分解供能；②合成糖原（肝、肌、腎）；③轉(zhuǎn)變?yōu)橹净虬被?；④轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌穷愇镔|(zhì)。

2.血糖水平的調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)血糖濃度相對恒定的機制有：

⑴組織器官：①肝臟：通過加快將血中的葡萄糖轉(zhuǎn)運入肝細(xì)胞，以及通過促進肝糖原的合成，以降低血糖濃度；

通過促進肝糖原的分解，以及促進糖的異生作用，以增高血糖濃度。②肌肉等外周組織：通過促進其對葡萄糖的

氧化利用以降低血糖濃度。

⑵激素：①降低血糖濃度的激素一一胰島素。②升高血糖濃度的激素一一胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素、

生長激素、甲狀腺激素。

⑶神經(jīng)系統(tǒng)。

第六章脂類代謝

一、脂類的分類和生理功用：

脂類是脂肪和類脂的總稱，是一大類不溶于水而易溶了有機溶劑的化合物。其中，脂肪主要是指甘油三酯，類脂

則包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）、糖脂（腦甘脂和神經(jīng)節(jié)甘脂）、膽固醇及膽固醇酯。

脂類物質(zhì)具有下列生理功用：

①供能貯能：主要是甘油三酯具有此功用，體內(nèi)20%?30%的能量由甘油三酯提供。

②構(gòu)成生物膜：主要是磷脂和膽固醛具有此功用。

③協(xié)助脂溶性維生素的吸收，提供必需脂肪酸。必需脂肪酸是指機體需要，但自身不能合成，必須要靠食物提

供的一些多烯脂肪酸。

④保護和保溫作用：大網(wǎng)膜和皮下脂肪具有此功用。

二、甘油三酯的分解代謝：

L脂肪動員：貯存于脂肪細(xì)胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶的催化下水解并釋放出脂肪酸，供給全身各組織

細(xì)胞攝取利用的過程稱為脂肪動員。激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪動員的關(guān)鍵酶。HSL的激活劑是腎上腺素、

去甲腎上腺素和胰高M糖素：抑制劑是胰島素、前列腺素E2和煙酸。

脂肪動員的過程為：激素+膜受體—腺甘酸環(huán)化酶T-cAMPf-蛋白激酶Tr激素敏感脂肪酶（HSL,甘油三酯酶）

T一甘油三酯分解b

脂肪動員的結(jié)果是生成三分子的自由脂肪酸（FFA）和?分子的甘油。脂肪酸進入血液循環(huán)后須與清蛋白結(jié)合成

為復(fù)合體再轉(zhuǎn)運，甘油則轉(zhuǎn)運至肝臟再磷酸化為3-磷酸甘油后進行代謝。

2.脂肪酸的B氧化：體內(nèi)大多數(shù)的組織細(xì)胞均可以此途徑氧化利用脂肪酸。其代謝反應(yīng)過程可分為三個階段：

（1）活化：在線粒體外膜或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行此反應(yīng)過程。由脂肪酸硫激酶（脂酰CoA合成酶）催化生成脂酰CoA。

每活化一分子脂肪酸，需消耗兩分子ATP?

（2）進入：借助于兩種肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶（酶1和酶H）催化的移換反應(yīng)，脂酰CoA由肉堿（肉毒堿）攜帶進

入線粒體。肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶I是脂肪酸氧化的關(guān)鍵酶。

（3）即氧化：由四個連續(xù)的酶促反應(yīng)組成：①脫氫：脂肪酰CoA在脂肪酰CoA脫氫酶的催化下，生成FADH2

和a,B-烯脂肪酰CoA。②水化：在水化酶的催化下，生成L-B-羥脂肪酰CoA。③再脫氫：在L-B-羥脂肪酰

CoA脫氫酶的催化下，生成0-酮脂肪酰CoA和NADH+H+。④硫解：在硫解酶的催化下，分解生成1分子乙

酰CoA和1分子減少了兩個碳原子的脂肪酰CoA。后者可繼續(xù)氧化分解，直至全部分解為乙酰CoA。

3.三竣酸循環(huán)：生成的乙酰CoA進入三竣酸循環(huán)徹底氧化分解。

三、脂肪酸氧化分解時的能量釋放：

以16c的軟脂酸為例來計算，則生成ATP的數(shù)目為：分子軟脂酸可經(jīng)七次小氧化全部分解為八分子乙酰CoA,

故B-氧化可得5x7=35分子ATP,八分子乙酰CoA可得12x8=96分子ATP,故一共可得131分子ATP,

減去活化時消耗的兩分子ATP,故軟脂酸可凈生成129分子ATP“

對于偶數(shù)碳原子的長鏈脂肪酸，可按下式計算：ATP凈生成數(shù)目=（碳原子數(shù)+2-1）x5+（碳原子數(shù)+2）X12

-2。

四、酮體的生成及利用：

脂肪酸在肝臟中氧化分解所生成的乙酰乙酸、B-羥丁酸和丙酮三種中間代謝產(chǎn)物，統(tǒng)稱為酮體。

1.酮體的生成：酮體主要在肝臟的線粒體中生成，其合成原料為乙酰CoA,關(guān)鍵酶是HMG-CoA合成酶。

其過程為：乙酰COAT乙酰乙酰COA-HMG-COAT乙酰乙酸。生成的乙酰乙酸再通過加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)锽-羥丁

酸或經(jīng)自發(fā)脫竣生成丙酮。

2.酮體的利用：利用酮體的酶有兩種，即琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶（主要存在于心、腎、腦和骨骼肌細(xì)胞的線粒體中，

不消耗ATP）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、腎、腦細(xì)胞線粒體中，需消耗2分子ATP）。

其氧化利用酮體的過程為：B-羥丁酸一乙酰乙酸一乙酰乙酰COAT乙酰COAT三竣酸循環(huán)。

3.酮體生成及利用的生理意義：

（1）在正常情況下，酮體是肝臟輸出能源的一種形式：由于酮體的分子較小，故被肝外組織氧化利用，成為肝臟

向肝外組織輸出能源的一種形式。

（2）在饑餓或疾病情況下，為心、腦等重要器官提供必要的能源：在長期饑餓或某些疾病情況下，由于葡萄糖供

應(yīng)不足，心、腦等器官也可轉(zhuǎn)變來利用酮體氧化分解供能。

五、甘油三酯的合成代謝：

肝臟、小腸和脂肪組織是主要的合成脂肪的組織器官，其合成的亞細(xì)胞部位主要在胞液。脂肪合成時，首先需要

合成長鏈脂肪酸和3-磷酸甘油，然后再將二者縮合起來形成甘油三酯（脂肪）。

1.脂肪酸的合成：脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后產(chǎn)生的乙酰CoA,其合成過程由胞液中的脂肪酸合成

酶系催化，不是出氧化過程的逆反應(yīng)。脂肪酸合成的直接產(chǎn)物是軟脂酸，然后再將其加工成其他種類的脂肪酸。

⑴乙酰CoA轉(zhuǎn)運出線粒體：線粒體內(nèi)產(chǎn)生的乙酰CoA,與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，穿過線粒體內(nèi)膜進入胞液，

裂解后重新生成乙酰CoA,產(chǎn)生的草酰乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸岷笾匦逻M入線粒體，這過程稱為檸檬酸-丙酮酸穿梭

作用。

⑵丙二酸單酰CoA的合成：在乙酰CoA竣化酶（需生物素）的催化下，將乙酰CoA竣化為丙：酸單酰CoA。

乙酰CoA段化酶是脂肪酸合成的關(guān)鍵酶，屬于變構(gòu)酶，其活性受檸檬酸和異檸檬酸的變構(gòu)激活，受長鏈脂酰CoA

的變構(gòu)抑制。

⑶脂肪酸合成循環(huán)：脂肪酸合成時碳鏈的縮合延長過程是一類似于氧化逆反應(yīng)的循環(huán)反應(yīng)過程，即縮合一加

氫―脫水一再加氫。所需氫原子來源于NADPH,故對磷酸戊糖旁路有依賴。每經(jīng)過?次循環(huán)反應(yīng)，延長兩個碳

原子。但該循環(huán)反應(yīng)過程由胞液中的脂肪酸合成酶系所催化。

脂肪酸合成酶系在低等生物中是一種由一分子脂?；d體蛋白（ACP）和七種酶單體所構(gòu)成的多酶復(fù)合體；

但在高等動物中，則是由一條多肽鏈構(gòu)成的多功能酶，通常以二聚體形式存在，每個亞基都含有一ACP結(jié)構(gòu)域。

⑷軟脂酸的碳鏈延長和不飽和脂肪酸的生成：此過程在線粒體/微粒體內(nèi)進行。使用丙二酸單酰CoA與軟脂酰

CoA縮合，使碳鏈延長，最長可達二十四碳。不飽和鍵由脂類加氧酶系催化形成。

2.3-磷酸甘油的生成：合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列兩條途徑生成：①由糖代謝生成（脂肪細(xì)胞、

肝臟）：磷酸二羥丙酮加氫生成3-磷酸甘油。②由脂肪動員生成（肝）：脂肪動員生成的甘油轉(zhuǎn)運至肝臟經(jīng)磷酸

化后生成3-磷酸甘油。

3.甘汕三酯的合成：2x脂酰CoA+3-磷酸甘油一磷脂酸一甘油二酯。

六、甘油磷脂的代謝：

甘油磷脂由?分子的甘油，兩分子的脂肪酸，?分子的磷酸和X基團構(gòu)成。其X基團因不同的磷脂而不同，卵

磷脂（磷脂酰膽堿）為膽堿，腦磷脂（磷脂酰乙醇胺）為膽胺，磷脂酰絲氨酸為絲氨酸，磷脂酰肌醇為肌醇。

1.甘油磷脂的合成代謝：甘油磷脂的合成途徑有兩條。

⑴甘油二酯合成途徑：磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺通過此代謝途徑合成。合成過程中需消耗CTP,所需膽堿及乙

醇胺以CDP-膽堿和CDP■乙醇胺的形式提供。

⑵CDP-甘油二酯合成途徑：磷脂酰肌醇、磷脂酰絲氨酸和心磷脂通過此途徑合成。合成過程中需消耗CTP,所

需甘油二酯以CDP-甘油二酯的活性形式提供。

2.甘油磷脂的分解代謝：甘油磷脂的分解靠存在于體內(nèi)的各種磷脂筋將其分解為脂肪酸、甘油、磷酸等，然后

再進一步降解。

磷脂酶A1存在于蛇毒中，其降解產(chǎn)物為溶血磷脂2,后者有很強的溶血作用。溶血磷脂2可被磷脂酶B2降解

而失去其溶血作用。

七、鞘磷脂的代謝：

鞘脂類化合物中不含甘油，其脂質(zhì)部分為鞘氨醇或N-脂酰鞘氨醇（神經(jīng)酰胺）。鞘氨醇可在全身各組織細(xì)胞的內(nèi)

質(zhì)網(wǎng)合成，合成所需的原料主要是軟脂酰CoA和絲氨酸，并需磷酸毗哆醛、NADPH及FAD等輔助因子參與。

體內(nèi)含量最多的鞘磷脂是神經(jīng)鞘磷脂，是構(gòu)成生物膜的重要磷脂：合成時，在相應(yīng)轉(zhuǎn)移酶的催化下，將CDP-膽

堿或CDP-乙醇胺攜帶的磷酸膽堿或磷酸乙醇胺轉(zhuǎn)移至N-脂酰鞘氨醇上，生成神經(jīng)鞘磷脂。

八、膽固醇的代謝：

膽固醇的基本結(jié)構(gòu)為環(huán)戊烷多氫菲。膽固醇的酯化在C3位羥基上進行，由兩種不同的酶催化。存在于血漿中的

是卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（LCAT）,而主要存在于組織細(xì)胞中的是脂肪酰CoA膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（ACAT）。

1.膽固醇的合成：膽固醇合成部位主要是在肝臟和小腸的胞液和微粒體。其合成所需原料為乙酰CoA。每合成

?分子的膽固醇需18分子乙酰CoA,54分子ATP和10分子NADPH。

⑴乙酰CoA縮合生成甲羥戊酸（MVA）：此過程在胞液和微粒體進行。2x乙酰CoA一乙酰乙酰

CoA-HMG-CoA-MVA。HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的關(guān)鍵酶。

⑵甲羥戊酸縮合生成鯊烯：此過程在胞液和微粒體進行。MVA一二甲丙烯焦磷酸T焦磷酸法呢酯一鯊烯。

⑶鯊烯環(huán)化為膽固醇：此過程在微粒體進行。鯊烯結(jié)合在胞液的固醇載體蛋白（SCP）上，由微粒體酶進行催化,

經(jīng)?系列反應(yīng)環(huán)化為27碳膽固醇。

2.膽固醇合成的調(diào)節(jié)：各種調(diào)節(jié)因素通過對膽固醇合成的關(guān)鍵酶一一HMG-COA還原酶活性的影響，來調(diào)節(jié)膽

固醇合成的速度和合成量。

⑴膳食因素：饑餓或禁食可抑制HMG-CoA還原酶的活性，從而使膽固醇的合成減少；反之，攝取高糖、高飽和

脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而導(dǎo)致膽固醇合成增多。

⑵膽固醇及其衍生物：膽固醇可反饋抑制HMG-CoA還原酶的活性。膽固醇的某些氧化物，如70-羥膽固醇，

25-羥膽固醇等也可抑制該酶的活性。

⑶激素：胰島素和甲狀腺激素可通過誘導(dǎo)該酶的合成而使酶活性增加：而胰高血糖素和糖皮質(zhì)激素則可抑制該