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生化期末重点 1 考试题型：一、填空；二、是非题；三、选择题；四、名词解释；五、问答题 每章简要：一、生物氧化 基本概念，与非生物氧化比较 呼吸链；概念、组成、类型、传递顺序、抑制剂。氧化磷酸化;概念、机制、解偶联剂 二、代谢总论 基本概念;代谢、代谢途径、代谢物,分解代谢、合成代谢、代谢组、代谢组学 三、糖酵解 糖的消化;淀粉的酶水解 糖酵解全部反应、三步限速步骤、特异性抑制剂、两步底物磷酸化反应。能量产生、生理意义、丙酮酸去向。四、TCA 循环 乙酰 CoA 的形成,TCA 循环化学途径、能量产生，功能和调节。乙醛酸循环 五、磷酸戊糖途径 发生部位、氧化相反应、功能 六、糖异生 概念、发生部位、与糖酵解比较、底物、几步重要反应、生理意义 七、光合作用 概念，总反应式 光反应；两大光系统的组成（中心色素，电子受体与供体，功能），光合磷酸化以及与氧化磷酸化的比较。暗反应；光反应与暗反应的比较,C3 途径重要的反应,酶和中间物 八、糖原代谢 糖原降解；相关酶；糖原磷酸化酶 糖原合成；相关酶，糖原合成酶,UDP-Glc,需要引物,糖原素 调节 九、脂肪酸代谢 脂肪酸的分解代谢；-氧化,-氧化，-氧化 酮体 脂肪酸的合成代谢 十、胆固醇代谢 胆固醇合成；前体、部位、重要的中间物、HMG-CoA 还原酶 运输;血浆脂蛋白、LDL、HDL 十一、磷脂和糖脂代谢 甘油磷脂的酶水解 十二、蛋白质降解及氨基酸代谢 胞内蛋白质的降解；依赖于 ATP 的降解途径 氨基酸的分解代谢；氨基的去除，铵离子的命运，尿素循环 生物固氮 生化期末重点 2 十三、核苷酸代谢 核苷酸的合成；嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸的合成，从头合成和补救途径。脱氧核苷酸的合成 调节 核苷酸的分解；嘌呤和嘧啶的分解 主要相关疾病 第一章：生物氧化 一、概念 1、生物氧化：糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成 CO2和 H2O 并释放出能量的过程称为生物氧化。其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。2、呼吸链：由一系列传递体构成的链状复合体称为电子传递体系（ETS），因为其功能和呼吸作用直接相关，亦称为呼吸链。3、氧化磷酸化：与电子传递偶联在一起的合成 ATP 方式（ADP 被磷酸化）被称为氧化磷酸化。二、生物氧化与非生物氧化反应的比较（1）、共同之处：、反应的本质都是脱氢、失电子或加氧；、被氧化的物质相同，终产物和释放的能量也相同。（2）、不同之处：、生物氧化的主要方式为脱氢；、生物氧化在酶的催化下进行，因此条件比较温和；、生物氧化是在一系列酶、辅酶（辅基）和电子传递体的作用下逐步进行的，每一步释放一部分能量。三、呼吸链 1、组成（1）、NAD+及与 NAD+偶联的脱氢酶，NAD+是一种流动的电子传递体。（2）、黄素及与黄素偶联的脱氢酶 （3）、辅酶 Q，属于一种流动的电子传递体。（4）、铁硫蛋白、细胞色素，细胞色素 c 是一种流动的电子传递体（5）、氧气 2、类型（1）、NADH 呼吸链；位于原核生物的细胞膜和真核生物的线粒体内膜上（2）、FADH2呼吸链；3、呼吸链各组分的排列顺序（1）、测定各成分的标准氧化还原电位（E0）（2）、根据在有氧环境下氧化反应达到平衡时各电子传递体的还原程度来确定 （3）、使用特异性呼吸链抑制剂和人工电子受体 （4）、呼吸链的拆分和重组 4、抑制剂 生化期末重点 3 几种呼吸链抑制剂的作用位点 5、氧化磷酸化的偶联机制（1）、化学偶联假说（2）、构象偶联假说（3）、化学渗透学说 电子在沿着呼吸链向下游传递的时候，释放的自由能转化为跨线粒体内膜（或跨细菌质膜）的质子梯度，质子梯度中蕴藏的电化学势能直接用来驱动 ATP的合成。驱动 ATP合成的质子梯度通常被称为质子驱动力，由化学势能（质子的浓度差）和电势能（内负外正）两部分组成。6、氧化磷酸化的解偶联 线粒体通常是部分解偶联的。解偶联剂的作用机制：快速地消耗跨膜的质子梯度，使得质子难以通过 F1F0-ATP 合酶上的质子通道来合成 ATP，从而将贮存在质子梯度之中的电化学势能转变成热。解偶联剂：（1）、有机小分子化合物：脂溶性的质子载体，带有酸性基团（2）、天然的解偶联蛋白（UCP）。三种解偶联剂的化学结构 生化期末重点 4 解偶联蛋白：UCP（UCP1UCP5）UCP1 又名产热素，与机体的非颤抖性产热有关；UCP2 存在于多数细胞；UCP3 主要存在于骨骼肌；UCP4 和 UCP5 存在于脑。第二章：代谢总论 概念：1、代谢：生命最基本的特征之一，它是指生物体内发生的所有化学反应的总称，包括物质代谢和能量代谢。2、代谢途径：导致某一种物质合成或者分解的一系列反应。（线状、环状或分支状）3、代谢物：在一条代谢途径之中，前一个酶的产物刚好作为后一个酶的底物，很难孤立地把它们归为底物还是产物，一般就称其为代谢物或代谢中间物。4、分解代谢：复杂代谢物转变为简单的代谢物的过程。5、合成代谢：简单的分子变成了复杂的分子，小分子物质变成大分子物质的过程。6、代谢组：也叫做小分子清单，是指反映细胞状态的各种小分子的样式，包括所有代谢过程的总和以及相关的细胞过程。它是基因组和蛋白质组表达对细胞环境的反应。7、代谢组学：研究单个细胞或组织内所有小分子成分及其波动规律的一门学科。第三章：糖酵解 一、糖的消化 淀粉的酶水解：（动物体）,（植物体）-淀粉酶：都能水解-1、4 苷键，但不能水解-1、6 苷键。-1、6 葡萄糖苷酶：水解-1、6 苷键 水解任何部位的-1、4 糖苷键产物：糊精、寡糖、少量麦芽糖 水解从非还原端开始产物：麦芽糖、极限糊精 二、糖酵解的全部反应 糖酵解（EMP 途径）：是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着 ATP 生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。糖酵解概述：1、发生在所有的活细胞 2、位于细胞液 3、共有十步反应组成在所有的细胞都相同，但速率不同。4、两个阶段：第一个阶段（5 步、消耗 2 个 ATP）投资阶段或引发阶段:葡萄糖 F-1,6-2P 2G-3-P 第二个阶段（5 步、产生 4 个 ATP、2 个 NADH）获利阶段：产生 2 丙酮酸+2ATP 全部反应：第一步：葡萄糖的磷酸化 1、酶：己糖激酶或葡萄糖激酶（需要 Mg2+和其他二价金属离子）已糖激酶 I、II、III 已糖激酶 IV 别名 已糖激酶 葡糖激酶 分布 不同组织 肝脏 底物 Glc、Fru、Man 等 Glc 对 Glc 的亲和力 Km 低，亲和力高 Km 高，亲和力低 生化期末重点 5 抑制 受 G-6-P抑制 不受 G-6-P抑制 用途 糖的分解 糖的合成 2、消耗 1 个 ATP 3、G 是一个大的负值 4、意义：（1）、葡萄糖因此带上负电荷，极性猛增，很难再从细胞中“逃逸”出去；（2）、葡萄糖由此变得不稳定，有利于它在细胞内的进一步代谢。（G-6-P）第二步：葡糖-6-磷酸的异构化 1、酶：磷酸己糖异构酶(既是一种兼职蛋白，还是一种神经生长因子；需要 Mg2+)2、这是一步异构化反应，反应的机制牵涉到不稳定的烯二醇中间体。3、酮基从 1 号位变到 2 号（F-6-P）第三步：磷酸果糖的激活（糖酵解的限速步骤）1、酶：磷酸果糖激酶1（需要 Mg2+）2、有大的自由能降低，受到高度的调控，消耗 1 个 ATP（F-1,6-diP）第四步：果糖-1,6-二磷酸的裂解 1、酶：醛缩酶 第一类：动物内，共价催化，底物与活性中心的赖氨酸残基形成共价的 Schiff 氏碱中间物；第二类：来源于其它生物，其活性中心含有二价的 Zn2，为金属催化 生化期末重点 6 第五步：磷酸丙糖的异构化 酶：磷酸丙糖异构酶（TIM）第六步：甘油醛-3-磷酸的氧化及磷酸化 1、酶：甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）（抑制剂：碘代乙酸、有机汞）辅基：NAD+2、唯一的氧化还原反应 3、产生 1,3-BPG和 NADH 甘油醛-3-磷酸脱氢酶的抑制剂作用机理 第七步：甘油酸-1,3-二磷酸的底物水平磷酸化 1、酶：磷酸甘油酸激酶（需要 Mg2+）生化期末重点 7 2、从高能磷酸化合物合成 2 个 ATP 3、这是一步底物水平的磷酸化反应，可逆的 4、红细胞内存在生成 2,3-BPG的支路 第八步：甘油酸-3-磷酸的异构化 1、酶：磷酸甘油变位酶（需要 Mg2+）第一类：需要微量的甘油酸-2,3-二磷酸（2,3-BPG）作为辅助因子，并需要活性中心的一个His 残基；第二类：不需要 2,3-BPG，其变位实际上是甘油酸-3-磷酸分子内的磷酸基团的转移。2、磷酸基团从 C-3 转移到 C-2 依赖于甘油酸-2,3-二磷酸的磷酸甘油酸变位酶的作用机制 生化期末重点 8 第九步：甘油酸-2-磷酸的烯醇化 酶：烯醇化酶（需要 Mg2+）（抑制剂：氟合物）酶作用：促进甘油酸-2-磷酸上某些原子的重排形成具有较高的磷酸转移势能的高能分子。（PEP）第十步：烯醇式丙酮酸的底物水平化磷酸化 1、酶：丙酮酸激酶（需要 Mg2+和 K+）2、产生 2 个 ATP 3、第二步底物水平磷酸化反应 4、G 为大的负值受到调控 生化期末重点 9 糖酵解的全部反应 两步底物水平磷酸化反应：第七步和第十步。三、能量的产生 无氧情况下:GG-6-P -1ATP F-6-P F-1，6-dip -1ATP 2 1,3-二磷酸甘油酸2甘油酸-3-磷酸 +2ATP 2PEP2Py +2ATP 净增 2ATP 除 2 分子 ATP 外，还生成 2 分子 NADH 四、糖酵解的生理意义 1、产生 ATP；2、提供生物合成的原料；3、糖酵解与肿瘤；4、缺氧与缺氧诱导的转录因子；5、为糖的彻底降解作了准备；6、不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一 些单糖的分解代谢途径。五、丙酮酸的去向 1、有氧条件下：丙酮酸经过线粒体内膜上丙酮酸运输体与质子一起进入线粒体基质，被基质内的丙酮酸脱氢酶系氧化成乙酰 CoA。生化期末重点 10 2、无氧条件下：（1）乳酸发酵（2）酒精发酵 丙酮酸的代谢去向 第四章：TCA 循环 一、乙酰 CoA 的形成 1、脂肪酸的氧化 2、氨基酸的氧化分解 3、丙酮酸的氧化脱羧由丙酮酸脱氢酶系催化 丙酮酸的氧化脱羧分四步：E1、Py+TPP 羟乙基-TPP+CO2 OX、羟乙基-TPP 乙酰基-硫辛酰胺 E2 E2、乙酰基-硫辛酰胺CoA 乙酰 CoA+硫辛酰胺 E3、Red 型硫辛酰胺 OX 型硫辛酰胺 二、三羧酸循环的全部反应 第一步：柠檬酸的合成 1、酶：柠檬酸合酶 2、柠檬酸合酶：由两个相同的亚基组成，它被视为酶“诱导契合”学说又一代表性的例子。HNADHSSFADNADSHSFADH2 生化期末重点 11 柠檬酸合酶催化的反应 氟代乙酸是三羧酸循环强烈的抑制剂。第二步：异柠檬酸的形成 酶：顺乌头酸酶（使用铁硫蛋白）第三步：异柠檬酸的氧化脱羧 1、酶：异柠檬酸脱氢酶 2、分为两步：、脱氢，形成草酰琥珀酸；、-脱羧产生 CO2和 -酮戊二酸 3、有两种形式的异柠檬酸脱氢酶，分别使用辅酶 I 和辅酶 II 作为氢的受体 总反应 生化期末重点 12 分步反应 第四步：-酮戊二酸的氧化脱羧 1、酶：-酮戊二酸脱氢酶系 2、5 种辅酶TPP、CoASH、硫辛酸、NAD+、FAD 3、亚砷酸可抑制此反应 第五步：底物水平的磷酸化 1、酶：琥珀酰-CoA 合成酶 2、TCA 循环唯一的一步底物水平磷酸化反应 3、ATP 或 GTP 被合成 第六步：琥珀酸的脱氢 1、酶：琥珀酸脱氢酶（呼吸链复合体 II 的主要成分）2、丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂 生化期末重点 13（延胡索酸）第七步：苹果酸的形成 1、酶：延胡索酸酶（富马酸酶）2、是水合反应 第八步：草酰乙酸的再生 酶：苹果酸脱氢酶 三、TCA 循环总结：总反应：乙酰-CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H+CoA 1、1 个乙酰-CoA 通过三羧酸循环产生 2 分子 CO2,1 分子 ATP,3 分子 NADH，1 分子 FADH2 2、2 分子 H2O 被使用作为底物 3、绝对需要 O2 四、TCA 循环的生理功能 1、产生更多的 ATP（1 对 H 走 NAD 呼吸链产生 2.5 个 ATP；走 FAD 呼吸链产生 1.5 个 ATP）2、提供生物合成的原料 3、是糖、氨基酸和脂肪酸最后的共同分解途径 4、某些代谢中间物作为其它代谢途径的别构效应物 5、产生 CO2 生化期末重点 14 完整的三羧酸循环 五、TCA 循环的调节 1、调节位点：（1）、柠檬酸合酶（限速酶）草酰乙酸+乙酰 CoA柠檬酸，柠檬酸合酶，限速酶，受琥珀酰 CoA、NADH、ATP 和脂酰CoA 的抑制。（2）、异柠檬酸脱氢酶 异柠檬酸-酮戊二酸,异柠檬酸脱氢酶，ADP 是别构激活剂，ATP 和 NADH 是抑制剂。（3）、酮戊二酸脱氢酶-酮戊二酸琥珀酰 CoA，-酮戊二酸脱氢酶被反应产物琥珀酰 CoA 和 NADH 抑制，也被高的能荷抑制。2、底物和产物对三羧酸循环的调节 三羧酸循环中最主要的调控物质是底物乙酰 CoA 和草酰乙酸（在线粒体内），以及它的产物NADH。3、Ca2+对三羧酸循环的调节 （1）、激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，从而激活丙酮酸脱氢酶复合物，产生乙酰 CoA；（2）、激活异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶；生化期末重点 15（3）、Ca2+不仅是刺激肌肉收缩的信号，而且也促进 ATP 的生成，以提供能量。六、乙醛酸循环 1、在每一轮循环中，前者有两分子乙酰-CoA 进入 2、只产生 NADH，但不产生 FADH2 3、无底物水平磷酸化反应，因此 不产生 ATP 4、不生成 CO2，无碳单位的损失，净合成了糖异生的前体苹果酸 乙醛酸循环与三羧酸循环的比较 第五章：磷酸戊糖途径（PPP）一、发生部位：细胞液 二、氧化相 由三步不可逆的反应组成：第一步：葡糖-6-磷酸的脱氢 1、酶：葡糖-6-磷酸脱氢酶（对 NADP+高度特异性；对 NAD+的 Km 比对 NADP+高 1000 倍）2、受到 NADPH 抑制 生化期末重点 16 第二步：葡萄糖酸内酯的水解 1、酶：葡糖酸内酯酶 2、没有酶催化，也能发生 第三步：6-磷酸葡糖酸的脱氢 1、酶：6-磷酸葡糖酸脱氢酶 2、氧化脱羧反应 三、磷酸戊糖途径的功能 1、与 NADPH 有关的功能（1）、提供生物合成的还原剂 NADPH （2）、解毒细胞色素 P450 单加氧酶解毒系统需要 NADPH 参与对毒物的羟基化反应。（3）、免疫（4）、维持红细胞膜的完整 （5）、间接进入呼吸链 2、与核糖-5-磷酸有关的功能 提供核苷酸衍生物合成的前体核糖-5-磷酸 3、与赤藓糖-4-磷酸有关的功能及其 芳香族氨基酸和维生素 B6 的合成需要赤藓糖。第六章：糖异生 一、概念 泛指细胞内由乳酸或其它非糖物质净合成葡萄糖的过程。生化期末重点 17 二、发生部位 它主要发生在动物的肝脏（80）和肾脏（20），是动物细胞自身合成葡萄糖的唯一手段。植物和某些微生物也可以进行糖异生。三、糖异生与糖酵解的比较 并不是糖酵解的简单逆转，原因是：1、糖酵解有三步不可逆反应 2、机体在对这两种代谢实行交互调控的时候不允许它们同时被激活或被抑制，否则就会陷入无效循环之中。糖异生与糖酵解途径的比较 四、糖异生的底物（前体物质）丙酮酸,乳酸,甘油,生糖氨基酸，奇数脂肪酸、所有 TCA 循环的中间物 不能用的物质：偶数脂肪酸、乙酰 CoA 和严格的生酮氨基酸（Leu 和 Lys）五、糖异生中几步重要反应和酶 第一步：丙酮酸转变为草酰乙酸 1、酶：丙酮酸羧化酶 2、糖异生的第一步反应 3、存在于线粒体基质，需要生物素辅基 4、由 ATP 驱动羧化反应 生化期末重点 18 丙酮酸羧化酶的作用机理 第二步：草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）1、酶：PEP 羧激酶（PEPCK）2、PEPCK 在人类的线粒体基质和细胞液均存在，而小鼠只存在于细胞液，兔子只存在于线粒体。3 如果 PEPCK 存在于线粒体基质，则生成的 PEP 可以直接通过内膜上专门的运输体运出线粒体；但是，如果 PEPCK 存在于细胞液，则首先需要通过特殊的转运系统，将不能直接透过线粒体内膜的草酰乙酸先转变成能够通过内膜的苹果酸或天冬氨酸运出线粒体，然后在细胞液按照逆反应的方向重新转变为草酰乙酸。磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的作用机理 第三步：果糖-1，6-二磷酸水解为果糖-6-磷酸（不可逆反应）生化期末重点 19 酶：果糖-1,6-二磷酸酶 第四步：葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖（不可逆反应）1、酶：葡糖-6-磷酸酶 2、存在于肝、肾细胞内质网膜上。3、肌肉和脑细胞没有这种酶，故不能进行糖异生 4、G-6-P需要进入内质网腔才能水解 六、糖异生的生理意义 1、补充血糖，维持血糖浓度的稳定。2、减轻或消除代谢性酸中毒。3、能使某些植物和微生物以乙酸作为唯一碳源。第七章：光合作用 一、概念 生物利用太阳光能合成有机分子的过程。二、光合作用的总反应式：光 CO2+2H2A（CH2O）+H2O+2A 叶绿素 光 CO2+2H2O（CH2O）+H2O+O2 叶绿素 三、光反应阶段：光能化学能 H2OO2 H+，e-；ATP，NADPH 四、光系统（PS）：组织在类囊体膜上的独立的色素单位 光系统（PS）的组分 1、PS I：（1）200 或者更多的叶绿素 a（2）少量的叶绿素 b（3）与蛋白质结合的类胡萝卜素（4）一对特殊的叶绿素 a（中心色素，被称为 P700）生化期末重点 20（5）初级电子受体（A0）2、PS II：（1）叶绿素 a（2）与蛋白质结合的 -胡萝卜素（3）少量的叶绿素 b（4）一对特殊的叶绿素 a（中心色素，被称为 P680）（5）初级电子受体脱镁叶绿素 光系统（PS-）：作用中心叶绿素为 P700，激发波长是 680700nm,激发 后产生强还原剂和弱氧化剂，还原剂导致 NADPH 的产生。光合系统 光系统（PS-）：作用中心叶绿素为 P680，激发波长小于 680nm,激发 后产生强氧化剂和弱还原剂，氧化剂激发水分子裂解放 出氧和电子。五、光合磷酸化 1、在光反应中合成 ATP 的方式被称为光合磷酸化，其机理类似于氧化磷酸化 2、循环式光合磷酸化 3、非循环式光合磷酸化 六、氧化磷酸化与光合磷酸化的异同 氧化磷酸化 光合磷酸化 发生部位 线粒体内膜 类囊体膜 ATP 合酶名称 F1/F0-ATP合酶 CF1/F0-ATP 合酶 质子驱动力 电化学势能 化学势能，类囊体膜对 Ca2+和 Mg2较高，因此膜内外电位差很小，但类囊体腔要比线粒体外室小，因此内外 pH 差较大（基质 pH 8，类囊体腔 pH 5。对解偶联剂 DNP 和FCCP 的敏感性 对寡霉素的敏感性 七、暗反应 1、光反应与暗反应的比较 光反应 暗反应 进行产所 类囊体膜 基质 主要底物 H2O、NADP、ADP NADPH、CO2、ATP 主要产物 O2、NADPH、ATP 碳水化合物 反应动力 光能 ATP、NADPH 反应时间 光照下 有光无光均可进行，但没有“光反应”，“暗反应”也不能进行 影响速率因素 光强度和光波长 温度、CO2 和 O2 浓度 生化期末重点 21 能量转换 光能转变为化学能 一种形式的化学能转变为另一种形式的化学能 2、C3 途径（1）、C3 循环又叫卡尔文循环（2）、整个循环分为固定、还原和再生三个阶段 CO2的固定（RUBP 羧化酶）甘油酸-3-磷酸的还原 卡尔文循环的总反应：净产生 1 分子甘油醛-3-磷酸，至少需要有 3 分子 CO2 进入循环，经过固定和还原以后共产生 6 分子甘油醛-3-磷酸，其中 5 分子甘油醛-3-磷酸进入再生阶段重新生成 3 分子 RUBP，在整个循环反应中，共消耗 6 分子 NADPH 和 9 分子 ATP，因此总反应式可以写成：如果以葡萄糖作为终产物，则总反应式可写成：生化期末重点 22 暗反应的全过程 第八章：糖原代谢 一、糖原降解 需要三种酶 1、糖原磷酸化酶（1）、切开 a-1,4-糖苷键（2）、糖原 +Pi-糖原 +Glc-1-P n 残基 n-1 残基（3）、由两个完全相同的亚基组成（4）、含有多个结构域（5）、磷酸吡哆醛是其辅基，但其作用的是磷酸基团 2、糖原脱支酶（1）、包括 a(1，4)糖基转移酶和 a(1，6)糖苷酶（2）、是一种双功能酶，功能一是具有1,4-葡萄糖糖基转移酶活性；二是具有-1,6-糖苷酶的活性 3、磷酸葡糖异构酶 Glc-1-P-Glc-6-P 二、糖原合成 1、需要活化的葡萄糖单位UDPGlc 2、需要引物：糖原素 3、从还原端向非还原端进行 4、分支需要分支酶 糖原合酶的结构与功能：1、由四个相同的亚基组成；生化期末重点 23 2、组成它的多肽链在电荷分布上表现出高度的不对称性，这种性质对于酶活性的调节可能十分重要。糖原素：1、在一种叫 Tyr 糖基转移酶的催化下，第一个葡萄糖单位转移到 Tyr194 OH；2、二聚体糖原素的自催化作用将第二个葡萄糖单位转移到第一个葡萄糖单位的 4 号位羟基上，形成第一个-1,4-糖苷键；3、到形成一个七糖单位以后，由糖原合酶取而代之，而糖原素随之解离。三、糖原代谢调节 酶：糖原磷酸化酶 1、葡萄糖对肝糖原代谢的调节 2、激素通过 cAMP-蛋白激酶对糖原代谢的调节 激素 第九章：脂肪酸代谢 脂肪酸的分解代谢 脂肪酸的分解是以氧化的形式进行的 一、脂肪酸的-氧化 ATP cAMP+PPi 内在蛋白质的磷酸化作用 改变细胞的生理过程 细胞膜 细胞膜 c R 蛋白激酶 （无活性）c+R cAMP 蛋白激酶（有活性）受体 环化酶 G蛋白 非磷酸化蛋白激酶 ATP ADP 磷酸化蛋白激 生化期末重点 24 1、脂肪酸一定是通过一次除去 1 个二碳单位进行降解。2、发生在线粒体 3、2-C单位是乙酰-CoA，不是游离的乙酸。4、由于-C被氧化成羰基，故被称为-氧化。-氧化的反应历程：1、脂肪酸的活化 脂酰-CoA 合成酶将脂肪酸与 CoA 缩合，伴随着 ATP 水解成 AMP 和 PPi；脂酰-AMP 是反应的中间物。O 脂酰 CoA 合成酶 O +CoA-SH R-C-OH ATPAMP+PPi R-C-SCoA 2、脂酰-CoA 的转运（载体：肉碱）：限速步（1）、短链脂肪酸可以直接进入线粒体基质（2）、长链脂肪酸不行。（3）、长链脂肪酸要先转变成脂酰肉碱，才可以进入基质（4）、在基质，脂酰-CoA 重新形成。3、四步反应的重复循环 在-C产生一个羰基 产物：乙酰-CoA、少两个 C 的脂酰-CoA、FADH2和 NADH （1）、脱氢、由脂酰-CoA 脱氢酶催化的氧化还原反应，FAD 为电子受体。、降糖氨酸是该酶的强抑制剂。、脱氢反应是高度立体专一性的，产物是2-反烯脂酰-CoA 和 FADH2。、FADH2经过电子传递黄素蛋白（ETF）、铁硫蛋白和 CoQ 进入呼吸链，1 分子 FADH2产生 1.5 分子 ATP。（2）、加水、由烯脂酰-CoA 水化酶催化的反应，H2O 作为底物参加反应；、反应也是高度立体专一性的，被水化的双键只能是反式，而生成的产物只会是 L-羟脂酰-CoA，而且羟基一定加在-碳原子上。（3）、脱氢、是一步氧化还原反应，由羟脂酰-CoA 脱氢酶催化，被氧化的是-碳原子，NAD+为电子受体，产物为-酮脂酰-CoA 和 NADH；、NADH 直接进入 NADH 呼吸链，产生 2.5 分子 ATP。生化期末重点 25（4）、硫脂解、由硫脂解酶催化的反应；、反应机制：酶活性中心的一个 Cys 残基上的巯基亲核进攻-酮基碳，释放出乙酰-CoA，形成与硫酯键相连的但少了 2 个碳原子的脂酰-酶中间物，随后，CoA 上的巯基取代 Cys上的巯基产生新的脂酰-CoA。一轮-氧化循环的四步反应-氧化小结：1、总反应：软脂酰-CoA7FAD7NAD7H2O8 乙酰-CoA7FADH27NADHH 2、完全氧化可以产生 106 分子 ATP -氧化的功能：1、产生 ATP，其产生 ATP 的效率要高于葡萄糖；2、产生大量的水。-氧化的挑战：1、不饱和脂肪酸的氧化 烯脂酰-CoA 异构酶来改变双键的位置和性质，使之转变为可被脂酰-CoA 脱氢酶识别 2 号位的反式双键。2、奇数脂肪酸的氧化 实际上就是丙酰-CoA 的氧化；丙酰-CoA 的氧化是将它转变为偶数的琥珀酰-CoA 即可。3、含有分支的脂肪酸的氧化 大于 18 个碳原子的脂酰-CoA 难以进入线粒体进行-氧化，但是可以进入过氧化物酶体或乙醛酸循环体进行-氧化，需要膜上的一种运输蛋白，但不需要肉碱。生化期末重点 26 单不饱和脂肪酸（油酸）的-氧化 二、脂肪酸的-氧化-氧化直接在游离的脂肪酸上进行，它并不需要激活，不产生 ATP，既可以发生在内质网，也可以发生在线粒体或过氧化物酶体。三、脂肪酸的-氧化 发生在它的末端甲基即-碳原子上，被氧化的脂肪酸也不需要活化，参与-氧化的酶主要位于内质网上，其中的混合功能加氧酶需要细胞色素 P450、O2 和 NADPH。四、酮体 1、包括丙酮、乙酰乙酸和 D-羟丁酸，其合成的场所位于肝细胞的线粒体基质；2、是脑、心脏和肌肉的燃料；3、是饥饿期间脑细胞的能源；4、是脂肪酸可运输的形式；5、肝脏线粒体中的乙酰 CoA 走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性；6、饥饿状态下，草酰乙酸离开 TCA，用于异生合成 Glc。只有少量乙酰 CoA 可以进入 TCA，大多数乙酰 CoA 用于合成酮体。酮体生成的生理意义：1、酮体是肝输出能量的一种形式,形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰 CoA 转移出去；2、酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁；3、脑组织不能氧化脂肪酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替 Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。五、脂肪酸的合成代谢 脂肪酸合成的一般性质：1、除了植物在质体内，其它生物合成的场所均为细胞液；生化期末重点 27 2、从头合成需要乙酰-CoA 作为引物；3、丙二酸单酰-CoA 作为活化的“二碳单位”供体；4、丙二酸单酰-CoA 的脱羧反应和 NADPH 作为驱动碳链延伸的动力；5、软脂酸通常是反应的终产物；6、软脂酸以外的脂肪酸通过修饰、延伸等反应形成。脂肪酸分解与合成的比较 细胞液中乙酰 CoA的来源 1、氨基酸降解在细胞液产生乙酰 CoA；2、脂肪酸氧化在线粒体产生乙酰 CoA；3、糖酵解产生的丙酮酸进入线粒体基质转变成乙酰 CoA；4、柠檬酸-丙酮酸穿梭系统提供细胞液中的乙酰 CoA 和 NADPH。合成机制 1、乙酰 CoA 跨线粒体内膜的转运 2、乙酰 CoA 的活化（1）、酶：乙酰 CoA 羧化酶（2）、是脂肪酸合成的限速反应（3）、原核细胞的乙酰-CoA 羧化酶由三个亚基组成，分别具有生物素载体、生物素羧化酶和转羧基酶的功能；真核细胞的乙酰-CoA 羧化酶是一个多功能酶，一条多肽链同时具有三种功能。生化期末重点 28 乙酰 CoA 的羧化反应 3、脂肪酸合酶的结构与功能 脂肪酸合酶包括：脂酰基载体蛋白（ACP）；乙酰 CoA：ACP转脂酰基酶（AT）；丙二酸单酰 CoA：ACP转脂酰基酶（MT）；-酮脂酰-ACP合酶（KS）；-酮脂酰-ACP还原酶（KR）；-羟-ACP脱水酶（DH）；烯脂酰 ACP还原酶（ER）；硫脂酶（TE）。ACP 在脂肪酸合成中的功能是作为脂酰基的载体，其负责接受脂酰基部分的结构与乙酰CoA 十分相似，由磷酸泛酰巯基乙胺与它的一个 Ser 残基的羟基以磷酸酯键相连，因此，在功能上，ACP 可视为放大的 CoA。（1）、细菌和植物体内的脂肪酸合酶以多酶复合体形式存在；（2）、酵母细胞的脂肪酸合酶有 6 个亚基和 6 个亚基（66）组成，其中亚基具有ACP、KS 和 KR 的活性，亚基具有 AT、MT、DH、ER 和 TE 的活性；（3）、哺乳动物的脂肪酸合酶是一种多功能酶，由两个相同的亚基头尾相连，每一个亚基的大小为 250kDa，包含三个结构域，同时具有 ACP 的功能和 7 个酶活性。4、脂肪酸合成的反应历程 引发反应 活化的“二碳单位”的装载 缩合 还原 脱水 再还原 循环 软脂酸的释放 脂肪酸的修饰碳链的延伸和去饱和 生化期末重点 29 脂肪酸合酶催化的脂肪酸合成反应 合成一分子软脂酸的总反应式 5、脂肪酸的修饰（1）、脂肪酸的延伸反应（2）、脂肪酸的去饱和反应 哺乳动物细胞的去饱和能力有限，它不能在大于 9 号位 C 原子的位置引入双键，但植物细胞没有此限制。人类及多数动物体内，只能合成一个双键的单不饱和脂肪酸（9），第十章：胆固醇代谢 一、胆固醇的合成 1、合成前体乙酰 CoA 生化期末重点 30 2、需要 NADPH 和 ATP 3、受到高度调控 4、发生在细胞质：内质网；细胞液 第一步：3 个乙酰 CoA 甲羟戊酸 共有 3 步反应，其中前 2 步反应与发生在肝细胞线粒体内合成酮体的前 2 步反应相同，只是反应的场所不一样。而最后一步反应由 HMG-CoA 还原酶催化，反应发生在细胞液，NADPH为电子供体，主要产物为甲羟戊酸 胆固醇合成的第一个阶段的反应 第二步：甲羟戊酸活化的异戊二烯 此阶段由 4 步反应组成，前两步分别由甲羟戊酸激酶和磷酸甲羟戊酸激酶催化，各消耗 1分子 ATP，甲羟戊酸经磷酸甲羟戊酸转变为 5-焦磷酸甲羟戊酸。紧接着是一步依赖于 ATP的脱羧反应，由焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶催化，当焦磷酸甲羟戊酸失去羧基以后，活化的异戊二烯单位-异戊二烯焦磷酸随之产生。第三步：6 个活化的异戊二烯单位鲨烯 此阶段主要包括三步反应，首先在二甲烯丙基转移酶的催化下，一个二甲烯丙基与一个异戊二烯焦磷酸头尾缩合成牻牛儿焦磷酸；随后在牻牛儿转移酶催化下，牻牛儿焦磷酸与另一个异戊二烯焦磷酸头尾缩合成法尼焦磷酸；最后，在法尼转移酶或鲨烯合酶催化下，两个法尼焦磷酸头头缩合并被 NADPH 还原为含有 30 个碳的碳氢化合物-鲨烯。第四步：鲨烯胆固醇 1、当鲨烯合成以后，由于它不溶于水，需要细胞液中的固醇载体蛋白将其运输到内质网膜上开始最后一个阶段的反应。2、共有 22 步反应组成：鲨烯2,3-环氧鲨烯羊毛固醇7-脱氢胆固醇胆固醇。HMG-CoA 还原酶：1、内质网膜上的膜内在蛋白 2、胆固醇合成的限速酶 生化期末重点 31 胆固醇合成的四个阶段反应 二、胆固醇的运输 1、机体内存在三条运输胆固醇的路线分别负责将食物中获取的胆固醇运输到肝细胞、将肝细胞中的胆固醇运输到肝外细胞和将肝外细胞多余的胆固醇运回肝细胞，其中最后一条路线被称为胆固醇的逆向运输。2、胆固醇与其它脂一样，其溶解性质不允许它直接在水溶性环境中进行运输，只能和其它脂一起与脱辅基脂蛋白组装成脂蛋白以后才能进行转运。3、血浆脂蛋白=脂+脱辅基脂蛋白 乳糜微粒-CM(小肠)；极低密度脂蛋白-VLDL(肝)；中间密度脂蛋白-IDL ；低密度脂蛋白-LDL；高密度脂蛋白-HDL。VLDL IDL LDL 五种血浆脂蛋白的结构与功能 种类 密度 直径 来源 主要 成分 主要载 脂蛋白 主要功能 CM 0.95 751200 小肠 脂肪 A,B-48,C-I,II,III,E 运输食物中的脂肪和胆固醇 VLDL 0.951.006 3080 肝 脂肪 B-100,C-I,II,III,E 运输内源的脂肪 IDL 1.0061.019 2535 VLDL 部分降解 脂肪，胆固醇 B-100,E 一部分被肝吸收，一部分转变为 LDL 生化期末重点 32 LDL 1.0191.063 1825 IDL 部 分降解 胆固醇 B-100 将胆固醇转运到外周组织 HDL 1.0631.210 512 肝 蛋白质 A,C-I,II,III,D,E 胆固醇的逆向运输，向CM 和 VLDL 提供脂蛋白 LDL：1、LDL（失去脂肪以后）；2、胆固醇和胆固醇酯（坏胆固醇）；3、胆固醇和胆固醇酯运输到肝外组织；4、oB-100受体介导吸收；5、联的脱辅基脂蛋白主要是 apoB-100。HDL：1、细胞和小肠；2、卵磷脂-胆固醇脂酰基转移酶（LCAT）的激活剂；3、与胆固醇的逆向运输（好胆固醇）；4、过受体介导的内吞被肝细胞吸收。第十一章：磷脂和糖脂代谢 甘油磷脂的分解：不同磷脂酶的性质比较 第十二章：蛋白质降解及氨基酸代谢 一、胞内蛋白质的降解 1、不依赖于 ATP 的降解途径：发生在溶酶体 2、依赖于 ATP 的降解途径：（1）、需要泛素；（2）、N-端规则和“PEST”序列；（3）、降解发生在蛋白酶体；（4）、高度调控。生化期末重点 33 泛素：1、广泛存在于古细菌和所有的真核生物，但不存在于真细菌；2、由 76 个氨基酸残基组成，是一种高度保守的蛋白质；3、在三维结构上，泛素则是一个结构紧密的球蛋白，但其 C-端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）离开蛋白主体伸向水相，这有助于它与其它蛋白质形成异肽键；4、泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解的靶蛋白打上标记，降解过程由 26S 蛋白酶体执行；5、是一种热激蛋白。泛酰化的类型及其功能 泛酰化酶：E1：泛素活化酶；E2：泛素结合酶；E3：泛素连接酶 蛋白酶体：1、20S 核心颗粒(CP)，形状如桶，为大的多功能蛋白酶复合物，降解细胞内26S 多聚泛酰化的蛋白质 2、19S 帽状调节颗粒(RP)，负责识别泛酰化的蛋白质，并将它们去折叠以及输送到 CP 的蛋白酶活性中心。N-端规则：一种蛋白质的半衰期与 N-端氨基酸的性质有关 1、如果一种蛋白质 N 端的氨基酸是 Met,Ser,Ala,Thr,Val 或 Gly，则半衰期较长，大于 20个小时；2、如果一种蛋白质的 N 端氨基酸是 Phe,Leu,Asp,Lys 或 Arg，则半衰期较短，3 分钟或者更短。PEST 蛋白：富含 Pro(P),Glu(E),Ser(S)和 Thr(T)序列的蛋白质质被称为 PEST 蛋白，它们比其他蛋白质更容易发生水解。二、氨基酸的分解代谢 1、氨基的去除：氧化脱氨基 酶：L-氨基酸氧化酶；D-氨基酸氧化酶；L-谷氨酸脱氢酶 生化期末重点 34 谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基反应 L-谷氨酸脱氢酶:（1）、分布：Liver，Kidney，Brain（2）、不需氧脱氢酶，辅酶：NAD+or NADP+（3）、别构抑制：GTP、ATP（4）、别构激活：GDP、ADP 2、铵离子的命运（1）、直接排出体外（2）、植物将其转变成 Asn(Asn 合成酶)（3）、动物将其转变成 Gln(Gln 合成酶)3、尿素循环：完整的尿素循环仅存在于肝细胞；中间物为瓜氨酸（1）、氨甲酰磷酸的合成；（2）、瓜氨酸的合成 （3）、鸟氨酸和瓜氨酸的反向运输；（4）、谷氨酸-氢氧根和谷氨酸-天冬氨酸的反向运输；（5）、精氨琥珀酸的合成；生化期末重点 35（6）、精氨琥珀酸的裂解。尿素循环 尿素循环总结：总方程式：尿素循环的调节：1、别构调节 N-乙酰谷氨酸对 CPS-1的别构激活，控制了尿素产生的总速率。2、参与尿素循环各种酶浓度的变化 底物浓度的积累诱导酶的表达；产物的积累抑制酶的表达。三、生物固氮：微生物通过体内固氮酶的作用将游离态氮转变为氨的过程称为生物固氮。2NH3+CO2+3ATP+H2O+2ADP+AMP+4PiCNH2NH2O生化期末重点 36 固氮酶 N2 +3H2 2NH3 12ATP+12H2O 12ADP+12Pi 生物固氮的作用机理：e-e-e-e-还原剂NADPH 铁蛋白钼铁蛋白N2（厌氧环境）固 N 酶：二聚体、含 Fe 和 S，形成Fe4S4簇 1、结构组成 四聚体（22），含 Mo、Fe 和 S 2、作用机理：还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白 N2 3、特点：是一种多功能酶（1）、氧化还原酶：不仅能催化 N2 还原，还可催化 N2O 化合物等还原。（2）、ATP 酶活性：能催化 ATP 分解，从中获取能量推动电子向还原底物上转移。第十三章：核苷酸代谢 一、核苷酸的合成 1、合成途径（1）、从头合成从最简单的小分